BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

18

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Lemak dan Minyak

Lemak dan minyak merupakan salah satu kelompok yang termasuk golongan lipida. Satu sifat yang khas dan mencirikan golongan lipida (termasuk lemak dan minyak) adalah daya larutnya dalam pelarut organik (misalnya eter, benzen, chloroform) atau sebaliknya ketidak larutannya dalam pelarut air. Lemak dan minyak secara kimiawi adalah trigliserida yang merupakan bagian terbesar dari kelompok lipida. Trigliserida ini merupakan senyawa hasil kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak (Sudarmadji dan Haryono, 1989).

O O

C

OH

R1

O O

C

O R2

H+, OH-

O O

C

+

(R1), (R2) dan R3-C

OH

OH OH

R3

Trigliserida (Lemak)

Asam Lemak

Gliserol

Gambar 2.1. Hasil Hidrolisis Trigliserida menjadi Asam Lemak dengan Gliserol.

(Bahl, 2004).

Lemak dan minyak tidak larut dalam air dan sedikit larut dalam alkohol, terutama minyak dengan berat molekul rendah, kecuali minyak jarak (castor oil). Minyak dan lemak dapat larut sempurna dalam eter, hidrokarbon, benzena, karbon disulfida dan pelarut-pelarut organik lainnya. Kelarutan minyak atau lemak dalam suatu pelarut ditentukan oleh sifat polaritas asam lemaknya. Asam lemak yang bersifat polar cenderung larut dalam pelarut polar, sedangkan asam lemak non polar larut

Universitas Sumatera Utara

19

dalam pelarut non polar. Sebagai contoh ialah asam lemak berantai pendek (misalnya asam butirat) pada lemak susu bersifat polar cenderung larut dalam air sedangkan asam lemak berantai karbon panjang tidak larut dalam air. Sifat dan daya kelarutan ini digunakan sebagai dasar praktek pada pengujian-pengujian analitis dan ekstraksi minyak dengan pelarut. Sifat minyak dan lemak yang larut dalam pelarut tertentu dipergunakan dalam pengolahan minyak secara komersil. Daya kelarutan asam asam lemak biasanya lebih tinggi dari komponen gliseridanya dan dapat larut dalam pelarut organik yang bersifat polar dan non polar. Semakin panjang rantai karbon maka minyak dan lemak tersebut semakin sukar larut (Ketaren, 2008).

2.2 Oleokimia Oleokimia pada dasarnya merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari trigliserida menjadi asam lemak dan gliserin serta turunan asam lemak baik dalam bentuk ester, amida, sulfat, sulfonat, alkohol, alkoksi, maupun sabun. Asam lemak bersama-sama dengan gliserol merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Asam lemak ini mudah dijumpai dalam minyak masak (minyak goreng), margarin atau lemak hewan dan dapat menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun yang terikat dari gliserida. Asam lemak merupakan salah satu dasar oleokimia (Tambun, 2006).

Oleokimia merupakan turunan gliserol dengan asam lemak yang berubah dalam bentuk turunannya yang digunakan baik sebagai surfaktan, detergen, polimer, aditif bahan bakar dan sebagainya. Bahan dasar oleokimia seperti gliserol, asam lemak, amina asam lemak dan alkohol dapat diperoleh dengan mengubah lipida baik yang berasal dari hewan maupun tumbuhan menjadi gliserol dan turunan asam lemak. Penggunaan terbesar dari asam lemak adalah dengan mengubahnya menjadi alkohol asam lemak, plastik dan nilon (hampir mencapai 40% dari total penggunaannya). Penggunaan terbesar berikutnya sebesar 30% untuk dijadikan sabun, detergen, kosmetik. Asam lemak juga digunakan sebagai bahan dasar pembuatan resin dan cat


20

sekitar 15% sisanya digunakan dalam industri pembuatan ban, tekstil, kulit kertas, pelumas dan lilin (Richtler and Knaut, 1984).

Tabel 2.1. Diagram Alur Proses Oleokimia dari Bahan Dasar Minyak atau Lemak menjadi Oleokimia dan Turunan Oleokimia Bahan Dasar

Bahan Dasar Oleokimia Asam Lemak Amina Asam Lemak Alkohol Asam Lemak

Minyak / Lemak

Amina Asam Lemak

Metil Ester Asam Lemak

Gliserol

Turunan Oleokimia Diikuti reaksi-reaksi seperti : Aminasi Klorinasi Dimerisasi Epoksidasi Etoksidasi Guebetisasi Hidrogenasi Kuarternisasi Sulfasi Transesterifikasi Esterifikasi Saponifikasi

Propilen, Parafin dan Etilen Sumber

: Richtler and Knaut, 1984 : Alami : Sintesis

2.3 Asam Lemak dan Turunannnya

Asam lemak merupakan asam karboksilat alifatis berantai panjang.

