ENKAPSULASI KOMPLEKS- ZEOLIT SINTETIS SEBAGAI KATALIS DALAM REAKSI OKSIDASI ALKENA

SEMINAR NASIONAL PENELITIAN DAN PENDIDIKAN KIMIA “Kontribusi Penelitian Kimia Terhadap Pengembangan Pendidikan Kimia”

ENKAPSULASI KOMPLEKS- ZEOLIT SINTETIS SEBAGAI KATALIS DALAM REAKSI OKSIDASI ALKENA Oleh: Dra.Retno Dwi Suyanti MSi, Jamalum Purba MSi, Ani Sutiani MSi Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Medan INTISARI Modifikasi zeolit sintetis dengan senyawa kompleks sebagai katalis telah dilakukan pada reaksi oksidasi olefin. Senyawa kompleks dari garam Mangan(II) dengan ligan 2,2’ dipiridin (dipy) telah disintesa secara stoikiometri. Senyawa kompleks yang diperoleh mempunyai warna kuning cerah. Kompleks dari Mangan (II) dengan ligan 2,2’ dipiridin memiliki kestabilan yang tinggi. Rumus molekul kompleks Mangan(II) mengikuti aturan Werner yaitu [Mn(dipy)2]SO 4.5H2O. Rumus molekul tersebut diketahui dari data hasil pengukuran Spektroskopi Serapan Atom dan Konduktometri serta penentuan jumlah air kristal. Zeolit sintetis Ca-Na-A telah disintesis dengan bahan dasar Na2SiO3 dan Al2(SO 4)3. Zeolit sintetis hasil sintesis di karakterisasi secara kualitatif kemurniannya dengan XRD. Senyawa kompleks hasil sintesa selanjutnya dienkapsulasi kedalam zeolit sintetis yang sudah diaktivasi. Hasil enkapsulasi dikarakterisasi dengan spektrometer infra merah. Dari data IR diketahui bahwa senyawa kompleks telah terenkapsulasi kedalam zeolit yang ditandai munculnya spektra pada bilangan gelombang: 1050 cm -1 dan 1700 cm-1 , 2000 cm-1. Hasil oksidasi sikloheksena dengan oksidator H2O2 dan katalis Mn(dipy)2Z berdasarkan metabolismenya mampu mengendalikan reaksi sehingga produk yang dihasilkan melewati tahap pembentukan epoksida, diol dan dikarboksilat. Produk-produk hasil oksidasi tersebut disimpulkan berdasarkan uji kualitatif sederhana menggunakan beberapa reagen dan indikator universal. Kata kunci: Zeolit sintetis, kompleks, katalis, enkapsulasi, oksidasi, olefin.

ENCAPSULATION ZEOLITE SINTETIS-COMPLEXE AS KATALIS IN REACTION OF OXIDATION ALKENE By: Dra.Retno Dwi Suyanti MSi* Chemical Lecturer Majors FMIPA State University of Medan. ABSTRACT Zeolite modification of sintetis with complexe compound as katalis have been conducted at reaction of oxidation olefin. Complex compound of Manganese(II) salts with 2,2’ dipiridin ( dipy) ligand have been synthesized stoichiometrically. Complex compound which obtained have colour turn yellow fairly. Complex of Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

1

Manganese ( II) with ligan 2,2’ dipiridin have high stability. Complexe Molecule formula Mangan(II) following order of Werner that is [ Mn(dipy) 2]SO4.5H2O. The Formula Molecule known from data result of measurement Spectroscopy Absorption Atomic and Konduktometri and also determination of amount crystal hydrat. zeolite of Sintetis Ca-Na-A have synthesized with elementary materials Na2 SiO 3 and Al2(SO4) 3. Zeolite of Sintetis result characterized its qualitative properties with XRD. Complex Compounds result of synthesize is encapsulated into zeolite of sintetis whic h have activation. Result of encapsulate characterized with spectrometer infra red. The data of IR known that complexe compounds have encapsulated into zeolite marked spectra at wave number: 1050 cm -1 and 1700 cm-1 , 2000 cm-1. Result of oxidation sik loheksena with H 2O 2 oksidator with catalyst Mn(dipy)2 Z pursuant to its metabolism can control reaction so that yielded product pass phase forming of epoxide, diol and alkanedicarboxylic. Products result of the oxidation concluded pursuant to simple qualitative test use universal indicator and some reagen. Keyword: Zeolite of Sintetic, complexes, catalyst, encapsulate, oxidation, olefin.

