I.PENDAHULUAN I.PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1.1 Latar Belakang
Polimerisasi merupakan suatu jenis reaksi kimia dimana monomer-monomer bereaksi Polimerisasi merupakan suatu jenis reaksi kimia dimana monomer-monomer bereaksi untuk membentuk rantai yang panjang. Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi untuk membentuk rantai yang panjang. Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.
adalah polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.
Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi tergantung pada Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi tergantung pada
strukturnya. Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam strukturnya. Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi. Pada makalah ini akan dibahas tentang reaksi polimerisasi adisi. polimerisasi. Pada makalah ini akan dibahas tentang reaksi polimerisasi adisi.
1.2.Tujuan 1.2.Tujuan
Makalah ini bertujuan untuk menerangkan materi kuliah kimia polimer tentang Makalah ini bertujuan untuk menerangkan materi kuliah kimia polimer tentang polimerisasi adisi ion.
II. ISI
POLIMERISASI ADISI ION
Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang melibatkan reaksi rantai dan disebabkan oleh radikal bebas (partikel reaktif yang mengandung elektron tak berpasangan) atau ion. Polimer penting yang dihasilkan melalui polimerisasi adisi adalah turunan etena berbentuk CH2=CHX atau CH2=CXY, yang disebut monomer vynil. MenurutF.W Billmeyer pada tahun 1984 reaksi umumnya dapat dituliskan sebagai berikut :
CH2=CH-X -CH2-CH-X-CH2-CH-X- dst
Polimerisasi ini berlangsung sangat cepat (beberapa detik). Reaksi keseluruhannya memakan waktu lama, karena penelitian menunjukan bahwa reaksi rantai
berlangsung dalam suatu deret reaksi cepat yang diselingi waktu yang cukup panjang yang diistilahkan sebagai gejolak.
Polimerisasi adisi ion dapat berlangsung dengan mekanisme yng tidak melibatkan radikal bebas. Misalnya, pembawa rantai dapat berupa ion karbonium (polimerisasi
kation) atau karbonion (polimerisasi anion). Masing-masing mekanisme dibahas secara rinci berikut ini.
Polimerisasi kation Dalam polimerisasi kation monomer CH2= CHX, pembawa rantai ialah ion karbonium. Katalis dalam reaksi polimerisasi ini adalah asam lewis (penerima pasangan elektron) dan katalis Frieedel-crafts, misalnya AlCl3,
AlBr3,BF3,TiCl4,SnCl4,H2SO4, dan asam kuat lainnya. Berbeda dengan polimerisasi radikal bebas yang umumnya berlangsung pada suhu tinggi, polimerisasi kation paling baik berlangsung pada suhu rendah. Misalnya, polimerisasi 2-metilpropena (isobutilena) berlangsung sangat cepat pada -1000C dengan adanya katalis BF3 atau AlCl3. Pengaruh pelarut penting pula dalam polimerisasi kation (lihat kemudian), sebab mekanisme ion melibatkan partikel-partikel bermuatan , sedangkan radikal bebas umumnya netral. Polimerisasi kation sering kali terjadi pada monomer yang mengandung gugus pelepas elektron.
Dalam polimerisasi yang dikatalisis oleh katalis asam, pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut ini :
…(1)
HA adalah molekul asam, seperti misalnya asam klorida, asam sulfat atau asam perklorat. Pada reaksi pemicuan, proton dialihkan dari asam ke monomer, sehingga
menghasilkan ion karbonium. Perambatan berupa adisi monomer pada ion karbonium yang dihasilkan tadi, hampir sama dengan reaksi radikal bebas yang telah dibahas ;
…(2)
Oleh karena katalis friedel-crafts tidak mengandung hidrogen, allih proton tidak berlangsung seperti pada persamaan (1). Dengan demikian polimerisasi memerlukan katalis bantu (kokatalis). Katalis bantu yang umum ialah air. Misalnya, katalis friede-crafts tak berair tidak memicu polimerisasi, tetapi penambahan sedikit air
menyebabkan polimerisasi berlangsung. Dengan menggunakan BF3 sebagai contoh , mekanisme reaksi dapat digambarkan sebagai berikut :
…(3)
…(4)
Adanya air menyebabkan alih proton terjadi, dan permabatan kemudian berlangsung melalui adisi monomer pada ion karbonium yang dihasilkan (persamaan 4).
Pengakhiran rantai dapat terjadi melaluli berbagai proses. Yang paling sederhana dan nyata ialah penggabungan ion karbonium dan anion pasangannya (disebut ion lawan).
…(5)
Kemungkinan lain, pengakhiran dapat terjadi ,melalui penataulangan pasangan ion dengan memberikan ketidakjenuhan dalam rantai polimer serta atau kompleks. Misalnya, pada polimerisasi 2-metilpropena dengan BF sebagai katalis, terjadi alih proton berikut ini.
…(6) Pengakhiran dapat juga terjadi melalui alih rantai pada monomer. Dengan
menggunakan polimer 2-metilpropena diatas, pengakhiran diperlihatkan sebagai berikut.