Asam yang

mempunyai berat molekul yang paling besar didalam molekul gliserida juga merupakan bagian yang reaktif. Hingga dapat dimengerti bahwa asam lemak mempunyai pengaruh besar terhadap lemak dan minyak. Asam lemak yang menyusun lemak ini dapat dibedakan antara asam lemak jenuh dan tak jenuh. Asam lemak


21

disebut jenuh bila semua atom C dalam rantainya diikat tidak kurang daripada dua atom H, hingga dengan demikian tidak ada ikatan rangkap. Asam-asam lemak jenuh yang telah dapat diidentifikasi sebagai bagian dari lemak mempunyai atom C 4 hingga C 26. Adapun struktur umum rantai karbon dari asam lemak jenuh adalah sebagai berikut: H

H

H

C

C

C

H

H

H

O C OH

Asam-asam lemak yang didalamnya rantai karbonnya mengandung ikatan rangkap. Derajat ketidakjenuhan dari minyak tergantung pada jumlah rata-rata dari ikatan rangkap didalam asam lemak.Pada asam lemak tak jenuh, masih dibedakan antara asam lemak yang mempunyai bentuk “non-conjugated” yaitu ikatan rangkap dalam rantai C selalu dipisahkan oleh dua ikatan tunggal. Bentuk yang lain adalah asam yang “conjugated”, dimana antara atom-atom C tertentu terdapat ikatan tunggal dan ikatan rangkap berganti-ganti. H

H

H

C

C

C

O C OH

H

Rantai karbon dari asam lemak tak jenuh H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

O C

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

OH

Rantai asam lemak yang “non-conjugated” (tak terkonjugasi)

O C OH

Rantai asam lemak yang “conjugated” (terkonjugasi) (Sastrohamidjojo, 2005).

Hampir semua asam lemak yang terdapat dalam alam mempunyai jumlah atom karbon yang genap karena asam ini dibiosintesis dari gugus asetil berkarbon dua dalam asetil koenzim A. jumlah atom karbon genap

dua atom karbon O banyak tahap 8 CH3C SCoA asetil koenzim A

CH3(CH2)14CO2H asam palmitat

(Fessenden dan Fessenden, 1999).


22

Asam lemak jenuh dan tidak jenuh yang penting, terdapat dalam minyak dan lemak dapat dilihat dalam tabel 2.2. dan 2.3 berikut:

Tabel 2.2 Asam Lemak Jenuh yang Terdapat dalam Lemak dan Minyak Titik Asam lemak jenuh

Rumus kimia

Sumber (Asal)

cair (oC)

n- Butirat

CH 3 (CH 2 ) 2 COOH

n-Kaproat

CH 3 (CH 2 ) 4 COOH

n-Kaprilat

CH 3 (CH 2 ) 6 COOH

Kaprat

CH 3 (CH 2 ) 8 COOH

Laurat

CH 3 (CH 2 ) 10 COOH

lemak susu sapi, mentega mentega, minyak kelapa, minyak kelapa sawit Domba

-7,6

-1,5 1,6

susu sapi dan kambing, minyak kelapa, minyak kelapa sawit susu, minyak inti sawit, spermaseti, mnyak laural, minyak kelapa

31,5

44

minyak pala, susu ternak, dan lemak Miristat


nabati; minyak babi dan minyak ikan

58

hiu Palmitat


Stearat


sebagian besar terdapat dalam lemak hewani dan minyak nabati Domba

64 69,4

Sumber : Ketaren, 2008


23

Tabel 2.3 Asam Lemak Tidak Jenuh yang Terdapat dalam Lemak dan Minyak Asam lemak tak

Rumus kimia

jenuh

Sumber

Titik

(asal)

cair (oC)

minyak Palmitoleat

CH 3 (CH 2 ) 5 -CH(CH 2 ) 7 COOH

kacang

33

dan jagung disebagian

Oleat

CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH

besar minyak dan

14

lemak Minyak biji Linoleat

CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH

kapas, biji lin,

biji

-11

poppy

Linolenat

CH 3 CH 2 CH=CHCH 2 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COO H

Minyak perilla, biji

-

lin

Sumber : Ketaren, 2008 (Ketaren, 2008).

