Upload
vutram
View
229
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
i
OPTIMALISASI REAKSI ESTERIFIKASI ASAM ASETAT
DENGAN 1-HEKSENA, SEBAGAI SALAH SATU TAHAPAN
PADA PROSES PEMBUATAN ETANOL
DINI NOVALIA PRATIWI
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M / 1432 H
ii
OPTIMALISASI REAKSI ESTERIFIKASI ASAM ASETAT
DENGAN 1-HEKSENA, SEBAGAI SALAH SATU TAHAPAN
PADA PROSES PEMBUATAN ETANOL
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh :
DINI NOVALIA PRATIWI 106096003235
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2011 M/ 1432 H
iii
iv
v
PERNYATAAN
DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH
HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI
SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU
LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, Juni 2011
Dini Novalia Pratiwi
106096003235
vi
KATA PENGANTAR
Assalamu ’alaikum wr. wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, hidayah, dan inayah-Nya,
sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan
tahapan akhir dan tugas utama dari serangkaian kuliah yang harus diselesaikan
dalam menempuh pendidikan strata satu pada Program Studi Kimia, UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.
Dalam tugas akhir ini, penulis menyajikan Optimalisasi Reaksi Esterifikasi
Asam Asetat dengan 1-Heksena, Sebagai Salah Satu Tahapan pada Proses
Pembuatan Etanol, yang didukung dengan berbagai sumber referensi.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan ini.
Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun diharapkan dari
pembaca.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
2. Bapak Drs. Dede Sukandar, M.Si, selaku Ketua Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Jakarta.
3. Bapak Dr. Achmad Hanafi Setiawan dan Ibu Siti Nurbayti, M.Si, selaku
pembimbing I dan II yang telah memberikan pengarahan maupun masukan
dalam penyusunan tugas akhir ini.
vii
4. Ibu Nurhasni, M.Si, selaku pembimbing akademik yang telah banyak
memberikan arahan dalam menyelesaikan kuliah ini dengan baik.
5. Ayahanda Abdul Rahman, ibunda Sri Aisyah, serta kakanda Sigit Agung
Prawira tercinta atas dorongan dan do’anya yang senantiasa mengiringi
gerak langkah penulis.
6. Bapak Yan Irawan, Ibu Savitri, Mas Ghozali, dan Ibu Ijah yang telah banyak
memberikan bantuan selama proses penelitian berlangsung di Pusat
Penelitian Kimia – LIPI.
7. Mustaofidatul Jamaliah, sebagai sahabat dan rekan kerja yang banyak
membantu selama kuliah dan penelitian di Pusat Penelitian Kimia – LIPI.
8. M. Hero Shiddiqi yang telah banyak memberikan masukan dan semangatnya
hingga tahap penyusunan tugas akhir ini.
9. Teman-teman seperjuangan yang juga telah memberikan semangat dan
sarannya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Akhir kata, penulis ucapkan terima kasih. Semoga tugas akhir ini dapat
bermanfaat bagi pembaca serta semoga Allah swt selalu melimpahkan taufik dan
hidayah-Nya kepada kita semua. Amiin.
Wassalamu ‘alaikum wr. wb.
Jakarta, Juni 2011
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................... vi
DAFTAR ISI ............................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. x
DAFTAR TABEL ..................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xiii
ABSTRAK ................................................................................................. xv
ABSTRACT ................................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah .............................................................................. 3
1.3. Hipotesis .............................................................................................. 3
1.2. Tujuan Penelitian ................................................................................. 4
1.2. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 5
2.1. Bahan Bakar Etanol .............................................................................. 5
2.2. Reaksi Esterifikasi ................................................................................ 6
2.2.1. Esterifikasi asam karboksilat ...................................................... 6
2.2.3. Variabel-variabel yang mempengaruhi reaksi esterifikasi ............ 7
2.3. Bahan Baku Produksi Ester .................................................................. 8
2.3.1. Asam asetat ................................................................................ 8
2.3.2. 1-heksena ................................................................................... 10
2.3.3. Katalis ........................................................................................ 11
ix
2.4. Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR) ......................... 20
2.5. Kromatografi Gas Spektroskopi Massa (GC-MS) ................................. 22
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................ 25
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................... 25
3.2. Alat dan Bahan ..................................................................................... 25
3.3. Prosedur Kerja ..................................................................................... 25
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................ 29
4.1. Pengujian Bilangan Asam dan Bilangan Ester ...................................... 29
4.1.1. Pengaruh katalis ......................................................................... 29
4.1.2. Pengaruh rasio reaktan ................................................................ 33
4.2. Analisa Kualitatif dengan FTIR ............................................................ 36
3.3. Analisa Kualitatif dengan GC-MS ........................................................ 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 49
5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 49
3.2. Saran .................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 50
LAMPIRAN .............................................................................................. 53
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
Gambar 1. Struktur asam asetat ................................................................ 8 Gambar 2. Reaksi karbonilasi metanol ..................................................... 9 Gambar 3. Reaksi oksidasi asetaldehida ........................................................ 9 Gambar 4. Struktur 1-heksena .................................................................. 11 Gambar 5. Diagram penurunan energi aktifasi oleh katalis ....................... 12 Gambar 6. Struktur kerangka ZSM-5 ....................................................... 19 Gambar 7. Skema alat spektrofotometer inframerah ................................. 21 Gambar 8. Susunan peralatan untuk proses esterifikasi ................................. 26 Gambar 9. Pengaruh katalis terhadap bilangan asam ................................ 30 Gambar 10. Pengaruh katalis terhadap bilangan ester ................................. 31 Gambar 11. Pengaruh konsentrasi katalis ZSM-5 terhadap bilangan asam ...... 32 Gambar 12. Pengaruh konsentrasi katalis ZSM-5 terhadap bilangan ester ...... 32 Gambar 13. Pengaruh rasio reaktan terhadap bilangan asam ....................... 34 Gambar 14. Pengaruh rasio reaktan terhadap bilangan ester ....................... 35 Gambar 15. Spektrum FTIR asam asetat pada frekuensi 4000 - 500 cm-1 ... 36 Gambar 16. Spektrum FTIR heksena pada frekuensi 4000 - 500 cm-1 ........ 37
Gambar 17. Spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000 - 500 cm-1 .............................. 39 Gambar 18. Spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000 - 500 cm-1 ........................... 41 Gambar 19. Kromatogram GC-MS sampel uji (1:1) dengan katalis H2SO4 5% ............................................................................... 43 Gambar 20. Kromatogram GC-MS sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 5% .............................................................................. 44
xi
Gambar 21. Kromatogram GC-MS sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% ............................................................................ 45 Gambar 22. Reaksi esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena ................... 46 Gambar 23. Struktur senyawa heksil asetat ................................................ 47 Gambar 24. Mekanisme pembentukan senyawa 1-heksil asetat .................. 47
xii
DAFTAR TABEL
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
Tabel 1. Sifat-sifat asam asetat .................................................................. 10 Tabel 2. Sifat-sifat 1-heksena .................................................................... 11 Tabel 3. Jenis-jenis bahan katalis .............................................................. 15 Tabel 4. Beberapa mineral zeolit yang terdapat pada batuan sedimen ........ 16 Tabel 5. Sifat-sifat asam sulfat .................................................................. 18 Tabel 6. Komposisi struktur ZSM-5 .......................................................... 20 Tabel 7. Interpretasi spektrum FTIR asam asetat ....................................... 37 Tabel 8. Interpretasi spektrum FTIR 1-heksena ......................................... 38 Tabel 9. Interpretasi spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis H2SO4 5% ........................................................................ 40 Tabel 10. Interpretasi spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis ZSM-5 15% .................................................................... 41 Tabel 11. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis H2SO4 5% .................................................................................. 43 Tabel 12. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 5% .................................................................................. 44 Tabel 13. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% ................................................................................ 46
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Judul ..................................................................................... Halaman
Lampiran 1. Diagram produksi bioetanol ................................................. 53 Lampiran 2. Peralatan yang digunakan untuk proses esterifikasi ............... 54 Lampiran 3. Sampel hasil proses esterifikasi ............................................ 55 Lampiran 4. Kondisi Operasi GC-MS ...................................................... 56 Lampiran 5. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan rasio reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:1 ...................................... 57 Lampiran 6. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan katalis H2SO4 5% ............................................................................ 58 Lampiran 7. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan katalis ZSM-5 15% .......................................................................... 59 Lampiran 8. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan rasio reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:1 .................................................. 60 Lampiran 9. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan katalis H2SO4 5% ............................................................................ 61 Lampiran 10. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan katalis ZSM-5 15% .......................................................................... 62 Lampiran 11. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa 1-heksena pada frekuensi 4000-500 cm-1 ...................................................................... 63 Lampiran 12. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa asam asetat pada frekuensi 4000-500 cm-1 ....................................................... 64 Lampiran 13. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa heksil asetat pada frekuensi 4000-500 cm-1 ....................................................... 65 Lampiran 14. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000-500 cm-1 66 Lampiran 15. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:2) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000-500 cm-1 67
xiv
Lampiran 16. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000-500 cm-1 68 Lampiran 17. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:2) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000-500 cm-1 69 Lampiran 18. Hasil analisa GC sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5% ..................................................... 70 Lampiran 19. Hasil analisa MS sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5% ..................................................... 71 Lampiran 20. Hasil analisa GC sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 5% .................................................... 72 Lampiran 21. Hasil analisa MS sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 5% .................................................... 73 Lampiran 22. Hasil analisa GC sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% .................................................. 74 Lampiran 23. Hasil analisa MS sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 1) ................................. 75 Lampiran 24. Hasil analisa MS sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 2) ................................. 76 Lampiran 25. Hasil analisa MS sampel uji asam asetat : 1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 3) ................................. 77 Lampiran 26. Pola fragmentasi heksil asetat ............................................... 78 Lampiran 27. Pola pemisahan spin untuk proton-proton dalam heksil asetat pada 1H-NMR ...................................................................... 79
xv
Dini Novalia Pratiwi , Optimalisasi Reaksi Esterifikasi Asam Asetat dengan 1-Heksena, sebagai Salah Satu Tahapan pada Proses Pembuatan Etanol, dibawah bimbingan Dr. Achmad Hanafi Setiawan dan Siti Nurbayti, M.Si.
ABSTRAK
Pada penelitian ini dilakukan optimalisasi reaksi esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena, sebagai salah satu tahapan pada proses pembuatan etanol. Proses ini berlangsung pada kondisi 60oC selama 8 jam. Variasi parameter yang digunakan adalah katalis H2SO4 5% dan 10%, ZSM-5 5%, 10%, dan 15%, serta rasio mol reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:1, 1:2, 2:1, 3:1, dan 5:1. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kondisi optimum diantara variasi tersebut sehingga dihasilkan produk ester yang diinginkan, katalis yang dapat digunakan, dan mengidentifikasi senyawa ester yang terbentuk pada hasil proses esterifikasi tersebut. Hasil esterifikasi terbaik diperoleh pada variasi rasio mol reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:2 baik dengan katalis H2SO4 5% maupun ZSM-5 15%. Hasil analisa FTIR menunjukkan bahwa senyawa ester telah terbentuk yang ditunjukkan dengan adanya gugus C=O (υ = 1726,22 cm-1 - 1732,08 cm-1) dan C–O (υ = 1263,37 cm-1 - 1265,30 cm-1). Hasil analisa GCMS juga menunjukkan hal yang sama, dengan perkiraan senyawa ester yang terbentuk adalah heksil asetat dengan similaritas sebesar 79% hingga 88%.
