1. Laporan Praktikum Urea Formaldehid
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Urea adalah senyawa turunan dari asam karboksilat yang mengikat gugus
amida.Urea disintesis di industri dari amonia dan karbon dioksida untuk digunakan
sebagai bahan dalam sintesa polimer, obat – obatan, sumber nitrogen non-protein
bagi ternak ruminansia dan untuk pupuk nitrogen .
Formalin adalah gas yang mudah terbakar, tidak berwarna, gas beracun dengan bau
yang menusuk dan menyesakkan. Formalin biasa digunakan sebagai desinfektan
dan pengawet untuk spesimen hayati .
Resin urea formaldehid adalah hasil polimerisasi kondensasi urea dengan
formaldehid. Resin ini termasuk dalam kelas resin thermosetting yang mempunyai
sifat tahan terhadap asam ,basa , idak dapat melarut dan tidak dapat meleleh.
Karena sifat-sifat tersebut, aplikasi resin urea-formaldehid yang sangat luas
sehingga industri urea-formaldehid berkembang pesat. Contoh industri yang
menggunakan industri formaldehid adalah laminating, coating, tekstil resin finishing.
I.2. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari pengaruh perubahan kondisi
reaksi antara urea dan formalin pada kecepatan reaksi dan hasil reaksi pada tahap
intermediate .
BAB II
TEORI PENUNJANG
Urea merupakan amida yang bersifat basa karena karbonil tunggalnya tidak cukup
untuk mengkompensasi dua gugus amino. Urea adalah senyawa kovalen yang
memiliki tiga atom iner (dalam). Berat molekulnya 60,06 gram/mol, titik leleh 133
oC(406 K) dan densitas 1 gr/ml .
Meskipun dalam udara bebas formaldehida berada dalam wujud gas, tapi bisa larut
dalam air (biasanya dijual dalam kadar larutan 37% menggunakan merk dagang
formalin atau formol). Dalam air, formaldehida mengalami polimerisasi, sedikit sekali
yang ada dalam bentuk monomer H2CO. Umumnya, larutan ini mengandung
2. beberapa persen metanol untuk membatasi polimerisasinya. Formalin adalah larutan
formaldehida dalam air, dengan kadar antara 10%-40%.
Meskipun formaldehida menampilkan sifat kimiawi seperti pada umumnya aldehida,
senyawa ini lebih reaktif daripada aldehida lainnya. Formaldehida merupakan
elektrofil, bisa dipakai dalam reaksi substitusi aromatik elektrofilik dan sanyawa
aromatik serta bisa mengalami reaksi adisi elektrofilik dan alkena. Karena
keadaannya katalis basa, formaldehida bisa mengalami reaksi Cannizaro
menghasilkan asam format dan metanol.Formaldehida bisa membentuk trimer siklik,
1,3,5-trioksan atau polimer linier polioksimetilen. Formasi zat ini menjadikan tingkah
laku gas formaldehida berbeda dari hukum gas ideal, terutama dalam tekanan tinggi
atau udara dingin. Formaldehida bisa dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi
asam format, karena itu larutan formaldehida harus ditutup serta diisolasi supaya
tidak kemasukan udara. Urea dengan formaldehid akan bereaksi membentuk
kopolimer yang disebut urea formaldehid.
Polimer adalah suatu senyawa yang terbentuk dari dua molekul atau lebih dengan
rantai yang panjang . Molekul dan berat molekulnya besar . Unit – unit molekulnya
dikenal sebagai monomer – monomer yang berikatan secara berangkai – rangkai .
Monomer ini bisa berulang berkali – kali .
Berdasarkan jenis ikatannya , polimer dibedakan menjadi 2 yaitu:
1.Homopolimer yaitu polimer yang terbentuk dari monomer – monomer yang sejenis
.
2.Kopolimer yaitu polimer yang terbentuk dari monomer – monomer tak sejenis.
Berdasarkan mekanisme reaksinya , proses polimerisasi dibagi menjadi dua yaitu :
1.Polimerisasi adisi , yang terjadi jika monomer – monomer mengalami reaksi adisi
tanpa terbentuk zat lain. Jadi yang terbentuk hanya polimer yang merupakan
penggabungan monomer – monomernya .
2.Polimerisasi kondensasi , yaitu suatu reaksi dari dua buah molekul atau gugus
fungsi dari molekul ( biasanya senyawa organik ) yang membentuk molekul yang
lebih besar dan melepaskan molekul yang lebih kecil yaitu air.