2.3.1

Asam Oleat

Asam oleat merupakan penyusun dari lemak-lemak tanaman atau hewan. Asam oleat dapat dipisahkan dari zat tersebut dengan cara hidrolisis, sebagian asam oleat berada bersama-sama dengan asam stearat dan asam palmitat. Struktur asam oleat adalah CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH. Asam lemak yang tidak jenuh ini masing-masing mempunyai bentuk cis yaitu asam oleat dan trans dari asam elaidat sering juga disebut asam allooleat. Asam oleat membentuk cis karena mempunyai titik lebur yang rendah dan pembakaran yang tinggi. Bentuk struktur asam oleat dalam bentuk cis dan trans yakni sebagai berikut:


24

CH3(CH2)7

H

(CH2)7COOH C

H

(CH2)7COOH C

C

C

CH3(CH2)7

H

Asam oleat

H

Asam oleat

(Asam cis-9-oktadekanoat)

(Asam trans-9-oktadekanoat) (Sastrohamidjojo, 2005).

Konfirmasi disekitar ikatan rangkap dalam asam lemak alamiah adalah cis, suatu konfigurasi yang menyebabkan titik leleh lemak itu rendah. Asam lemak jenuh mebentuk rantai “zig-zag” yang dapat cocok satu sama lain secara mampat, sehingga gaya tarik van der waalsnya tinggi, oleh karena itu lemak-lemak jenuh itu bersifat padat. Jika beberapa ikatan rangkap cis terdapat dalam rantai, molekul ini tak dapat membentuk kisi yang rapid dan mampat, tetapi cenderung untuk melingkar (Fessenden dan Fessenden, 1999). Adapun sifat fisika dan sifat kimia dari asam oleat adalah seperti pada tabel 2.4 dan 2.5 berikut :

Tabel 2.4 Sifat Fisik Asam Oleat Sifat

Asam Oleat

Berat molekul

282,4614 g/mol

Wujud

Cairan berwarna,kuning pucat atau kuning kecokelatan

Kelarutan

Tidak larut dalam air,

larut dalam

alkohol,eter dan beberapa pelarut organik Titik lebur

13- 14 oC

Titik didih

360(760 mmHg)

Densitas

0,895 g/mol

Viskositas

27,64(25 ) ; 4,85(90)

Panas sesifik

2,046


25

Tabel 2.5 Sifat Kimia Asam Oleat Sifat

Asam Oleat

Karsinogenitas

Tidak karsinogen

Batas eksploisivitas

LEL :3,3% ; UEL:19%

Kereaktifan

Reaktif terhadap kelembaban, logam alkali, amonia, agen pengoksida,

Produk samping yang berbahaya

peroksida

Polimerisasi yang berbahaya

Karbon dioksida, karbon monoksida Tidak akan muncul ( Sumber : www. Alifelessweet .blogspot. com).

2.3.2

Ester Asam Lemak

Ester adalah turunan asam karboksilat yang dibentuk oleh gugus alkoksi dan asil merupakan salah satu dari kelas-kelas senyawa organik yang sangat berguna, dapat diubah melalui berbagai proses menjadi aneka ragam senyawa lain (Fessenden dan Fessenden, 1999). Rumus umum ester adalah RCOOR’, merupakan senyawa seperti garam yang berasal dari asam karboksilat. Sama dengan asamnnya, tetapi kata asam diganti nama gugus alkilnya yang menggantikan atom hidrogen dari gugus karboksilnya. Contohnya adalah metil asetat atau metil etanoat , propil asetat. Pada umumnya terdapat pada organisme hidup (Besari dkk, 1982). Ester-Ester umumnya mempunyai bau yang enak, seperti rasa buah dan wangi buah-buahan atau bagian tumbuhan yang lain yang memiliki aroma bau yang enak (Hart, 1990).

Ester asam lemak terdapat dalam bentuk ester antara gliserol dengan asam lemak ataupun dengan phospat seperti phospolipid. Disamping itu ada juga ester antara asam lemak dengan alkoholnya yang membentuk monoester terdapat pada minyak jojoba. Ester asam lemak sering dimodifikasi baik untuk bahan makan maupun untuk bahan surfaktan, aditif, detergen dan lain sebagainya (Endo et al, 1997).


