BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deterjen Pengertian deterjen pada umumnya mencakup setiap bahan pembersih termasuk sabun, namun kebanyakan dihubungkan dengan deterjen sintetik. Deterjen mempunyai sifat tidak membentuk endapan dengan ion-ion logam divalen dalam air sadah. Deterjen dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok (kationik, anionik dan nonionik), namun yang dibicarakan disini hanya anionik.(3) Pada dasarnya deterjen anionik mempunyai kemiripan dengan sabun. Deterjen mengandung gugus yang sangat polar, bermuatan negatif (dalam hal ini –SO3-) dan rantai hidrokarbon yang panjang yang dapat melarutkan oli dan vaselin. Bahan dasar pembuatan deterjen adalah rantai panjang alkohol jenuh C12 hingga C18. Berikut langkah-langkah pembuatan deterjen.
H2SO4 CH3(CH2)nCH2OH
O || NaOH CH3(CH2)nCH2 – O – S - OH
Pekat
|| O Alkil hidrogensulfat
n = 10, 12, 14, 16
O || CH3(CH2)nCH2 – O – S – OӨNa⊕ || O
Na-alkil sulfat Deterjen
3.Hart Harold 1998 Kimia organic , Edisi keenam , Erlangga .Jakarta
Universitas Sumatera Utara
Jenis deterjen anionik yang lain adalah natrium alkil benzen sulfonat, dan pembuatannya sebagai berikut : Alkilasi Benzena
H2SO4 Ar – R
NaOH SO3H
R
Friedel-Crafts SO3ӨNa⊕
R
Na-alkil benzesulfonat
Sekarang deterjen yang beredar di pasar merupakan deterjen yang memiliki rantai karbon yang lurus. Deterjen ini bersifat dapat dirusak oleh mikroorganisme atau lazim dikenal deterjen yang ”soft” (lunak) atau ”biodegradable”. Secara singkat dapat diketengahkan sabun mengandung gugus karboksilat, sedangkan deterjen mengandung gugus sulfat atau sulfonat, keduanya berguna karena larut dalam air dan memiliki rantai karbon panjang yang larut dalam oli atau vaselin. Telah dikenal adanya harga-harga khusus yang digunakan untuk menentukan sifat-sifat lemak seperti : derajat ketidak jenuhan, keasaman dari hidrolisis dan ratarata berat molekul. Sifat-sifat ini tergantung pada asal dari lemak.(4) Deterjen merupakan produk yang mengandung surfaktan yang secara luas digunakan
untuk
proses
pembersihan.
Deterjen
sintetik
digunakan
untuk
membersihkan pakaian, piring, alat rumah tangga dan lain-lain. Tujuan dari deterjen adalah untuk memindahkan kotoran, minyak dan polutan-polutan lain yang tidak diinginkan. Kandungan deterjen yang telah dibuat pada saat ini memungkinkan untuk memperoleh hasil yang sama ataupun lebih baik dengan temperatur pencucian yang lebih rendah dan energi yang sedikit dan juga menghasilkan proses uraian biologis yang lebih efisien yang dapat melindungi lingkungan dari pencemaran.(5) Pada umumnya deterjen mengandung bahan-bahan berikut : 1. Surfaktan (surface active agent) merupakan zat aktif permukaan yang mempunyai ujung berbeda yaitu hidrofil dan hidrofob yang berfungsi menurunkan tegangan permukaan air sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan. 2. Pembentuk (builder) berfungsi meningkatkan efisiensi pencuci dari surfaktan dengan cara menonaktifkan mineral penyebab kesadahan air. 4. Sastrohamidjojo, Hardjono. 2005. Kimia Organik. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 5. Myers, D. 1946. Sufactant Science & Technology. Third Edition. John Wiley & Sons , Inc. New York.
Universitas Sumatera Utara
3. Pengisi (filler) merupakan bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai kemampuan meningkatkan daya cuci tetapi menambah kuantitas. Contoh : Sodium sulfat. 4. Aditif adalah bahan tambahan untuk membuat produk lebih menarik, seperti pewangi, pelarut, pemutih, pewarna dan lain-lain yang tidak berhubungan langsung dengan daya cuci deterjen. Aditif ini ditambahkan lebih untuk maksud komersialisasi produk..(6) Dari bentuk fisiknya, ada beberapa jenis deterjen, yaitu deterjen cair dan deterjen bubuk.
