BAHAN SEMIMAR HASIL

Bahan Semimar Hasil Departemen Kimia

BENTONIT TERPILAR TiO2 SEBAGAI KATALIS PEMBUATAN HIDROGEN DALAM PELARUT AIR PADA HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL DENGAN KATALIS NIKEL

OLEH

ROSIDA MARHUSARI 040802011

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009


SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

ROSIDA MARHUSARI NIM. 040802011

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

PERSETUJUAN

Judul

Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas

: BENTONIT TERPILAR TiO2 SEBAGAI KATALIS PEMBUATAN HIDROGEN DALAM PELARUT AIR PADA HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL DENGAN KATALIS NIKEL : SKRIPSI : ROSIDA MARHUSARI : 040802011 : SARJANA (S1) KIMIA : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, februari 2009

Komisi Pembimbing

:

Pembimbing II,

Pembimbing I,

Andriayani, S.Pd, M.Si NIP. 132.240.153

Dr. Minto Supeno, MS NIP. 131.689.799

Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr.Rumondang Bulan, MS NIP.131 459 466


PERNYATAAN


SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Februari 2009

ROSIDA MARHUSARI 040802011


PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih setia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Dengan rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Minto Supeno M.S. selaku dosen pembimbing I serta Ibu Andriayani , SPd,M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai, dan kepada Bapak Prof. Dr. Seri Bima Sembiring selaku ketua bidang Anorganik dan kepala laboratorium yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis. Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU Medan dan seluruh staff dan dosen FMIPA-USU Medan yang telah membimbing penulis selama perkuliahan terutama kepada Ibu Saur Lumbanraja MSi selaku dosen wali yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di Departemen Kimia FMIPA USU Medan. Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium Kimia Anorganik : K’Dasma SSi, K’Sepri, K’Lasma, B’Boy SSi, B’Ariston SSi, Julianto, Alexon, Catherine, Gullit, dan Elisa khususnya kepada sahabatku Vera dan Mangisi.Juga kepada seluruh asisten Kimia Analitik , asisten Kimia Organik dan Juga kepada Asisten Puslit. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2004: Eve, Reva, Hisar, Jasmer,Yohanna dan GMKI komisariat FMIPA USU yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. Akhirnya, penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak tersayang St.R. Manullang, Mama terkasih N. Sihombing serta adik-adikku tersayang Elita, Lena, Lian, dan Rizal juga kepada Bou Narta yang selalu memberi semangat dan dukungan doa kepada penulis. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan penulis. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan.


ABSTRAK

Reaksi hidrogenasi glukosa dalam pelarut air terjadi melalui dua tahap. Pertama, reduksi air menjadi gas hidrogen dan gas oksigen oleh katalis bentonit terpilar TiO2. Tahap kedua, hidrogen yang dihasilkan digunakan untuk mereduksi glukosa menjadi sorbitol dengan logam nikel sebagai katalis dan direaksikan dalam media transparan selama 30 hari di bawah sinar UV matahari. Zat hasil reaksi dikarakterisasi dengan menggunakan spektroskopi FT-IR dan 1H-NMR.


TiO2 PILLARED BENTONITE AS CATALYST OF HYDROGEN PREPARATION IN WATER AT GLUCOSE HYDROGENATION TO SORBITOL USED NICKEL CATALYST

ABSTRACT

Glucose hydrogenation using water at solvent was happened through two step. First, water was reduced to hydrogen and oxygen gases by TiO2 pillared bentonite. Second, hydrogen that produced was used to reduce glucose into sorbitol. The reaction was prepared in transpharan medium for 30 days along under UV from sunlight. The products of reaction was characterized using FT-IR and 1H-NMR spectroscopy.


DAFTAR ISI

Persetujuan

Halaman ii

Pernyataan

iiii

Penghargaan

iv

Abstrak

v

Abstract

vi

Daftar Isi

vii

Daftar Gambar

ix

Daftar Lampiran

x

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

1

1.2. Permasalahan

3

1.3. Tujuan Penelitian

3

1.4. Manfaat Penelitian

4

1.5. Lokasi Penelitian

4

1.6. Metodologi Penelitian

4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Glukosa 2.1.1. Glukosa Sebagai Gula Pereduksi

5 7

2.2. Sorbitol

8

2.3. Hidrogenasi

9

2.4. Bentonit

11

2.4.1. Proses Terjadinya Bentonit di Alam

12

2.4.2. Komposisi Bentonit

13

2.4.3. Aplikasi Lempung Terpilar

14

2.5. Fotokatalisis Oleh TiO2

15

2.6. Katalis

16


2.6.1. Katalis Homogen

17

2.6.2. Katalis Heterogen

17

2.7.Nikel

18

BAB 3. METODE PENELITIAN 3.1. Alat

19

3.2. Bahan

20

3.3. Prosedur Penelitian

20

3.3.1. Pembuatan bentonit Terpilar TiO2

20

1. Aktivasi Bentonit

20

2. Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2

21

3. Pengetsaan Bentonit Terpilar TiO2

21

3.3.2. Pengujian Gas Hidrogen Dari Air Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2

21

3.3.3. Hidrogenasi Glukosa

21

3.3.4. Uji Kadar Glukosa Dengan Pereaksi Fehling

22

3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Pembuatan bentonit Terpilar TiO2

23

1. Aktivasi Bentonit

23


24

3. Pengetsaan Bentonit Terpilar TiO2

25

3.4.2. Pengujian Gas Hidrogen Dari Air Menggunakan Bentonit Terpilar TiO2

26


27


28

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil

29

4.1.1.Pengujian Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai

29

Katalis Pembuatan Hidrogen 4.1.2. Hidrogenasi Glukosa 4.2. Pembahasan

29 29


4.2.1. Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen

29

4.2.2. Hidrogenasi Glukosa dengan Katalis Nikel

30

4.2.3. Spektrum FT-IR Sorbitol

32

4.2.4. Spektrum 1H-NMR Sorbitol

33

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

36

5.2. Saran

36

DAFTAR PUSTAKA

38

LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 4.1. Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen

28

Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Sorbitol

31

Gambar 4.3. Spektrum 1H-NMR Sorbitol

32


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mineral lempung merupakan salah satu kekayaan alam Indonesia yang berlimpah dan belum dimanfaatkan secara optimal. Tanah lempung secara geologis adalah mineral alam dari keluarga silikat yang berbentuk kristal dengan struktur berlapis (Karna, 2002). Bentonit merupakan salah satu jenis lempung yang banyak terdapat di beberapa wilayah Indonesia diantaranya terdapat di sebagian besar daerah Nusa Tenggara, Sulawesi, Jawa Barat, Jawa Tengah, Yogyakarta, Jawa Timur, Sumatera Selatan, Jambi dan Sumatera Utara (Soedjoko, 1987).