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada ini 9 dari 10 industri kimia memerlukan katalis di dalam pengoperasiannya. Penggunaan katalis sangat diperlukan pada proses oksidasi alkena baik untuk industri maupun skala penelitian. Penelitian polimerisasi styrena menggunakan katalis telah dilakukan menggunakan katalis zeolit alam dengan kompleks Ni(II) dan Co(III) (Retno 2001) Penelitian yang dilakukan untuk membuat katalis supaya menjadi lebih berhasil dan berdaya guna antara lain dengan cara memperluas permukaan katalis, sehingga kontak antara pereaksi dengan katalis menjadi lebih besar. Katalis logam murni dapat digunakan dalam bentuk serbuk ataupun struktur sarang madu, namun bentuk-bentuk ini memiliki kelemahan dalam efisiensi katalis. Disamping itu, katalis logam murni menunjukkan stabilitas termal yang rendah dan pada akhirnya

Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

2

mengakibatkan turunnya luas permukaan karena terbentuknya logam yang sangat kompak. (Mintova, 1996) Zeolit termasuk suatu fasa aktif dan ko katalis insulator yang sesuai untuk digunakan sebagai penyangga reaksi polimerisasi maupun oksidasi alkena. Zeolit yang ditemukan di alam baru dapat digunakan sebagai katalis setelah mengalami beberapa tahap aktivasi mencakup dealuminasi pertukaran ion dan kalsinasi. Penggunaan zeolit sintetis dengan pori yang cukup besar seperti zeolit –Ca-Na-A cukup efektif untuk mengenkapsulasi Co(II).(Norman,1986). Beberapa katalis telah diteliti mampu mengarahkan reaksi polimerisasi styrena yaitu kompleks Ti(II), Co(III) dan Cr(II) serta beberapa logam transisi dengan ko katalis senyawa organo logam: MAO (Metil Aluminokson), TIBA (Tris Methyl Borat) dan gabungan antara MAO dan SiO 2 (Tomutsu,1997). Beberapa kompleks logam transisi telah diteliti kestabilannya oleh peneliti antara lain kompleks tembaga(II) dengan ligan-ligan bidentat dengan atom N sebagai atom donor. (Retno, 1997). Kompleks Co(II) dan Ni(II) dengan ligan etil aseto asetat yang terenkapsulasi ke dalam zeolit alam juga telah disintesis dan dikarakterisasi peneliti. Penelitian yang akan dilakukan saat ini adalah kelanjutan penelitian terdahulu dengan memanfaatkan hasil sintesis Ca-Na-A sebagai kokatalis sekaligus penyangga kompleks Mn(II) dengan ligan 2,2’ bipiridin. Disamping melihat kemampuan kemampuan zeolit sintetis menggantikan kedudukan senyawa organo logam yang sangat mahal tersebut sebagai ko-katalis, dengan jalan mengenkapsulasi kompleks Mn(II) bipiridin hasil sintesa. Penelitian ini juga melihat kemampuan zeolit sintetis yang lebih murni dibanding zeolit alam mengenkapsulasi logam transisi tersebut untuk sela njutnya digunakan sebagai katalis yang mampu mengarahkan reaksi polimerisasi maupun reaksi oksidasi alkena. Penggunaan katalis pada oksidasi alkena diperkirakan mampu mengendalikan dan menseleksi produk reaksi oksidasi alkena sehingga mendapatkan produk ya ng dikehendaki apakah berupa aldehida, alkohol atau asam karboksilat.

B. Perumusan Masalah Berdasarkan Latar belakang yang telah diuraikan, maka yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana mensintesa zeolit sintetis dengan rumus molekul Ca-Na-Z Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

3

2. Apakah kompleks Mn(II)dipiridin dapat terenkapsulasi ke dalam zeolit sintetis tersebut. 3. Bagaimana hasil reaksi oksidasi alkena menggunakan katalis tersebut?

C. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini mencakup bidang anorganik kompleks dan identifikasi gugus fungsi senyawa organik

D. TINJAUAN PUSTAKA

1. Kompleks Mangan (II) Mangan (Mn) dengan nomor atom 25 terletak pada periode ke-4 dan golongan VIIB dalam sistem periodik unsur-unsur (IUPAC). Unsur logam ini mempunyai bilangan oksidasi +2, +3, +4, +6 dan +7 tetapi tingkat oksidasi yang umum dikenal adalah +2 sehingga konfigurasi elektronnya pada orbital d adalah d5(Cotton, 1989 : 495). Ion mangan(II) dapat membentuk senyawa kompleks dengan ligan-ligan karena ion ini masih mempunya i orbital d yang belum penuh terisi elektron.

Orbital- orbital d

tersebut dapat berfungsi sebagai penerima pasangan elektron dari ligan sehingga terbentuk senyawa kompleks dengan ikatan kovalen koordinasi. Banyaknya orbital kosong yang digunakan untuk mengikat ligan sangat mempengaruhi karakter senyawa kompleks yang terbentuk. Ligan asetilasetonato (acac) dan ligan bipiridin merupakan senyawa organik yang dikelompokkan ke dalam ligan kuat. Ligan kuat menyebabkan elektron-elektron yang belum berpasangan pada orbital d didesak menjadi berpasangan. Apabila senyawa organik dipakai sebagai pengompleks maka harus diingat bahwa pasangan elektron sebenarnya terletak pada gugus atom tertentu, biasanya gugus fungsi yang menentukan perilaku molekul keseluruhan termasuk kecenderungan membentuk senyawa kompleks. Senyawa kompleks Mn(II) dengan ligan asetilasetonato memiliki bilangan koordinasi 4 dengan rumus molekul [Mn(acac)2]SO4 dan berwarna coklat muda. Sedangkan senyawa kompleks Mn(II) dengan ligan piridin memilik i bilangan koordinasi 4 dengan rumus molekul [Mn(py) 4]SO 4 berwarna coklat tua. Kompleks mangan(II) dengan ligan 2,2’dipiridin juga telah disintesis memberikan kristal berwarna kuning dengan rumus molekul [Mn(dipy) 2]SO4.H 2O. (Retno, 2003)


4

2. Ligan 2,2’dipiridin 2,2’ dipiridin merupakan ligan kuat yang mempunyai gugus diimin : -C=N -C-C-N=C-, yang berfungsi sebagai ligan bidentat. Ligan sepit (chelate) ini mengandung dua atom nitrogen sebagai atom donor. Ligan ini memiliki titik leleh 69,7oC dan bisa berkoordinasi dengan hampir semua ion logam-logam transisi. Struktur kristal ligan ini telah diteliti Merrit( dalam Retno 1997) dengan metode difraksi sinar-X terhadap kristal tunggalnya. Ligan ini memiliki satuan sel monoklin dengan harga a = 5,66 Å, b = 6,24 Å, c = 13,46 Å dan posisi atom -atomnya ditentukan oleh proyeksi kerapatan elektron. Struktur ligan:

N N

Gambar 1. Struktur 2,2’ dipiridin

3. Zeolit Nama zeolit yang berarti batu membuih disesuaikan dengan sifat mineral yang bersangkutan, yaitu akan membuih bila dipanaskan dalam tabung terbuka pada temperatur 300-400 oC (Sarno, l987:ll2). Secara empirik zeolit dapat dinyatakan dengan rumus molekul berikut : Mx/n. [(AlO 2)x (SiO 2)y].zH 2O dimana M = Logam alkali atau alkali tanah n = valensi logam alkali x = 2 hingga l0 y = 2 hingga 7 Mx/n adalah kation bervalensi n yang terdapat diluar kerangka zeolit, [(AlO 2)x (SiO 2) y] adalah kerangka zeolit aluminasilikat dan z H2O merupakan air kristal yang terdapat diluar kerangka zeolit. Rasio Si/Al (y/x) didalam kerangka zeolit menentukan struktur dan sifat-sifat zeolit. Didalam zeolit A yang memiliki rasio Si/Al = 1, maka setiap atom Si terikat dengan 4 atom Al melalui oksigen. Aturan Lowenstein mengemukakan bahwa secara umum didalam zeolit A terdapat rasio Si/Al sama dengan 1 tetapi dimungkinkan juga rasio lebih tinggi atau Si/Al > 1. Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