2.2.1 Deterjen cair Secara umum, deterjen cair hampir sama dengan deterjen bubuk. Hal yang membedakan hanyalah bentuknya : bubuk dan cair. Produk ini banyak digunakan di laundry modern yang menggunakan mesin cuci kapasitas besar dengan teknologi yang canggih.(7)
2.2 Surfaktan Istilah surfaktan (surface active agent) pada umumnya digunakan untuk menggambarkan molekul yang berinteraksi pada permukaan cairan. Surfaktan terdiri dari dua bagian yaitu gugu hidrofobik dan gugus hidrofilik. Surfaktan dapat digunakan dalam sistem cairan ataupun bukan cairan. Pernyataan lain adalah amfifil yang mengingatkan bahwa molekul atau ion mempunyai afinitas tertentu baik terhadap pelarut polar maupun non polar. Sebagai contoh, alkohol-alkohol rantai lurus, aminaamina dan asam-asam adalah amfifil yang berubah dari hidrofilik dominan menjadi lipofilik apabila jumlah atom karbon dalam rantai alkil naik. Amfifilik merupakan sifat dari zat aktif permukaan yang menyebabkan zat ini diadsorbsi pada antar muka, apakah ini cair/gas atau cair/cair. Jadi dalam suatu dispersi dalam air dari amil alkohol, gugus alkoholik polar dapat bergabung dengan molekul-molekul air.(8)
6. Luis. Spitz. 1996. Soap and Ditergenta Theoritical and Practical Review. AOCS Press. United States of America. 7. Permono. Ajar. 2002 . Membuat detergen bubuk, Penebar swadaya. Jakarta.
Universitas Sumatera 8.Richey, G Herman. 1983. Fundmentals of Organik Chemistry. The Pennsylvania state University, new Utara jersey
Apabila pada permukaan antara dua fasa yang bersih (seperti gas cairan dan cairan-cairan) ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga ini akan teradsorbsi pada permukaan dan komponen ini akan sangat mempengaruhi sifat permukaan.. Adsorbsi molekul zat terlarut dari larutan oleh permukaan padatan biasanya hanya membentuk monolayer.
Adsorban polar cenderung untuk mengadsorbsi
adsorbat polar secara kuat dan mengadsorbsi adsorbat non polar secara lemah. Sebaliknya, adsorben nonpolar cenderung untuk mengadsorbsi secara kuat adsorbat nonpolar dan mengadsorpsi adsorbat secara lemah.(9)
2.2.3 Pembagian surfaktan Pada umumnya gugus hidropobik merupakan gugus hirokarbon yang berantai panjang dan gugus hidrofil merupakan gugus yang mempunyai kepolaran yang tinggi yang dapat meningkatkan kelarutan. Berdasarkan sifat dari gugus hidrofiliknya surfaktan dibagi menjadi empat jenis, yaitu : a. Aninonik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif permukaannya mengandung muatan negatif. Contohnya adalah RC6H4SO3-Na+ (Alkilbenzena sulfonat). b. Kationik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif permukaan mengandung muatan positif. Contohnya adalah RNH3+Cl- (garam amina rantai panjang) c. Nonionik, yaitu surfaktan dengan bagian aktif permukaan tidak mengandung muatan apapun. Contohnya adalah R-OCH2CH2O- (polioksietilen). d. Ampoterik atau zwitteriontik yaitu surfaktan yang mengandung muatan negatif maupun
positif
pada
bagian
aktif
permukaannya.
Contohnya
adalah
RN+(CH3)2CH2CH2SO3- (sulfobetin)
2.2.3.1 Surfaktan Anionik Surfaktan anionik membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya. Sifat hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan ikatan C-O-S yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkane sulfonat (SAS).(10)
9.. Alberty A Robert dan Daniels Farrington. 1984. Kimia Fisika. Erlangga Jakarta. 10. Miller Bernard. 1930 Organic chemisty, the basis of life. The Benjamin / Universitas cummings Publishing Company. Sumatera Utara California.