Kata Kunci : Esterifikasi, etanol, asam asetat, 1-heksena, heksil asetat.
xvi
Dini Novalia Pratiwi , Optimalization of Esterification Reaction of Acetic Acid with 1-Hexene, as One of Step in Making of Ethanol Process, supervised by Dr. Achmad Hanafi Setiawan and Siti Nurbayti, M.Si.
ABSTRACT
In this research, has done optimalization of esterification reaction of acetic acid with 1-hexene, as one of step in making of ethanol process. This process takes place at 60oC for 8 hours. Variation in this research used catalysts like H2SO4 5% and 10%, ZSM-5 5%, 10%, and 15%, and ratio of mole (acetic acid: 1-hexene) 1:1, 1:2, 2:1, 3:1, and 5:1. The objective of research were to know the optimum condition from that variation until produced by desired ester product, the catalyst that can be used, and identification of the ester compound that formed on esterification process. The best result was got on ratio of mole (acetic acid: 1-hexene) 1:2 with H2SO4 5% nor ZSM-5 15% catalysts. FTIR result showed that ester has produced with signed of C=O group (υ = 1726,22 cm-1 - 1732,08 cm-1) and C–O group (υ = 1263,37 cm-1 - 1265,30 cm-1). GCMS result also showed that ester has produced with estimate of the ester was hexyl acetate with similarity was 79% until 88%.
Password: Esterification, ethanol, acetic acid, 1-hexene, hexyl acetate.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan kebutuhan energi dunia yang semakin meningkat dan
keterbatasan energi fosil menyebabkan perhatian saat ini ditujukan untuk mencari
sumber-sumber energi terbarukan seperti bioetanol yang berasal dari bahan baku
nabati (Effendi, 2010). Pengembangan bioenergi seperti bioetanol dari biomassa
sebagai sumber bahan baku yang dapat diperbarui merupakan satu alternatif yang
memiliki nilai positif dari aspek sosial dan lingkungan (Samsuri, 2007).
Saat ini, produksi etanol yang dikerjakan dalam skala besar hanya
menggunakan dua metode. Metode pertama adalah reaksi etilen dengan air pada
tekanan 7 MPa dan suhu 250 – 300˚C dengan katalis asam fosfat (H3PO4) yang
disangga pada senyawa inert, seperti silika. Proses ini sangat efisien dan
menghasilkan etanol berkualitas tinggi. Namun, metode ini mempunyai kendala,
yaitu etilen yang dibuat dari petroleum dan gas alam cair mulai langka
keberadaannya dan semakin mahal (Kiff et al., 1983).
Metode lainnya adalah melibatkan fermentasi karbohidrat untuk membuat
etanol. Metode tersebut saat ini digunakan dalam skala besar dan banyak
pabrik/industri yang dibangun untuk membuat etanol dengan cara ini. Metode ini
menggunakan bahan produk pertanian (Kiff et al., 1983). Bahan baku produksi
yang digunakan, antara lain nira aren, sorgum manis, biji sorgum, ubi kayu dan
lainnya (Ega dan Bambang, 2006). Namun, metode ini tidak dapat dilakukan
dalam jangka panjang karena bahan utamanya merupakan bahan persediaan
2
makanan untuk hewan dan manusia. Dengan prospek yang seperti itu, pada
dekade selanjutnya, fermentasi tidak dapat diperhitungkan sebagai proses pilihan
untuk pembuatan industri alkohol dalam jumlah besar yang berkelanjutan (Kiff et
al., 1983).
Oleh karena itu, dipersiapkan sumber bahan baku alternatif untuk proses
produksi etanol yang murah dan bahannya tersedia dengan cepat tanpa
mengganggu keseimbangan ketersediaan bahan baku untuk pangan, pakan, dan
untuk sumber energi. Satu diantara energi alternatif yang relatif murah ditinjau
dari aspek produksinya dan relatif ramah lingkungan adalah pengembangan
bioetanol dari limbah-limbah pertanian (biomassa) yang mengandung banyak
lignoselulosa (Gozan et al., 2007). Bertolak dari keadaan tersebut, bisnis bioetanol
di Indonesia mempunyai prospek yang cerah karena memiliki potensi limbah
biomassa yang sangat melimpah seperti bagasse maupun molasses (Samsuri,
2007).
Berdasarkan jurnal United State Patent (Kiff et al., 1983), etanol dapat
dibuat dari asam asetat yang direaksikan dengan olefin yang memiliki minimal
empat atom karbon. Asam asetat direaksikan dengan olefin melalui proses
esterifikasi kemudian dihidrogenasi, dan pada tahap akhir, produk etanol
dipisahkan secara distilasi dari produk samping. Namun, dalam penelitian ini
hanya mencakup pada reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan olefin. Olefin
yang digunakan pada penelitian ini adalah 1-heksena.
3
1.2. Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
a. Apakah asam asetat dapat bereaksi dengan 1-heksena sehingga dihasilkan
suatu produk ester?
b. Bagaimana kondisi optimum proses reaksi tersebut dari rasio reaktan
sehingga dihasilkan suatu produk ester?
c. Bagaimana pengaruh konsentrasi katalis ZSM-5 dibandingkan dengan
katalis H2SO4 pada reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan 1-heksena?
1.3. Hipotesis
Berdasarkan perumusan masalah dan literatur-literatur yang diperoleh,
hipotesis penelitian ini, yaitu:
a. Asam asetat dan 1-heksena akan bereaksi dengan baik dan membentuk
produk ester.
b. Dalam skala kecil, proses esterifikasi antara asam asetat dengan 1-heksena
dapat berlangsung pada suhu 60˚C, rasio reaktan 1:2, dan waktu reaksi
8 jam.
c. Katalis ZSM-5 memiliki keaktifan yang tinggi dibandingkan katalis H2SO4,
dengan semakin besarnya konsentrasi, maka konversi produk yang
dihasilkan juga semakin besar.
4
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan sebagai berikut:
a. Mengetahui kondisi optimum reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan
1-heksena dari segi rasio mol reaktan (asam asetat : 1-heksena) dan
penggunaan jenis serta konsentasi katalis yang tepat sehingga dihasilkan
produk ester yang diinginkan.
b. Mengetahui katalis yang lebih aktif antara H2SO4 dan ZSM-5 dalam proses
esterifikasi antara asam asetat dengan 1-heksena.
c. Mengidentifikasi senyawa ester yang terbentuk pada hasil proses esterifikasi
antara asam asetat dengan 1-heksena.
1.5. Manfaat Penelitian
Dengan dilakukannya penelitian ini, diharapkan dapat memberikan
informasi tambahan tentang proses reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan
1-heksena sebagai langkah awal dalam pembuatan etanol dan memproduksi etanol
dengan bahan baku tersebut dalam skala besar.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bahan Bakar Etanol
Etil alkohol atau etanol adalah salah satu turunan dari senyawa hidroksil
atau gugus OH, dengan rumus kimia C2H5OH. Bioetanol, tidak seperti minyak
bumi, yaitu suatu bentuk energi terbaharui yang dapat diproduksi dari hasil
produk pertanian. Sumber karbohidrat yang potensial untuk bahan baku produksi
bioetanol, antara lain nira aren, sorgum manis, biji sorgum, ubi kayu dan lainnya
(Ega dan Bambang, 2006).
Etanol dapat dibuat dengan menggunakan beberapa metode, seperti reaksi
etilen dengan air ataupun fermentasi karbohidrat. Selain itu, etanol dapat juga
dibuat dari asam asetat, yang merupakan proses hilir dari pengolahan biomassa
menjadi bahan bakar alternatif. Metode produksi etanol telah diketahui terdiri dari
beberapa tahapan, yaitu (Kiff et al., 1983):
1) Reaksi antara asam asetat dengan olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang
memiliki sekitar 4 – 10 atom karbon, dengan katalis asam sehingga dihasilkan
suatu ester (esterifikasi)
2) Hidrogenasi ester dari tahap 1 untuk menghasilkan campuran etanol dan
alkohol besar yang terdiri dari sejumlah atom karbon yang sama banyaknya
dengan olefin
3) Pemisahan campuran pada tahap 2 dengan destilasi fraksionasi menjadi etanol
dan alkohol besar
4) Recovery etanol
6
5) Dehidrasi alkohol besar menjadi olefin murni
6) Penggunaan kembali olefin dari tahap 5 dengan asam asetat murni dan
kembali ke tahap 1 untuk proses esterifikasi.
2.2. Reaksi Esterifikasi
2.2.1. Esterifikasi asam karboksilat
Reaksi esterifikasi asam karboksilat adalah reaksi pembentukan ester
dengan berbahan dasar asam karboksilat. Ester asam karboksilat ini merupakan
suatu senyawa yang mengandung gugus –COOR dengan R yang berbentuk alkil
maupun aril (Fessenden & Fessenden, 2006).
Katalis yang digunakan dalam esterifikasi dapat berupa katalis asam atau
katalis basa dan berlangsung secara reversibel (Supardjan, 2004). Untuk
memperoleh rendemen tinggi dari ester tersebut, kesetimbangan harus digeser ke
arah sisi ester dengan menambahkan salah satu pereaksi secara berlebih. Kuat
asam dari asam karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju
pembentukan ester (Fessenden & Fessenden, 2006).
Kereaktifan asam karboksilat terhadap esterifikasi:
R3CCO2H R2CHCO2H RCH2CO2H CH3CO2H HCO2H
bertambahnya kereaktifan
Adapun metode konvensional yang dapat digunakan untuk
mengidentifikasi senyawa ester adalah dengan uji asam hidrosiamat. Senyawa
ester sebanyak 1 tetes ditambahkan dengan 1 mL hidroksilamin hidroklorida
0,5 N dalam etanol 95%. Kemudian ditambahkan 0,2 mL NaOH 6 N dan
dipanaskan campuran sampai mendidih. Selanjutnya campuran didinginkan dan
7
ditambahkan 2 mL etanol 95 %. Hasil positif ditunjukkan oleh perubahan warna
larutan dan terbentuknya endapan merah bata saat ditambahkan dengan FeCl3 5%.
2.2.2. Variabel-variabel yang mempengaruhi reaksi esterifikasi
Reaksi esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa variabel. Variabel-variabel
yang dimaksud antara lain (Hakim dan Irawan, 2010):
1) Waktu reaksi
Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat
semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika
kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu
reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.
2) Perbandingan zat pereaksi
Dikarenakan sifatnya yang reversibel, maka salah satu reaktan harus
dibuat berlebih agar optimal dalam pembentukan produk ester yang ingin
dihasilkan. Pada penelitian ini, salah satu reaktan yang harus dibuat berlebih
adalah 1-heksena.
3) Pengadukan
Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat
pereaksi dengan zat yang bereaksi semakin baik sehingga mempercepat reaksi
dan reaksi terjadi sempurna. Hal ini sesuai dengan persamaan Arrhenius :
k = A . e (-Ea/RT)
Keterangan:
k = konstanta laju reaksi A = faktor frekuensi atau faktor pre-eksponensial Ea = energi aktivasi (kJ/mol) R = tetapan gas universal (0,0821 atm/mol.K atau 8,314 J/mol.K) T = temperatur atau suhu (K)
8
Semakin besar tumbukan, maka semakin besar pula harga konstanta
kecepatan reaksi, sehingga reaksi dapat berjalan lebih optimal.
4) Suhu
Dikarenakan sifat dari reaksi yang eksotermis, maka suhu dapat
mempengaruhi harga konstanta kecepatan reaksi. Semakin tinggi suhu yang
dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan. Hal ini sesuai
dengan persamaan Arrhenius, bila suhu naik maka harga k semakin besar,
sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar.