5

Kation-kation bervalensi n (Mn+) diluar kerangka zeolit diperlukan untuk menyeimbangkan muatan negatif kerangka zeolit. Kation-kation penyeimbang dapat mengalami pertukaran dengan ion lain pada saat zeolit diberi perlakuan penambahan garam. Pertukaran kation oleh ion lain yang berbeda muatan dan ukuran akan berpengaruh terhadap ukuran pori dan sifat absorbsi zeolit 14. Air kristal yang menempati pori-pori zeolit dapat dihilangkan melalui proses pemanasan pada suhu sekitar 350oC. Pada beberapa zeolit pelepasan air kristal bersifat reversibel sehingga rongga atau pori dapat digunakan untuk menyerap molekul lain. Berdasarkan sifat tersebut maka zeolit dapat digunakan sebagai penyaring molekul. Zeolit adalah kristal alumino silikat dengan struktur kerangka berpori yang berisi kation dan molekul air. Unit dasar penbentuk zeolit adalah SiO 4 dan AlO 4 yang mempunyai bentuk tetrahedral. Tetrahedral-tetrahedral tersebut berikatan satu sama lain me mbentuk polyhedral. Persenyawaan antar polihedral kemudian membentuk tektosilikat dalam susunan tiga dimensi. Pada kerangka zeolit sebagian Si bervalensi 4 diganti oleh Al bervalensi 3. Akibatnya terjadi defisiensi muatan positif dalam kerangka yang dinetralkan dengan ion bervalensi l atau 2 seperti NH4+ , Na+ , K+ , Ca2+, Mg 2+ dan Sr2+ ( Mumpton dan Fishman, l977 : ll89). Perbandingan antara Si4+ dan Al3+ berkisar l:l sampai l00:l. Struktur yang paling stabil adalah mineral zeolit yang perbandingan Si dan Alnya adalah l:l (Komar, l987) Rasio Si/Antara lain (y/x) didalam kerangka zeolit menentukan struktur dan sifat-sifat zeolit. Aturan Lowenstein mengemukakan bahwa secara umum didalam zeolit A terdapat rasio Si/Antara lain sama dengan 1, tetapi dimungkinkan rasio yang lebih tinggi atau Si/Antara lain lebih besar atau sama dengan 1 (dwyer dan Dyer, 1984). Zeolit dengan struktur khas yang dimilikinya, memperlihatkan sifat-sifat fisika dan kimia yang sangat menarik. Beberapa sifat kimia zeolit yang banyak dipelajari dan dimanfaatkan secara luas adalah sifat selektivitas adsorbsi, penukar ion dan katalis aktif. Zeolit termasuk katalis insulator( katalis asam-basa). Karena zeolit memiliki pusat asam baik bronsted atau lewis maka zeolit bisa aktif dalam reaksi yang melibatkan senyawa antara karbokation dan karboanion seperti polimerisasi. Penggunaan zeolit sebagai katalis yang umum antara lain adalah zeolit sebagai


6

pendukung katalis logam (enkapsulasi). Enkapsulasi ini dipreparasi dengan mengganti bagian kosong dalam zeolit dengan ion logam tertentu.(S.Mintova, 1996). Kegunaan zeolit dalam pelunakan air adalah dengan pertukaran ion.

Ion-ion

tertentu seperti kalsium dan magnesium, mengganggu dalam air, karena membentuk endapan tak larut seperti gumpalan apabila kontak dengan sabun. Bila air dialirkan melalui suatu lapisan zeolit yang telah dihancurkan, ion Ca2+ dan Mg2+ dalam larutan cenderung untuk tertarik pada mineral itu.