2.3
Bahan baku pembuatan deterjen Bahan baku untuk pembuatan deterjen bubuk terdiri dari beberapa jenis, yaitu
bahan aktif, bahan pengisi, bahan penunjang, bahan tambahan, bahan pewangi dan antifoam. Pada pembuatan deterjen skala kecil dan menengah digunakan bahan baku yang sama. 2.3.1
Bahan aktif (Active ingredient) Bahan aktif merupakan bahan inti dari detergen sehingga bahan ini harus ada
dalam proses pembuatan deterjen. Secara kimia bahan ini dapat berupa Sodium Lauril Eter Sulfonate (SLES). Beberapa nama dagang dari bahan aktif ini diantaranya Luthensol, Emal dan Neopelex (NP). Di pasar beredar beberapa jenis Emal dan NP, yaitu Emal-10, Emal-20, Emal-30, NP-10, NP-20 dan NP-30. Secara fungsional bahan aktif ini mempunyai andil dalam meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif adalah busanya sangat banyak.
2.3.2 Bahan pengisi (Filler) Garam dapur adalah sejenis mineral yang lazim dimakan manusia. Bentuknya kristal putih, dihasilkan dari air laut. Biasanya garam dapat yang tersedia secara umum adalah Natrium Klorida (NaCl). Senyawa natrium adalah penting dalam perindustrian kimia, kaca, logam, kertas, petrolium, sabun dan tekstil. Sabun pada umumnya merupakan garam natrium dengan beberapa jenis asam lemak. Bahan ini berfungsi sebagai pengisi dari seluruh campuran bahan baku. Pemberian bahan ini berguna untuk memperbanyak atau memperbesar volume. Keberadaan bahan ini dalam campuran bahan baku detergen semata-mata ditinjau dari aspek ekonomis. Pada umumnya, sebagai bahan pengisi detergen digunakan sodium sulfat. Bahan lain yang sering digunakan sebagai bahan pengisi, yaitu tetra sodium pyrophospate dan sodium sitrat. Bahan pengisi ini berwarna putih, berbentuk bubuk, dan mudah larut dalam air.
Universitas Sumatera Utara
2.3.3
Bahan tambahan (Aditif) Bahan aditif sebenarnya tidak harus ada dalam proses pembuatan detergen
bubuk. Namun demikian, beberapa produsen justru selalu mencari hal-hal baru akan bahan ini karena justru bahan ini dapat memberi kekhususan dan nilai lebih pada produk detergen tersebut. Dengan demikian, keberadaan bahan aditif dapat mengangkat nilai jual produk detergen bubu tersebut. 2.3.4
Bahan pewangi (Parfum) Parfum termasuk dalam bahan tambahan. Keberadaan parfum memegang
peranan besar dalam hal keterkaitan konsumen akan produk detergen. Artinya, walaupun secara kualitas detergen yang ditawarkan bagus, tetapi bila salah memberi parfum akan berakibat fatal dalam penjualannya. Parfum untuk detergen berbentuk cairan berwarna kekuning-kuningan dengan berat jenis 0,9. Dalam perhitungan, berat parfum dalam gram (g) dapat dikonversikan ke mililiter (ml). Sebagai patokan 1 g parfum = 1,1 ml. Pada dasarnya, jenis parfum untuk detergen dapat dibagi ke dalam dua jenis, yaitu parfum umum dan parfum eksklusif. Parfum umum mempunyai aroma yang sudah dikenal umum di masyarakat, seperti aroma mawar dan aroma kenanga. Pada umumnya, produsen detergen bubuk menggunakan jenis parfum yang eksklusif. Artinya, aroma dari parfum tersebut sangat khas dan tidak ada produsen lain yang menggunakannya. Kekhasan parfum ekslusif ini diimbangi dengan harganya yang lebih mahal dari jenis parfum umum.
2.4 Koloid Keadaan koloid adalah suatu keadaan antara larutan dan suspensi. Suatu kumpulan dari beberapa ratus atau beberapa ribu partikel yang membentuk partikel lebih besar dengan ukuran sekitar 10 Å sampai 2 000 Å dikatakan berada dalam keadaan koloid. Dalam suatu sistem koloid, partikel-partikel koloid terdispersi (tersebar) dalam medium pendispersinya. Zat terdispersi maupun medium pendispersi koloid dapat berupa zat padat, cair, atau gas. Terdapat 8 tipe system koloid, yaitu busa (gas dalam cair), busa padat (gas dalam padat), aerosol padat (cair dalam gas), emulsi
11..Sastrohamidjojo, Hardjono. 2005. Kimia Organik. Gadjah Mada University
Press. Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
(cair dalam cair), emulsi padat (cair dalam padat), aerosol padat (padat dalam gas), sol (padat dalam cair), dan sol padat (padat dalam padat).