5) Katalisator
Sifat reaksi esterifikasi yang lambat membutuhkan katalisator agar
berjalan lebih cepat. Katalisator berfungsi untuk mengurangi energi aktivasi
pada suatu reaksi, sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan
reaksi semakin besar.
2.3. Bahan Baku Produksi Ester
2.3.1. Asam asetat
Asam asetat merupakan asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian
menjadi ion H+ dan CH3COO-. Senyawa ini bersifat korosif.
Gambar 1. Struktur asam asetat
9
Asam asetat diproduksi secara sintetis maupun secara alami melalui
fermentasi bakteri, seperti dari genus Acetobacter dan spesies Clostridium
acetobutylicum (Yoneda, 2001). Bakteri-bakteri tersebut terdapat pada makanan
dan tanah, sehingga asam asetat secara alami diproduksi pada buah-buahan atau
makanan yang sudah basi. Adapun cara yang paling populer dalam pembuatan
asam asetat melalui karbonilasi metanol. Dalam proses ini, metanol dan karbon
monoksida bereaksi membentuk asam asetat (Riyanto, 2006).
CH3 OH HI CH3I H2O CH3 C
O
I H2O+ ++ CO
+
CH3 C
O
OH
Gambar 2. Reaksi karbonilasi metanol
Selain itu, asam asetat juga dihasilkan melalui metode alternatif, seperti
oksidasi asetaldehida (Yoneda, 2001).
CH3 C
O
H O2 CH3 C
O
OH2 + 2
Gambar 3. Reaksi oksidasi asetaldehida
10
Adapun sifat-sifat asam asetat adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Sifat-sifat asam asetat
Nama Senyawa Asam asetat
Rumus Kimia CH3COOH
Wujud Senyawa (28˚C) Liquid (Cair)
Berat Molekul 60,05 g/mol
Warna Senyawa Tidak berwarna
Titik Leleh 17˚C
Titik Didih 116-118˚C
Densitas 1,05 g/cm3
(Sumber: Merck MSDS, 2011)
Asam asetat ini memiliki beberapa manfaat dalam bidang industri,
diantaranya sebagai berikut (Riyanto, 2006):
a. digunakan dalam produksi polimer, seperti selulosa asetat dan polivinil asetat
yang biasanya digunakan sebagai bahan dasar cair cat dan lem untuk kertas
dan kayu
b. pembuatan anhidrida asetat
c. sebagai fungisida
d. sebagai bahan pelarut untuk banyak campuran organik.
e. sebagai bahan dalam industri farmasi, seperti aspirin yang dibentuk dari
reaksi antara asam asetat dan asam salisilat.
2.3.2. 1-heksena
Senyawa 1-heksena adalah jenis olefin yang besar dengan rumus kimia
C6H12. 1-heksena merupakan alfa olefin, karena ikatan rangkap senyawa ini
berada pada posisi alfa.
11
Gambar 4. Struktur 1-heksena
Senyawa yang dikenal juga dengan nama heksena, heksilen, atau butil
etilen ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam etanol. Adapun sifat-sifat lain
dari senyawa ini ditampilkan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Sifat-sifat 1-heksena
Nama Senyawa 1-heksena
Rumus Kimia C6H12
Wujud Senyawa (28˚C) Liquid (Cair)
Berat Molekul 84,16 g/mol
Warna Senyawa Tidak berwarna
Titik Leleh -140˚C
Titik Didih 62-63˚C
Densitas 0,67 g/mL
(Sumber: Sigma-Aldrich MSDS, 2011)
2.3.3. Katalis
Katalis ditemukan oleh J.J. Berzelius pada tahun 1836 sebagai komponen
yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia, namun tidak ikut bereaksi. Definisi
katalis adalah suatu substansi yang dapat meningkatkan kecepatan, sehingga
reaksi kimia dapat mencapai kesetimbangan tanpa terlibat di dalam reaksi secara
permanen (Satterfield, 1991).
12
Pada akhir reaksi, katalis tidak tergabung dengan senyawa produk reaksi.
Adanya katalis dapat mempengaruhi faktor-faktor kinetika suatu reaksi seperti
laju reaksi, energi aktivasi, sifat dasar keadaan transisi dan lain-lain. Karakteristik
katalis adalah berinteraksi dengan reaktan tetapi tidak berubah pada akhir reaksi
(Widyawati, 2007). Adapun perbandingan dari pengaruh penggunaan katalis
terhadap energi aktivasi yang mempengaruhi waktu reaksi dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 5. Diagram penurunan energi aktivasi oleh katalis
Berdasarkan tingkat kepentingannya, komponen inti katalis terbagi
menjadi tiga, yaitu (Hoon, 2005):
1) Selektifitas
Selektifitas yang dimaksud adalah kemampuan katalis untuk memberikan
produk reaksi yang diinginkan (dalam jumlah tinggi) dari sejumlah produk yang
mungkin dihasilkan.
A+B
C+D
13
2) Stabilitas
Stabilitas adalah kemampuan sebuah katalis untuk menjaga aktifitas,
produktifitas dan selektifitasnya dalam jangka waktu tertentu.
3) Aktifitas
Aktifitas adalah kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi
produk atau aneka produk yang diinginkan.
Katalis dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis. Dalam
penggunaannya, katalis dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu katalis homogen,
heterogen, dan enzim (Widyawati, 2007).
1) Katalis homogen
Katalis homogen berada pada fasa yang sama seperti reaktan dan produk.
Beberapa contoh misalnya hidrolisis ester oleh asam (cair-cair), oksidasi SO2 oleh
NO2 (uap-uap), dan dekomposisi potasium klorat dengan MnO2 (padat-padat).
Kelemahan pada katalis homogen ini adalah hanya dapat digunakan pada skala
laboratorium, sulit dilakukan secara komersial, operasi pada fase cair dibatasi
pada kondisi suhu dan tekanan, sehingga peralatan lebih kompleks, dan
diperlukan pemisahan antara produk dan katalis. Oleh karena itu, katalis homogen
digunakan terbatas pada industri bahan kimia tertentu, obat-obatan dan makanan.
2) Katalis heterogen
Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan
pada reaktan berwujud cair atau gas. Penggunaan katalis heterogen
menguntungkan dengan beberapa alasan, antara lain selektivitas produk yang
diinginkan dapat ditingkatkan dengan adanya pori yang terdapat pada katalis
heterogen. Selain itu, aktivitas intrinsik dari active site katalis tersebut dapat
14
dimodifikasi oleh struktur padat dan komposisi kimia pada permukaan dapat
digunakan untuk meminimalisasi atau meningkatkan adsorpsi komponen tertentu.
Adapun keuntungan dari katalis heterogen lainnya adalah dapat dipisahkan dari
produk dengan penyaringan dan dapat digunakan kembali, dan konstruksi
peralatan sederhana.
3) Katalis enzim
Enzim adalah molekul protein ukuran koloidal, merupakan katalis diantara
homogen dan heterogen. Enzim merupakan driving force untuk reaksi biokimia,
karakterisasinya adalah efisiensi dan selektivitas. Katalis ini sesuai digunakan
untuk keperluan industri.
Pemilihan katalis atau pengembangan katalis perlu pertimbangan untuk
mendapatkan efektivitas dalam pemakaian. Dalam pengembangannya, katalis cair
dapat digantikan dengan katalis asam padat seperti zeolit, clay, dan lain-lain.
Keuntungannya adalah dapat di-recovery, di-recycle, dan digunakan kembali
(Widyawati, 2007). Beberapa jenis katalis ditampilkan dalam Tabel 3.
15
Tabel 3. Jenis-jenis bahan katalis
Jenis Kondisi Contoh
Logam
Terdispersi Low: Pt/Al2O3, Ru/SiO2; High : Ni/Al 2O3
Berpori Raney : Ni, Co, Fe-Al2O3-K2O
Bulk Pt, Ag
Multi metallic cluster, campuran
Terdispersi (Pt-Re, Ni-Cu, Pt-Au)/Al2O3
Oksida
Single Al 2O3, Cr2O3, V2O5
Dual SiO2-Al2O3, TiO2-Al2O3
Komplek CuCr2O4, Bi2MoO6
Sulfida Terdispersi MoS2/ Al2O3,WS2/ Al2O2
Asam
Dual SiO2-Al 2O3
Kristal Zeolit
Natural Clay Montmorillonite
Promoted Acid Super Acid SbF5, HF
Basa Terdispersi CaO, MgO, K2O, Na2O
(Sumber: Widyawati, 2007)
Zeolit mempunyai sifat-sifat umum, antara lain berbentuk kristal yang
agak lunak, air kristalnya mudah dilepaskan dengan pemanasan, namun mudah
menyerap air kembali dari udara (dehidrasi). Selain itu, zeolit juga mudah
melakukan pertukaran ion-ion alkali dengan ion-ion lainnya (pertukaran ion),
adsorpsi, dan katalis. Zeolit mempunyai struktur berongga, biasanya rongga ini
diisi oleh air dan kation yang dapat dipertukarkan dan memiliki ukuran pori-pori
tertentu (Al Anshori, 2009).
Oleh karena itu, zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekular,
penukar ion, penyerap bahan, dan katalisator. Berdasarkan asalnya, zeolit dibagi
menjadi dua, yaitu (Al Anshori, 2009):
16
1) Zeolit Alam
Zeolit alam terbentuk karena adanya proses perubahan alam (zeolitisasi)
dari batuan vulkanik tuf, sedangkan zeolit sintesis direkayasa oleh manusia secara
proses kimia. Pembentukan mineral zeolit alam diduga merupakan hasil reaksi
antara debu vulkanik dengan air garam, ada juga beberapa zeolit seperti kabasit,
erionit dan filipsit diduga sebagai hasil dari proses hidrotermal. Karena sifat-sifat
zeolit alam sangat terbatas maka dilakukan sintesis zeolit untuk mensubtitusi
zeolit yang berasal dari alam. Berikut ini beberapa contoh zeolit alam
diperlihatkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Beberapa mineral zeolit yang terdapat pada batuan sedimen
Nama Kimia Rumus Kimia Unit Sel
Analsim Na16(Al 16Si16O96). 16H2O
Kabasit (Na2Ca)6 (Al12Si24O72). 4H2O
Klinoptilolit (Na3, K3) (Al6Si30O72). 24H2O
Erionit (Na, Ca0,5, K)9 (Al9Si27O72). 27H2O
Faujasit Na58(Al58Si134O384). 24H2O
Mordenit Na8(Al 8Si40O90). 24H2O
Filipsit (Na, K)5 (Al5Si11O32). 20H2O
Laumontit Ca4 (Al8Si16O48). 16H2O
Heulandit Ca4 (Al8Si28O72). 24H2O
2) Zeolit Sintetik
Perkembangan zeolit sintetik dimulai sejak akhir tahun 1940 oleh Union
Carbide Corporations, melalui suatu program pembuatan zeolit dengan meniru
proses hidrotermal alamiah. Dengan cara ini telah berhasil dibuat lebih dari
seratus jenis zeolit, sebagai upaya pencarian jenis-jenis zeolit yang mempunyai
17
daya guna tinggi. Zeolit sintetik dapat diproduksi dengan cara hidrotermal dan
kebanyakan diproduksi dibawah kondisi tidak setimbang, akibatnya zeolit yang
dihasilkan merupakan bahan metastabil atau mudah berubah. Tahap pertama
dalam pembuatan zeolit adalah reaksi bahan dasar seperti gel atau zat padat amorf
hidroksida alkali dengan pH tinggi dan basa kuat dengan kondisi operasi pada
suhu hidrotermal rendah.
Berikut ini adalah penjelasan mengenai katalis-katalis yang digunakan
dalam penelitian:
a. Asam Sulfat (H2SO4)
Asam sulfat merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting
dan banyak dibutuhkan di bidang industri, terutama industri kimia. Oleh karena
itu, asam sulfat memperoleh julukan the lifeblood of industry.
