laporan kimia fisik - Penentuan berat molekul polimer

1. k.wr ‘14
PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER
TUJUAN
Menentukan berat molekul dari polimer polivinil alcohol (PVOH) dengan menggunakan teknik
viskosimetri
LANDASAN TEORI
Polimer merupakan senyawa molekul yang ciri-cirinya memiliki massa molar yang tinggi,
mulai dari ribuan hingga jutaan gram, dan terbuat dari banyak unit berulang. Sifat fisik dari apa
yang dikenal juga sebagai makromolekul ini berbeda jauh dari sifat molekul biasa yang kecilnya
(monomernya) (Chang, 2003).
Sebagian besar maklomolekul adalam polimer. Polimer adalah suatu molekul panjang
yang terdiri atas banyak blok penyusun yang identik atau serupa yang dihubungkan dengan
ikatan-ikatan kovalen. Unit-unit yang disusun berulang-ulang yang berfungsi sebagai blok
penyusun suatu polimer adalah molekul kecil yang disebut monomer. Monomer-monomer
dihubungkan melalui suatu reaksi di mana dua molekul berikatan secara kovalen satu sama lain
melalui pelepasan satu molekul air, reaksi ini disebut reaksi kondensasi atau dehidrasi
(Campbell, dkk., 2002).
Polivinil alcohol (PVOH) merupakan plastic dengan cirri termoplastik dan memiliki warna
kuning keputihan. PVOH dapat larut dalam air. PVOH tidak berbau dan tidak memberikan uap
yang berbahaya. PVOH memiliki sifat adhesive (bahan perekat) dan dapat direnggangkan
dengan kuat dan fleksibel. Aplikasi penggunaan PVOH yakni terkandung dalam sampo, obat
salep, lem, dan hairsprays sebagai bahan perekat dan bahan pengental (Peters, 2011).
Berat molekul merupakan variabel yang teristimewa penting sebab berhubungan
langsung dengan sifat kimia polimer. Umumnya polimer dengan berat molekul tinggi
mempunyai sifat yang lebih kuat. Teknik yang lebih umum digunakan untuk penetapan berat
molekul polimer salah satunya adalah pengukuran viskositas larutan dengan cara menetapkan
lamanya aliran sejumlah volume larutan melalui kapiler yang panjangnya tetap. Sedangkan
derajat polimerisasi dapat menunjukkan ukuran molekul polimer yang berhubungan dengan
berat molekul (Habibah, 2013).
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran
cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan, yang melalui tabung
berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan
baik untuk cairan maupun gas (Bird, 1993).
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer.
Tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain (Moechtar, 1990):

2. k.wr ‘14
 Viskometer kapiler / Ostwald; dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan
untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald.
 Viskometer Hoppler; berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum,
terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsipnya,
bola digelindingkan melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki.
METODE PERCOBAAN
 ALAT DAN BAHAN
Alat-alat yang dibutuhkan pada percobaan ini meliputi viskosimeter Ostwald,
viskosimeter Hoppler, gelas arloji, labu takar 250 ml, labu takar 100 ml, gelas beker 250
ml, dan pengaduk gelas.
Sedangkan bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini meliputi kristal
polivinil alcohol (PVOH), larutan CH3COOH, dan akuades.
 CARA KERJA
Kristal PVOH diambil 4 gram dan dimasukkan ke gelas beker 250 ml, serta
ditambahkan akuades sampai ¾ penuh. Gelas beker dipanaskan sampai polimer larut
semua, kemudian didinginkan. Larutan lalu dituangkan ke dalam labu takar 250 ml dan
diisi akuades sampai batas dan tidak terdapat buih (1,6 g/100 ml). Larutan PVOH diambil
50 ml dan dimasukkan ke labu takar 100 ml serta ditambahkan akuades hingga tanda
batas (0,8 g/100 ml). Selanjutnya dibuat larutan dengan variasi konsentrasi 0,4; 0,2; dan
0,1 g/100 ml dengan cara pengenceran.
Untuk setiap konsentrasi PVOH tersebut dilakukan pengukuran viskositas
menggunakan viskosimeter Ostwald dan Hoppler. Penggunaan viskosimeter ini
ditentukan secara relative terhadap viskositas akuades, sehingga penggukuran juga
dilakukan terhadap akuades. Setiap kali penggantian larutan, tabung viskosimeter dicuci
dengan menggunakan asam asetat encer.
HASIL DAN PEMBAHASAN
 HASIL PERCOBAAN
 Viskosimeter Ostwald
Larutan Konsentrasi (g/100 ml) Waktu (s)
Akuades 80,58