2.4.1 Kestabilan sistem koloid Koloid gas dan kebanyakan koloid cairan tidak mengendap dalam waktu yang sangat lama (berarti koloid ini stabil). Kestabilan koloid ini disebabkan karena adanya gerak Brown. Meskipun telah sampai ke dasar tempatnya, partikel koloid dapat naik kembali dan terus bergerak dalam mediumnya. Penyebab lainnya karena umumnya partikel koloid mengadsorpsi ion. Partikel koloid yang sama akan mengadsorpsi ionion yang sejenis, sehingga partikel-partikel koloid itu saling tolak-menolak karena pengaruh ion sejenis yang telah diadsorpsi. Partikel koloid sebenarnya tidak bermuatan listrik (netral). Peristiwa elektroforesis dapat digunakan untuk mengetahui jenis muatan ion yang diadsorpsi koloid. Jika koloid mengumpul pada elektroda negatif, berarti koloid telah mengadsorpsi ion positip, dan sebaliknya. Kestabilan koloid dapat juga disebabkan adanya adsorpsi molekul atau koloid yang lain (koloid protektif/pelindung). Misalnya gelatin sebagai penstabil es krim. Emulsi dapat terbentuk karena adanya koloid lain (emulgator/pengemulsi) sebagai pengadsorpsi. Misalnya sabun sebagai pengemulsi minyak/lemak dan air. Pengemulsi yang lain misalnya kasein dalam susu, dan kuning telur dalam pembuatan mayones.(12)
2.5 Viskositas Di antara semua sifat- sifat fluida, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telaahan tentang aliran fluida. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas. Viskositas gas meningkat dengan suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Perbedaan dalam kecendrungan terhadap suhu tersebut dapat diterangkan dengan menyimak penyebab – penyebab viskositas. Tahanan suatu fluida terhadap tegangan geser tergantung pada kohesinya dan pada laju perpindahan momentum molekularnya. Cairan dengan molekul – molekul yang jauh lebih rapat dari pada gas, mempunyai gaya-gaya kohesi yang jauh lebih besar dari pada gas.
12. Yazid, E. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Penerbit Andi Offset. Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
Kohesi nampaknya merupakan penyebab utama viskositas dalam cairan, dan karena kohesi berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pula viskositas. Sebaliknya, gas mempunyai gaya- gaya kohesi yang sangat kecil. Sebagian besar dari tahanan nya terhadap tegangan geser merupakan akibat perpindahan momentum molekular.(13)
Perilaku zat cair, terutama air banyak dipelajari dalam bidang teknik sipil, sedang gas banyak dipelajari dalam bidang teknik mesin, kimia, aeronotika, dan sebagainya. Zat cair mempunyai bebereapa sifat berikut ini: 1. Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer. 2. Mempunyai rapat massa dan berat jenis 3. Dapat dianggap tidak termampatkan 4. Mempunyai viskositas (kekentaalan) 5. Mempunyai kohesi, adhesi dan tegangan permukaan Kekentalan adalah sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak / mengalir. Kekentalan disebabkan karena kohesi antara partikel zat cair.zat cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Zat cair kental
seperti sirup atau oli,
mempunyai kekentalan besar, sedangkan zat cair encer, seperti air mempunyai kekentaln kecil. Kekentalan zat cair dapat dibedakan menjadi dua yaitu kekentaln dinamik (µ) atau kekentalan absolute dan kekentalan kinematis ( V).(14) Koefisien Viskositas adalah kekuatan dalam dyne yang menggunakan tekanan diantara dua lapisan sejajar, dapat juga dianggap sebagai gaya p[ersatuan luas yang diperlukan untuk mengerakkan ataupun memiondahklan satu lapisan yang memepunyai kecepatan 1 cm detik -1 melewati garis sejajar yang lain yang berjarak 1 cm. Di dalam SI satuan viskositas adalah Nsm-2 (kgm-1s-1) ata Pa s (pascal sekon). Didalam CGS satuian viskositas adfalh dyne s cm-2 ( gcm
-2
s-1). Satuan ini disebut
poise diberi simbol p ( 1 poise = 0,1 Pa s ).