Bentonit mempunyai kemampuan daya koloid yang kuat, bila bercampur dengan air maka dapat mengembang. Prinsip mengubah permukaan dan pori-pori bentonit adalah dengan melarutkan logam-logam yang terdapat pada pori-pori menjadi lebih luas. Metode lain untuk memperluas pori adalah dengan cara pemilaran, dalam hal ini pori-pori bentonit yang mengandung logam Na dan K diinterkalasi dengan kation logam yang diameternya lebih besar sehingga pori-pori tersebut mengembang, selanjutnya dikalsinasi pada suhu 300- 500ºC. Logam-logam akan membentuk oksida yang berikatan dengan antar lapis, menghasilkan bentonit terpilar. Melalui teknik ini porositas bentonit akan menjadi besar, oksida-oksida logam sebagai agen pemilar dapat digunakan untuk katalis (Supeno, M dan Sembiring, S, 2007). Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

Pada tahun 2005, Damaris Sihotang telah berhasil membuat bentonit terpilar TiO2 dimana didapatkan peningkatan jarak antar lapis pada bentonit terpilar TiO2 tersebut sebesar 0,7389 ºA. Jarak antar lapis pada bentonit sebelum dilakukan pemilaran yaitu 14,9167 ºA, sementara jarak antar lapis pada bentonit terpilar TiO2 setelah dilakukan pemilaran yaitu 15,6556 ºA (Sihotang, 2005).

Pada tahun 2007 Minto Supeno telah berhasil membuat bentonit terpilar TiO2 sebagai katalis pembuatan hidrogen, dimana aktivitas titania di dalam bentonit akan menurunkan energi aktivasi dari molekul air sehingga cahaya ultraviolet matahari akan menjadikan molekul hidrogen dan oksigen aktif. Akibat penyinaran ultraviolet, ikatan hidrogen dari air melakukan interaksi dengan oksida logam TiO2 dan hidrogen dari molekul air akan berinteraksi dengan silika. Cahaya ultraviolet masuk ke poripori bentonit oleh SiO2 dan cahaya ultraviolet diubah menjadi gelombang pendek sehingga molekul oksigen dan hidrogen putus. Dari pengujian dihasilkan gas total sebanyak 78,5% menggunakan bentonit terpilar yang dietsa, sedangkan yang menggunakan bentonit terpilar TiO2 dihasilkan gas sebanyak 60,4% (Supeno, M dan Sembiring, S, 2007).

Gugus aldehida dari aldosa dapat mengalami reduksi dengan adanya hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam menjadi polialkohol yang disebut alditol. Produk hasil reduksi d-glukosa disebut d-glusitol atau sorbitol (Fessenden, 1998).

O H HO H H

C C C C

H OH H OH

C OH CH2OH

D-Glukosa

H2 Katalis Ni

H HO H H

CH2OH C OH C H C OH C OH CH2OH

D-Glusitol(Sorbitol)


Beberapa peneliti pendahulu telah melakukan hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol dengan kondisi dan katalis yang berbeda diantaranya; Schimpf (tahun 2002) telah melakukan hidrogenasi glukosa dengan kondisi reaksi: glukosa 50 % pada suhu 353 K, tekanan 4 MPa dengan menggunakan katalis nikel. Tahun 2006, Claus menggunakan katalis Ni/SiO2 dengan larutan glukosa 20 % pada suhu 393 K dengan tekanan 120 bar. Tahun 2007, Welasih juga telah menghidrogenasi glukosa dengan katalis nikel pada suhu 95-105 oC dan tekanan 60 Bar. Dari penelitian dihasilkan sorbitol sebesar 0,5963 g ( g sorbitol/ g glukosa awal ).

Hidrogenasi glukosa merupakan industri yang sangat baik dikembangkan karena sorbitol merupakan poliol yang digunakan sebagai aditif pada makanan, obatobatan dan kosmetik.(Hexing, 1999). Secara kimiawi, sorbitol lamban diserap oleh metabolisme tubuh, sehingga ketika digunakan kenaikan glukosa darah dan respon insulin yang berhubungan dengan proses pencernaan glukosa terkurangi. Sorbitol sebagai pengganti gula dapat bermanfaat dalam menyediakan berbagai variasi produk rendah kalori dan rendah gula serta memberikan pilihan yang bebas yang lebih luas bagi penderita diabetes(Dermawan, 2005).

Berdasarkan uraian diatas, maka

peneliti tertarik untuk meghidrogenasi

glukosa menjadi sorbitol tanpa tekanan tinggi dengan adanya bentonit terpilar TiO2 sebagai penghasil gas hidrogen dalam pelarut air dan dengan menggunakan sinar UV matahari.

1.2. Permasalahan

Berdasarkan latar belakang diatas, maka permasalahan yang mungkin terjadi adalah apakah hidrogen yang dihasilkan bentonit terpilar TiO2 dalam pelarut air dengan adanya sinar UV matahari, dapat digunakan untuk menghidrogenasi glukosa menjadi sorbitol dengan adanya katalis nikel dan tanpa tekanan tinggi.


1.3. Tujuan Penelitian

Untuk memanfaatkan bentonit terpilar TiO2 sebagai penghasil gas hidrogen dalam pelarut air sehingga dapat digunakan pada hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol.

1.4. Manfaat Penelitian

Hasil

penelitian

diharapkan

dapat

memberikan

informasi

ilmiah

terhadap

perkembangan ilmu kimia terutama pemanfaatan bentonit dalam bidang kimia.

1.5. Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia Anorganik FMIPA-USU Medan, Karakterisasi spektroskopi FT-IR dilakukan di laboratorium Bea Cukai Medan dan 1

H-NMR dilakukan di laboratorium kimia organik FMIPA-UGM Yogyakarta.

1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen laboratorium, dimana bahan-bahan yang digunakan adalah bentonit, glukosa, katalis nikel, akuadest. Reaksi dilakukan dalam wadah transparan dengan mereaksikan glukosa dengan gas hidrogen yang dihasilkan oleh bentonit terpilar TiO2 dalam pelarut air dengan dengan adanya sinar UV dari matahari dan juga menggunakan katalis nikel, dimana produk yang diperoleh dikarakterisasi dengan spektroskopi FT-IR dan 1H-NMR.


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Glukosa

Glukosa merupakan salah satu karbohidrat yang paling banyak terdapat di alam. Glukosa juga sering disebut dengan gula anggur, gula darah, dan penting dalam proses biologi. Glukosa dapat dijumpai dalam buah-buahan masak terutama anggur. Banyak karbohidrat lain seperti maltosa, sukrosa, pati, dan sellulosa apabila dihidrolisis akan menghasilkan glukosa. Glukosa memiliki gugus aldehid dan juga hidroksil yang dapat berinteraksi intramolekuler untuk menghasilkan hemiasetal siklik (Fessenden, 1998).

Rantai D-glukosa dapat ditata sehingga gugus hidroksil pada C-5 dapat mendekati karbon aldehida ( C-1 ).