D. Katalisator Katalis didefinisikan sebagai zat yang dapat mempercepat dan mengendalikan reaksi tetapi tidak tergabung dalam produk reaksi. Kemampuan katalismempercepat reaksi merupakan

akibat

dari

kemampuannya

berinteraksi

dengan

reaktan-reaktan

membentuk senyawa antara yang aktif. Dewasa ini sembilan (9) dari sepuluh (l0) industri kimia kimia menggunakan katalis untuk mempercepat reaksi yang terlibat didalamnya. Pada umumnya katalis bersifat spesifik artinya katalis tertentu hanya mempercepat reaksi tertentu saja. Katalis dibentuk dari komponen-komponen yang dapat menunjang sifat katalis yang diharapkan seperti aktif, selektif, stabil dan murah serta memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Fasa aktif mengemban fungsi utama katalis untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi. Katalis ini tidak memiliki kemampuan memindahkan elektron. Oleh karena itu katalis insulator ini tidak aktif dalam reaksi redoks. Tetapi, karena zeolit memiliki pusat asam baik bronsted atau lewis, maka zeolit bisa aktif dalam reaksi yang melibatkan senyawa antara karbokation dan karbonion seperti polimerisasi. Penelitian tentang katalis pada polimerisasi styrena telah dilakukan, hasil dari penelitian ini menunjukkan ada 4 kompleks logam transisi yang telah terbukti sebagai katalis pada proses tersebut, yaitu Ti (IV,III,II) Co (III), Cr(III) dan Ni(II). Namun demikian katalis tersebut dalam bekerjanya harus didukung ko-katalis yaitu suatu senyawa organologam MAO dan TIBA (Norman, 1986)

E. Alkena Pada Industri Kimia Alkena dalam industri kimia dikenal dengan olefin. Banyak reaksi oksidasireduksi senyawa organik diperkirakan berlangsung dengan alur radikal bebas. Oksidasi hidrokarbon dalam industri dilaksanakan pada suhu tinggi dalam keadaan berudara. Pemutusan ikatan oksigen-oksigen dari hidroperoksida dan perombakan radikal alkoksi yang dihasilkan menyebabkan terbentuknya aldehida dan keton yang Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

7

selanjutnya dioksidasi menjadi asam karboksilat. Senyawa-senyawa tersebut dapat dibuat dari proses adisi, polimerisasi reduksi maupun oksidasi.

Oksidasi alkena

memungkinkan untuk mendapatkan produk akhir seperti epoksida, be nzaldehida, alkohol atau diol maupun karboksilat atau dikarboksilat. Penggunaan katalis mampu menseleksi reaksi oksidasi tersebut sehingga dapat menghasilkan produk yang dikehendaki.

Skema reaksi katalitik dengan cis-[Mn(bpy) 2]2+-Y akan melalui

pembentukan a. epoksida b. diol, c. diketon dan d. monomolekular asam alkanadikarboksilat atau pembentukan asam bimolekular alkanadikarboksilat. Asam adipat memungkinkan diproduksi industri melalui siklopentena (n=1), sikloheksena (n=2), siklooktena (n=4) dan sebaga inya.

Tujuan Yang ingin dicapai 1. Mensintesis dan mengkarakterisasi zeolit sintetis Ca-Na-A 2. Mengenkapsulasi kompleks Mn(II) dengan ligan 2,2’dipiridin kedalam zeolit sintetis Ca-Na-A 3. Mengkarakterisasi

hasil

enkapsulasi

kompleks

Mn(II)

dengan

ligan

2,2’dipiridin tersebut sebagai katalis 4. Mengkarakterisasi hasil oksidasi olefin (siklo heksena) yang menggunakan katalis kompleks Mn(II) zeolit kompleks


8

METODE PENELITIAN Prosedur Penelitian Skema Garis Besar Penelitian: LARUTAN KOMPLEKS Mn(II)-dipiridin