13. Sukardjo.2002. Kimia Fisika. cetakan ketiga. Rineka cipta . Jakarta.
Universitas Sumatera Utara
Ini merupakan penghargaan kepada ilmuwan prancis Poiseulle yang menurumnkan rumus penetuan Viskositas dan metoide untuk menentukan Viskositas larutan Satuan viskositas lain adalah centipoise ( 1/100 poise) dan ,ilipoise (1 / 1000 poise.(15)
2.5.1 Faktor – faktor yang memepengaruhi viskositas adalah sebagai berikut : 1. Tekanan Viskositas cairan naik dengan naioknya tekanan sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. 2. Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas gas naik dengannaiknya temperatur. Pemanasan zat cair menyebabakan molekul – molekulnya memperoleh energi. Molekul- molekul caoran bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demiokian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan tempereatur. 3. Kehadiran zat lain Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi (miksalnya albumin dan globulin) menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun klarena gliserin ataupun minyak akan semakinm encer, waktu alirnya kan semakin cepat. 4. Ukuran dan berat molekul Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi. Larutan minyak misalnya CPO memiliki kekentalan tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi. 5. Bentuk molekul Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.
Universitas Sumatera Utara
6. Kekuatan antar molekul Viskositas air naik dengan adanya ikatan hidrogen, Viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.
2.5.2 Metode pengukuran Viskositas dengan metode Ostwald Viskosimeter Ostwald telah diperbaharui oleh bingham. Cairan dilewatkan melalui suatu kapiler dengan penjagaan tekanan udara pada tekanan konstan. Ada tanda pada atas dan dasar dari bulatan pipa dan waktu yang dibutuhkan untuk cairan mengalir dari tanda atas ke tanda bawah yang mana wakltu alirnya dicatat. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan dipipet ke dalam viskosimeter. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari Viskosimeter sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas a. Cairan dibiarkan turun. Ketika cairan turun melewati batas a, stopwatch di hidupkan dan ketika caioran melewati batas b, stop watch dimatikan jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak anatar a dan b dapat ditentukan. Untuk menghindari kesukaran dalam hal pengukuran, digunakan suatu cairan pembanding. Yang paling sering digunakan adalah air. Dengan menyusun kembali persamaan untuk dua cairan nilai V, R dan L akan dapat dihilangkan. Hal ini dapat dilihat pada persamaan.
πR 4 ( Pt )1 η1 8VL = x η2 8 VL πR 4 ( Pt ) 2 ( Pt )1 η1 ρt = x 11 ( Pt ) 2 η2 ρ 2t 2
P = ρ x konstanta Ρ = masa jenis cairan karena tekanan berbanding lurus dengan rapatan cairan (d), maka berlaku :
Jadi bila viskositas dan masa jenis pembanding diketahui, maka viskositas cairan lain dapat ditentukan. Tabel 1. memperlihatkan viskositas beberapa cairan pada suhu yang berbeda-beda.(16)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1. Viskositas cairan pada berbagai suhu (dalam satuan poise*) Cairan Air Gliserin Anilin Bensin Etanol Minyak lobak
Suhu 0C 0 0.0179 105.9 0.102 0.0091 0.0177 25.3
10 0.013 34.4 0.065 0.0076 0.0147 3.85
20 0.0101 13.4 0.0044 0.0065 0.012 1.63
30 0.0080 6.29 0.0316 0.0056 0.0100 0.96
40 0.0065 2.89 0.0237 0.0050 0.0083 -
50 0.0055 1.41 0.0185 0.0044 0.007 -
14. E. B. Wylie. 1992. Mekanika Fluida. Erlangga. Jakarta. 15. Bambang. T. 1993. Hidraulika I. Beta offset. Yogyakarta.
Universitas Sumatera Utara
16. Bird. T. 1987. Kimia Fisik Untuk Universitas. Cetakan Pertama. Gramedia Pustaka. Jakarta.