26

Senyawa ester dapat dibentuk dengan cara : a. Esterifikasi yaitu reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol menghasilkan ester dengan hasil samping air. O

R

O

R' OH

+

OH

C

R

O

C

R'

+ H2O

b. Interesterifikasi yaitu reaksi antara ester yang satu dengan ester yang lain menghasilkan ester yang baru. O

O

R

C

O

R' +

R"

C

O *

O

R

R

O

C

R* + "R

O

C

R'

O

c. Alkoholisis yaitu reaksi antara ester dengan alkohol menghasilkan suatu ester baru. O

R

C

O '

OR

+

R" OH

R

C

OR

"

+

R' OH

d. Asidolisis yaitu reaksi pembentukan suatu ester baru antara asam karboksilat dengan ester yang lain . O

R

C

OR'

+

R"

C

O

O

O OH

R"

C

OR'

+

R

C

OH

Ketiga reaksi yang terakhir diatas dikelompokkan menjadi reaksi transesterfikasi (Gandhi, 1997).

2.3.3

Epoksidasi Asam Lemak

Epoksida (oksirana) ialah eter siklik dengan cincin beranggota tiga yang mengandung satu atom oksigen (Hart, 1990). Senyawa oksida pada sintesa organik merupakan zat antara yang potensial dimanfaatkan untuk beragam bentuk senyawa dengan berbagai keperluan sehingga penelitian tentang epoksidasi baik kondisi reaksi, berkelanjutan hasil reaksi maupun manfaat hasil reaksi terus dikembangkan (Wisewan, 1983).

Epoksidasi terhadap ikatan rangkap adalah salah satu modifikasi kimia terhadap senyawa yang memiliki ikatan π. Berdasarkan pada kereaktifan yang tinggi dari cincin oksiran epoksida dapat dipakai sebagai zat antara untuk menghasilkan


27

berbagai senyawa kimia yakni alkohol, alkohol amin, senyawa karbanil, ester, bahan polimer. Minyak nabati yang memiliki kandungan asam lemak tidak jenuh merupakan sumber menarik untuk diperbaharui dalam menghasilkan produk baru yang berguna tetapi kereaktifannya perlu ditingkatkan melalui penambahan gugus fungsi kedalam molekul asam lemaknya, dengan demikian melalui berbagai reaksi kimia maupun biokimia telah dilakukan berbagai cara pengubahan menjadi produk yang lebih berharga (Charlon dan Chang, 1985).

Epoksidasi dari minyak nabati merupakan hal yang penting dan sangat berguna terutama dalam hal sebagai stabilisator dan plastisasi bahan polimer. Berdasarkan pada kereaktifan yang tinggi dan cincin oksiran, epoksidasi juga dapat dipakai untuk berbagai bahan kimia yaitu alkohol, glikol, alkanolamin, senyawa karbonil, senyawa olefin dan polimer seperti poliester, poliuretan (Goud et al, 2006). Dalam proses industri, hasil epoksidasi terhadap asam lemak beserta turunanya telah umum digunakan sebagai plastizer dan stabilizer dalam pembuatan polimer (Lutz, 1980). Adapun reaksi epoksidasi terhadap gugus olefin pada senyawa alkena dan menghasilkan senyawa diol adalah sebagai berikut :

O

O

H C OH Asam formiat

+

H2 O2

H C O OH + Asam performat/peracid

Peroksida

H C

O

H C O OH +

HC CH

Asam performat/peracid

olefin

H C

H2 O O

H C

+ H C OH Asam formiat

O

Epoksida

H C

H+

H H C C

O Epoksida

H2 O

OH OH Diol

Gambar 2.2 Reaksi pembentukan diol dengan epoksidasi dan hidrolisis (Goud et al, 2006).

(Goud et al, 2006).


28

2.4 Senyawa Amina

Senyawa amina dan turunannya terdapat tersebar di alam. Metil dan etil amina terdapat pada ikan asin, tri metil amina terdapat pada tets dari gula beet disamping itu di dan tri metil amina terdapat pada ikan laut yang busuk. Sifat fisika dari amina yakni metil amina, di etil amina dan tri etil amina adalah suatu gas, sedikit larut dalam air. Metil amina baunya seperti ikan, merupakan gas yang sukar terbakar. Amina tersusun dari gugus alkil yang rantai karbonnya panjang berupa larutan padat yang sukar larut dalam air dan juga berat molekulnya (BM) tinggi (Besari dkk, 1982).

Amina dapat berstruktur primer, sekunder dan tersier. Amina adalah turunan senyawa organik dari amonia. Amina dapat disebut primer (1o), sekunder (2o) atau tersier (3o) tergantung pada jumlah gugus R yang melekat pada nitrogen.