Ca-Na-Zeolit

Aktivasi Karakterisasi XRD, IR

Kristalisasi Karakterisasi AAS, konduktometr

ENKAPSULASI KARAKTERISASI REAKSI OKSIDASI ALKENA KARAKTERISASI PRODUK REAKSI

HASIL DAN PEMBAHASAN A.Hasil Sintesa Reaksi antara senyawa ion logam mangan(II) dengan ligan dipiridin menghasilkan senyawa kompleks yang berwarna kuning cerah. Kompleks mangan(II)dipiridin memiliki kestabilan tinggi yang ditandai dengan tingginya suhu penguraian dan tidak teroksidasinya kristal dalam keadaan terbuka. Hasil sintesa zeolit sintetis Ca-Na-A merupakan padatan yang kering dan sangat bersih sehingga memiliki daya absorbsi dan daya enkapsulasi yang lebih tinggi dibanding zeolit alam. Zeolit ini juga memiliki ke murnian tinggi dilihat dari 10 puncak utama dari difraktogramnya. Hasil enkapsulasi kompleks kedalam zeolit menunjukkan kristal


9

yang homogen berwarna coklat muda. Terenkapsulasinya kompleks kedalam zeolit sintetis diperiksa dari data IR.

B. Hasil Karakterisasi Kompleks Mn(II) 1. Penentuan Suhu Penguraian Untuk menentukan suhu penguraian senyawa kompleks digunakan melting point. Adapun hasil pengukuran sebagai berikut: TABEL I SUHU PENGURAIAN SENYAWA KOMPLEKS Mn(II) No

Senyawa

Suhu Penguraian 295 – 296oC

[Mn(dipy)2]SO 4

Dari data tersebut diketahui bahwa kompleks Mn(II)dipiridin stabil, dengan suhu penguraian diatas suhu penguraian air kristal yaitu suhu 110oC.

2. Hasil Penentuan Jumlah Air Kristal Dari pengeringan sampel dalam oven pada suhu 110oC dan ditimbang sampai beratnya konstan maka diperoleh data sebagi berikut : TABEL II DATA HASIL PENENTUAN JUMLAH AIR KRISTAL No

Sampel

Berat Awal (gram)

Berat akhir (gram)

Jumlah H2O

[Mn(dipy)2]SO 4

0,110

0,093 gram

5 H2O

Dari data diatas diketahui bahw a kompleks mangan(II) mengikat 5 mol air kristal.

3. Hasil Penentuan Kadar Mangan(II) Dalam Sampel Pengukuran larutan standar dan larutan sampel menggunakan instrumen AAS merk GBC tipe AA-932. Kondisi analisis untuk menentukan kadar Mn(II) dalam kompleks digunakan standar MnSO 4. H2O pada λmax = 279,5 nm . Dari hasil perhitungan diperoleh persamaan regresi linier untuk kompleks mangan(II): y = -0,0044 + 0,1343X. Adapun konsentrasi Mangan(II) dalam senyawa kompleks disajikan pada Tabel III berikut.


10

TABEL III HASIL PENGUKURAN KADAR LOGAM Mn DALAM SAMPEL No

1.

Sampel

[Mn(dipy)2SO4 5H2O

Abs

0,222

[Logam]

Kadar (%)

ppm

Perc. Teori

1,69

9,88

9,87

Data tersebut diatas diperoleh dari hasil pengukuran sampel dengan konsentrasi Mn dalam sampel sekitar 9,9 ppm. Berdasarkan perbandingan kadar logam secara percobaan dan teoritis maka dapat dipastikan bahwa kompleks kobal memiliki rumus molekul [Mn(dipy)2 ]SO 4.5H 2O .

4. Hasil Pengukuran Daya Hantar Cuplikan Pengukuran daya hantar dilakukan dengan konduktometer tipe CG 859. Senyawa kompleks yang telah dibuat dilarutkan dalam pelarut yang sesuai tabel standar sehingga konsentrasinya

10-3 M. Berikut ini data hasil pengukuran daya

hantar kompleks: TABEL IV HASIL PENGUKURAN DAYA HANTAR SENYAWA KOMPLEKS No

Sampe l

Λ(S cm2 mol-1)

Tipe elektrolit

Jumlah Muatan

1.