Berdasarkan sifatnya, polimer dapat dibagi menjadi dua yaitu :
1.Polimer thermosetting yaitu polimer yang tidak lunak apabila dipanaskan, sehingga
sulit dibentuk ulang.
2.Polimer thermoplastic yaitu polimer yang lunak bila dipanaskan sehingga mudah
3. untuk dibentuk ulang
Urea-formaldehid resin adalah hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Resin
jenis ini termasuk dalam kelas resin thermosetting yang mempunyai sifat tahan
terhadap asam, basa, tidak dapat melarut dan tidak dapat meleleh. Polimer termoset
dibuat dengan menggabungkan komponen-komponen yang bersifat saling
menguatkan sehingga dihasilakn polimer dengan derajat cross link yang sangat
tinggi. Karena sifat-sifat di atas, aplikasi resin urea-formaldehid yang sangat luas
sehingga industri urea-formaldehid berkembang pesat. Contoh industri yang
menggunakan industri formaldehid adalah addhesive untuk plywood, tekstil resin
finishing, laminating, coating, molding, casting, laquers, dan sebagainya. Pembuatan
resin urea-formaldehid secara garis besar dibagi menjadi 3. Yang pertama adalah
reaksi metiolasi, yaitu penggabungan urea dan formaldehid membentuk monomer-
monomer yang berupa monometilol dan dimetil urea. Reaksi kedua adalah
penggabungan monomer yang terbentuk menjadi polimer yang lurus dan
menghasilkan uap air. Tahp ini disebut tahap kondensasi. Proses ketiga adalah
proses curing, dimana polimer membentuk jaringan tiga dimensi dengan bantuan
pemanasan dalam oven.
Reaksi urea-formaldehid pada pH antara 8 sampai 10 adalah reaksi metilolasi, yaitu
adisi formaldehid pada gugus amino dan amida dari urea, dan menghasilkan metilol
urea. Pada tahap metilolasi , urea dan formaldehid bereaksi menjadi metilol dan
dimetil urea. Rasio dari senyawa mono dan dimetilol yang terbentuk bergantung
pada rasio formaldehid dan urea yang diumpankan. Reaksi berlangsung pada
kondisi basa dengan amoniak (NH4OH) sebagai katalis dan Na2CO3 sebagai buffer.
Buffer ini berfungsi menjaga kondisi pH reaksi agar tidak berubah tiba-tiba secara
drastis. Analisa awal dilakukan dengan menggunakan blanko berupa larutan
formaldehid, NH4OH dan Na2CO3. Sampel ke-0 diambil setelah urea ditambahkan
pada larutan dan diaduk sempurna. Setelah itu dilakukan pemanasan sampai 70 0C
untuk mempercepat reaksi.
Reaksi metilolasi diteruskan dengan reaksi kondensasi dari monomer-monomer
mono dan dimetilol urea membentuk rantai polimer yang lurus. Derivat-derivat
metilol merupakan monomer, penyebab terjadinya reaksi polimerisasi kondensasi.
Polimer yang dihasilkan mula-mula mempunyai rantai lurus dan masih larut dalam
air. Semakin lanjut kondensasi berlangsung, polimer mulai membentuk rantai 3
dimensi dan semakin berkurang kelarutannya dalam air. Reaksi kondensasi ini
dilakukan dalam sebuah labu berleher yang dilengkapi kondensor ohm meter,
termometer, agitator dan pipa untuk sampling point. Labu berleher ini ditempatkan
dalam waterbath.
Kondensor berfungsi mengembunkan air yang menguap selama proses
polimerisasi. Hal ini dimaksudkan mempercepat tercapainya kesetimbangan reaksi.
Agitator berfungsi membuat larutan tetap homogen selama proses pembentukan
4. produk urea formaldehid.
Pada prinsipnya, pembuatan produk-produk urea-formaldehid dilakukan melalui
beberapa tahapan:
1.Tahap intermediate
Merupakan suatu tahap untuk mendapatkan resin yang masih berupa larutan dan
larut dalam air atau pelarut lainnya .
2.Tahap persiapan
Pada tahap ini resin merupakan produk dari tahap intermediate yang dicampurkan
dengan bahan lain . Penambahan bahan akan menentukan produk akhir dari polimer
.