H HO

4

H

6

HOH2C 5 3

HO

OH H

H H

H 13

1

OH H

HOH2C

HO

O

HO

H

OH

6

O

C H

OH H

α

α-D-glukosa td 146°C, [α] + 112° (bentuk hemiasetal siklik)

D-Glukosa (bentuk aldehida asiklik)

H HO

4

6

HOH2C 5 3

HO

β

O

H

H 2

13

1

OH H

OH

H

β-D-glukosa td 150°C, [α] + 19° (bentuk hemiasetal siklik)

Pada glukosa berbentuk aldehida asiklik, C-1 adalah akiral tetapi karbon ini menjadi kiral pada struktur siklik. Karena itu terdapat dua kemungkinan hemiasetal yang merupakan pusat kiral tersebut dinamakan karbon anomerik. Dua monosakarida yang hanya berbeda pusat anomeriknya dinamakan anomer-anomer. Anomer-anomer dibagi menjadi α dan β, bergantung pada kedudukan hidroksil. Bagi monosakarida deret D, jika gugus OH terletak dibawah maka dinamakan isomer α, dan jika gugus OH diatas dinamakan isomer β. Dalam D-glukosa bentuk siklik, gugus hidroksi pada karbon anomerik berkedudukan aksial untuk anomer α dan ekuatorial untuk anomer β (Hart,1996).

Aldehida C-1 pada glukosa rantai terbuka dapat bereaksi dengan gugus hidroksil C-5 membentuk hemiasetal intramolekul. Gula cincin enam yang dihasilkan disebut piranosa karena mirip dengan piran.


H

O C

CH2OH H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H C

H

C

OH

OH

C

CH2OH

OH H

H OH

H

C

CH

C

H C

O

H

OH

C

O

H OH

H

C

C

H

OH

OH C H

CH2OH D-Glukosa (bentuk rantai terbuka)

a-D-glukopiranosa

Konformasi piranosa dari glukosa lebih disukai adalah bentuk kursi. Pada konformasi ini ada dua konformasi yaitu 4C1 ( atom C-4 berada pada posisi atas dari kursi dan atom C-1 berada pada bawah) dan 1C4 ( atom C1 berada pada posisi atas dari kursi dan atom C-4 berada pada posisi bawah). Konformasi 4C1 memiliki stabilitas yang tingi secara termodinamika karena gugus OH khususnya CH2OH berada pada posisi equatorial, sedangkan α-D-glukopiranosa kurang stabil karena salah satu gugus OH berada pada posisi aksial (Belitz dan Grosh, 1987).

2.1.1. Glukosa Sebagai Gula Pereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida dan keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam seperti ion Cu2+ dan Ag+ yang terdapat pada reaksi-reaksi tertentu. Beberapa contoh diberikan :

Pereaksi Fehling Pereaksi ini dapat direduksi selain oleh karbohidrat yang mempunyai sifat mereduksi. Pereaksi Fehling terdiri dari dua larutan yaitu Fehling A dan Fehling B. Fehling A adalah larutan CuSO4 alam air, sedangkan larutan B adalah K-Na tartarat dan NaOH dalam air. Dengan larutan glukosa 1 % pereaksi fehling menghasilkan endapan merah Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

bata, sedangkan apabila digunakan larutan glukosa 0,1 % endapan yang terjadi berwarna hijau kekuningan.

Pereaksi Benedict Larutan ini berupa larutan kuprisulfat, natrium karbonat dan natrium sulfat. Glukosa dapat mereduksi kuprisulfat menjadi ion Cu+ yang kemudian mengendap sebagai Cu2O. Adanya natrium karbonat dan natrium sitrat membuat pereaksi Benedict bersifat basa lemah. Endapan yang terbentuk dapat berwarna hijau, kuning, merah bata. Warna endapan ini diperoleh berdasarkan konsentrasi larutan karbohidrat yang diperiksa (Poedjadi, 1994).

Beberapa metode kimia untuk penentuan monosakarida dan oligosakarida dipisahkan berdasarkan banyaknya agen pereduksi yang dapat bereaksi dengan senyawa lain untuk diendapkan atau membentuk warna secara kuantitatif. Konsentrasi dari karbohidrat dapat ditentukan dengan metode gravimetri, spektrofotometri dan titrasi volumetri. a. Metode titrasi Metode Lane-Eynon adalah metode titrasi (volumetri) untuk penentuan gula pereduksi. Penentuan gula reduksi dengan metode ini didasarkan atas pengukuran standar yang dibutuhkan untuk mereduksi pereaksi tembaga basa yang diketahui volumenya. Titik akhir titrasi ditunjukkan dengan hilangnya warna indikator metilen biru. Titik akhir titrasi merupakan jumlah yang dibutuhkan untuk mereduksi semua tembaga (Apriyantono, 1989).

2.2.Sorbitol

Sorbitol atau D-sorbitol atau D-glucitol adalah suatu gugus alkohol dengan rumus kimia C6H14O6. Sorbitol ditemukan pada cerry, pir, apel dan alga. Pada industri, sorbitol dihasilkan melalui hidrogenasi glukosa pada tekanan tinggi. Dalam tubuh manusia 1 g sorbitol menghasilkan 3.994 kalori yang sebanding dengan 3.940 kalori dari 1 g gula tebu ( Merc Index, 2001 ). Sifat-sifat dari sorbitol adalah (Lewis, 1987) : Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

-

berwarna putih

-

bersifat higroskopis

-

manis

-

densitas 1.47

-

titik lebur 93 ( metastabil ), 97,5 ( stabil )

-

larut dalam air, gliserol, aseton, dan propilen glikol

-

sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, phenol, asetamida dan tidak larut dalam pelarut organik lain.

Secara kimiawi sorbitol sangat tidak reaktif dan stabil. Sorbitol dapat berada pada suhu tinggi dan tidak mengalami pencoklatan, sehingga pada produksi kue berwarna segar, tidak ada penmpilan warna coklatnya. Juga berkombinasi baik dengan ramuan makanan lain seperti gula, jelly, lemak sayuran dan protein (Dermawan, 2005)

Sorbitol disintesis secara komersial melalui hidrogenasi glukosa dangan menggunakan katalis nikel pada tekanan tinggi. Katalis pendukung yang dimasukkan adalah garam magnesium, nikel phosfat dan besi. Katalis heterogen lain yang digunakan untuk menghidrogenasi glukosa adalah kobalt, paladium, platinum, dan ruthenium. Reduksi glukosa menjadi sorbitol juga dapat terjadi dengan menggunakan ruthenium diklorotriphenil pospin sebagai katalis homogen, dan lebih disukai dengan kehadiran asam kuat seperti HCl. Untuk membentuk sorbital, glukosa biasanya dihidrogenasi pada pH 4-8 ( Kick,1975).

2.3. Hidrogenasi

Suatu reaksi yang memungkinkan terjadinya reaksi senyawa organik adalah hidrogenasi katalitik, yaitu reaksi suatu senyawa dengan hidrogen dengan adanya suatu katalis. Reaksi hidrogenasi katalitik biasanya dilakukan dengan pengadukan ataupun pengocokan larutan senyawa yang akan direduksi dengan suatu katalis heterogen dibawah tekanan atmosfer gas hidogen.


Produk hasil reaksi biasanya diisolasi dengan penyaringan katalis diikuti dengan penguapan pelarut. Pemilihan pelarut, suhu reaksi dan tekanan gas hidrogen untuk suatu hidrogenasi tergantung pada katalis yang dipilih. Umumnya katalis hidrogenasi dibagi dua kelompok, yaitu katalis nikel yang umumnya digunakan pada tekanan dan suhu rendah (1-4 atm atau 0-60 psi, 0-100 oC); dan kelompok katalis yang kurang aktif dan umumnya digunakan pada tekanan dan suhu tinggi ( 100-300 atm atau 1500-4500 psi, 25-300 oC ), (House, H. O, 1972). Beberapa contoh reaksi hidrogenasi sebagai berikut :

a. Hidrogenasi alkena

H

H H

H +

C C H

H

H

Pt, Pd, Ni atau Rh

H

C C H H

H Etilen

H

Hidrogen

Etana

Ikatan dalam produk lebih kuat daripada ikatan dari reaktan, dua ikatan σ C-H dari alkana dibentuk dari pemutusan ikatan σ H-H dan bagian ikatan π dari ikatan rangkap alkena. Dengan demikian secara keseluruhan reaksi tersebut merupakan reaksi eksotermik ( Robert, F, 2002 ).

B. Hidrogenasi aldehida dan keton

Gugus karbonil dalam senyawa aldehida dan keton dapat mengalami reaksi hidrogenasi katalitik. Katalis yang digunakan delam mereduksi ikatan rangkap karbon-karbon dan ikatan rangkap tiga yang juga berguna dalam reaksi adisi hidrogen terhadap gugus karbonil adalah platinum, palladium, dan nikel.


O

Pt H

C

+

H2

CH2OH

benzaldehida

O

Benzil alkohol

+

H2

sikloheksanon

CuCrO2

OH

sikloheksanol

Dalam reaksi adisi CuCr2O4 ( Copper chromite ) secara khusus sangat berperan sebagai katalis dalam reaksi hidrogenasi pada gugus karbonil yang polar. Hal ini diperkirakan karena gugus karbonil yang bersifat polar dapat diserap pada permukaan oksida logam (Wingrove, 1981).

Tanpa katalis, penambahan hidrogen terhadap senyawa yang akan direduksi adalah sangat lambat. Kecepatan hidrogenasi meningkat dengan adanya serbuk katalis logam. Platinum adalah katalis hidrogenasi yang paling sering digunakan disamping palladium, nikel dan rhodium. Penambahan hidrogen yang dikatalisis dengan logam pada umumnya meningkat pada suhu kamar dan senyawa alkana yang dihasilkan yieldnya tinggi biasanya sebagai produk tunggal ( Robert, F, 2002).

2.4. Bentonit

Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorilonit dalam dunia perdagangan. Nama rumus umum dinyatakan sebagai Al2O3.4SiO2 + xH2O.


(a) Model Struktur Monmorilonit Menurut Edelman dan Favajee, dan (b) Model Struktur Menurut Hofmann dan Endell ( Tan, 1982 )

Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua yaitu: 1. Na-bentonit Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau kream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8.

2. Ca-bentonit Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan kedalam air, tetapi secara alami

setelah diaktifkan mempunyai sifat yang menghisap yang baik. Suspensi

koloidal mempunyai pH: 4-7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, coklat.

Na-bentonit dimanfaatkan sebagai bahan perekat, pengisi, lumpu bor, sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi kental setelah bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan penyerap. Dengan penambahan zat kimia pada kondisi tertentu, Ca-bentonit dapat dimanfaatkan sebagai bahan lumpur bor setelah melalui pertukaran ion, sehingga terjadi perubahan menjadi Na-bentonit dan


diharapkan menjadi peningkatan sifat reologi dari suspensi mineral tersebut (Http://www.Tekmira.Esdm.go.id/data/Bentonit).

2.4.1. Proses Terjadinya Bentonit di Alam

Secara umum, asal mula terjadinya endapan bentonit ada 4, yaitu : 1. Terjadi karena proses pelapukan batuan Faktor utama yang menyebabkan pelapukan batuan adalah komposisi kimiawi mineral batuan induk, dan kelarutannya dalam air. Mineral-mineral utama dalam pembentukan bentonit adalah plagioklas, kalium-feldspar, biotit, muskovit, serta sedikit kandungan senyawa alumina dan ferromagnesia. Secara umum, faktor yang mempengaruhi pelapukan batuan ini adalah iklim, jenis batuan, relief, dan tumbuh-tumbuhan yang berada di atas batuan tersebut.

Pembentukan bentonit sebagai hasil pelapukan batuan dapat juga disebabkan oleh adanya reaksi antara ion-ion hidrogen yang terdapat di dalam air, dan di dalam tanah dengan persenyawaan silikat yang terdapat di dalam air, dan di dalam tanah dengan persenyawaan silikat yang terdapat di dalam batuan.

2. Terjadi karena proses hidrotermal di alam Proses hidrotermal mempengaruhi alterasi yang sangat lemah, sehingga mineralmineral yang kaya akan magnesium, seperti biotit cenderung membentuk mineral klorit. Kehadiran unsur-unsur logam alkali dan alkali tanah ( kecuali kalium ), mineral mika, ferromagnesia, feldspar, dan plagioklas pada umumnya akan membentuk monmorilonit, terutama disebabkan karena adanya unsur magnesium.

Larutan hidrothermal merupakan larutan yang bersifat asam dengan kandungan klorida, sulfur, karbon dioksida, dan silika. Larutan alkali ini selanjutnya akan terbawa keluar dan bersifat basa, dan akan tetap bertahan selama unsur alkali tanah tetap terbentuk sebagai akibat penguraian batuan asal dan adanya unsur alkali tanah akan membentuk bentonit.


3. Terjadi karena proses transformasi Proses transformasi (pengubahan) abu vulkanis yang mempunyai komposisi gelas akan menjadi mineral lempung (mengalami devitrifikasi secara perlahan-lahan) yang lebih sempurna, terutama pada daerah danau, lautan, dan cekungan sedimentasi. Transformasi dari gunung berapi yang sempurna akan terjadi apabila debu gunung berapi diendapkan dalam cekungan seperti danau dan air. Bentonit yang terjadi akibat proses transformasi pada umumnya bercampur dengan sedimen laut lainnya yang berasal dari daratan, seperti batu pasir dan danau.

4. Terjadi karena proses pengendapan batuan Proses pengendapan bentonit secara kimawi dapat terjadi sebagai endapan sedimen dalam suasana basa (alkali), dan terbentuk pada cekungan sedimen yang bersifat basa, dimana unsur pembentuknya antara lain: karbonat, silika, fosfat, dan unsur lainnya yang bersenyawa dengan unsur aluminium dan magnesium (Proyek Kerja Dinas Pertambangan Sumatera Utara 2000/2001,2001).

2.4.2. Komposisi Bentonit

Berdasarkan hasil analisis terhadap sampel bentonit yang diambil langsung dilapangan, diperoleh komposisi bentonit adalah sebagai berikut: Komposisi

Persen (%)

Kalsium oksida (CaO)

0,23

Magnesium oksida (MgO)

0,98

Aluminium oksida (Al2O3)

13,45

Ferri oksida (Fe2O3)

2,18

Silika ( SiO2)

74,9

Kalium oksida (K2O)

1,72

Air (H2O)

4

2.4.3. Aplikasi Lempung Terpilar


Aplikasi utama dari lempung terpilar adalah pada bidang katalitik dan adsorpsi. Sifat keasaman lempung terpilar sangat penting dalam mengontrol reaksi katalitik. Lempung terpilar menunjukkan sifat keasaman Lewis dan juga Bronsted-Lowry. Pilar yang terdapat pada lempung terpilar adalah sumber utama untuk sifat keasaman Lewis, sementara gugus hidroksida (OH) yang terdapat pada lempung terpilar tersebut menyumbangkan sifat keasaman Bronsted-Lowry. Pada lempung terpilar yang mengandung kation Al3+ yang tersubstitusi untuk Si4+ dalam lapisan T (T-layer ), Al3+ bertindak sebagai asam lewis. Namun ketika hidrasi terjadi dalam lempung terpilar Al3+ diubah kebentuk Al terkoordinasi oktahedral oleh keasaman Bronsted.

Beberapa reaksi yang dikatalisis oleh asam yang terkadung dalam lempung terpilar adalah: Cumene Cracking dilakukan sebagai reaksi pengujian terhadap keasaman Bronsted-Lowry. Oligomerisasi poli-propilen dikatalisis oleh bagian asam Lewis pada montmorilonit terpilar-Al (Al-pillared Montmorilonite). Pada reaksi disproporsionasi terhadap trimetil benzena yang mungkin akan menghasilkan durene (1,2,4,5-tetrametil benzena), bagian asam lewis pada lempung terpilar mengkatalisis reaksi ini, sementara dalam reaksi isomerisasi trimetil benzena (reaksi samping), bagian asam Bronsted-Lowry pada lempung terpilar juga ikut berperan.

Pada proses pemisahan gas N2 dan O2 dari udara yang dilakukan melalui destilasi kriogenik dan melalui adsorpsi tekanan putar, penggunaan lempung terpilar juga menarik yaitu sebagai penyaring molekul karbon dan lempung terpilar ini digunakan sebagai adsorben dalam teknik PSA (Pressure Swing Adsorption). Kapasitas dan selektifitas terhadap komponen-komponen udara ini adalah sifat lempung terpilar yang sangat berguna dalam aplikasi adsorpsi gas (Supeno,M dan Sembiring, S, 2007)

2.5. Fotokatalisis oleh Titania ( TiO2) Titanium dioksida mempunyai pita valensi yang terisi penuh dan pita konduksi yang kosong. Celah pita pada TiO2 sekitar 3,2 eV, dimana energi foton dari cahaya memiliki panjang gelombang 400 nm, di luar daerah visibel mendekati ultraviolet. Bagian ultraviolet dari cahaya matahari dapat mengeksitasi elektron dari pita valensi Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

TiO2 kedalam pita konduksi dan meninggalkan lubang positif pita valensi. Dengan cara ini, TiO2 dengan adanya sinar matahari dapat menyediakan elektron yang berenergi tinggi dari pita konduksi. Energi pasangan elektron donor 3,2 eV (309 kJ/mol ) lebih dari cukup untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen (Wilson, 1997).

Fotokatalisis yang didukung oleh alumina mampu mereduksi air untuk menghasilkan hidrogen. Adanya interaksi kimia antara katalis dan alumina akan meningkatkan aktivitas katalis sehingga mengakibatkan interaksi yang kuat. Campuran semikonduktor (CdS-ZnS)-TiO2 dapat juga didukung oleh MgO, CaO, γ-Al2O3, SiO2, dan modifikasi MgO dan CaO (Gilbret, 2001). 2.6.Katalis

Katalis didefinisikan sebagai suatu yang mengakibatkan reaksi lebih cepat mencapai kesetmbangan. Katalis tidak akan mengubah nilai tetapan kesetimbangan. Beberapa katalis mengalaminya dengan membentuk reaksi untuk mencapai kompleks teraktifkan yang sama dengan bila tanpa adanya katalis. Namun kebanyakan katalis tampaknya memberikan suatu mekanisme yang berbeda. Hidrogenasi olefin merupakan contoh dimana kedua katalis heterogen dan homogen dapat dipergunakan secara efektif.Reaksi tanpa katalis berjalan lambat kecuali dengan suhu yang sangat tinggi yang menyebabkan timbulnya kesulitan lain seperti kesulitan mengatur suhu yang lebih tinggi dan terjadi reaksi lain yang tidak dikehendaki (Cotton dan Wilkinson, 1989)

Semua katalisator mempunyai sifat yang sama, yaitu : a. Katalisator tidak berubah selama reaksi berlangsung, namun ada kemungkinan katalisator ikut dalam reaksi tetapi setelah reaksi berakhir, katalisator tersebut diperoleh kembali. b. Katalisator

tidak

mempengaruhi

letak

kesetimbangan,

juga

tidak

mempengaruhi besarnya tetapan kesetimbangan, sebab semua reaksi berakhir dengan kesetimbangan. Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

c. Katalisator tidak dapat mengawali suatu reaksi, reaksi yang dikatalisir harus sudah berjalan walaupun sangat lambat. d. Katalisator yang diperlukan untuk mempercepat reaksi biasanya hanya sedikit namun pada umumnya jumlah katalisator juga mempengaruhi kecepatan reaksi (Sukardjo, 1990).

Berdasarkan sifat campuran reaksi maka katalis dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Jika katalis dan reaktan-reaktan berada pada fasa yang sama disebut katalis homogen dan bila katalis berada pada fasa yang berbeda dari reaktannya dikatakan sebagai katalis heterogen.

2.6.1. Katalis Homogen

Katalis homogen merupakan katalis yang fasanya sama dengan larutannya. Katalis homogen biasanya berupa molekul atau ion yang terbentuk dalam komleks yang teraktivasi dengan harga ∆G yang berkurang (Heslop, 1961).

Keuntungan dari katalis homogen adalah kespesifikannya dan tidak dibutuhkannya suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi. Kerugian dari katalis homogen ini adalah sulitnya katalis ini untuk dipisahkan dari produknya. Katalis dapat terdegradasi dan harganya relatif tinggi

2.6.2. Katalis Heterogen

Katalis heterogen adalah katalis yang dapat berlangsung lebih dari satu fasa. Biasanya reaktan dan produk terdapat dalam padat gas atau cairan, sedangkan katalis yang digunakan dalam bentuk padatan. Reaksi katalitik terjadi pada permukaan katalis. Katalis heterogen memiliki keuntungan dibandingkan katalis homogen khususnya dalam pemisahannya karena produk yang terlarut dalam medium reaksi dapat dipisahkan dari katalisnya dengan menyaringnya (Leach. B. E, 1983). Persyaratan utama dalam katalisis heterogen adalah bahwa pereaksi fase gas atau larutan diadsorpsi kepermukaan katalis. Tidak semua permukaan atom memiliki Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

tingkat efektifitas yang sama sebagai katalis bagian yang efektif tersebut disebut sebagai sisi aktif katalis. Pada dasarnya, katalisis heterogen mencakup : 1. Reaktan akan terjerap (adsorpsi) pada permukaan aktif katalis 2. Terjadi interaksi pada sepanjang permukaan katalis atau terjadi pelemahan ikatan dari molekul yang terjerap. 3. Setelah reaksi terjadi molekul hasil reaksi (produk) dilepas dari permukaan katalis. Oleh karena itu, suatu katalis perlu memiliki kemampuan menjerap dan melepaskan yang baik ( http://www.b3.menlh.go.id/3r/article.php ). Tahap-tahap ini dapat dijelaskan dalam proses hidrogenasi katalitik berikut:

Keterangan : Tahap-tahap katalisis oleh nikel pada reaksi C2H4

C2H4 kedua

molekul diadsorbsi oleh gaya tarik yang lemah. Aktivasi berlangsung ketika elektronelektron yang terikat pada molekul tertata ulang untuk membentuk ikatan dengan atom-atom logam. Kelanjutan reaksi dari aktivasi atom, molekul C2H6 yang teradsorpsi lemah akan melepaskan diri dari permukaan. 2.7. Nikel Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

Nikel menyerap sejumlah hidrogen bila dipisahkan secara halus dan bentuk khusus dan digunakan untuk reduksi katalitik (Cotton dan Wilkinson, 1989). Logam nikel dipergunakan secara luas sebagai katalis untuk hidrogenasi atau pembekuan minyak yang merupakan bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan sabun dan produkproduk makanan; untuk pembuatan hidrogen dari gas alam atau gas buangan yang dihasilkan dari pemurnian dan pemecahan minyak bumi; untuk meningkatkan tenaga mesin melalui hidrogenasi pemecahan batu bara atau minyak damar; untuk pemisahan karbon monoksida dan hidrogen. Proses yang menggunakan nikel dalam jumlah besar sebagai katalis adalah hidrogenasi dari minyak, seperti biji kapas, biji rami, kacang kedelei, biji tumbuhan, ikan paus, ikan gembung dan anjing laut. Hal ini ditetapkan sebagai salah satu cara yang efektif untuk menghilangkan bau amis ikan dari minyak ikan, dan kemudian minyak ini dijernihkan sehingga dapat digunakan untuk komsumsi. Katalis pada proses batch dibagi menjadi dua bagian, yaitu yang dikenal dengan

proses

kering

dan

proses

basah

(Johnstone

dan

Johnstone,

1961 ).

Satu bentuk yang istimewa dari nikel yang dikenal adalah Raney nikel. Nikel ini diproduksi secara komersial sebagai suatu campuran nikel-aluminium, yang dididihkan

dengan

natrium

hidroksida

yang

pekat

untuk

menghilangkan

aluminiumnya. Perlakuan ini akan menghasilkan suatu residu nikel hitam yang halus yang bersifat piroforik. Nikel ini sangat penting sebagai katalis untuk hidrogenasi, yaitu hidrogenasi minyak tumbuhan yang tidak jenuh. Nikel halus ini merupakan suatu katalis yang sangat aktif dan secara berkala digunakan hidrogenasi minyak biji kapas, minyak rami dan senyawa organik lainnya yang tidak jenuh (Soine dan Wilson, 1961).

BAB 3


METODE PENELITIAN

3.1. Alat-alat Nama Alat

Ukuran

Neraca analitik digital

Merek Mettler PM 2000

Ayakan

100 mesh

Gelas Beaker

250 ml

Pyrex

Gelas Erlenmeyer

250 ml

Pyrex

Hot plate stirer

PMC Series 502

Tanur

o

1000 C

Fisher

Termometer

200 oC

Fisher

Gelas ukur

100 ml

Pyrex

Pompa vakum

Wech duo_seal

Pengaduk magnet Pipa kapiler Alu dan Lumpang Manometer

Marienfeld GE-676

Labu

50

Pyrex

Pendingin liebig

24/29

Quicfit

Buret

Pyrex


3.2. Bahan-bahan

Nama Bahan

Spesifikasi

Merek

TiCl4

99 %

P.a. E’Merck

H2SO4

98 %

P.a. E’Merck

HNO3(p)

65 %

P.a. E’Merck

CH3COOH(glasial)

98 %

P.a. E’Merck

Bentonit

Akuadest

NaCl

P.a. E’Merck

AgNO3

P.a. E’Merck

Glukosa

P.a. E’Merck

Katalis Nikel

Perusahaan Oleokimia

NaOH

P.a. E’Merck

Metanol

P.a. E’Merck

Kalium Natrium Tartarat

P.a. E’Merck

Metilen biru

P.a. E’Merck

BaCl2

P.a. E’Merck

3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1.Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2 1. Aktivasi Bentonit

Bentonit 100 mesh sebanyak 100 g direndam dalam 250 ml NaCl 1M selama 1minggu dimana setiap 2 hari larutan NaCl diganti dengan yang baru, kemudian direndam dengan NaCl jenuh selama 24 jam. Setelah disaring, residu dicuci dengan akuades lalu dikeringkan dalam oven kemudian dihaluskan dan diayak 100 mesh. Hasil ayakan dimasukkan kedalam 250 ml H2SO4 1M, didiamkan selama 24 jam kemudian disaring lalu residu dicuci dengan akuades. Residu dikeringkan lalu dihaluskan dan diayak 100 mesh. Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

2. Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2 Bentonit yang telah diaktivasi dimasukkan ke dalam 500 ml akuades lalu ditambahkan 20 ml TiCl4 0,82 M sedikit demi sedikit sambil diaduk dengan pengaduk magnit selama 2 jam, disaring, kemudian residu dicuci dengan akuades. Residu dikeringkan, dihaluskan dan diayak 100 mesh kemudian ditanur pada suhu 350 oC.

3. Pengetsaan Bentonit Terpilar TiO2 Bentonit yang telah ditanur, diambil sebanyak 5 g dan dimasukkan kedalam wadah plastik. Selanjutnya ditambahkan larutan pengetsa: ( 3 ml HF(p) + 5 ml HNO3(p) + 3 ml CH3COOH(glacial) ), diaduk dengan pengaduk plastik selama 10 menit, kemudian residu dipisahkan dengan cara dekantasi lalu dinetralkan pH-nya dengan akuades kemudian dipisahkan. Residu yang diperoleh ditanur pada suhu 350oC selama 3 jam.

3.3.2. Pengujian Gas Hidrogen dan Oksigen dari Air

Ditimbang bentonit terpilar TiO2 sebanyak 4 g, lalu dimasukkan dalam labu yang didalamnya telah diisi akuades sebanyak 10 ml dan diaduk selama 10-15 menit. Dihubungkan labu dengan termometer dan pipa cabang tiga yang terhubung dengan manometer. Selanjutnya disinari dengan ultraviolet dari matahari dan diamati perubahan yang ada pada manometer.

3.3.3. Hidrogenasi Gukosa

Kedalam wadah botol transparan dimasukkan 2,5 g glukosa, 0,1 g serbuk nikel, 1 g bentonit terpilar TiO2 dan 20 ml akuades kemudian ditutup hingga rapat. Diaduk dengan pegaduk magnit dan dibiarkan dibawah sinar UV matahari selama 30 hari. Kemudian disaring, diukur pHnya dan diuji kualitatif dengan pereaksi Tollens dan pereaksi Fehling. Setelah itu filtrat diuapkan lalu divakum hingga terbentuk kristal.Diuji titik lebur kristal kemudian dikarakterisasi FTIR , dan 1H-NMR. Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009


Dipipet 10 ml larutan Fehling dan dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer 250 ml lalu ditambahkan 3 tetes indikator metilen biru 0,2 % kemudian dipanaskan sampai mendidih. Setelah itu dititrasi dengan 1 g produk hidrogenasi glukosa yang telah diencerkan dalam labu takar 100 ml sampai warna indikator metilen biru hilang, lalu dicatat volume titrasi yang terpakai. Dilakukan hal yang sama sebanyak 3 kali.


3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2 1. Aktivasi Bentonit

Bentonit 100 mesh direndam dalam NaCl 1 M selama seminggu disaring

Filtrat

Residu direndam dalam NaCl jenuh selama 24 jam disaring

Residu

Filtrat dicuci dengan akuades dikeringkan dihaluskan dan diayak 100 mesh direndam dalam H2SO4 1 M selama 24 jam disaring

Filtrat

Residu dicuci dengan akuades dikeringkan dihaluskan dan diayak 100 mesh Bentonit teraktivasi



Bentonit teraktivasi akuades TiCl4 0,82 M disaring

filtrat

residu dicuci dengan akuades dikeringkan dihaluskan dan diayak 100 mesh ditanur pada suhu 350oC

Bentonit terpilar


3. Pengetsaan Bentonit Terpilar TiO2 Bentonit terpilar dimasukkan ke dalam wadah plastik larutan pengetsa (HF(p) : HNO3(p) : CH3COOH(glasial) = 3 : 5 : 3 didekantasi

Residu

Filtrat dinetralkan pH dengan akuades disaring

filtrat

residu ditanur pada suhu 350oC selama 3 jam Produk


3.3.3. Pengujian Gas Hidrogen dan Oksigen dari Air

Bentonit terpilar TiO2 dimasukkan dalam labu akuades diaduk

campuran dihubungkan dengan termometer dan pipa cabang tiga yang terhubung dengan manometer disinari dengan matahari diamati perubahan manometer

Hasil


3.4.2 Hidrogenasi Gukosa

Glukosa dimasukkan dalam wadah transparan bentonit terpilar TiO2 akuades pengaduk magnet Campuran reaksi

disaring

Filtrat

Residu diuapkan

Residu divakum Produk diuji dengan pereaksi Tollens diuji dengan pereaksi Fehling

Ukur titik lebur, analisa FT-IR dan 1H-NMR


3.4.3. Uji Glukosa Dengan Pereaksi Fehling

10 ml larutan Fehling dimasukkan ke dalam gelas erlenmeyer 250 ml ditambahkan 3 tetes indicator metilen biru 0,2 % dipanaskan sampai mendidih dititrasi dengan 1 g produk hidrogenasi glukosa yang telah diencerkan dalam labu takar 100 ml dicatat volume titrasi yang terpakai Hasil


BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil 4.1.1.Pengujian Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Pengujian gas hidrogen yang terbentuk dari air menggunakan katalis bentonit terpilar TiO2 adalah dengan penyinaran matahari secara langsung. Akibat penyinaran UV matahari, terjadi gelembung-gelembung gas dari dasar labu menuju ke atas dan semakin banyak sehingga menggeser tekanan manometer. Gas yang dihasilkan diuji dengan mengalirkan gas pada lidi yang sedang menyala sehingga terjadi letupan letupan kecil dan juga pada serbuk oksida logam CuO membara yang mengakibatkan terbentuknya uap air pada dinding pipa uji. Hal ini menunjukkan adanya gas hidrogen.


Reaksi hidrogenasi antara glukosa ( 2,5 g ; 0,014 mol ) dengan hidrogen yang dihasilkan oleh bentonit terpilar TiO2 dalam pelarut air berlangsung dengan adanya penyinaran UV matahari selama 30 hari serta menggunakan katalis nikel sebanyak 0,1g menghasilkan senyawa sorbitol sebanyak 66,8 % dengan titik lebur 94 oC.

4.2. Pembahasan 4.2.1. Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen


Bentonit terpilar TiO2 dapat digunakan sebagai katalis pembuatan hidrogen disebabkan oleh TiO2 yang merupakan material sensitif terhadap cahaya dimana aktivitas titania di dalam bentonit akan menurunkan energi aktivasi dari molekul air.

Gambar 4.1. Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen

Akibat penyinaran UV dari matahari, ikatan ikatan hidrogen dari air akan terlepas lalu oksigen dari molekul air melakukan interaksi dengan oksida logam TiO2 dan hidrogen dari molekul air akan berinteraksi dengan silika. Interaksi ini dapat menurunkan energi aktivasi molekul air sehingga molekul hidrogen dan oksigen putus (Supeno, M dan Sembiring, S, 2007).

4.2.2. Hidrogenasi Glukosa Dengan Katalis Nikel Bentonit Terpilar TiO2 Hidrogenasi glukosa ( 2,5 g; 0,014 mol ) dengan gas hidrogen yang dihasilkan oleh bentonit terpilar TiO2 dalam pelarut air dan dengan katalis nikel menghasilkan sorbitol.