[Mn(dipy)2SO4 5H2O

103

1:1

+2

5. Hasil enkapsulasi Kompleks Kedalam Zeolit Hasil enkapsulasi ini diamati dengan spektrometer IR. Dari spektra yang diperoleh diketahui bahwa spektra tajam yang muncul pada zeolit Ca-Na-A murni yaitu didaerah bilangan gelombang 1050 cm -1 dan merupakan vibrasi ulur asimetrik dan merupakan vibrasi eksternal antar sambungan tetrahedral TO4 (T = Si atau Al) sementara setelah dienkapsulasikan kompleks Mn(II) kedalamnya terjadi penumpulan spektra pada bilangan gelombang tersebut dan perbandingan spektra yang muncul pada kompleks, aeolit sintetis murni dan katalis tercantum pada tabel berikut.


11

TABEL V HASIL PENGKURAN DENGAN IR No

Sampel

Daerah Spektra IR cm-1

1.

[Mn(dipy)2SO4 5H2O

1080, 3200

2

Zeolit Ca-Na-A

1050, 1700, 2000, 3200

3

Katalis

1700, 2000, 3200

Dari data spektra tersebut menunjukkan bahwa kompleks telah terenkapsulasi kedalam zeolit dan siap digunakan sebagai katalis pada reaksi oksidasi olefin guna mengendalikan reaksi sehingga diperoleh produk yang selektif.

C. Hasil Karakterisasi Zeolit dengan XRD Berdasarkan difraktogram tersebut dapat diketahui harga d (Å) dan total intensitas 10 puncak utama khas zeolit Ca-Na-A hasil sintesis dinyatakan pada tabel berikut. TABEL VI HARGA d (Å) DAN INTENSITAS 10 PUNCAK ZEOLIT SINTETIS No d (Å I/Io ( I rel ) 2,7885 56 2,7851 70 2,7851 70 2,7809 88 2,7784 98 2,7759 100 2,7742 98 2,7717 93 2.7683 76 2,7650 58 ? Irel = 727 Berdasarkan total intensitas relatif yaitu 727 maka zeolit sintetis ini memiliki kemurnian yang sangat tinggi. Dari harga d (jarak antar bidang ) diketahui zeolit sintetis ini mempunyai harga d dengan intensitas utama khas adalah 2,7759 angstrom.

D.HASIL OKSIDASI Hasil oksidasi olefin jenis siklohexena dengan katalis kompleks Mn-zeolit menggunakan oksidator hidrogen peroksida 30% pada suhu 30 oC selama 2 jam, 4 jam dan 40 jam menghasilkan produk yang mengandung gugus fungsi epoksida, campuran epoksida (dengan selektifitas lebih tinggi) dan diol serta dikarboksilat.


12

TABEL VII HASIL OKSIDASI OLEFIN(SIKLOHEKSENA) PADA SUHU KAMAR No

Substrat

Katalis

Selektifitas

Waktu

pH

Produk 1

Siklohexena

Mn(dipy) 2Z

Epoksida

2 jam

7

2

Siklohexena

Mn(dipy) 2Z

Epoxida,

4 jam

7

diol 3

Siklohexena

Mn(dipy) 2Z

dikarboksilat 40 jam

6

4

Siklohexena

-

Asam

3

1 jam

dikarboksilat

Data diatas diambil berdasrkan reaksi antara 0,2 mmol kompleks dengan 60 mmol substrat olefin (siklohexena) dan H2O2 30% yang ditambahkan dengan kecepatan 20 mmol per jam.

Karakterisasi Hasil Oksidasi Karakterisasi secara kualitatif didasarkan pada pengukuran pH dimana jika sikloheksena dioksidasi tanpa katalis maka dalam waktu singkat langsung diperoleh produk asam adipat yang ditandai dengan terbentuknya ester yang berbau harum apabila hasil oksidasi tersebut tersebut direaksikan dengan etanol dengan katalis asam dan harga pH 3. Penggunaan katalis mampu mengendalikan dan menseleksi produk oksidasi sehingga diperoleh produk dengan gugus epoksida, diol , baru dikarboksilat yang diidentifikasi dengan K2Cr 2O 7 dalam suasana asam reagen ini positif memberikan warna hijau pada saat terbentuk diol karena terbentuknya Cr3+. Dengan demikian hasil reaksi produk dengan reagen ini negatif pada saat reaksi berlangsung 2 jam dan 40 jam yang berarti tidak dihasilkan gugus alkohol. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN 1. Ion logam Mn(II) dapat membentuk kompleks dengan ligan 2,2’ dipiridin, dengan rumus molekul Mn(dipy) 2SO4.5H 2O 2. Zeolit sintetis Ca-Na-A berdasarkan puncak difraktogramnya memiliki derajat kristalinitas dan kemurnian yang tinggi.


