Kelompok 1
Ketua :
ST. HARTATI
Anggota : ADRIANTO
ROSNAWATI
ST. HAJRA
DEDI MARTA
DINATA
DARLIANTI
SMK NEGERI 2 BOMBANA
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas berkat rahmat dan hidayahnya yang telah dilimpahkn-Nya kapada kami sehingga kami dapat menyelesaikan karya tulis.
Untuk
meningkatkan mutu pendidikan dan ilmu pengetahuan khususnya siswa di sekolah
menengah kejuruan (SMK) khususnya SMKN 2 BOMBANA, maka bagi para siswa wajib mengerjakan tugas
makalah kimia yang merupakan salah satu syarat untuk bisa mengikuti mata
pelajaran kimia yang di adakan di setiap sekolah menengah kejuruan (SMK).
Dengan
terselenggaranya karya tulis ini kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang
telah memberikan bantuan dan dukungan selama proses pembuatan makalah kimia tentang
poimer.
Akhir kata
semoga amal dan budi baik yang telah di berikan kepada kami mendapat balasan
dari Allah SWT. Harapan kami semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan Khususnya bagi siswa SMKN 2
BOMBANA.
Boepinang, 17 September 2011
Adrianto
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
Polimer
adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantai-rantai atom yang dipadukan
melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi. Pada umumnya
polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau isolator.
Kemajuan
dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat
konduktif maupun
semikonduktif. Salah satu cara untuk membuat polimer menjadi konduktif adalah
dengan menambahkan karbon aktif sebagai dopping sehingga terbentuk bahan komposit
polimer-karbon. Komposit polimer-karbon yang terbentuk mempunyai karakteristik
resistansi yang berubah apabila terkena gas karena mampu mengikat
molekul-molekul gas yang dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat
konduktifitasnya. Karena sifat inilah komposit polimer bisa dijadikan sebagai
bahan sensor gas. Sifat konduktifitas dari komposit polimerkarbon ini
dipengaruhi oleh dari beberapa faktor, yaitu; jenis gas yang dideteksi, volume
gas, suhu dan kelembaban.
Untuk
mengetahui karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, telah dibuat
sensor polimer dari 6 jenis bahan, yaitu; PEG6000, PEG20M, PEG200, PEG1540,
Silikon dan Squelene untuk diuji karakteristik resistansinya. Sensor komposite
polimer yang telah dibuat akan diuji dengan beberapa jenis gas, yaitu; Aseton,
Aseton Nitril, Benzena, Etanol, Metanol, Etil Aseton, Kloroform, n-Hexan dan
Toluena. Pengujian ini meliputi
selektifitas
(pengaruh jenis gas), sensitifitas (pengaruh volume gas), pengaruh suhu dan
pengaruh kelembaban.
Metode
yang akan digunakan untuk mengolah data hasil pengujian adalah correspondence
analysis untuk melihat korelasi antara polimer dan gas.
komposit polimer-karbon, selektifitas,
sensitifitas, correspondence analysis, regresi.
Salah satu pengembangan
bahan polimer pada saat ini adalah komposit polimer-karbon. Komposit
polimer-karbon merupakan bahan polimer yang didoping dengan bahan karbon aktif
sehingga polimer tersebut bisa bersifat konduktor. Karena sifat konduktor
inilah menjadikan komposit polimer-karbon suatu zat yang berbeda dengan polimer
pada umumnya dan bisa digunakan sebagai sensor gas dengan perubahan
resistansinya apabila terkena gas.