3. k.wr ‘14
PVOH 0,1
0,2
0,4
0,8
1,6
89,79
95,40
111,10
150,84
230,15
 Viskosimeter Hoppler
Larutan Konsentrasi (g/100 ml) Waktu (s)
Akuades 58,53
PVOH 0,1
0,2
0,4
0,8
1,6
62,17
68,96
80,30
110,21
151,00
 PEMBAHASAN
Pada percobaan ini akan ditentukan berat molekul polivinil alcohol (PVOH)
dengan menggunakan viskosimetri yang didasarkan pada kekentalan larutan. Berat
molekul PVOH yang diperoleh nantinya merupakan berat molekul rata-rata, karena
suatu polimer tidak terdiri dari individu molekul dengan berat molekul yang sama tetapi
memiliki distribusi berat molekul.
Viskositas larutan PVOH dihitung dengan menggunakan variasi konsentrasi PVOH
(1,6; 0,8; 0,4; 0,2; dan 0,1 g/100ml). Sementara itu, sebagai larutan pembanding
digunakan akuades. Terdapat dua metode viskosimetri yang digunakan untuk
menentukan viskositas pada percobaan ini, yakni dengan menggunakan metode
Ostwald dan metode Hoppler.
PVOH yang digunakan berupa serbuk (Kristal) PVOH, sehingga perlu dilarutkan
terlebih dahulu dengan akuades. Akuades digunakan karena sifat kelarutan PVOH yang
mudah larut dalam air (akuades). Proses pelarutan kristal PVOH harus dalam keadaan
panas untuk mempercepat kelarutanya. Larutan PVOH yang telah larut perlu
didinginkan terlebih dahulu sebelum dilakukan pengenceran karena alat gelas pada labu
takar akan kurang akurat jika larutan yang digunakan dalam keadaan panas. Selain itu,
pengenceran harus dilakukan dengan tidak menghasilkan buih karena buih yang
dihasilkan dapat mempengaruhi keakuratan pengukuran terhadap meniskusnya.
Sebelum digunakan untuk mengukur larutan PVOH, viskometer harus dicuci
terlebih dahulu dengan menggunakan asam asetat encer agar dapat melarutkan PVOH
yang terkandung di dalam larutan. selain itu, pencucian ini juga untuk membersihkan
tabung viskosimeter dari sisa pengotor dan kontaminasi larutan sebelumnya.

4. k.wr ‘14
Pada penentuan viskositas dengan viskosimeter Ostwald, di mana viskosimeter
ini menggunakan viskometer berbentuk pipa kapiler. Larutan PVOH dialirkan melalui
pipa kapiler dan dihitung waktu yang dibutuhkan oleh larutan PVOH tersebut untuk
mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat larutan itu sendiri
(karena gravitasi), di mana nilai viskositasnya dapat dihitung dengan
membandingkannya dengan akuades (air).
Larutan PVOH dimasukkan ke pipa kapiler di sebelah kiri, sedangkan pipa kapiler
sebelah kanan dipasang pipet pump dan disedot larutanya. Tujuan penyedotan ini yakni
untuk memberikan tekanan pada pipa kapiler di sebelah kanan, sehingga menyebabkan
larutan akan mengalir naik menuju pipa kapiler di sebelah kanan (tekanannya lebih
rendah). Setelah pipet pump dilepas, maka larutan PVOH akan mengalir turun yang
mana aliran ini disebabkan oleh berat larutan tersebut (efek gravitasi), sehingga larutan
yang memiliki berat larutan lebih tinggi (konsentrasinya besar) akan membutuhkan
waktu yang lebih lama untuk menuruni pipa kapiler.
Sementara itu, pada percobaan dengan menggunakan viskosimeter Hoppler, di
mana digunakan media berupa bola untuk menentukan nilai viskositasnya. Bola
digelindingkan pada tempat seperti tabung yang terbuat dari kaca yang telah diisi
larutan PVOH dengan konsentrasi tertentu. Adanya gaya gravitasi akan menyebabkan
bola tersebut jatuh melalui medium larutan tersebut dengan kecepatan tertentu.
Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga respirok sampel. Pengukuran
yang dilakukan yaitu waktu yang diperlukan oleh sebuah bola untuk melewati larutan
pada jarak atau tinggi tertentu.
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh bahwa baik pada metode Ostwald
maupun Hoppler menunjukkan semakin besar konsentrasi larutan PVOH, maka waktu
yang dibutuhkan untuk larutan turun pada pipa kapiler hingga tanda batas (viskosimeter
Ostwald) dan waktu yang dibutuhkan bola turun dalam larutan pada tabung hingga
tanda batas (viskosimeter Hoppler) akan semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa
dalam larutan PVOH yang semakin besar konsentrasinya berarti mengandung tingkat
kekentalan larutan PVOH yang semakin besar pula. Sehingga, laju alir yang dihasilkan
akan semakin kecil, yang menyebabkan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tanda
batas akan semakin lama.
Dalam percobaan ini diperlukan larutan pembanding yaitu akuades yang
berperan sebagai pelarut murni. Hal ini dibutuhkan karena berat molekul polimer PVOH
dapat ditentukan dengan membandingkan antara viskositas larutan PVOH terhadap
viskositas pelarut murninya (akuades).
Untuk menentukan berat molekul PVOH, perlu dibuat grafik hubungan antara
konsentrasi PVOH (C) terhadap viskositas tereduksi ( ), di mana viskositas tereduksi
merupakan perbandingan antara viskositas spesifik terhadap konsentrasi larutan. Dari