H

H

H

N

H

Amoniak

R

N

Amina 1o

R"

H H

R

N R' Amina 2o

R

N R Amina 3o

(Marham, 2010). Istilah primer, sekunder atau tersier disingkat 1o,2o,3o. Primer, sekunder dan tersier mempunyai arti yang sangat berbeda dengan alkohol. Pada alkohol jumlah gugus karbon yang melekat pada karbon pengemban fungsi hidroksil sedangkan pada amina merujuk pada jumlah gugus karbon yang melekat pada nitrogen amina (Wilbraham, 1992).

Adapun reaksi pembentukan amina adalah 1. Reaksi dari alkil halida dengan amoniak : atom hidrogen dalam amoniak dapat digantikan oleh kelompok alkil dengan pemanasan larutan alkohol dari amoniak dengan alkil halida. Ini adalah metode yang kurang baik karena campuran dari amina primer, sekunder, tersier dengan garam kuartener diproduksi dan reaksi ini sukar diawasi.


29

NH3

RX HX

RX

RX

R NH2

HX

R2NH

HX

RX

Amina 3o

Amina 2o

Amina 1o

R 3N

R4NX Garam kuartener

2. Reaksi dari alkohol dengan ammonia : secara umum, amina primer diperoleh dengan mereaksikan alkohol primer amina dengan bantuan katalis alumina pada suhu 350oC. R

Al2O3

NH3

OH +

R

NH2

+

H2O

3. Reduksi dari campuran nitro : amina primer dapat diperoleh dengan mereduksi nitro alkana dengan Sn/HCl; H 2 /Ni atau LiAlH 4. H2/Ni

R

NO2

atau LiAlH4

R

NH2

Sn/HCl

4. Reduksi dari nitril : amina primer dapat dibentuk dengan mereduksi nitril H 2 /Ni atau LiAlH 4. LiAlH4 NaCN R

R

X

C

N

R

CH2NH2

H2/Ni

( Bahl, 2004).

2.4.1

Etanolamina

Etanolamina (NH 2 -(CH 2 ) 2 -OH) merupakan cairan yang higroskopis, kental, berbau amoniak, mampu mengabsorpsi CO 2 dan larut dalam air, metanol serta aseton. Etanolamina dikenal

juga

dengan nama 2-aminoetanol, monoethanolamina,

etilolamina, β-Aminoetilalkohol dan β-hidroksiletillamina. Etanolamina dapat digunakan untuk menghilangkan CO 2, H 2 S dari gas alam ataupun gas lainnya. Etanolamina dapat juga digunakan sebagai sintesis pembuatan surfaktan (Anonimous, 1976).


30

2.4.2

Dietanolamina

Pada umumnya, dietanolamina berbentuk cairan kental, sedikit berbau amoniak dan larut dalam air, metanol, serta aseton. Dietanolamina diproduksi bersamaan dengan monoetanolamina dan trietanolamina melalui amonolisis etilen oksida. Dietanolamina dapat digunakan sebagai emulsifier, dalam pembuatan surfaktan, agen pendispersi, dalam bidang kosmetik dan juga dalam bidang farmasi (Anonimous,1976).

Dietanolamina adalah senyawa yang terdiri dari gugus amina dan dialkohol. Dialkohol menunjukkan adanya dua gugus hidroksil pada molekulnya. Dietanolamina juga dikenal dengan nama bis-(hidroksietil)-amina, dietilolamina, hidroksidietilamina, diolamina dan 2,2-iminodietanol. Sifat-sifat dietanolamina adalah sebagai berikut : a.

Rumus molekul

: C 4 H 11 NO 2

b.

Berat molekul

: 105,1364 g/mol

c.

Densitas

: 1,090 g/cm3

d.

Titik leleh

: 28ºC (1atm)

e.

Titik didih

: 268,8ºC (1atm)

f.

Kelarutan

: H 2 O, alkohol, eter

Dietanolamina banyak digunakan dalam produk kosmetik dan detergen karena mampu menciptakan tekstur yang lembut dan foaming agent (Wikipedia, 2007).

2.5 Alkanolamida

Amida umumnya dibuat dengan jalan mereaksikan suatu klorida asam dengan amina, amonia, amina monosubstitusi atau amina disubstitusi. Pemberian nama senyawa amida yaitu dengan mengganti akhiran -oat atau -at dari asam karboksilat dengan amida. Jika atom nitrogen suatu amida berikatan dengan gugus alkil atau aril, maka gugus yang berikatan pada amida ditunjukkan dengan N- (Riswiyanto, 2009). Bentuk sederhana dari amida adalah sebagai berikut :


31

O

R

O

C

R

NH2

Amida Primer

C

R

R'

NH

Amida Sekunder

O

R"

C

N

R'

Amida Tersier (Ouellette, 1994).

