Polimerisasi

Polimerisasi adalah reaksi pembentukan rantai polimer organik yang panjang dan berulang. Polimerisasi digolongkan ke beberapa sistem: sistem adisi-kondensasi dan sistem pertumbuhan rantai bertahap. Bentuk lain dari polimerisasi adalah polimerisasi membuka cincin yang serupa dengan polimerisasi rantai.

Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi tergantung pada strukturnya. Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi.

Klasifikasi polimer

Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam nukleat memainkan peranan penting dalam proses biologi.

Berdasarkan sumbernya

1. Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut
2. Polimer sintetis
1. Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren
2. Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis
3. Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)

Berdasarkan jumlah rantai karbonnya

1. 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)
2. 5 ~ 11 Cair (bensin)
3. 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah
4. 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
5. 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)
6. 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll)

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut :
M CnH2n panah Cm+nH2(m+n)
Contoh polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
polimerisasi
Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.
Polimer Adisi
Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen, disebut reaksi adisi. Perhatikan Gambar 7 yang menunjukkan bahwa monomer etilena mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan rangkap dua.
gbr110
Gambar 7. Monomer etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas plastik, pembungkus makanan, dan botol. Pasangan elektron ekstra dari ikatan rangkap dua pada tiap monomer etilena digunakan untuk membentuk suatu ikatan baru menjadi monomer yang lain
Menurut jenis reaksi adisi ini, monomer-monomer yang mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer yang lain, membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan Gambar 7, yang dimaksud polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomer­monomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H2O atau NH3.
Contoh lain dari polimer adisi diilustrasikan pada Gambar 8. Suatu film plastik yang tipis terbuat dari monomer etilen dan permen karet dapat dibentuk dari monomer vinil asetat.
gbr24
Gambar 8. Polietilen dan polivinil asetat adalah contoh polimer yang dibuat melalui polimerisasi adisi.
Dalam reaksi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi rantai. Mekanisme polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu:
gbr32
Sebagai contoh mekanisme polimerisasi adisi dari pembentukan polietilena
a) Inisiasi, untuk tahap pertama ini dimulai dari penguraian inisiator dan adisi molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Bila kita nyatakan radikal bebas yang terbentuk dari inisiator sebagai R’, dan molekul monomer dinyatakan dengan CH2 = CH2, maka tahap inisiasi dapat digambarkan sebagai berikut:
gbr4
b) Propagasi, dalam tahap ini terjadi reaksi adisi molekul monomer pada radikal monomer yang terbentuk dalam tahap inisiasi
gbr5
Bila proses dilanjutkan, akan terbentuk molekul polimer yang besar, dimana ikatan rangkap C= C dalam monomer etilena akan berubah menjadi ikatan tunggal C – C pada polimer polietilena
gbr6
c) Terminasi, dapat terjadi melalui reaksi antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal mula-mula yang terbentuk dari inisiator (R’) CH2 – CH2 + R � CH2 – CH2- R atau antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal polimer lainnya, sehingga akan membentuk polimer dengan berat molekul tinggi R-(CH2)n-CH2° + °CH2-(CH2)n-R’ � R-(CH2)n-CH2CH2-(CH2)n-R’ Beberapa contoh polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi dan reaksinya antara lain.

* Polivinil klorida

n CH2 = CHCl → [ - CH2 - CHCl - CH2 - CHCl - ]n Vinil klorida polivinil klorida

* Poliakrilonitril

n CH2 = CHCN → [ - CH2 - CHCN - ]n

* Polistirena


gbr7
Polimer Kondensasi
Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau HCl.
Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini, monomer-monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil – biasanya air – dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi.
Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer bergabung dengan gugus-OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air. Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada Gambar 9 dan Gambar 10.
gbr81

Gambar 9. Kondensasi terhadap dua monomer yang berbeda yaitu 1,6 – diaminoheksana dan asam adipat yang umum digunakan untuk membuat jenis nylon. Nylon diberi nama menurut jumlah atom karbon pada setiap unit monomer. Dalam gambar ini, ada enam atom karbon di setiap monomer, maka jenis nylon ini disebut nylon 66.
gbr91


Gambar 10. Pembuatan Nylon 66 yang sangat mudah di laboratorium.
Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah bakelit yang bersifat keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian dan karpet, pendukung pada tape – audio dan tape – video, dan kantong plastik.
Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara kondensasi adalah monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi, seperti gugus -OH; -COOH; dan NH3