TINJAUAN TERMODINAMIKA DAN KESETIMBANGAN KIMIA DALAM HUBUNGAN PERUBAHAN SUHU TERHADAP KONVERSI REAKSI EPOKSIDASI ASAM OLEAT BERBASIS SAWIT

Prosiding Seminar Nasional Pengabdian Masyarakat LPPM UMJ Website: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnaskat E-ISSN: 2714-6286

SEMINAR NASIONAL PENGABDIAN MASYARAKAT 2019 05-NONUMJ-ST

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA, 24 September 2019

TINJAUAN TERMODINAMIKA DAN KESETIMBANGAN KIMIA DALAM HUBUNGAN PERUBAHAN SUHU TERHADAP KONVERSI

REAKSI EPOKSIDASI ASAM OLEAT BERBASIS SAWIT

Maisaroh^1,*, Wahyu Purwanto²

1,2 Pusat Teknologi Agroindustri, Kedeputian Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Gedung 610 LAPTIAB, Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang Selatan

15314

*maisaroh@bppt.go.id

ABSTRAK

Termodinamika adalah suatu tool yang sangat berguna dalam memahami kesetimbangan kimia yang terjadi secara alami. Energi Bebas Gibbs adalah salah satu dari parameter termodinamika yang menyatakan apakah kelangsungan suatu reaksi terjadi secara spontan atau tidak spontan. Komposisi setimbang reaksi ditentukan oleh G dan K. Nilai G akan berubah seiring dengan perubahan komposisi kimia reaktan menjadi produk. Kesetimbangan reaksi atau pergeseran reaksi kimia antara lain dipengaruhi oleh suhu reaksi. Epoksidasi asam oleat merupakan reaksi eksotermis reversible. Pada reaksi eksotermis reversible, bila suhu dinaikkan (T2 lebih besar dari T1), maka nilai K akan menurun (K2 lebih kecil dari K1) sehingga X2 lebih kecil dari X1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara perubahan suhu terhadap konversi reaksi ditinjau secara termodinamika dan kesetimbangan kimia. Metode penelitian ini menggunakan metode reaksi epoksidasi dalam suatu sistem katalis padat. Epoksidasi asam oleat dengan asam performat yang dibentuk secara in situ dalam suatu sistem reaksi katalis padat. Pengolahan data dilakukan berdasarkan hasil analisa bilangan iodin pada produk epoksi asam oleat. Konversi maksimum terjadi pada suhu reaksi 65^oC. Berdasarkan tinjauan termodinamika dan kesetimbangan kimia, pengaruh suhu reaksi terhadap konversi epoksidasi asam oleat sesuai dengan persamaan Van’t Hoff dan prinsip Le Chatelier.

Kata kunci: Termodinamika, Kesetimbangan kimia, Konversi reaksi, Epoksidasi

ABSTRACT

Thermodynamics is a useful tool in order to understand chemical equilibrium. Free energy Gibbs is one of thermodynamic parameters that indicates whether a chemical reaction occurs spontaneously or not.

The equilibrium composition of reaction is determined by G and K. The value of G changes in accordance with the change of the composition of reactants into products. The reaction equilibrium or chemical reaction shift is affected by temperature of the reaction. Epoxidation of oleic acid is a reversible exothermic reaction. In such a reaction if the temperature of the reaction is raised (T2>T1), the K value will decrease (K2<K1) so that X2 become less than X1 (X2<X1).This research is to learn the effects of temperature of the reaction to the conversion in term of thermodynamics and chemical equilibrium. In this research, an epoxidation reaction in solid state catalyst system was used.

Epoxidation of oleic acid with performic acid which was generated in situ was carried out with mole ratio of oleic acid : formic acid: hydrogen peroxide. Data processing was done based on iodine value of the product i.e. epoxidized oleic acid. The maximum conversion occurs at a reaction temperature of 65^oC. The results show that in term of thermodynamics and chemical equilibrium, the effects of temperature of the reaction to the conversion of oleic acid into epoxidized oleic acid in accordance with Van’t Hoff equation and le Chatelier principles.