Amida juga dapat dibuat dari reaksi ammonia atau amina dengan turunan asam karboksilat, ester terutama metil ester dan anhidrida asam. Jika ester digunakan sebagai bahan baku, terbentuk alkohol sebagai hasil samping reaksi. Jika digunakan anhidrida asam, hasil sampingnya adalah asam karboksil (Wilbraham, 1992). Nama amida sama dengan asamnya, dengan menghilangkan kata asam dan menambah akhiran amida atau sesuai dengan nama alkananya diberi akhiran amida.

Contohnya : O

CH3

O

C 2H 5

C

C

NH2

-

NH2

asetamida etanamida

- propionamida - propanamida

Sifat-sifat fisika : - Pada umumnya berupa zat padat yang tidak berwarna, kecuali formamida (H-CONH 2 ) yang berupa cair. - Asetamida merupakan senyawa higroskopis, dapat larut dalam air - Dapat berfungsi sebagai obat penenang. Misalnya Neodorm.

Br

H 3C

CH2

C

O C NH2

CH3

C

CH3

H Neodorm


32

Pembuatan amida antara lain : a. Reaksi asam karboksilat dengan amoniak OH

O

CH3

+

C

NH3

CH3

C

O

CH3

OH

C

OH

+

HOH

NH2

NH2

b. Dalam perdagangan didapat dari garam amoniumnya dipanaskan pada temperatur 100 -200 oC O

O

CH3

100-200 oC

C

CH3

+

C

ONH4

H 2O

NH2

c. Dengan mereaksikan anhidrida asam dengan amoniak O

H3C

C

H3C

C

O

O

+

O

H

H3 C

NH2

CH3

+

C

C OH

NH2

O

d. Dengan menghidrolisa senyawa nitril, yakni pada reaksi sebelum terbentuknya asam karboksilat, terbentuk dahulu amida sebagai salah satu hasil antara. O

CH3

C

N

+

H2O

CH3

C NH2

O

CH3

C

+

NH2

HOH

CH3

O C

+

NH3

OH

(Besari dkk, 1982).

Alkanolamida adalah surfaktan bukan ionik dimana gugus hidroksil yang dimilikinya tidak cukup hidrofilik untuk membuat alkanolamida larut dalam air. Alkanolamida digunakan sebagai bahan pembusa (foam boosting) dalam pembuatan shampoo (Nuryanto, 2002). Untuk membuat senyawa alkanolamida dengan menggunakan dietanolamina melalui reaksi amidasi langsung dengan trigliserida akan menghasilkan senyawa alkanolamida yang memiliki dua gugus hidroksi (poliol) seperti yang telah dilakukan oleh penelitian sebelumnya (Anasri, 2009).


33

2.5.1

Monoetanolamida

Monoetanolamida asam lemak memiliki banyak kegunaan khususnya dalam detergen dan kosmetik. Fungsi utama dari monoetanolamida adalah sebagai penstabil busa, meningkatkan viskositas dan emulsifier. Secara komersial metil ester asam lemak atau trigliserida

dengan monoetanolamina dapat menghasilkan monoetanolamida pada

temperatur dan tekanan tetentu seperti gambar 2.3 berikut (Rahman, 2003) : O O

C

R1

OH

O O

O R2 + 3 H2N

C

H2 C

H2 C

OH

3R

CH2

C

CH2

OH OH

+

N

O H O

C

R3

Trigliserida

OH

Monoetanolamina

Monoetanolamida

Gliserol

Gambar 2.3. Reaksi Pembentukan Monoletanolamida. (Hughes and Lew, 1970).