Asam sulfat merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak berwarna, tidak
berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam. Selain itu, bahan
kimia ini dapat larut dengan air dengan segala perbandingan dan akan
terdekomposisi pada temperatur 300oC atau lebih menghasilkan sulfur trioksida
(Lutfiati, 2008). Adapun sifat-sifat dari asam sulfat lainnya ditampilkan dalam
Tabel 5.
18
Tabel 5. Sifat-sifat asam sulfat
Nama Senyawa Asam sulfat
Rumus Kimia H2SO4
Wujud Senyawa (28˚C) Liquid (Cair)
Berat Molekul 98,08 g/mol
Warna Senyawa Tidak berwarna
Titik Leleh (-35) - 10,36˚C
Titik Didih 270 - 340˚C
(Sumber: Merck MSDS, 2011)
Pada proses esterifikasi katalis yang banyak digunakan pada awalnya
adalah katalis homogen asam donor proton dalam pelarut organik, seperti H2SO4,
HF, H3PO4, R-SO3H, dan PTSA. Katalis H2SO4 dalam reaksi esterifikasi adalah
katalisator positif karena berfungsi untuk mempercepat reaksi esterifikasi yang
berjalan lambat. H2SO4 juga merupakan katalisator homogen karena membentuk
satu fase dengan pereaksi (Juan et al., 2007).
Adapun pemilihan penggunaan asam sulfat (H2SO4) sebagai katalisator
dalam reaksi esterifikasi dikarenakan beberapa faktor, diantaranya adalah
(Sukardjo, 1997):
1. asam sulfat selain bersifat asam juga merupakan agen pengoksidasi yang kuat
2. dapat larut dalam air pada semua kepekatan
3. konsentrasi ion H+ berpengaruh terhadap kecepatan reaksi
4. karena afinitasnya terhadap air, maka asam sulfat dapat menghilangkan
bagian terbesar uap air dan gas yang basah, seperti udara lembab.
19
b. ZSM-5
ZSM (Zeolite Sieve of Molecular Porosity)-5 adalah jenis zeolit sintetis
bersilika tinggi. Zeolit ini pertama kali ditemukan tahun 1973 oleh Argauer dan
Landolt. ZSM-5 adalah material berkadar silika tinggi yang terdiri dari 96
tetrahedral dalam satu unit selnya. Delapan tetrahedral diantaranya disusun oleh
atom aluminium. Rasio Si/Al digunakan untuk menyatakan jumlah kadar Al
dalam zeolit. Jika kadar aluminiumnya nol, maka zeolit ini disebut silikalit (Al
Anshori, 2009). Struktur kerangka ZSM-5 disajikan dalam Gambar 6.
Gambar 6. Struktur kerangka ZSM-5
(Sumber: Paul Scherrer Institut, 2011)
ZSM-5 dikenal sebagai jenis zeolit sintetik yang mempunyai permukaan inti
asam dan struktur jaringan pori yang luas serta homogen. Kemampuan ZSM-5
untuk mengakselerasi berbagai jenis reaksi sangat berkait dengan sifat
keasamannya yang dapat dikontrol dengan rasio Si/Al. Namun, beragamnya
variasi Si/Al ini sama sekali tidak akan mempengaruhi struktur kerangka ZSM-5
(Setiadi, 2005). Adapun komposisi dari struktur zeolit ZSM-5 ditampilkan dalam
Tabel 6.
20
Tabel 6. Komposisi struktur ZSM-5
Nama Zeolit ZSM-5
Rasio SiO2/Al2O3 30
Bobot Na2O 0,1 %
Luas Permukaan 400 m2/g
Komposisi
ZnO 0,24%
TiO2 0,22%
MgO < 0,001%
BaO 0,23%
Na2O < 0,001%
Fe2O3 0,49%
CaO 0,005%
K2O 0,073%
SiO2 89,651 %
Al2O3 4,66%
(Sumber: Savitri et al., 2006)
Selain digunakan pada proses reaksi esterifikasi pembuatan bioenergi,
katalis ZSM-5 digunakan pula dalam konversi katalitik aseton menjadi
hidrokarbon C1-C10 (Setiadi, 2005) serta proses pembuatan bahan bakar cair
dengan memanfaatkan limbah ban bekas menggunakan katalis zeolit y dan ZSM-5
melalui proses cracking (Damayanthi dan Retno, 2010). Katalis ZSM-5 dapat pula
digunakan untuk proses dewaxing, produksi synfuel, dan mensintesis etil benzena
(Lefond, 1983).
2.4. Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Metode spektrofotometri inframerah (IR) digunakan untuk menentukan gugus
fungsional suatu senyawa melalui prinsip absorpsi cahaya inframerah oleh molekul
dalam senyawa yang dianalisis. Panjang gelombang IR lebih pendek daripada
panjang gelombang sinar tampak maupun UV, oleh karena itu IR tidak mampu
21
mentransisikan elektron, melainkan hanya menyebabkan molekul bergetar atau
bervibrasi (Hendayana, 1996).
Cara kerja alat spektrofotometri inframerah dapat dijelaskan dimana mula-
mula sinar inframerah dilewatkan melalui sampel dan larutan pembanding, kemudian
dilewatkan pada monokromator untuk menghilangkan sinar yang tidak diinginkan
(stray radiation). Berkas ini kemudian didispersikan melalui prisma atau gratting.
Dengan melewatkannya melalui slit, sinar tersebut dapat difokuskan pada detektor
yang akan mengubah berkas sinar menjadi sinyal listrik yang selanjutnya direkam
oleh recorder (perekam) (Khopkar, 2008).
Adapun bagian-bagian penting dari instrumen spektrofotometer
inframerah, yaitu:
1. sumber radiasi
2. monokromator
3. detektor
Diagram instrumen tersebut disajikan pada Gambar 7 yang terdapat di bawah ini:
Gambar 7. Skema alat spektrofotometer inframerah
(Sumber: Fessenden & Fessenden, 2006)
Penggunaan spektrum inframerah untuk penentuan struktur senyawa
organik biasanya antara 650-4000 cm-1 (15,4-2,5 µm) yang merupakan daerah
fundamental. Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh
dan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat. Letak
Larutan Uji
Larutan Pembanding
Monokromator
Prisma (slit)
22
puncak serapan dapat dinyatakan dalam satuan frekuensi (µm) atau bilangan
gelombang (cm-1) (Sudjadi, 1985).
Molekul senyawa akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi
apabila menyerap radiasi inframerah. Dalam proses penyerapan, energi yang
diserap akan menaikkan amplitudo gerakan vibrasi ikatan dalam molekul. Namun,
hanya ikatan yang memiliki momen dipol yang dapat menyerap radiasi inframerah
(Sastrohamidjojo, 1990).
2.5. Kromatografi Gas Spektroskopi Massa (GC-MS)
GC-MS merupakan suatu teknik analisis untuk mengidentifikasi senyawa
yang mudah menguap, berantai panjang, rantai cabang hidrokarbon, alkohol, dan
ester (Ruikar et al., 2009). Sampel-sampel yang dapat dianalisis dengan
menggunakan GC-MS, harus memenuhi beberapa syarat, diantaranya (Hermanto,
2008):
a. dapat diuapkan hingga suhu ~400°C
b. secara termal stabil, yaitu tidak terdekomposisi pada suhu ~400°C
c. sampel-sampel lainnya dapat dianalisis setelah melalui tahapan preparasi
yang khusus.
GC-MS adalah teknik analisis yang menggabungkan dua metode analisis,
yaitu kromatografi gas dan spektroskopi massa. Dalam kromatografi gas, fase
geraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai
dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan
dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat
penunjangnya. Sedangkan spektrometer massa adalah suatu instrumen yang dapat
23
menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya
(Khopkar, 2008).
Dalam sebuah spektrometer, suatu sampel dalam keadaan gas dibombardir
dengan elektron yang berenergi cukup tinggi untuk mengalahkan potensial
ionisasi pertama senyawa tertentu. Tabrakan antara sebuah molekul organik dan
salah satu elektron berenergi tinggi menyebabkan lepasnya sebuah elektron dari
molekul tersebut dan terbentuknya suatu ion organik. Ion organik yang dihasilkan
oleh pembombardir elektron berenergi tinggi ini tidak stabil dan pecah menjadi
fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain (Fessenden &
Fessenden, 2006).
Proses ionisasi menghasilkan partikel-partikel bermuatan positif, dimana
massa yang terdistribusi adalah spesifik terhadap senyawa induk. Selain untuk
penentuan struktur molekul, spektrum massa digunakan untuk penentuan analisis
kuantitatif (Khopkar, 2008).
Adapun unsur-unsur penting yang harus diperhatikan dalam sistem GC-
MS, antara lain:
1. Gas pembawa
Gas pembawa yang umum digunakan adalah helium (He), nitrogen (N2),
hidrogen (H2), dan argon (Ar), tetapi untuk detektor konduktivitas termal, He
lebih disukai karena konduktivitas termalnya yang tinggi (Khopkar, 2008). Gas
pembawa harus memenuhi sejumlah persyaratan, antara lain harus inert (tidak
bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, material dalam kolom), murni, dan
mudah diperoleh (Harnani, 2010).
24
2. Kolom
Ada dua macam kolom, yaitu kolom kemas dan kolom kapiler. Kolom kemas
adalah pipa yang terbuat dari logam, kaca, plastik yang berisi penyangga padat yang
inert sedangkan pada kolom kapiler terdapat rongga pada bagian dalam kolom yang
menyerupai pipa (Harnani, 2010). Fungsi kolom adalah sebagai tempat terjadinya
pemisahan molekul-molekul dalam sampel (Hermanto, 2008).
3. Suhu
Suhu merupakan salah satu faktor utama penentu hasil analisis kromatografi
gas dan spektrometri massa. Parameter yang sangat menentukan adalah pengaturan
suhu injektor dan kolom (Harnani, 2010).
4. Sistem injeksi
GC-MS memiliki dua sistem pemasukan sampel, yaitu secara langsung ke
dalam ruang pengion (direct inlet) dan melalui sistem kromatografi gas (indirect
inlet) (Harnani, 2010).
5. Detektor
Spektrometer massa pada sistem GC-MS berfungsi sebagai detektor itu
sendiri yang terdiri dari sistem ionisasi dan sistem analisis (Harnani, 2010). Electron
Impact (EI) adalah teknik ionisasi dengan menggunakan elektron energi tinggi, yaitu
70 eV. EI memiliki kelebihan bila digunakan untuk identifikasi senyawa, karena
pemisahan molekul yang terjadi cukup baik (Hermanto, 2008).
6. Sistem pengolahan data dan identifikasi senyawa
Analisis GC-MS memberikan dua informasi dasar yaitu hasil analisis
kromatografi gas dalam bentuk kromatogram dan hasil analisis spektrometri massa
dalam bentuk spektrum massa (Harnani, 2010).
25
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan selama delapan bulan, dari bulan Juni 2010 –
Februari 2011 di Bidang Teknologi Proses dan Katalisis Pusat Penelitian Kimia –
LIPI, Serpong.
3.2. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah labu leher tiga
100 mL dan 250 mL, corong pisah 100 mL dan 500 mL, kondensor, hotplate,
magnet stirrer, waterbath, termometer, FTIR (Shimadzu IR Prestige 21), GC-MS
(Shimadzu QP 5050A), timbangan digital, pipet ukur 1 mL; 5 mL; 10 mL; dan 25
mL, pipet gondok 25 mL, pipet tetes, buret, statif, dan peralatan gelas pirex
lainnya, seperti labu Erlenmeyer 250 mL, labu ukur, beaker glass, dan gelas ukur.