5. k.wr ‘14
grafik tersebut, dapat ditentukan persamaan regresi linearnya. Intersep pada
persamaan regresi linear tersebut menunjukkan nilai viskositas intrinsic [µ]. Berat
molekul rata-rata PVOH dapat diperoleh dengan memasukkan nilai viskositas intrinsic
[µ] yang diperoleh ke dalam persamaan , di mana pada polimer PVOH
nilai K = 2,0 x 10-4
dan a = 0,76. Sementara itu, nilai rasio atau perbandingan berat
molekul polimer dengan berat molekul monomer-nya (derajat polimerisasi) dapat
diketahui dengan membagi berat molekul polimer PVOH rata-rata dengan berat molekul
monomernya (44 g/mol).
Berdasarkan analisis data pengamatan dengan viskosimeter Ostwald diperoleh
persamaan regresi linearnya yakni y = 0,101x + 0,982 dengan R2
= 0,267. Sehingga,
diperoleh berat molekul polimer PVOH rata-ratanya yakni 71892,93 g/mol. Sedangkan
derajat polimerisasinya diperoleh 1633,93.
Sementara itu, berdasarkan analisis data pengamatan dengan viskosimeter
Hoppler diperoleh persamaan regresi linearnya yakni y = 0,599x + 0,663 dengan R2
=
0,956. Sehingga, diperoleh berat molekul polimer PVOH rata-ratanya yakni 42876,09
g/mol. Sedangkan derajat polimerisasinya diperoleh 974,46.
Pada hasil penghitungan dengan viskosimeter Ostwald dan Hoppler
menunjukkan nilai berat molekul rata-rata polimer PVOH yang berbeda dengan
perbedaan yang cukup signifikan. Seharusnya, baik dengan menggunakan viskosimeter
Ostwald maupun Hoppler seharusnya memberikan nilai yang sama. Hal ini dapat
disebabkan kekurangtelitian dalam proses pengukuran (ditunjukkan pada penggunaan
viskosimeter Ostwald hasil grafik tidak linear karena R2
jauh kurang dari 1).
KESIMPULAN
... (cari sendiri ya :D ) ^^
DAFTAR PUSTAKA
Bird, T., 1993, Kimia Fisik Untuk Universitas, PT Gramedia, Jakarta.
Campbell, et. al., 2002, Biologi, Jilid 1, Edisi Kelima, (diterjemahkan oleh: Lestari, R.), Erlangga,
Jakarta.
Chang, R., 2003, Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti, Jilid 2, Edisi Ketiga, (diterjemahkan oleh:
Achmadi, S. S.), Penerbit Erlangga, Jakarta.
Habibah, R., Nasution, D. Y., Muis, Y., 2013, Penentuan Berat Molekul dan Derajat Polimerisasi
α-Selulosa yang Berasal dari Alang-Alang dengan Metode Viskositas, Jurnal Saintia Kimia,
Vol. 1, No. 2, Hal. 1 – 6.
Moechtar, 1990, Farmasi Fisik, UGM Press, Yogyakarta.

6. k.wr ‘14
Peters, S., 2011, Material Revolution: Sustainable and Multi-Purpose Materials for Design and
Architecture, Birkhauser Publisher, Switzerland.
GRAFIK
 Viskosimeter Ostwald
Grafik di
atas merupakan grafik
antara vs Chubungan
pada penentuan berat
molekul rata-rata polimer PVOH dengan viskosimeter Ostwald. Berdasarkan grafik
tersebut diperoleh persamaan garis y = 0,101x + 0,982 dan R² = 0,267. Dengan
persamaan tersebut, diperoleh berat molekul polimer PVOH rata-ratanya 71892,93
g/mol dan derajat polimerisasinya 1633,93.
 Viskosimeter Hoppler
Grafik di
atas merupakan grafik hubungan antara vs C pada penentuan berat molekul rata-

7. k.wr ‘14
rata polimer PVOH dengan viskosimeter Hoppler. Berdasarkan grafik tersebut
diperoleh persamaan garis y 0,599x + 0,663 dan R² = 0,956. Dengan
persamaan tersebut, diperoleh berat molekul polimer PVOH rata-ratanya 42876,09
g/mol dan derajat polimerisasinya 974,46.