2.5.2

Dietanolamida

Dietanolamida pertama kali diperoleh dengan mereaksikan dua mol dietanolamina dengan satu mol asam lemak. Senyawa ini diberi nama kritchevsky sesuai dengan nama penemunya. Bahan baku yang digunakan dalam produksi dietanolamida dapat berupa asam lemak, trigliserida atau metil ester. Dietanolamida biasanya diproduksi secara kimia konvensional pada temperatur 150oC selama 6-12 jam seperti pada gambar 2.4 berikut (Herawan, 1999) : O O

C

R1

OH O

O CH2 O

C

C

3R CH2

CH2

CH2

OH

R2 + 3HN

O O

CH2

OH

C

CH2

+

N CH2

CH2

R3

Trigeliserida

OH OH

OH OH

Dietanolamina

Dietanolamida

Gliserol

Gambar 2.4. Reaksi Pembentukan Dietanolamida. (Hugles and Lew, 1970)


34

2.6 Tegangan Permukaan dan Surfaktan Tegangan pemukaan (η) suatu cairan dapat didefinisikan banyaknya kerja yang dibutukan untuk memperluas permukaaan cairan persatu satuan luas. Molekul yang ada didalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya Van Der Waals) yang sama besarnya kesegala arah. Namun molekul pada permukaaan cairan akan mengalami resultan gaya yang mengarah kedalam cairan itu sendiri karena tidak ada lagi molekul diatas permukaan dan akibatnya luas permukaan cairan cenderung untuk menyusut. Pengukuran tegangan permukaan dengan metode cincin du Nouy didasarkan atas penentuan gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin platina atau iridium dari permukaan cairan. Gaya ini diukur dengan jalan mencelupkan cincin yang digantung pada lengan neraca dan perlahan-lahan mengangkatnya sampai cincin tersebut meninggalkan cairan. Metode ini tidak hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan cairan udara, tetapi juga digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan-cairan seperti tegangan antar muka (minyak-air, kloroform-air).. Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan cairan dapat dihitung dari persamaan : Gaya = 4πRɤ Dengan R adalah jari-jari cincin. Keliling 2πR harus dikalikan dua mengingat bahwa ada batas dalam dan batas luar antara cairan dan kawat. Perumusan tensiometer du Nouy ditulis dalam persamaan :

η

=

skala yang terbaca

x Faktor koreksi

2 x keliling lingkaran

Faktor koreksi diperoleh dengan menghitung nilai tegangan permukaan teori air (72,75 dyne/cm) dibagikan dengan tegangan permukaan air praktek (Tony, 1993).

Surfaktan merupakan suatu molekul dengan rantai

hidrokarbon panjang

dengan gugus ujung bersifat polar atau ionik. Bagian rantai hidrokarbon dari molekul ini bersifat hidrofobik dan larut dalam cairan non polar, sedangkan gugus ujung polar/ionik bersifat hidrofilik

dan larut dalam air. Berdasarkan klasifikasinya

surfaktan dapat dibagi menjadi dua kelompok bagian yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air. Struktur molekul surfaktan terdiri atas dua bagian, yaitu,bagian ”kepala” dan bagian “ekor”. Bagian “kepala” berupa molekul


35

yang bersifat terlarut dalam air namun tidak dapat larut dalam minyak, disebut bagian hidrofilik. Bagian kepala dapat berupa anion, kation atau non ionik. Bagian ”ekor” berupa rantai hidrokarbon yang bersifat larut dalam minyak namun tidak larut dalam air dan disebut sebagai bagian hidrofobik. Apabila terdapat kotoran yang mengandung minyak, surfaktan akan mengelilingi kotoran. Bagian yang bermuatan akan terdapat dipermukaan kotoran sehingga menyebabkan kotoran menjadi bermuatan (Fessenden dan Fessenden, 1999).

Surfaktan adalah senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan air/larutan. Aktivitas surfaktan diperoleh karena memiliki sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki sifat polar (gugus hidrofilik) dapat dengan mudah larut didalam air dan sifat non polar (gugus hidrofobik) yang mudah larut dalam minyak. Jika proses interaksi dengan fasa air lebih kuat dibandingkan dengan fasa minyak, hal ini menunjukkan bahwa jumlah gugus hidrofiliknya lebih banyak. Sebagai akibatnya, tegangan permukaan air akan menjadi lebih rendah sehingga dengan mudah menyebar dan menjadi fasa kontinu. Demikian sebaliknya, jika interaksi dengan fasa minyak lebih kuat dibandingkan dengan fasa air, yang diakibatkan oleh jumlah gugus hidrofobik yang lebih banyak sehingga akan mengakibatkan tegangan permukaaan minyak menjadi lebih rendah dan dengan mudah menyebar dan menjadi kontinu. Bila penambahan surfaktan melebihi konsentrasi kritis tertentu, maka surfaktan akan mengalami agregasi dan mebentuk struktur misel. Penambahan surfaktan tersebut tidak akan mempengaruhi tegangan permukaan walaupun konsentrasi surfaktan terus ditingkatkan. Konsentrasi kritis terbentuknya misel ini disebut sebagai Critical Consentration Micelle (CMC). Tegangan permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Penambahan konsentrasi surfaktan lebih tinggi dari CMC tidak akan menurunkan tegangan permukaan, yang menunjukkan bahwa permukaan cairan telah menjadi jenuh, dimana misel tidak terbentuk dan berada dalam kesetimbangan dinamis dengan monomernya (Genaro, 1990).