Keywords: Thermodynamics, Chemical equilibrium, Conversion of reactions, Epoxidation

Prosiding Seminar Nasional Pengabdian Masyarakat LPPM UMJ Website: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnaskat E-ISSN: 2714-6286

10

Gambar 9. Grafik Pengaruh Konversi terhadap Suhu Reaksi (Prinsip Le Chatelier)

4. KESIMPULAN

Berdasarkan Gambar 5, 6, 7 dan Gambar 8 terlihat setelah mencapai konversi ikatan rangkap (X) ataupun yield epoksi (Y) maksimal, semakin tinggi suhu reaksi maka konversinya atau yield nya semakin rendah. Ini sesuai dengan persamaan Van’t Hoff (Fogler, 2006) dan prinsip Le Chatelier dimana tetapan kesetimbangan kimia berbanding terbalik dengan suhu namun berbanding lurus dengan konversi, atau dengan kata lain konversi berbanding terbalik dengan suhu reaksi.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dengan variasi perbandingan mol reaktan, dan waktu reaksi, menunjukkan suhu reaksi optimum dalam penelitian ini adalah 65C.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terima kasih ditujukan kepada Prof. Dr. Ir. Mohammad Nasikin, M.Eng selaku dosen pembimbing pertama dan Bapak Ir. Indra Budi Susetyo, M.Sc selaku dosen pembimbing kedua dalam penyusunan tesis saya tahun 2015 dan Kementeian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi yang telah membiayai kegiatan ini melalui Program Insentif Riset Sistem Inovasi Nasional Tahun Anggaran 2017.

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, S., Hoong, S., Sattar, N., Yusof, Y.M., Hassan, H.A., and Awang, R.,(2009), Palm-based hydroxy fatty acid, United States Patent No. US 7560578 B2. (Jul.

14, 2009).

Aldrin, A.H.Z., Ismail, R., and Ahmad, S., (2005), Safety Evaluation for Dermal

and Ocular Irritation of Palm Dihydroxystearic Acid as a Cosmetics Ingredient, Journal of Oil Palm Research vol. 17 December 2005, pp. 160-167.

AOCS Official Method Cd 1d-92, (2011), Iodine Value of Fats and Oils Cyclohexane-Acetic Acid Method.

AOCS Official Method Cd 9-57, (2011), Oxirane Oxygen.

Awang, R., Ahmad, S., Kang, Y.B.,and Ismail, R., (2001), Characterization of dihydroxystearic acid from palm oleic acid, Journal of the American Oil Chemists’

Society, 78, pp. 1249–1252.

Campanella A, M.A. Baltan´as, (2005), Degradation of the oxirane ring of epoxidized vegetable oils with hydrogen peroxide using an ion exchange resin, Catal, Today 107–108, 208–214.

Gan, L.H., Goh, S.H., Ooi, K.S., 1992. Kinetic studies of epoxidation and oxirane cleavage of palm olein methyl esters. J.

Am. Oil Chem. Soc. 69, 347–351.

Goud V V, Patwardhan A V and Pradhan N C, (2006), Epoxidation of Karanja (Pongamia glabra) oil by H2O2, Journal of the American Oil Chemists Society, July 2006, Volume 83, pp 635-640.

Guenther S, Rieth R, and Rowbottom KT.

2003, sixth ed. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. 12 Wiley- VCH.

Ismail, Z., (2006), Private Communication.

Advanced Oleochemical Technology Division, Malaysian Palm Oil Board, Lot 9 & 11, Jalan P/14, Seksyen 10, 43650 Bandar Baru Bangi, Selangor Darul Ehsan, Malaysia.

Jumat Salimon and Darfizzi Derawi, (2010), Optimizing on Epoxidation of Palm Olein by Using Performic Acid, E- journal of Chemisty 2010, 7(4), 1440- 1448.

Klaas, MR and Warwel S, (1999), Complete and partial epoxidation of plant oils by lipase-catalysed perhydrolysis, Ind.

Crops Prod. 9 (2):125–132.

Koay, G. F. L., Abdullah, L. C., Yunus, R., Choong, S. Y. T., Siwayanan, P. &

Salmiah, A, (2006), Crystallization of dihydroxystearic acid (DHSA) produced from commercial grade palm oil based crude oleic acid employing isopropyl alcohol as solvent, International Journal