Sedangkan bahan kimia utama yang digunakan pada penelitian adalah asam asetat
glasial 100% (Merck), 1-heksena 97% (Sigma-Aldrich), H2SO4 98% (Merck), dan
zeolit ZSM-5 (Zeolyst). Bahan kimia lainnya yang digunakan untuk keperluan
analisa adalah H2SO4 0,5 N, KOH 0,1 N dan 0,4 N.
3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena
Proses esterifikasi dilakukan dengan menggunakan peralatan refluks dan
labu leher tiga yang ditempatkan pada waterbath dengan rasio mol reaktan 1:1
26
(asam asetat:1-heksena). Asam asetat sebanyak 57,25 mL dan katalis H2SO4 5%
sebanyak 0,8 mL dimasukkan ke dalam labu leher tiga. Sedangkan 1-heksena
sebanyak 124,13 mL dimasukkan ke dalam corong pisah yang dihubungkan
dengan salah satu leher. Kemudian labu leher tiga tersebut dihubungkan dengan
kondensor dan ditempatkan pada waterbath. 1-heksena dimasukkan ke dalam
labu leher tiga saat suhu asam asetat dan katalis di dalam labu telah mencapai
60˚C dan waktu proses dimulai. Proses ini berlangsung selama 8 jam disertai
dengan pengadukan. Produk yang dihasilkan kemudian diidentifikasi. Kemudian
dilakukan perlakuan yang sama terhadap sampel dengan jumlah rasio reaktan
yang sama namun menggunakan katalis H2SO4 10%, ZSM-5 5%, 10%, dan 15%,
serta terhadap sampel dengan rasio mol reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:2, 2:1,
3:1, dan 5:1 menggunakan katalis H2SO4 10% dan ZSM-5 15%.
123
4 5 6 789
1 10
23
4 5 6 78911
Gambar 8. Susunan peralatan untuk proses esterifikasi
Waterbath
Hotplate
Termometer
Kondensor
Pemasukan 1-heksena
Inlet
Outlet
27
3.3.2. Identifikasi produk
Untuk identifikasi produk, analisa yang dilakukan antara lain dengan
mengukur bilangan asam, bilangan ester, dan beberapa sampel diuji dengan
menggunakan instrumen FT-IR serta GC-MS.
1) Penentuan bilangan asam
Pengujian blanko:
Etanol sebanyak 25 mL dimasukkan labu Erlenmeyer dan dipanaskan.
Kemudian ditambahkan 2-3 tetes larutan fenolftalein sebagai indikator.
Selanjutnya larutan tersebut dititrasi dengan KOH-etanol 0,1 N sampai
larutan berwarna merah muda.
Pengujian sampel:
Sampel produk ditimbang sebanyak 0,5 g dan dilarutkan dalam 25 mL
etanol pada labu Erlenmeyer, dipanaskan sampai larut, kemudian
ditambahkan 2-3 tetes larutan fenolftalein sebagai indikator. Selanjutnya,
larutan tersebut dititrasi dengan KOH-etanol 0,1 N sampai larutan berwarna
merah muda.
Bilangan Asam = (mL sampel - mL blanko) x NKOH x 56,1
gram sampel
2) Penentuan bilangan ester
Pengujian blanko:
Blanko hasil uji bilangan asam ditambahkan 25 mL larutan KOH-
etanol 0,4 N dan sedikit batu didih atau porselen. Larutan tersebut direfluks
dengan hati-hati selama 1,5 jam setelah larutan mendidih. Larutan didiamkan
hingga menjadi dingin. Kondensor refluks dilepaskan kemudian larutan
28
dititrasi dengan H2SO4 0,25 N sampai diperoleh perubahan warna dari merah
muda menjadi bening.
Pengujian sampel:
Sampel hasil uji bilangan asam ditambahkan 25 mL larutan KOH-
etanol 0,4 N dan sedikit batu didih atau porselen. Larutan tersebut direfluks
dengan hati-hati selama 1,5 jam setelah larutan mendidih. Larutan didiamkan
hingga menjadi dingin. Kondensor refluks dilepaskan kemudian larutan
dititrasi dengan H2SO4 0,25 N sampai diperoleh perubahan warna dari merah
muda menjadi bening.
Bilangan Ester = (mL blanko - mL sampel) x NKOH x 56,1
gram sampel
29
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pangaruh Katalis dan Rasio Reaktan terhadap Bilangan Asam dan
Bilangan Ester
Bilangan asam merupakan banyaknya jumlah asam asetat dalam suatu
sampel uji. Pengujian bilangan asam ini dilakukan untuk mengetahui perbedaan
kadar asam asetat yang tersisa. Nilai bilangan asam tersebut dapat menunjukkan
bahwa asam asetat telah bereaksi terhadap 1-heksena dalam setiap proses
esterifikasi. Bilangan ester menyatakan banyaknya jumlah senyawa ester dalam
suatu sampel uji. Pengujian bilangan ester pada penelitian ini dilakukan untuk
mengetahui besarnya jumlah senyawa ester yang terbentuk pada proses
esterifikasi.
Perlakuan kedua pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui perbedaan
pembentukan produk ester pada proses esterifikasi antara asam asetat dan
1-heksena berdasarkan pengaruh katalis dan jumlah reaktan yang digunakan.
Produk dari hasil reaksi esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena, sebagian besar
membentuk dua lapisan, yaitu lapisan atas berupa senyawa non-polar dan lapisan
bawah berupa senyawa polar.
4.1.1. Pengaruh katalis
Katalis yang digunakan pada penelitian ini adalah H2SO4 98% dan zeolit
ZSM-5 dengan konsentrasi yang beragam, yaitu H2SO4 5% dan 10%, serta ZSM-5
5%, 10%, dan 15%. Penggunaan katalis H2SO4 15% tidak dilakukan, karena
penurunan bilangan asam maupun kenaikan bilangan ester dengan katalis H2SO4
30
tidak menunjukkan angka yang lebih baik jika dibandingkan dengan katalis
ZSM-5, sehingga tidak efisien apabila dilakukan.
Berikut ini merupakan grafik bilangan asam lapisan bawah (senyawa
polar) setelah proses esterifikasi berdasarkan konsentrasi katalis.
Gambar 9. Pengaruh katalis terhadap bilangan asam
Pada Gambar 9 terdapat penurunan bilangan asam pada sampel yang
menggunakan katalis H2SO4 maupun ZSM-5. Penurunan nilai bilangan asam ini
dapat terjadi karena adanya reaksi asam asetat terhadap 1-heksena yang bersifat
bolak-balik (reversible) sehingga membentuk senyawa ester. Pada grafik tersebut,
nilai bilangan asam terendah ditunjukkan oleh sampel uji yang menggunakan
katalis ZSM-5 10%, yaitu sebesar 313,76, sedangkan sampel uji yang
menggunakan katalis H2SO4 10% sebesar 370,77.
Berikut ini merupakan grafik bilangan ester lapisan atas setelah proses
esterifikasi berdasarkan konsentrasi katalis.
31
Gambar 10. Pengaruh katalis terhadap bilangan ester
Gambar 10 menunjukkan kenaikan bilangan ester baik pada sampel
dengan menggunakan katalis H2SO4 maupun katalis ZSM-5. Kenaikan jumlah
bilangan ester menunjukkan bahwa asam asetat telah banyak bereaksi dengan
1-heksena dalam proses esterifikasi dan membentuk senyawa ester. Bilangan ester
tertinggi ditemukan pada sampel dengan katalis ZSM-5 10%, yaitu sebesar 10,49,
sedangkan dengan katalis H2SO4 10% sebesar 9,13. Besarnya bilangan ester
dengan katalis ZSM-5 dibandingkan dengan katalis H2SO4 disebabkan oleh sifat
selektivitas dari masing-masing katalis. Meskipun katalis H2SO4 ini memiliki
selektitivitas yang tinggi, namun selektivitas katalis ZSM-5 yang rendah ini dapat
ditingkatkan melalui luas permukaannya. Sehingga, reaksi esterifikasi dapat
berjalan lebih optimal dan menghasilkan produk ester yang lebih banyak.
Berdasarkan pengujian bilangan asam dan bilangan ester, maka dapat
dikatakan ZSM-5 lebih optimal dalam mengkatalisis reaksi esterifikasi
dibandingkan dengan H2SO4. Sehingga dilakukan reaksi esterifikasi lebih lanjut
32
dengan katalis ZSM-5 15% untuk mengetahui pengaruh konsentrasi katalis
tersebut.
Gambar 11. Pengaruh konsentrasi katalis ZSM-5 terhadap bilangan asam
Gambar 12. Pengaruh konsentrasi katalis ZSM-5 terhadap bilangan ester
Pada gambar 11, penurunan bilangan asam terendah terjadi pada sampel
uji dengan katalis ZSM-5 15%, yaitu sebesar 302,07. Pada uji bilangan ester, nilai
tertinggi juga terjadi pada sampel uji dengan katalis ZSM-5 15%. Berdasarkan
33
nilai-nilai bilangan asam maupun bilangan ester, dapat dikatakan bahwa semakin
tinggi konsentrasi katalis yang digunakan pada proses esterifikasi tersebut, maka
energi aktivasi akan semakin mudah diturunkan. Hal ini menyebabkan asam asetat
dan 1-heksena semakin cepat bereaksi dan produk ester yang dihasilkan semakin
banyak atau lebih maksimal.
4.1.2. Pengaruh rasio reaktan
Pada penelitian ini, proses esterifikasi dilakukan dengan variasi rasio mol
reaktan antara asam asetat dan 1-heksena, yaitu 1:1, 1:2, 2:1, 3:1, dan 5:1. Sampel
uji menggunakan dua jenis katalis, yaitu H2SO4 5% dan ZSM-5 15%. Pemilihan
katalis H2SO4 5% didasarkan pada hasil pengujian bilangan asam dan bilangan
ester yang apabila dibandingkan dengan katalis H2SO4 10% tidak terlalu jauh.
Sehingga pada optimalisasi rasio mol digunakan katalis H2SO4 5% dengan alasan
lebih ekonomis dalam mengefisienkan penggunaan bahan. Sedangkan pada
pemilihan katalis ZSM-5, dimana nilai penurunan bilangan asam dan kenaikan
bilangan ester memiliki angka yang lebih baik, maka optimalisasi rasio mol
dilakukan pada konsentrasi ZSM-5 15% untuk mendapatkan produk ester heksil
asetat yang optimal.
Adapun grafik hasil pengujian bilangan asam lapisan bawah sampel
tersebut disajikan pada Gambar 13.
34
Gambar 13. Pengaruh rasio reaktan terhadap bilangan asam
Pada gambar di atas, dapat dilihat penurunan yang cukup drastis pada
sampel yang menggunakan katalis ZSM-5 15% dengan rasio mol 1:2 (asam
asetat:1-heksena). Penurunan terjadi dari 302,07 menjadi nol. Angka nol
menunjukkan bahwa dengan katalis dan variasi ini, asam asetat bereaksi
seluruhnya dengan 1-heksena, sehingga produk akhir hanya membentuk satu
lapisan. Sedangkan pada sampel yang nenggunakan katalis H2SO4 5%, penurunan
bilangan asam terjadi dari 441,15 pada rasio mol 1:1 (asam asetat:1-heksena)
menjadi 340,12 pada rasio mol 1:2 (asam asetat:1-heksena). Kemudian, baik
dengan katalis ZSM-5 15% maupun H2SO4 5%, grafik mengalami kenaikan
secara perlahan mulai dari rasio mol 2:1 hingga 5:1 (asam asetat:1-heksena)
sehingga tidak terlihat adanya perbedaan yang signifikan pada rasio tersebut.