Komposit polimer-karbon yang dipakai sebagai bahan sensor ini mempunyai
karakteristik konduktifitas yang berbeda-beda tergantung dari jenis polimer
yang dipakai. Karakteristik konduktifitas dari komposit polimer-karbon ini
terdiri dari karakteristik sensitifitas dan selektifitas. Karakteristik
sensitifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon dalam
pengaruhnya terhadap volume gas yang dideteksinya, sedangkan karakteristik
selektifitas adalah sifat konduktifitas dari komposit polimer-karbon dalam
pengaruhnya terhadap jenis gas yang dideteksinya. Untuk mengetahui
karakteristik resistansi dari komposit polimer-karbon, dalam penelitian ini
telah dibuat sensor polimer yang dapat digunakan sebagai sensor gas. Sensor
polimer yang akan dibuat terdiri dari 6 jenis, yaitu; Poli Etelin Glikol (PEG)
6000, PEG 1540, PEG 20M, PEG 200, silikon, dan squalane. Sebagai sample gas
digunakan 9 jenis gas, yaitu; aseton, aseton nitril, benzena, etanol, metanol,
etil aseton, kloroform, n-hexan dan toluena. Pengujian yang telah dilakukan
adalah menguji nilai resistansi dari komposit polimer-karbon dalam pengaruhnya
terhadap jenis gas yang dideteksi (karakteristik selektifitas), volume gas yang
diinjeksikan (karakteristik sensitifitas) dan pengaruh kondisi lingkungan yaitu
suhu dan kelembaban
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Polimer
Polimer merupakan
senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang terbentuk oleh penggabungan
berulang dari banyak molekul kecil. [3] Molekul yang kecil disebut monomer,
dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis. Polimer adalah sebuah
molekul panjang yang mengandung rantairantai atom yang dipadukan melalui ikatan
kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi dimana molekul monomer
bereaksi bersama-sama secara kimiawi untuk membentuk suatu rantai linier
ataujaringan tiga dimensi dari rantai polimer. Polimer didefinisikan sebagai
makromolekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan
sederhana yang setara dengan monomer, yaitu bahan pembuat polimer. Akibatnya,
molekul-molekul polimer umumnya mempunyai massa molekul yang sangat besar. Hal
inilah yang menyebabkan polimer memperlihatkan sifat sangat berbeda dari
molekulmolekul biasa meskipun susunan molekulnya sama. Pada umumnya polimer
dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif atau isolator. Kemajuan
dalam riset polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif
maupun semikonduktif. Pemakaian polimer sebagai bahan sensor dipilih jenis
polimer yang bersifat konduktif agar memenuhi sejumlah kriteria yang dituntut
oleh suatu sensor. Salah satunya adalah bahwa polimer itu harus mampu mengikat
molekul-molekul yang dideteksinya sehingga mempengaruhi sifat konduktifitasnya.
Bahan komposit diartikan sebagai gabungan dari 2
material atau lebih yang berbeda sifatnya dan akan membentuk sifat fisis yang
baru. Komposit polimer-karbon terbentuk dari gabungan polimer dengan karbon
yang membentuk sebuah material yang mempunyai sifat yang baru yaitu mempunyai
resistansi tertentu dan nilai resistansinya berubah apabila terkena gas.
Tidak semua polimer dapat
menjadi konduktif. Hanya polimer terkonjugasi (ikatan pada rantai berupa ikatan
tunggal dan rangkap yang berposisi berselang-seling) yang bisa menjadi
konduktor. Peranan atom atau molekul doping adalah menghasilkan cacat dalam
rantai polimer tersebut (cacatstruktur). Cacat inilah yang berperan dalam
penghantaran listrik. Cacat dapat bermuatan positif, negative, atau netral.
Secara fisika kuantum, cacat berperilaku seolah-olah sebagai partikel. Cacat
dapat berpindah sepanjang rantai, sehingga menimbulkan aliran muatan. Elektron
atau hole juga dapat meloncat dari satu posisi cacat ke posisi cacat yang lain
(cacat tidak berpindah), sehingga timbul pula aliran listrik. Sensor komposit
polimer-karbon dibuat dari campuran polimer dengan karbon aktif. Sensor komposit polimer-karbon
mampu merespon rangsangan yang berasal dari berbagai senyawa kimia atau reaksi
kimia. Saat campuran dipapar dengan uap bahan kimia, maka uap bahan kimia akan
mengenai permukaan polimer dan berdifusi ke campuran bahan polimer dengan
karbon dan menyebabkan ukuran permukaan polimer bertambah luas karena adanya
efek ‘swelling’. Penggunaan komposit polimer-karbon sebagai sensor gas, akan
mengalami efek yang disebut ‘swelling’ atau efek mengembang jika terkena gas.