13

3. Senyawa kompleks yang disintesa dapat dienkapsulasi kedalam zeolit sintetis Ca-Na-A 4. Hasil karakterisasi enkapsulasi kompleks zeolit dengan IR ditandai munculnya spektra tajam pada bilangan gelombang 1050 cm-1 , 1700 cm-1 dan 2000 cm-1 5. Kompleks Mn(dipy) 2SO4.5H 2O yang terenkapsulasi kedalam zeolit dapat digunakan sebagai katalis pada berbagai reaksi oksidasi alkena. 6. Katalis Mn(dipy) 2-Zeolit dapat mengendalikan reaksi oksidasi sikloheksena secara selektif.

B. SARAN 1. Perlu dilakukan karakterisasi lanjutan terhadap katalis Mn(dipy)2-zeolit guna mendapatkan data yang lebih akurat dan kondisi optimalnya. 2. Perlu dibandingkan efektifitas katalis dengan katalis lain yang menggunakan zat aktif kompleks seperti Ti(acac)3Cl3 dan Cr(acac)3Cl3 dan Mn(acac) 2SO4

DAFTAR PUSTAKA 1. Retno Dwi Suyanti, Pengaruh Penggunaan Kompleks Co(II) dan Ni(II) sebagai katalis pada polimerisasi styrena, penelitian HEDS, DIKTI, UNIMED MEDAN, 2001 2. N. Tomutsu, Catalysis Surveys From Japan, l, l997, h. 89-ll0 Jepang 3. Svetlana Mintova, Zeolit, Elsevier, l6:3l-34,l996, New York 4. Retno Dwi Suyanti, Sintesis dan karakterisasi kompleks tembaga(II) dengan ligan bidentat yang mengandung atom N sebagai atom donor, tesis, ITB, Bandung l997 5. Peter-Paul, et al, Letter to Nature, Vol.369, June l994 6. Endang Widjayanti, Pengaruh Jumlah Cincin Aromatik terhadap Kekuatan Ligan pada kompleks Nikel(II), Tesis ITB, l992 7. Sarno,H, Lempung, Zeolit, Dolomit dan Magnesit, Direktorat Sumber daya Mineral, Bandung l987 8. D. Lavabre, Journal of Chemical Education, l988,274 9. Wolfgang. M.H.Sachtler, Acc. Chem Res, l993 26, h.383-387 10. Prakash, Satya et al, Advanced Inorganic Chemistry , Ram Nagar, New Delhi, l980 11. Angelici, Jr, Synthesisi and Technique In Inorganic Chemistry, Philadelpia : WB.Sunder, l970 12. D.F.Shriver, P.W. Atkin and C.H. Langford, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, l990 13. N.N. Green Wood and Earnshour, Chemistry of the Element, Perganon Press, Oxford, l984 14. Ismono, Cara-cara Optik dalam Analisa Kimia , Departemen Kimia ITB, Bandung, l98l 15. Hamdan,H. l992, Introduction to Zeolite, Synthesis, Characterication and Modification , University Technologi, Malaysia 16. Gunar Lars Sillen, Stability Constants of Metal ion Complexes, Special Publication no.25, The Chemical Society, London, l97l 17. Norman Heron, Inorganic Chemistry, vol.25, No.26, 1986 h 4714-4717 Seminar Nasional Penelitian dan Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004

14

18. Iis Siti Jahro, 1999, Sintesis Zeolit 4A Dari Bahan Dasar Fraksi Ringan Abu Layang Non Magnetik, makalah seminar, FPMIPA, IKIP Medan, 1999


15

ENKAPSULASI KOMPLEKS- ZEOLIT SINTETIS SEBAGAI KATALIS DALAM REAKSI OKSIDASI ALKENA

Recommend Documents