Adapun grafik bilangan ester lapisan atas setelah proses esterifikasi
berdasarkan variasi rasio reaktan. Grafik tersebut tersaji pada Gambar 14 yang
menunjukkan bentuk grafik yang tampak signifikan satu sama lain.
35
Gambar 14. Pengaruh rasio reaktan terhadap bilangan ester
Grafik di atas menunjukkan kenaikan yang cukup besar pada sampel yang
menggunakan katalis ZSM-5 15% dengan rasio mol 1:2 (asam asetat:1-heksena),
yaitu dari 10,52 menjadi 18,22. Namun, angka tersebut kemudian mengalami
penurunan berkala pada rasio mol 2:1 hingga 5:1 (asam asetat:1-heksena).
Sedangkan pada sampel yang menggunakan katalis H2SO4 5%, grafik tidak
menunjukkan perubahan yang signifikan mulai dari rasio mol 1:1 hingga 3:1
(asam asetat:1-heksena). Kemudian mengalami sedikit penurunan pada rasio mol
5:1 (asam asetat:1-heksena), yaitu sebesar 5,23.
Nilai bilangan asam yang rendah dan bilangan ester yang tinggi pada rasio
mol reaktan 1:2 (asam asetat:1-heksena) dapat dijelaskan berdasarkan reaksi
esterifikasi yang terjadi antara asam asetat dengan 1-heksena. Pada reaksi tersebut
asam asetat bertindak sebagai nukleofil (CH3COO-), sedangkan 1-heksena
merupakan senyawa yang membentuk karbokation. Apabila jumlah 1-heksena
ditambah, maka akan semakin banyak karbokation yang terbentuk. Hal ini akan
meningkatkan penyerangan nukleofil dari asam asetat pada karbokation-
36
karbokation tersebut untuk membentuk senyawa ester, sehingga kesetimbangan
reaksi akan bergeser ke kanan.
4.2. Analisa Kualitatif dengan FTIR
Analisa kualitatif dengan spektroskopi inframerah (FTIR) dilakukan pada
bilangan gelombang 4000 hingga 500 cm-1. Analisa ini dilakukan untuk
mengidentifikasi adanya gugus karbonil ester. Adapun spektrum FTIR asam asetat
dan 1-heksena yang merupakan bahan baku proses esterifikasi disajikan pada
Gambar 15 dan Gambar 16. Spektrum ini digunakan sebagai spektrum standar
untuk melihat penurunan intensitas atau hilangnya gugus C=C pada spektrum
sampel uji.
Gambar 15. Spektrum FTIR asam asetat pada frekuensi 4000 - 500 cm-1
CH3 C
O
OH
O-H
37
Pada gambar di atas terlihat adanya dua vibrasi yang cukup tajam pada
bilangan gelombang 1730,15 cm-1 dan 1290,38 cm-1. Masing-masing adalah
vibrasi gugus C=O dan C–O yang merupakan karakteristik untuk senyawa asam
karboksilat. Sedangkan vibrasi gugus O-H muncul pada bilangan gelombang
3589,53 cm-1. Interpretasi spektrum FTIR asam asetat adalah sebagai berikut:
Tabel 7. Interpretasi spektrum FTIR asam asetat
No.
Bilangan Gelombang Daerah Serapan (cm-1) Gugus Fungsional (Tipe Vibrasi)
Hasil Analisis
1. 1290,38 Vibrasi C–O
2. 1730,15 Vibrasi C=O (asam karboksilat)
3. 3589,53 Vibrasi O-H
(Sumber: Silverstein et al., 2005)
Gambar 16. Spektrum FTIR 1-heksena pada frekuensi 4000 - 500 cm-1
CH2 CH (CH2)3 CH3
38
Pita serapan pada bilangan gelombang 3086,11 cm-1 menunjukkan adanya
vibrasi =C-H rentangan dan vibrasi =C-H bengkok ke luar bidang ditunjukkan
pada bilangan gelombang 912,33 cm-1. Jenis vibrasi karakteristik dari alkena
dengan vibrasi =C-H bengkok ke luar bidang muncul pada frekuensi 1000 –
650 cm-1 dan pita serapan ini biasanya paling kuat dalam spektrum alkena
(Silverstein et al., 2005). Bilangan gelombang pada kisaran 2850-3000 cm-1
menunjukkan vibrasi C–H rentangan alifatik, sedangkan pada daerah
1645,28 cm-1 menunjukkan adanya gugus C=C yang merupakan karakteristik
untuk senyawa alkena. Pada alkena tak terkonjugasi, serapan vibrasi C=C
rentangan biasanya muncul antara 1667 hingga 1640 cm-1 serta memberikan
serapan sedang hingga lemah (Silverstein et al., 2005).
Adapun interpretasi spektrum FTIR 1-heksena di atas dapat dilihat pada
Tabel 8.
Tabel 8. Interpretasi spektrum FTIR 1-heksena
No.
Bilangan Gelombang Daerah Serapan (cm-1) Gugus Fungsional (Tipe Vibrasi)
Hasil Analisis
1. 912,33 Vibrasi =C-H bengkok keluar bidang
2. 1645,28 Vibrasi C=C rentangan
3. 2875,86; 2929,87; 2966,52 Vibrasi C–H rentangan
4. 3086,11 Vibrasi =C-H rentangan (alifatik)
(Sumber: Silverstein et al., 2005)
Pada penelitian ini, sampel-sampel yang dilakukan pengujian FTIR, antara
lain sampel lapisan atas (senyawa non-polar) dengan rasio mol 1:1 dan 1:2 (asam
asetat:1-heksena) dengan katalis H2SO4 5% serta katalis ZSM-5 15%. Keempat
spektrum tersebut menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda, sehingga
39
penjelasan mengenai spektrum sampel hanya dilakukan terhadap sampel dengan
rasio mol 1:2 (asam asetat:1-heksena) baik dengan katalis H2SO4 5% maupun
katalis ZSM-5 15%. Secara berurutan spektrum sampel tersebut disajikan pada
Gambar 17 dan Gambar 18.
Pada spektrum-spektrum tersebut dapat dilihat terdapat dua serapan tajam
dan kuat. Berikut ini adalah spektrum FTIR sampel uji asam asetat:1-heksena
(1:2) dengan katalis H2SO4 5%.
Gambar 17. Spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000 - 500 cm-1
Bilangan gelombang pada Gambar 17 ini menunjukkan angka bilangan
gelombang yang karakteristik dan spesifik untuk gugus-gugus karbonil milik
CH3 C
O
OC6H13
40
senyawa ester. Bilangan gelombang 1726,22 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi
C=O rentangan (ester) dan bilangan gelombang 1265,30 cm-1 menunjukkan
adanya vibrasi C–O rentangan. Sedangkan pada bilangan gelombang 2864,29 cm-1
hingga 2958,80 cm-1, menunjukkan adanya vibrasi C–H rentangan alifatik.
Adapun interpretasi spektrum sampel tersebut dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Interpretasi spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis H2SO4 5%
No.
Bilangan Gelombang Daerah Serapan (cm-1) Gugus Fungsional (Tipe Vibrasi)
Hasil Analisis
1. 1265,30 Vibrasi C–O rentangan
2. 1726,22 Vibrasi C=O rentangan (ester)
3. 2864,29; 2927,94; 2958,80 Vibrasi C–H rentangan (alifatik)
(Sumber: Sastromidjojo, 1990)
Selanjutnya adalah spektrum FTIR sampel uji asam asetat:1-heksena (1:2)
dengan katalis ZSM-5 15%. Spektrum tersebut tersaji pada Gambar 18. Pada
Gambar 18, terlihat adanya puncak yang muncul pada daerah bilangan gelombang
1732,08 cm-1 dan 1263,37 cm-1, yang masing-masing menunjukkan adanya gugus
karbonil C=O dan vibrasi C–O rentangan pada daerah sidik jari. Dua puncak
tersebut yang dapat dijadikan sebagai acuan bahwa sampel ini merupakan
senyawa ester atau mengandung senyawa ester. Sedangkan bilangan gelombang
2856,58 cm-1 hingga 2956,87 cm-1 merupakan vibrasi C–H rentangan alifatik.
41
Gambar 18. Spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000 - 500 cm-1
Adapun interpretasi spektrum FTIR sampel pada Gambar 15 disajikan
pada Tabel 10.
Tabel 10. Interpretasi spektrum FTIR sampel heksil asetat (1:2) dengan katalis ZSM-5 15%
No.
Bilangan Gelombang Daerah Serapan (cm-1) Gugus Fungsional (Tipe Vibrasi)
Hasil Analisis
1. 1263,37 Vibrasi C–O rentangan
2. 1732,08 Vibrasi C=O rentangan (ester)
3. 2856,58; 2924,09; 2956,87 Vibrasi C–H rentangan (alifatik)
(Sumber: Sastromidjojo, 1990)
CH3 C
O
OC6H13
42
Berdasarkan spektrum kedua sampel uji hasil proses esterifikasi dan
perbandingan dengan spektrum 1-heksena dan asam asetat, serapan pada daerah
bilangan gelombang kisaran 1667 – 1640 cm-1 yang merupakan karakteristik
bilangan gelombang untuk ikatan rangkap senyawa alkena semakin berkurang dan
bilangan gelombang ikatan karbonil serta gugus hidroksil asam asetat tidak
ditemukan. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar ikatan rangkap (C=C)
pada senyawa 1-heksena telah terjenuhkan selama proses esterifikasi dan
berikatan dengan asam asetat membentuk senyawa ester. Selain itu, gugus O-H
yang merupakan ciri utama dari senyawa asam asetat pun telah terlebur untuk
berikatan dengan 1-heksena.
4.3. Analisa Kualitatif dengan GC-MS
Analisa GC-MS dalam penelitian ini dilakukan untuk mengkonfirmasi
senyawa-senyawa yang terbentuk pada proses esterifikasi. Pada analisa tersebut
digunakan Shimadzu QP 5050A dengan kolom jenis DB5-MS yang bersifat non-
polar, memiliki panjang 30 m dan berdiameter 0,25 mm. Gas pembawa yang
digunakan adalah nitrogen (N2) dengan laju alir 1,6 mL/min.
Analisa GC-MS hanya dilakukan terhadap tiga sampel, yaitu lapisan atas
(non-polar) dengan katalis H2SO4 5% dan katalis ZSM-5 5% serta 15% pada rasio
mol reaktan 1:1 (uji asam asetat:1-heksena). Kromatogram GC-MS sampel heksil
asetat (1:1) dengan katalis H2SO4 5% dapat dilihat pada Gambar 19.
43
Gambar 19. Kromatogram GC-MS sampel uji (1:1) dengan katalis H2SO4 5%
Pada gambar di atas terlihat adanya satu puncak kromatogram GC-MS
yang menunjukkan jumlah senyawa yang terkandung dalam sampel uji asam
asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5%. Puncak tersebut muncul pada
waktu retensi 3,698 dengan luas area sebesar 61535.
Adapun interpretasi hasil analisa GC-MS sampel uji tersebut disajikan
pada Tabel 11.
Tabel 11. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis H2SO4 5%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area
Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas
(%)
1 3,698 61535 40,00 Heksil asetat
(C8H16O2) 144 79
Dari hasil analisa GC-MS ini, didapatkan suatu spektrum massa dengan
base peak sebesar 40,00. Berdasarkan spektrum massa tersebut, diketahui bahwa
senyawa yang terbentuk adalah heksil asetat dengan similaritas sebesar 79%.
44
Kemungkinan tersebut dilihat dari kemiripan dari pola fragmentasi spektrum
massa sampel dengan library fragmen (Nist 62, Wiley 229) yang tersedia pada
rangkuman MS.
Pada kromatogram sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1) dengan
katalis ZSM-5 5% juga terlihat adanya satu puncak terbentuk. Puncak tersebut
muncul pada waktu retensi 3,556 dengan luas area sebesar 397320. Kromatogram
dapat dilihat pada Gambar 20.
Gambar 20. Kromatogram sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 5%
Interpretasi hasil analisa GC-MS sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1)
dengan katalis ZSM-5 5% tersaji pada Tabel 12.
Tabel 12. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 5%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area
Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas
(%)
1 3,556 397320 43,10 Heksil asetat
(C8H16O2) 144 85
45
Spektrum massa pada sampel di atas memiliki base peak sebesar 43,10.
Berdasarkan spektrum massa tersebut, diketahui bahwa senyawa yang terbentuk
adalah heksil asetat dengan similaritas sebesar 85%. Persen kemiripan sampel
yang dihasilkan ini lebih besar bila dibandingkan dengan sampel yang
menggunakan katalis H2SO4 5%.
Pada sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15%
terkandung satu senyawa yang dominan. Hal ini dapat dilihat dari puncak
kromatogram pada Gambar 21.
Gambar 21. Kromatogram sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 15%
Pada kromatogram tersebut muncul satu puncak dengan waktu retensi
3,636 dan luas area sebesar 1587532 juga muncul dua puncak yang berhimpit
dengan waktu retensi masing-masing 7,064 dan 7,190 serta luas area sebesar
57295 dan 56820. Puncak pertama merupakan senyawa yang terkandung dalam
sampel uji, yaitu heksil asetat, sedangkan dua puncak berhimpit tersebut dapat
dikatakan sebagai zat pengotor (impurities) yang terdapat dalam sampel uji, yaitu
46
1-heksena ataupun asam asetat yang merupakan bahan baku proses esterifikasi ini.
Hasil data tersebut dapat dilihat pada Tabel 13.
Tabel 13. Interpretasi spektrum massa sampel uji (1:1) dengan katalis ZSM-5 15%
Puncak Waktu Retensi
Luas Area
Base Peak
Senyawa yang
Disarankan
Molecular Ion Peak
Similaritas
(%)
1 3,556 1587532 43,10 Heksil asetat
(C8H16O2) 144 88
Spektrum massa sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis
ZSM-5 15% memiliki base peak sebesar 43,10 untuk puncak 1. Senyawa yang
disarankan oleh library fragmen MS (Nist 62, Wiley 229, Pesticd) untuk puncak 1
adalah heksil asetat dengan similaritas 88%.
Berdasarkan hasil analisa dengan GC-MS, ketiga sampel uji menunjukkan
hasil senyawa yang sama meskipun dengan similaritas yang berbeda-beda. Reaksi
pembentukan ester tersebut dapat dilihat pada Gambar 22.
CH3 (CH2)3 CH CH2 CH3 C
O
OHH+
+ CH3 (CH2)5 O C
O
CH3 H++
Gambar 22. Reaksi esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena
Pada reaksi esterifikasi antara asam asetat dan 1-heksena tersebut
dihasilkan suatu produk ester, yaitu heksil asetat. Selain sebagai bahan baku
lanjutan untuk pembuatan etanol, heksil asetat juga dapat digunakan sebagai
flavouring agent rasa buah-buahan seperti buah pir, persik, apel, dan pisang pada
makanan. Selain dapat juga digunakan sebagai substansi tambahan untuk parfum
atau bahan pewangi lainnya. Berikut ini adalah struktur dari senyawa tersebut:
47
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 O C
O
CH3
Gambar 23. Struktur senyawa heksil asetat
Mekanisme reaksi pembentukan senyawa ester ini meliputi pembentukan
ion karbon (karbokation) dari alkena yang dihadapkan dengan katalis asam, yang
kemudian diserang oleh atom oksigen dari gugus hidroksil senyawa asam
karboksilat (Patwardhan, 1990). Mekanisme reaksi tersebut dapat dilihat pada
Gambar 24.
CH3 (CH2)3 CH CH2
H+
CH3 (CH2)3 CH2 CH2+ CH3 C
O
O H..
..
CH3 (CH2)3 CH2 CH2 O C
O
CH3 H++
Gambar 24. Mekanisme pembentukan senyawa heksil asetat
Pada Gambar 24 dapat dijelaskan bahwa reaksi pembentukan ester terjadi
melalui dua tahapan. Pada tahap 1, terjadi suatu serangan elektrofilik dimana
elektron phi (π) yang tidak terlindung dalam ikatan rangkap 1-heksena akan
menarik elektrofil (H+) pada katalis asam yang digunakan. Pada tahapan reaksi
ini dihasilkan suatu karbokation pada C1 senyawa 1-heksena. Kemudian
dilanjutkan dengan tahap 2, dimana karbokation tersebut diserang oleh nukleofil
(CH3COO-) dan dihasilkan suatu produk ester, yaitu heksil asetat.
Pada reaksi ini pembentukan karbokation terjadi pada C1, meskipun
diketahui bahwa karbon sekunder lebih disukai dan stabil bila dibandingkan
dengan karbon primer. Hal ini berbeda bila dibandingkan dengan senyawa
1-butena, dimana pembentukan karbokation terjadi pada C2. Peristiwa tersebut
48
dapat terjadi karena adanya faktor sterik, dimana senyawa 1-heksena memiliki
rantai yang panjang sehingga pembentukan karbokation terjadi pada C1.
Sedangkan pada senyawa 1-butena, halangan sterik lebih kecil sehingga
pembentukan karbokation terjadi pada C2.
49
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal, antara lain:
1. Rasio pereaksi optimal pada reaksi esterifikasi asam asetat dengan 1-heksena
baik dengan menggunakan katalis H2SO4 maupun ZSM-5 adalah (1:2).
2. Produk ester heksil asetat telah teridentifikasi pada pengujian dengan FTIR,
dengan keberadaan gugus C=O dan C–O pada bil. gelombang 1726,22 cm-1 -
1732,08 cm-1 dan 1263,37 cm-1 - 1265,30 cm-1.
3. Pengujian dengan GCMS, mengkonfirmasi bahwa contoh produk esterifikasi
mengandung senyawa heksil asetat.
4. Pada reaksi esterifikasi ini, katalis ZSM-5 lebih tinggi keaktifannya
dibandingkan dengan katalis H2SO4. Semakin besar konsentrasi katalis yang
digunakan, maka semakin tinggi keaktifannya.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian ini, maka disarankan agar dilakukan
perlakuan lebih lanjut, antara lain:
1. Perlu adanya penelitian lanjutan untuk perbaikan sistem esterifikasi yang
digunakan sehingga dihasilkan produk ester yang lebih baik.
2. Perlu dilakukan pengujian lebih lanjut dengan NMR untuk mengkonfirmasi
struktur senyawa yang terbentuk pada proses esterifikasi ini.
50
DAFTAR PUSTAKA
Al Anshori, Jamaludin. 2009. Siklisasi Intramolekuler Sitronelal dikatalisis Zeolit dan Bahan Mesoporus. Karya Tulis Ilmiah. Jurusan Kimia, UNPAD, Bandung.
Damayanthi, Reska dan Retno Martini. 2010. Proses Pembuatan Bahan Bakar
Cair dengan Memanfaatkan Limbah Ban Bekas Menggunakan Katalis Zeolit Y dan ZSM-5. Skripsi. Jurusan Teknik Kimia, UNDIP.
Effendi, D. Soleh. 2010. Prospek Pengembangan Tanaman Aren (Arengan
pinnata Merr) Mendukung Kebutuhan Bioetanol di Indonesia. J. Perspektif. Vol. 9, no. 1, h. 36 – 46.
Ega, L dan Bambang Triwiyono. 2006. Kajian Tekno Ekonomi Produksi Fuel
Grade Ethanol dari Nira Aren dan Kelapa sebagai Sumber Energi Engine Alternatif. Jurnal BPPT Jakarta.
Fessenden & Fessenden. 2006. Kimia Organik. Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Fessenden & Fessenden. 2006. Kimia Organik. Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Gozan, Misri, M. Samsuri, Fani Siti H., Bambang P., dan M. Nasikin. 2007.
Sakarifikasi dan Fermentasi Bagas menjadi Ethanol Menggunakan Enzim Selulase dan Enzim Sellobiase. Jurnal Teknologi. Edisi no. 3, h. 209-215.
Hakim, Arif Rahman dan Irawan S., 2010. Kajian Awal Sintesis Biodiesel dari
Minyak Dedak Padi Proses Esterifikasi. Skripsi. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UNDIP, Semarang.
Harnani, E. Dwi. 2010. Perbandingan Kadar Eugenol Minyak Atsiri Bunga
Cengkeh (Syzygium aromaticum (L.) Meer. & Perry) dari Maluku, Sumatera, Sulawesi, dan Jawa dengan Metode GC-MS. Skripsi. Jurusan Farmasi UMS, Surakarta.
Hermanto, Sandra. 2008. Mengenal Lebih Jauh Teknik Analisa Kromatografi dan
Spektrofotometri. Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah. Hendayana, Sumar. 1996. Kimia Analitik Instrumen. Jakarta: Erlangga. Hoon, Sik Kim. 2005. Phosphine-bound Zinc Halide Complexes for The Coupling
Reaction of Etylene Oxide and Carbon Dioxide. Journal of Catalysis. Vol. 232, p. 80-84.
51
Juan, J.C., Zhang, J., Yarmoa, M.A., 2007. 12-Tungstophosphoric Acid Supported on MCM-41 for Esterification of Fatty Acid under Solvent-free Condition. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. Vol. 267, p. 265–271.
Khopkar, S. M. 2008. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press. Kiff, Ben W., David, J. Schreck. 1983. Production of Etanol from Acetic Acid.
United State Patent, 4.421.939. Lefond, S. J. 1983. Industrial Minerals and Rocks (Nonmetallic other than Fuel).
Journal of AIME. Vol. 2, p. 1391-1431. Lutfiati, Anna. 2008. Prarancangan Pabrik Asam Sulfat dari Sulfur dan Udara
dengan Proses Kontak Kapasitas 225.000 Ton per Tahun. Skripsi. Fakultas Teknik UMS, Surakarta.
Merck MSDS. 2011. Acetic Acid. www.merck.com (akses 1 Maret 2011). Merck MSDS. 2011. Sulfonic Acid. www.merck.com (akses 1 Maret 2011). Patwardhan, A.A dan M.M. Sharma. 1990. Esterification of Carboxylic Acids
with Olefins using Cation Exchange Resins as Catalysts. Reactive Polymers. Vol. 13, p. 161-176.
Paul Scherrer Institut. 2011. Identification of the SCR active sites in Fe-ZSM-5.
http://ene.web.psi.ch/highlights/SCR.html (akses 24 Mei 2011).
Riyanto. 2006. Produksi Asam Asetat dari Etanol dengan Cara Elektrolisis. J. Logika, ISSN: 1410-2315. Vol. 3, No. 2.
Ruikar, Anjali et al. 2009. GC-MS Study Of A Steam Volatile Matter From
Mimusops elengi. Journal of ChemTech Research. Vol.1, No.2, pp 158-161.
Samsuri, M., M. Gozan, R. Mardias, dkk. 2007. Pemanfatan Sellulosa Bagas
untuk Produksi Ethanol melalui Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak dengan Enzim Xylanase. J. Makara, Teknologi. Vol. 11, No. 1, h. 17-24.
Sastrohamidjojo, Hardjono. 1990. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarta: Liberty. Satterfield, Charles. N., 1991. Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice. 2nd
Edition. New York: McGraw Hill, Inc. Savitri, Yan Irawan, S. R. Wuryaningsih, M. Ghozali. 2006. Rate of Reaction
Constants as Time Function from Esterification of Glicerol with Oleic Acid using Zeolyt as Catalist. J. International Oil Palm Conference, PCTE-2.
52
Setiadi. 2005. Uji Kinerja Katalis ZSM-5 dalam Konversi Aseton menjadi Hidrokarbon Aromatik. J. Simposium dan Kongres Teknologi Katalisis Indonesia, ISSN-0216-4183.
Sigma-Aldrich MSDS. 2011. 1-hexene. sigma-aldrich.com (akses 23 Maret
2011). Silverstain, M. Robert, Francis X. Webster, David J. Kiemle. 2005. Spectrometric
Identification of Organic Compounds. USA: John Wiley & Sons, Inc. Sudjadi, M.S. 1985. Penentuan Struktur Senyawa Organik. Jakarta: Penerbit
Ghalia Indonesia. Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Jakarta: Rineka Cipta. Supardjan. 2004. Sintesis Diasetil Heksagamavunon-1 dengan Katalis Basa.
J. Pharmacon. Vol. 5, No. 2, h. 48-55. Widyawati, Yeti. 2007. Disain Proses Dua Tahap Esterifikasi-Transesterifikasi
(Estrans) pada Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas. L). Tesis. Program Studi Teknologi Industri Pertanian IPB, Bogor.
Yoneda, Noriyuki. 2001. Recent Advances in Processes and Catalysts for The
Production of Acetic Acid. Journal of Applied Catalysis A: General 221. p. 253–265.
53
Lampiran 1. Diagram produksi bioetanol
54
Lampiran 2. Peralatan yang digunakan untuk proses esterifikasi
55
Lampiran 3. Sampel hasil proses esterifikasi
Sampel sebelum pemisahan
(a) (b)
Sampel setelah dipisahkan: (a) sampel lapisan atas (non-polar) dan (b) sampel lapisan bawah (polar)
56
Lampiran 4. Kondisi Operasi GC-MS
Parameter Keterangan
Merk Alat Shimadzu QP 5050A
Temperatur Oven 60 oC
Waktu Equil. Oven 0,50 menit
Temperatur Injektor 300 oC
Temperatur Interface 320 oC
Gas Pembawa Nitrogen (N2)
Jenis Kolom DB5-MS
Panjang Kolom 30 m
Diameter Kolom 0,25 mm
Tekanan Kolom 100 kPa
Laju Alir Kolom 1,6 mL/min
Kecepatan Linier 46,4
Rasio Split 20
Total Laju Alir 36,6 mL/min
57
Lampiran 5. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan rasio reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:1
No. Katalis Bobot
Sampel
Penggunaan KOH-etanol
0,1 N
Bilangan Asam
Bilangan Asam
(Rata-rata)
1. H2SO4 5% 0,3054 g 27,8 mL 441,156 441,15
Blanko 0,1 mL
2. H2SO4 10% 0,2088 g 16,0 mL 370,3809
370,77 0,2136 g 16,4 mL 371,1661
Blanko 0,1 mL
3. ZSM-5 5% 0,2351 g 21,2 mL 434,4588
412,49 0,2146 g 18,4 mL 412,4996
Blanko 0,2 mL
4. ZSM-5 10% 0,2112 g 13,0 mL 315,1373
313,76 0,2084 g 13,5 mL 312,3833
Blanko 0,1 mL
5. ZSM-5 15% 0,2032 g 12,8 mL 303,6358
302,07 0,2037 g 12,7 mL 300,5218
Blanko 0,1 mL
58
Lampiran 6. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan katalis H2SO4 5%
No. Rasio
Reaktan Bobot
Sampel
Penggunaan KOH-etanol
0,1 N
Bilangan Asam
Bilangan Asam
(Rata-rata)
1. 1:1 0,3054 g 27,8 mL 441,156 441,15
Blanko 0,1 mL
2. 1:2 0,2149 g 15,2 mL 341,7609
340,12 0,2254 g 16,7 mL 338,7877
Blanko 1 mL
3. 2:1 0,2110 g 15,4 mL 352,6882
344,18 0,2159 g 15,9 mL 335,6723
Blanko 1 mL
4. 3:1 0,2150 g 15,7 mL 352,9133
344,29 0,2130 g 14,8 mL 335,6755
Blanko 0,1 mL
5. 5:1 0,2140 g 15,8 mL 356,8353
349,73 0,2030 g 14,4 mL 342,6272
Blanko 0,1 mL
59
Lampiran 7. Data pengujian bilangan asam fraksi bawah dengan katalis ZSM-5 15%
No. Rasio
Reaktan Bobot
Sampel
Penggunaan KOH-etanol
0,1 N
Bilangan Asam
Bilangan Asam
(Rata-rata)
1. 1:1 0,2032 g 12,8 mL 303,6358
302,07 0,2037 g 12,7 mL 300,5218
Blanko 0,1 mL
2. 1:2 - - -
- - - -
Blanko -
3. 2:1 0,2041 g 13,2 mL 290,7359
289,72 0,2089 g 13,4 mL 288,7122
Blanko 1 mL
4. 3:1 0,2258 g 14,3 mL 305,8766
292,73 0,2450 g 14,2 mL 279,5978
Blanko 0,1 mL
5. 5:1 0,2142 g 14,2 mL 319,8119
319,89 0,2080 g 13,8 mL 319,9856
Blanko 0,1 mL
60
Lampiran 8. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan rasio reaktan (asam asetat:1-heksena) 1:1
No. Katalis Bobot
Sampel Penggunaan
H2SO4 0,25 N Bilangan
Ester
Bilangan Ester
(Rata-rata)
1. H2SO4 5% 0,5087 g 19,0 mL 7,8211 7,82
Blanko 19,3 mL
2. H2SO4 10% 0,5070 g 18,8 mL 10,4631
9,13 0,5099 g 18,9 mL 7,8027
Blanko 19,2 mL
3. ZSM-5 5% 2,0078 g 23,8 mL 7,9827
9,54 2,0199 g 38,0 mL 11,1089
Blanko 24,3 mL; 39,4 mL
4. ZSM-5 10% 0,5070 g 18,8 mL 10,4631
10,49 0,5047 g 18,8 mL 10,5241
Blanko 19,2 mL
5. ZSM-5 15% 2,0918 g 32,0 mL 9,960
10,52 2,0221 g 38,0 mL 11,0968
Blanko 33,3 mL; 39,4 mL
61
Lampiran 9. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan katalis H2SO4 5%
No. Rasio
Reaktan Bobot
Sampel Penggunaan
H2SO4 0,25 N Bilangan
Ester
Bilangan Ester
(Rata-rata)
1. 1:1 0,5087 g 19,0 mL 7,8211 7,82
Blanko 19,3 mL
2. 1:2 0,5009 g 19,0 mL 7,9429
7,87 0,5110 g 18,7 mL 7,7859
Blanko 19,3 mL; 18,9 mL
3. 2:1 0,5038 g 0,9 mL 7,8771
7,79 0,5142 g 27,0 mL 7,7178
Blanko 12,2 mL; 27,3 mL
4. 3:1 0,5176 g 19,4 mL 7,6866
7,68 0,5184 g 19,4 mL 7,6747
Blanko 19,7 mL
5. 5:1 0,5063 g 19,2 mL 5,2388
5,23 0,5064 g 19,2 mL 5,2377
Blanko 19,4 mL
62
Lampiran 10. Data pengujian bilangan ester fraksi atas dengan katalis ZSM-5 15%
No. Rasio
Reaktan Bobot
Sampel Penggunaan
H2SO4 0,25 N Bilangan
Ester
Bilangan Ester
(Rata-rata)
1. 1:1 2,0918 g 32,0 mL 9,960
10,52 2,0221 g 38,0 mL 11,0968
Blanko
2. 1:2 0,5127 g 18,1 mL 20,6936
18,22 0,5049 g 18,3 mL 15,7600
Blanko 18,9 mL
3. 2:1 0,5455 g 35,4 mL 17,3349
16,35 0,5162 g 26,7 mL 15,3758
Blanko 36,1 mL; 27,3 mL
4. 3:1 0,5092 g 18,8 mL 10,4179
10,40 0,5108 g 18,8 mL 10,3853
Blanko 19,2 mL
5. 5:1 0,5191 g 18,9 mL 7,6644
7,72 0,5109 g 18,9 mL 7,7874
Blanko 19,2 mL
63
Lampiran 11. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa 1-heksena pada frekuensi 4000-500 cm-1
64
Lampiran 12. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa asam asetat pada frekuensi 4000-500 cm-1
65
Lampiran 13. Hasil analisa FTIR terhadap senyawa heksil asetat pada frekuensi 4000-500 cm-1
66
Lampiran 14. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000-500 cm-1
67
Lampiran 15. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat:1-heksena (1:2) dengan katalis H2SO4 5% pada frekuensi 4000-500 cm-1
68
Lampiran 16. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000-500 cm-1
69
Lampiran 17. Hasil analisa FTIR terhadap sampel uji asam asetat:1-heksena (1:2) dengan katalis ZSM-5 15% pada frekuensi 4000 - 500 cm-1
70
Lampiran 18. Hasil analisa GC sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5%
71
Lampiran 19. Hasil analisa MS sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis H2SO4 5%
72
Lampiran 20. Hasil analisa GC sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 5%
73
Lampiran 21. Hasil analisa MS sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis
ZSM-5 5%
74
Lampiran 22. Hasil analisa GC sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15%
75
Lampiran 23. Hasil analisa MS sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 1)
Puncak 1
76
Lampiran 24. Hasil analisa MS sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 2)
Puncak 2
77
Lampiran 25. Hasil analisa MS sampel uji asetat:1-heksena (1:1) dengan katalis ZSM-5 15% (Puncak 3)
Puncak 3
78
Lampiran 26. Pola fragmentasi heksil asetat
O
O
- 60
m/z = 84
m/z = 144
penataan ulang
H
CH3
+
m/z = 42
m/z = 43
+
m/z = 101
O
O+
m/z = 43m/z = 101
m/z = 42
m/z = 84
O
O
79
Lampiran 27. Pola pemisahan spin untuk proton-proton dalam heksil asetat pada 1H-NMR
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 O C
O
CH3
1 2 3 4 5 6 7
1 → triplet 3 → kuintet 5 → kuintet 7 → singlet n+1 = 2+1 n+1 = 4+1 n+1 = 4+1 n+1 = 0+1 = 3 = 5 = 5 = 1
2 → sektet 4 → kuintet 6 → triplet n+1 = 5+1 n+1 = 4+1 n+1 = 2+1 = 6 = 5 = 3
012345PPM
Protocol of the H-1 NMR Prediction:
Node Shift Base + Inc. Comment (ppm rel. to TMS)
CH3 2.01 0.86 methyl 1.15 1 alpha -C(=O)OC CH2 4.08 1.37 methylene 2.75 1 alpha -OC(=O)-C -0.04 1 beta -C CH2 1.57 1.37 methylene 0.24 1 beta -OC(=O)-C -0.04 1 beta -C CH2 1.29 1.37 methylene -0.04 1 beta -C -0.04 1 beta -C CH2 1.29 1.37 methylene -0.04 1 beta -C -0.04 1 beta -C CH2 1.33 1.37 methylene 0.00 1 alpha -C -0.04 1 beta -C CH3 0.96 0.86 methyl 0.10 1 beta -C-R
O
O
2.01
4.08
1.57
1.29
1.29
1.33
0.96