Efek ‘swelling’ atau mengembang ini sebanding lurus dengan konsentrasi gas yang
dideteksi. Dengan efek mengembang ini memungkinkan perubahan luas permukaan
komposit polimer-karbon jika terkena gas. Ilustrasi gambar efek ‘swelling’ pada
polimer diperlihatkan seperti pada gambar 1;
(a) (b)
Gambar 1 Efek ‘swelling’ pada polimer;
(a) sebelum mengembang, (b) sesudah
mengembang
Perubahan luas permukaan
ini mempengaruhi perubahan resistansi dari polimer sehingga dengan perubahan
resistansi ini bisa mempengaruhi juga nilai konduktivitas polimer yang merupakan
kebalikan dari resitivitasnya. Dengan perubahan resistansi ini bisa dipakai
sebagai keluaran sensor yang akan dibaca oleh instrumentasi elektronik.
B. Experimen
Metodologi penelitian yang
digunakan dalam tesis ini adalah experimental yaitu dengan menguji 6 jenis
komposit polimer-karbon dengan sampel penguji berupa 9 jenis gas. Faktor yang
akan diuji ada 4, yaitu; pengaruh jenis gas (selektifitas), pengaruh volume gas
(sensitifitas), pengaruh suhu dan pengaruh kelembaban sebagai pengaruh kondisi
lingkungan.
Akuisisi data digunakan
untuk membaca data hasil pengujian tiap sensor dari ruang pengujian pengujian.
Pengambilan data ini dilakukan secara bersama-sama dari deret polimer yang
diuji. Rangkaian akusisi data ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu; rangkaian
pengkondisi sinyal (RPS), konversi analog ke digital (ADC), mikrokontroller,
interface serial dan komputer. Skema instrumentasi pengujian secara keseluruhan
terdiri dari bagian ruang pengujian, bagian akuisisi data dan komputer. Gambar
skema instrumentasi pengujian diperlihatkan pada gambar 3;
Gambar 3 Skema instrumentasi pengujian
Sensor komposit polimer-karbon yang akan diuji
ditempatkan didalam ruang pengujian secara berderet. Ruang pengujian
dihubungkan dengan tabung penetral yang berupa silica gel yang berfungsi sebagai
pengering dan pembersih sisa-sisa gas yang menempel pada sensor sebelum
dialirkan gas penguji yang lain. Sebagai masukan gas penguji, ruang pengujian
diberi jalan masuk untuk menginjeksikan gas penguji ke dalam ruang pengujian.
Untuk memberi pengaruh kondisi lingkungan pada ruang pengujian, dihubungkan
dengan ruang pengujian kedua yang berfungsi untuk menghembuskan udara dengan
temperatur dan kelembaban tertentu. Ruang pengujian kedua berupa ruang
pengujian kosong yang bias dikondisikan untuk diberi udara panas atau udara
lembab. Untuk pembacaan hasil resistansi sensor, ruang pengujian pengujian
dihubungkan dengan rangkaian akuisisi data. Sinyal hasil pengujian
masing-masing sensor kemudian dibaca oleh rangkaian akuisisi data yang kemudian
diteruskan ke komputer melalui komunikasi serial RS 232 untuk ditampilkan
sekaligus disimpan datanya.
C. Hasil & Pembahasan
a. Pengujian terhadap jenis gas (selektifitas)
Pada pengujian
selektifitas, sensor polimer diuji dengan beberapa jenis gas yaitu; aseton,
aseton nitril, benzena, etanol, etil aseton, kloroform, metanol, n-hexane, dan
toluena dengan volume injeksi yang sama dan pada suhu serta kelembaban yang
sama. Data rata-rata hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 1;
Tabel 1. Data rata-rata resistansi polimer
terhadap injeksi beberapa jenis gas
|
NAMA
POLIMER
|
PEG6000
(Ohm)
|
PEG20M
(Ohm)
|
PEG200
(Ohm)
|
PEG1540
(Ohm)
|
SILICON
(Ohm)
|
SQUELENE
(Ohm)
|
|
Aseton
|
319
|
397
|
5245
|
4887
|
2468
|
4499
|
|
AsetonNitril
|
421
|
648
|
6170
|
5971
|
5231
|
6218
|
|
Benzena
|
319
|
547
|
5403
|
2719
|
4762
|
5022
|
|
Kloroform
|
357
|
527
|
6462
|
3034
|
5084
|
6569
|
|
Etanol
|
338
|
548
|
5635
|
2278
|
5078
|
6176
|
|
EtilAseton
|
357
|
472
|
7270
|
5152
|
3373
|
2974
|
|
Metanol
|
357
|
463
|
5536
|
2766
|
4157
|
4392
|
|
Metanol
|
317
|
423
|
4104
|
2436
|
4161
|
4585
|
|
Toluena
|
337
|
443
|
5336
|
2590
|
4462
|
6035
|
Untuk melihat korelasi antara polimer dengan gas sampel dilakukan
pengolahan data dengan correspondence analysis menggunakan R program, hasil
mapping correspondence análysis ditunjukkan pada gambar 4;
Gambar 4 Mapping CA selektifitas polimer
Analisa :
Pada gambar Mapping CA
diatas, saat sensor polimer diinjeksi dengan gas sampel, dapat dilihat bahwa
PEG6000 dengan PEG20M dan Silicon dengan Squelene memiliki kemiripan. Sedangkan
PEG1540 dan PEG200 masing-masing memiliki reaksi yang berbeda dan tidak saling
berhubungan. Dari 9 gas terkelompokkan menjadi tiga bagian berdasarkan posisi
kedekatan antar gas. Kelompok pertama terdiri dari aseton, dan aseton nitril.
Kelompok kedua terdiri dari metanol, benzena, etanol, kloroform, toluena dan
n-hexane. Kelompok ketiga terdiri dari satu jenis gas etil aseton. Dari mapping
CA diatas terlihat bagaimana setiap gas berhubungan dengan setiap polimer. Dari
ketiga kelompok gas tersebut ada beberapa jenis polimer yang mempunyai jarak
yang dekat untuk masing-masing kelompok. Untuk kelompok gas pertama (aseton dan
aseton nitril) polimer yang paling dekat adalah PEG1540. Kelompok gas kedua
(metanol, benzena, etanol, kloroform, toluena dan nhexane) jenis polimer yang
dekat adalah PEG6000, PEG20M, PEG200, squelene dan Silicon. Kelompok ketiga
(etil aseton) ada dua polimer yang mempunyai jarak kedekatan yang sama yaitu;
PEG1540 dan PEG200. Kedekatan jarak ini menunjukkan kemampuan deteksi polimer
yang lebih baik untuk jenis gas yang jaraknya dekat dengan polimer tersebut.
b. Pengujian terhadap volume gas (sensitifitas)
Pada pengujian sensitivitas, sensor polimer
diuji dengan beberapa jenis gas dengan volume injeksi yang berbeda pada suhu
dan kelembaban yang sama. Untuk melihat perubahan resistansi polimer terhadap
injeksi gas, dibuat ploting grafik dan persamaannya. Grafik resistansi sensor
polimer terhadap injeksi tiap gas.
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Polimer
merupakan senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang
terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. [3] Molekul
yang kecil disebut monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa
jenis. Polimer adalah sebuah molekul panjang yang mengandung rantairantai atom
yang dipadukan melalui ikatan kovalen yang terbentuk melalui proses polimerisasi
dimana molekul monomer bereaksi bersama-sama secara kimiawi untuk membentuk
suatu rantai linier ataujaringan tiga dimensi dari rantai polimer. Polimer
didefinisikan sebagai makromolekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan
kimia yang kecil dan sederhana yang setara dengan monomer, yaitu bahan pembuat
polimer
B. SARAN
Polimer
merupakan salah satu sintetik yang sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari. Namun,
jika produksi poliuretan meningkat maka peluang pencemaran lingkungan dan
penipisan lapisan ozon semakin besar.
DAFTAR
PUSTAKA
Cowd,M.A.
1991. Kimia Polimer. Bandung : ITB-Press.
Hartono,Anton
J. 1996. Polimer Mutakhir. Yokyakarta : Andi Yokyakarta.
Stevens,
Malcolm P. 2007. Kimia Polimer. Jakarta: Pradya Paramita.
Walles,Jimmy.
2009. Poliuretan. Online.(http://www.wikipedia.org). Diakses
Pada Tanggal 13 Desember 2009.