Critical Micelle Concentration atau CMC merupakan salah satu sifat penting surfaktan yang menunjukkan batas konsentrasi kitis surfaktan dalam suatu larutan. Diatas konsentrasi tersebut akan terjadi pembentukan misel atau agregat. Pada prakteknya kemampuan optimum surfaktan ditetapkan disekitar harga CMC.


36

Penggunaan banyaknya surfaktan yang jauh diatas harga CMC-nya mengakibatkan terjadinya emulsi balik, disamping itu juga secara ekonomis tidak menguntungkan. Cara yang umum untuk menetapkan CMC adalah dengan mengukur tegangan permukaan atau tegangan antar muka larutan surfaktan sebagai fungsi dari konsentrasi. Makin tinggi konsentrasi surfaktan menyebabkan tegangan antar muka makin rendah sampai mencapai suatu konsentrasi dimana tegangan antar muka konstan. Batas awal konsentrasi mulai konstan disebut CMC. Adsorpsi surfaktan pada permukaan tergantung konsentrasinya (Porter, 1994). Pada konsentrasi yang sangat rendah, molekul-molekul bergerak bebas dan dapat berjajar datar diatas permukaan. Dengan meningkatnya konsentrasi, maka jumlah molekul surfaktan diatas permukaan juga meningkat. Harga CMC dari surfaktan dapat dihitung dari penurunan tegangan permukaan versus log konsentrasi (Opawale dan Burges, 1998). Berdasarkan gugus hidrofiliknya, surfaktan diklasifikasikan menjadi 4 golongan yaitu (Rosen,1978) : a. Surfaktan anionik -

Jenis surfaktan yang paling besar

-

Tidak bereaksi dengan jenis surfaktan lain

-

Sensitif terhadap air sadah atau hard water. Derajat sensitifitasnya : asam karboksilat > pospat > sulfat (sulfonat).

-

Rantai pendek polioksietilen antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan kemampuan untuk bereaksi terhadap garam.

-

Rantai pendek polioksipropilen antara gugus anionik dan hidrokarbon meningkatkan kelarutan dalam pelarut organik.

-

Jenis sulfat mudah terhidrolisa oleh asam-asam dalam proses autokatalitik.

Contohnya adalah -

Sabun karboksilat

RCOO-

-

Sulfonat

RSO 3 -

-

Sulfat

RO SO 3 -

-

Phospat

ROPO(OH) 2 O-

b. Surfaktan kationik -

Jenis surfaktan yang banyak jumlahnya setelah anionik dan nonionik.

-

Pada umunya tidak bereaksi dengan jenis anionik.


37

-

Mempunyai sifat indeks bias yang lebih tinggi dibanding surfaktan jenis lain.

-

Mempunyai sifat adsorpsi permukaan yang baik . Contohnya adalah

-

Heksa decil trimetilamonium bromida CH 3 (CH 2 ) 15 N+(CH 3 ) 3 Br-

-

Dodecilamina hidroklorida

CH 3 (CH 2 ) 11 NH 3 +Cl-

c. Surfaktan non-ionik -

Merupakan surfaktan kedua terbesar.

-

Dapat bereaksi dengan semua jenis surfaktan.

-

Sensitif terhadap air sadah.

-

Berbeda dengan surfaktan ionik, sifat fisik-kimia surfaktan ini tidak terpengaruh oleh penambahan elektrolit.

-

Sifat fisik-kimia senyawa etoksilat sangat tergantug pada temperatur. Contonya adalah :

-

Polioksietilen-p-tertocyl phenyleter C 8 H 17 C 6 H 4 O(CH 2 CH 2 O) 10 H

d. Surfaktan ampoterik ( Zwitter ion) Surfaktan zwitter ion mengandung muatan yang berbeda dan dapat membentuk surfaktan amfoter. Perubahan muatan terhadap pH pada surfaktan ampoterik mempengaruhi pembentukan busa, pembasahan, sifat detergen dan lainnya. Contohnya adalah : N-Dodesil-N,N-Dimetil C 12 H 25 N+(CH 3 ) 2 CH 2 COO- ( Porter, 1994).


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents