KINETIKA POLIMERISASIKINETIKA KIMIA DAN KATALIS

KELOMPOK 3DISUSUN OLEH :NORSAMSI ( 1209065011 )TIRTA AGUNG U. ( 1209065012 )MARUFA NUR ANNISA ( 1209065013 )SUGENG UTOMO( 1209065015 )M. ARIEF WICAKSONO( 1209065016 )BAYU SETYAWAN ( 1209065020 )HUSNUL KHOTIMAH ( 1209065021 )FARIS FARUQI ILHAM( 1209065025 )ANDI HARYANTI ( 1209065030 )YUNITA ALI P.( 1209065032 )SARIYATI ( 1209065033 )TRI MULYANTO( 1209065034 )RENY SURYANI SITORUS( 1209065043 )

KINETIKA POLIMERISASI

1. Reaksi polimerisasi bertahap2. Reaksi polikondensasi (tanpa katalis)3. Reaksi polikondensasi dengan katalis asam4. Reaksi polimerisasi berantai5. Kinetika polimerisasi radikal bebas6. Polimerisasi kationik7. Polimerisasi anionik8. Co-polimerisasi

KINETIKA POLIMERISASIpendahuluanSenyawa polimer (polimer) dibentuk oleh susunan berbagai unit-unit kecil yang disebut monomer oleh reaksi kimia. Untuk bahan yang bertindak sebagai monomer, harus memiliki dua atau lebih ikatan atau situs aktif (disebut kelompok fungsional) di mana masing-masing dapat berhubungan dengan monomer lain untuk membentuk rantai polimer. Karena monomer ini dapat mengalami kondensasi atau penambahan reaksi, maka Carothers mengklasifikasikannya sebagai proses penambahan dan polimerisasi kondensasi. Penambahan polimer dapat terbentuk oleh penambahan monomer tanpa eliminasi dan berat molekul polimer merupakan integral kelipatan dari monomer.

Polimerisasi dengan penambahan dapat terjadi melalui radikal bebas, kationik atau proses anionik. Polimer kondensasi dapat dibentuk oleh eliminasi molekul kecil seperti air , alkohol atau amonia pada reaksi unit monomer , misalnya

1. Reaksi Polimerisasi BertahapDalam polimerisasi bertahap, pada awalnya terjadi pembentukan dimer secara kondensasi, penambahan atau pembukaan cincin, misalnya :

Dimer yang terbentuk masih memiliki gugus reaktif . Oleh karena itu, polimerisasi akan terus berlangsung secara bertahap . Setiap tahap dalam jenis polimerisasi identik, oleh karena itu laju dan mekanisme masing-masing tahap tetap sama seperti pada langkah awal.

Reaksi poliesterifikasi adalah contoh polimerisasi bertahap.

atauasam dikarboksilat + Diol Polymer + Air

Air yang terbentuk dalam reaksi akan dihilangkan dari campuran dengan distilasi azeotropik , untuk menghindari reaksi reversibel antara air dan ester. Peningkatan reaksi dapat dilihat baik dengan mengukur jumlah air atau dengan menentukan jumlah asam yang tidak bereaksi dalam aliquots pada interval waktu yang teratur. Reaksi dapat dilakukan dengan adanya katalis, yaitu asam lemah seperti p-toluena asam sulfonat (asam kuat dapat menghidrolisis polimer) atau tidak adanya katalis.

2. Reaksi Polikondensasi (Tanpa Katalis)Laju reaksi polikondensasi tanpa katalis mengikuti hukum laju :

Orde kedua dalam asam muncul karena bertindak sebagai reaktan dan katalis. Jika asam dan diol terjadi dalam konsentrasi (c) yang sama, hukum laju dapat ditulis sebagai :

3. Reaksi Polikondensasi Dengan Katalis AsamPada reaksi poliesterifikasi dengan katalis asam, laju reaksi dapat dihitung dengan:

Karena konsentrasi katalis tetap atau konstan , hukum laju dapat diberikan sebagai:

dimana k = k " [ katalis ] .

4. Reaksi Polimerisasi BerantaiMonomer tak jenuh jenis adalah bifungsional dan reaktivitasnya terhadap polimerisasi dapat dikaitkan dengan ikatan dengan fisi yang homolitik atau heterolitik fisi pada radikal bebas , kation atau anion . Oleh karena itu , polimerisasi berantai dapat terjadi melalui mekanisme yang berbeda sebagai berikut : ( i ) polimerisasi radikal bebas( ii ) polimerisasi kationik( iii ) polimerisasi anionik

Polimerisasi berlangsung dalam tiga tahap yang berbeda , yaitu inisiasi , propagasi dan terminasi. Inisiasi adalah terjadinya pusat-pusat aktif monomer . Monomer yang diaktifkan adalah rantai pembawa, yaitu monomer yang ditambahkan untuk rantai pembawa lainnya. Monomer yang berulang bereaksi dengan rantai pembawa yang berkaitan terhadap pertumbuhan rantai polimer. Langkah-langkah ini dikenal sebagai langkah propagasi dan akan terus berlangsung sampai monomer terdapat dalam sistem. Namun, jika rantai pembawa dinonaktifkan maka pertumbuhan rantai polimer berhenti. Proses ini dikenal sebagai proses terminasi.

Inisiasi : merupakan tahap awal dari polimerisasi radikal bebas dimana ikatan yang tidak stabil akan terpecah atau terurai menjadi radikal.Inisiasi terdiri dari dua tahap, yaitu :

a. Dekomposisi (pemecahan atau penguraian) inisiator yang menghasilkan radikal bebas.

Dengan kd adalah konstanta laju reaksi dekomposisi inisiator pada temperatur tertentu. Nilai kd biasanya berkisar antara 10-4 sampai 10-6 s-1.Karena berasal dari inisiator, maka R disebut sebagai radikal inisiator atau radikal primer.

b. Adisi radikal bebas (R)pada molekul monomer untuk menjadi rantai pembawa.R + M RM (ii) R = radikal bebas dan M = monomerki = konstanta laju reaksi inisiatorRM adalah monomer-ended radical yang terdiri dari satu unit monomer R sebagai gugus ujung.

ki

Propagasi: tahap kedua polimerisasi radikal bebas dimana terjadi pertumbuhan rantai.

Karena reaktivitas radikal bebas terdiri dari rantai panjang, semua tahap-tahap propagasi diasumsikan memiliki kp yang konstan. Oleh karena itu, laju propagasi dapat dituliskan sebagai berikut: Laju propagasi = kp [M][M]dimana [M] adalah konsentrasi monomer dan [M] konsentrasi reaktif radikal bebas.

Terminasi: tahap terakhir dalam polimerisasi radikal bebas yang dapat melibatkan kombinasi dua pertumbuhan rantai pembawaLaju reaksi terminasi :

6. Polimerisasi KationikPolimerisasi kationik, diperkenalkan oleh Bronsted atau asam Lewis. Dalam asam Bronsted, H+ adalah katalis yang efektif sementara di Lewis, co-katalis terlibat untuk memberikan katalis spesies aktif, misalnyaBF3 + H2O H+ [BF3OH]- Asam ko-katalis Spesies Aktif Lewis

Mekanisme polimerisasi kationik, secara umum, dapat berikan sebagai berikut:

Maka didapatkan:Laju inisiasi =

Laju terminasi =

InisiasiPropagasiTerminasi

7. Polimerisasi AnionikPolimerisasi senyawa olefin seperti akrilonitril, vinil klorida, stirena, metil metakrilat dapat dilakukan dengan anion. Mekanisme ini, secara umum, dapat diberikan sebagai:

Propagansi

Terminasidimana B adalah spesies yang terlibat dalam proses transfer rantaiLaju inisiasi = ki [B-][M](a)Laju propagasi = kp [M][Mn]-(b)Laju terminasi = kt [M-n][B](c)

Inisiasi

8. Kopolimerisasi

Polimer yang terbentuk dari monomer yang sama disebut homopolimer. Jika lebih dari satu monomer yang digunakan, polimer yang terbentuk disebut kopolimer dimana akan terbentuk empat jenis, berdasarkan susunan struktur:(A) kopolimer pengganti dimana dua unit struktural alternatif secara linear sebaga ABABA. . . (B) kopolimer acak dimana distribusi acak sebagai AABABBAAA. . . . (C) kopolimer blok dimana saat pergantian urutan substansial dalam rantai sebagai AAABBBAAABBB dll

(d) kopolimer bercabang - dimana blok pada satu monomer menjadi cabang pada polimer utama dari polimer lain

Rantai polimer yang mengandung lebih dari satu jenis monomer dapat disintesis dengan monomer A dan B yang sesuai dan dipolimerisasi dengan menggunakan radikal bebas atau inisiasi ion. Proses ini disebut kopolimerisasi.

Kopolimerisasi dimulai dari radikal dua monomer M1 dan M2. Empat kemungkinan di mana monomer M1 dan M2 dapat menambah radikal M1 dan M2 adalah:

dimana k11 dan k22 adalah konstanta laju untuk propagasi dan homoreaksi. Sementara k12 dan k21 adalah konstanta laju untuk propagasi silang, telah diasumsikan bahwa reaktivitas polimerisasi berantai hanya bergantung pada monomer akhir unit pembawa situs radikal bebas dan tidak bergantung pada panjang rantai.

SEKIAN DAN TERIMA KASIH