3.Tahap curing
Pada proses curing, kondensasi tetap berlangsung, polimer membentuk rangkaian 3
dimensi yang sangat kompleks dan menjadi thermosetting resin. Hasil reaksi dan
kecepatannya, sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor:
1.Perbandingan umpan
Umumnya , Perbandingan mol umpan (formalin/urea) yang digunakan pada
percobaan ini adalah 1,25 dimana perbandingan umpan berada pada batas standar
yang ditentukan, perbandingan umpan harus berada dalam range antara 1,25 – 2,0
hal tersebut dimaksudkan agar larutan resin yang terbentuk tidak kental dan tidak
encer. Sehingga mempermudah analisis baik analisis densitas, viskositas, kadar
resin dan formalin bebas. Besarnya perbandingan mol umpan formalin dengan urea
sangat mempengaruhi pada produk (polimer) yang dihasilkan, bila perbandingan
umpan kurang dari 1,25 maka resin yang dihasilkan memiliki kadar formalin yang
rendah dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan kepadatannya rendah
,sedangkan bila perbandingan umpan lebih dari 2 maka resin yang dihasilkan
memiliki kadar formalin yang tinggi dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan
kepadatannya tinggi.
2.Pengaruh pH
Kondisi reaksi sangat berpengaruh terhadap reaksi atau hasil reaksi selama proses
kondensasi polimerisasi terjadi . Dalam suasana asam akan terbentuk senyawa
Goldsmith dan senyawa lain yang tidak terkontrol sehingga molekul polimer yang
dihasilkan rendah .
5. Senyawa Goldsmith tidak diinginkan karena mempunyai rantai polimer lebih pendek
tetapi stabil terhadap panas.
Dalam suasana basa kuat , formaldehid akan bereaksi secara disproporsionasi
dimana sebagian akan teroksidasi menjadi asam karboksilat dan sebagian tereduksi
menjadi alkohol. Reaksi yang terjadi adalah :
2H-CO-H +OH- ===> H-CO-O + CH3OH
formaldehid basa kuat asam karboksilat alcohol
3.Katalis
Menurut JJ. Berjelius, katalis merupakan senyawa yang ditambahkan untuk
mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi. Sedangkan menurut W.Ostwald, katalis
merupakan senyawa yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi tanpa tergabung
dalam produk. Artinya katalis dapat mempercepat reaksi, ikut aktif dalam reaksi,
tetapi tidak ikut tergabung didalam produk. Untuk proses ini digunakan katalis NH3
yang dapat menurunkan energi aktivasi dengan menyerap panas pada saat curing,
fungsinya adalah untuk mengatur penguapan agar tidak gosong. Energi aktivasi
adalah energi minimum yang dibutuhkan agar molekul – molekul yang di dalam
larutan bertumbukan, sehingga reaksi menjadi cepat.
4.Temperatur reaksi
Temperatur reaksi tidak boleh melebihi titik lelehnya karena dimetilol urea yang
terjadi akan kehilangan air dan formaldehid . Menurut Kadowaki dan Hasimoto ,
temperatur optimum reaksi adalah 85oC . Sedangkan titik lelehnya menurut De
Chesne adalah 150 oC . Dan menurut Einhorn adalah 126 oC . Kenaikan temperatur
akan mempercepat laju reaksi , hal ini dapat ditunjukkan dengan persamaan
Arrhenius yaitu :
K = A e-Ea/RT
5.Buffer
Buffer (larutan penyangga) digunakan untuk menyangga kondisi operasi pada pH
yang diinginkan. Dalam hal ini pH yang diinginkan antar 8 sampai 10. Buffer yang
digunakan pada percobaan ini adalah Na2CO3.H2O
6.Kemurnian zat umpan
Zat umpan yang digunakan harus murni karena adanya zat pengotor dikhawatirkan
akan mempengaruhi terbentuknya polimer atau terjadinya reaksi samping .
6. 7.Laju Reaksi
Laju reaksi atau kecepatan reaksi ialah laju atau kecepatan berkurangnya pereaksi
atau terbentuknya produk reaksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi ialah
: konsentrasi,temperatur,katalis,dan luas permukaan.
Persamaan yang menyatakan laju sebagai fungsi konsentrasi setiap saat yang
mempengaruhi laju reaksi disebut hukum laju atau persamaan laju reaksi.
Konsentrasi merupakan salah satu faktor yang memepengaruhi laju reaksi,dimana
sebagai contoh pada reaksi A + B C . Dimana pada waktu reaksi berlangsung, zat C
terbentuk dan semakin lama jumlahnya semakin banyak sebaliknya zat A dan zat B
berkurang, dan semakin lama semakin sedikit.
Orde reaksi adalah jumlah pangkat konsentrasi dalam hukum laju bentuk diferensial.
Diposka