Akhirnya, perlu dikemukakan disini bahwa sifat pelarut sangat penting dalam
polimerisasi kation. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa polimerisasi tidak terjadi bilamana pelarut yang dipakai adalah pelarut tak polar. Ion kaarbonium yang
terbentuk malahan bereaksi dengan ion lawannya, memberikan reaksi yang serupa dengan adisi elektrofilik senyawa HA pada senyawa berikatan, seperti halnya hdirogen halida dan alkena. Namun demikian jika reaksi tersebut dilakukan dalam pelarut polar, polimerisasi segera terjadi. Sebabnya ialah ion karbonium menjadi mantap akibat solvasi dan ion lawan dalam keadaan berjauhan. Akibatnya adisi monomer (netral) pada ion karbonium dapat berlangsung untuk menghasilkan polimer.
Polimerisasi anion Pada polimerisasi anion monomer CH2=CHX, karbanion bertindak sebagai pembawa rantai. Monomer yang mengandung subtituen elektron negatif, seperti misalnya propenitril (akrilonitril), metil-2-metilpropenoat
(metilmetakrilat), dan bahkan feniletena (stirena), tergolong yang dapat mengalami polimerisasi macam ini. Seperti polimerisasi kation reaksi polimerisasi anion paling baik berlangsung pada suhu rendah. Katalis yang dapat dipakai meliputi program alkali, alkil, dan amida logam alkali. Salah satu penerapan paling awal dari macam polimerisasi ini dalam dunia industri ialah pada pembuatan karet sintetik, di Jerman dan Rusia, dari buta-1,3-diena (butadiena) dengan katalis logam alkali. Sebagai contoh polimerisasi anion, kita tinjau amida logam alkali, seperti ,misalnya kalium amida, KNH2, dalam pelarut amonia cair mempercepat polimerisasi monomer
CH2=CHX. Dalam amonia cair, kalium amida terionisasi kuat sehingga pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut :
…(8)
Ion lawan (penetral) bagi karbanion ialah ion K+. Perambatan merupakan adisi monomer pada karbanion yang dihasilkan tadi.
…(9)
Akan tetapi, proses pengakhiran polimerisasi anion yang dikemukakan diatas tidaklah begitu jelas seperti pada polimerisasi adisi. Penggabungan rantai anion dengan ion-lawan logam atau pelepasan ion hidrida, H-, dari rantai anion membentuk hidrida logam (misalnya K+H-) dan rantai tak aktif yang mengandung gugus akhir tak jenuh, keduanya dipandang tak mungkin terjadi.
Jika dipakai pelarut lembam dan pereaksi murni, maka polimerisasi hanya berhenti ketika seluruh monomer pereaksi habis terpakai. Walaupun demikian, pusat aktif (karbanion) tidak dirusak, dan jika lebih banyak monomer ditambahkan, maka
Akan tetapi, terdapat sedikit saja air, karbon dioksida, alkohol, dan bahan-bahan lainnya, akan mengakhiri pertumbuhan rantai.
…(10)
dan
…(11)
Akhirnya, tidak semua katalis bagi polomerisasi adisi dapat dicocokkan dengan mudah untuk polimerisasi anion. Katalis utama bagi polimerisasi anion ialah katalis Ziegler-Natta (lebih lazim disebut katalis Ziegler) yang ditemukan oleh Ziegler pada tahun 1953. Ia menggunakan katalisnya untuk polimerisasi etena (etilena).
Selanjutnya, natta pada tahun 1955 menggunakan katalis tersebut untuk polimerisasi propena (propilena) dan monomer tak jenuh lainnya. Katalis Ziegler-Natta dapat dibuat dengan mencampurkan alkil atau aril dari unsur golongan 1-3 pada susunan berkala, dengan halida unsur transisi. Misalnya, trietilaluminium (alumunium trietil), Al(C2H5)3, yang jika ditambahkan ke dalam titanium (IV) klorida (titanium
mempercepat polimerisasi etena pada tekanan rendah . Sebelum katalis Ziegler-Natta dipakai, polietena (atau polietilena) dihasilkan dari polimerisasi radikal bebas pada tekanan 1000-3000 atm dan suhu 2500C. Cara ini menghasilkan polimer bercabang.
Sebaliknya cara Ziegler menghasilkan polietena lurus. Ditemukan juga bahwa penggunaan katalis Ziegler-Natta dapat menghasilkan polipropena dengan derajat keteraturan tinggi dalam konfigurasi polimernya. Reaksi polimerisasi Ziegler-Natta
jenis lain yang melibatkan etena tersulih disebut ‘khas ruang’ . Mekanisme yang tepat untuk reaksi ini masih perdebatan, dan bukti-bukti yang ada. Namun demikian, dapat dikatakan bahwa monomer dijerab oleh katalis, sehingga akibatnya pengendalian reaksi perambatan secara keruangan dapat berlangsung selama polimerisasi.
KESIMPULAN
Dari uraian tentang polimerisasi adisi ion diatas, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Reaksi adisi terjadi jika senyawa karbon yang mempunyai ikatan rangkap menerima atom atau gugus atom lain sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal.
2. Reaksi polimerisasi berlangsung sangat cepat (beberapa detik), Sedangkan reaksi keseluruhannya memakan waktu lama.
3. Reaksi adisi terjadi dari ikatan tak jenuh menjadi ikatan jenuh. 4. Polimerisasi anion sangat bagus apabila terjadi pada suhu rendah. 5. Reaksi polimerisasi membutuhkan katalis bantu untuk mengalihkan