O CH2OH O

C

H

H

C OH

OH

H

C

C

C H

H2O

C

H

H HO H

OH H OH

H

OH CH2OH

OH

OH H Glukosa ( siklik )

CH2OH H2 Katalis Ni

H HO H

OH H OH

H

OH CH2OH

Glukosa terbuka

Glusitol (Sorbitol)

Adanya pelarut air pada glukosa akan meyebabkan terbukanya bentuk siklik glukosa ( Belitz dan Grosch, 1987 ). Gugus aldehida pada glukosa akan mengalami hidrogenasi dengan adanya katalis nikel sehingga terbentuk sorbitol. Untuk mengetahui apakah glukosa telah mengalami hidrogenasi maka dilakukan uji kualitatif dengan pereaksi Tollens. Penambahan pereaksi Tollens pada senyawa aldehida akan menghasilkan cermin perak. Namun penambahan pereaksi Tollens

pada produk tidak lagi menghasilkan cermin perak. Pembuktian juga

dilakukan dengan menggunakan pereaksi Fehling melalui metode Lane Eynon yaitu metode titrasi (volumetri) untuk penentuan gula reduksi. Dalam hal ini glukosa merupakan gula reduksi karena memiliki gugus aldehida. Kadar gula reduksi dapat diperoleh dengan menggunakan rumus: Fk x 100 x Fp Kadar gula reduksi (%)= T Dimana: Fk= Faktor koreksi analisis gula reduksi (dari tabel Lane Eynon) Fp= Faktor pengenceran (P=1/Fp) T= Volume sampel yang terpakai 52 x 100 x 0,01 Maka kadar gula reduksi=

=1,26 % 41,1

Volume titrasi dapat dilihat pada lampiran 5


Dari hasil pengujian, diperoleh kadar gula reduksi yang sangat sedikit yaitu 1,26 %, Hal ini karena hampir semua glukosa telah terhidrogenasi menjadi sorbitol yang diperkuat dengan titik lebur produk yaitu 94 oC (mendekati titik lebur sorbitol).

Pada katalisis bentonit terpilar TiO2 terhadap air dihasilkan gas hidrogen dan oksigen. Oksigen yang dihasilkan kemungkinan dapat mengoksidasi glukosa menjadi asam glukonat. Untuk mengetahui apakah terbentuk asam glukonat maka dilakukan penggaraman terhadap produk. Namun setelah digaramkan tidak terbentuk endapan coklat yang merupakan warna dari asam glukonat. Dengan demikian kemungkinan glukosa untuk teroksidasi sangat kecil karena katalis yang digunakan adalah katalis nikel yang sesuai untuk katalis hidrogenasi.

4.2.1.1 Spektrum FT-IR Sorbitol

Spektrum FT-IR dari produk (KBr) (gambar 4.2) menunjukkan pita serapan pada 3391,2 cm-1, 2935 cm-1, 1646,02 cm-1, 1047,39 cm-1. Serapan pada daerah bilangan gelombang 3391,2 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi streching uluran O-H yang melebar dari gugus OH alkohol primer dan alkohol sekunder. Adanya gugus OH didukung oleh tekuk gugus OH pada bidang didukung pada bilangan gelombang 1416,07 cm-1. Serapan pada daerah 2935,7 cm-1 menunjukkan adanya gugus CH dan CH2. Getaran-getaran uluran C-O dalam alkohol menghasilkan pita di daerah 1416 cm-1 dan 1047,39 cm-1.


Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Sorbitol (KBr)

Dari perbandingan data spektrum FT-IR glukosa (lampiran 1) dan spektrum FT-IR produk (gambar 4.2), maka pada spektrum produk tidak lagi terdapat bilangan gelombang 1150-1085 cm-1 sebagai puncak serapan gugus C-O-C yang menunjukkan bentuk siklik glukosa (Siverstein, 1981). Pada kedua spektrum juga menunjukkan perbedaan yang nyata antara spektrum produk dengan spektrum glukosa. 4.2.1.2. Spektrum 1H-NMR Sorbitol Spektrum 1H-NMR sorbitol dibandingkan dengan glukosa sebagai berikut: Spektrum 1H-NMR sorbitol (gambar 4.3) dalam pelarut DMSO menunjukkan puncakpuncak pada pergeseran kimia pada daerah δ 3,4-3,8 ppm dan δ 4,4 ppm. Pergeseran Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

kimia δ 3,4-3,8 ppm menunjukkan proton yang terikat pada atom C1, C2, C3, C4, C5, dan C6, sedangkan pergeseran kimia pada δ 4,4 ppm disebabkan adanya proton pada gugus hidroksil. Daerah pergeseran kimia hidroksi sangat bervariasi yaitu δ 2,0-4,0 ppm; δ 3,5-5,5 ppm, dan δ 6,1 ppm. Hal ini timbul karena posisi sinyal OH tergantung pada kondisi seperti pelarut yang digunakan, konsentrasi, dan kemurnian alkohol serta ada tidaknya air dalam pelarut atau sampel.

Gambar 4.3. Spektrum 1H-NMR Sorbitol (DMSO) Pada spektrum 1H-NMR dari glukosa ( gambar 4.5 ) terlihat adanya pergeseran kimia pada δ 3,4-3,9 ppm yang menunjukkan adanya proton C-H yang terikat pada atom C2, C3, C4, C5, C6 pada δ 4,7 ppm menunjukkan proton pada –OH, sedangkan pergeseran kimia pada daerah δ 5,2 ppm menunjukkan proton C-H yang terikat pada atom C1. Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009

Dari hasil perbandingan data 1H-NMR glukosa dan produk menunjukkan bahwa pada produk tidak lagi terdapat puncak yang diakibatkan karena adanya proton pada atom C1 dari glukosa yang tidak terhidrogenasi. Spektrum

1

H-NMR sorbitol yang

dihasilkan juga dapat dibandingkan dengan 1H-NMR sorbitol yng diperoleh dari standar (Lampiran 4), sehingga dapat disimpulkan bahwa sorbitol telah terbentuk.


BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

-

Bentonit terpilar TiO2 dapat digunakan sebagi katalis pembuatan gas hidrogen dan oksigen dari dengan adanya cahaya UV dari matahari.

-

Gas hidrogen yang dihasilkan oleh bentonit terpilar TiO2 dalam pelarut air dapat digunakan untuk menghidrogenasi glukosa menjadi sorbitol dengan menggunakan katalis nikel dan berlangsung dengan adanya penyinaran UV dari matahari selama 30 hari dan menghasilkan sorbitol sebanyak 66,8 %.

5.2. Saran

Dari penelitin yang dilakukan memerlukan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu perlu dilakukan untuk penelitian selanjutnya dengan mengganti sinar UV matahari dengan lampu UV


DAFTAR PUSTAKA

Apriyantono, A., Fardiaz, D. 1989. Analisa Budidaya Pangan, Bogor: Penerbit ITB. Belitz, H. D. dan Grosch. 1987. Food Chemistry. Jerman: Springer Verlag. Bieman, K. 1983. Tables Of Spectral Data For Structure Determination Of Organic Compaunds. Second Edition. German: Springer- Verlag Heidelberg. Clauss, P at al. 2006. Ni/SiO2 Catalysts Prepared With Ethylendiamine Nickel Precursor: Influence Of The Pretreatment On The Catalytic Properties In Glucose Hydrogenation. Esevier B.V. All Righths Reserved. Applied Catalysis A; General (318 ) 45-53. Cotton, F. A Dan Wilkinson, G. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI Press. Dermawan, A. 2005. Sorbitol Pemanis Untuk Penderita Diabetes. Http: //ksni. go. id//article. Diakses tanggal 20 Desember 2008. Fessenden, R. J dan Fessenden, J, 1998. Kimia Organik. Alih Bahasa Dadyani Pudjaatmaka. Edisi Ketia. Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Gilbert, N. S. 2001. Photochemistry: A Review Of Chemical Literature. Royal Society Of Chemistry. Hart, H. 1996. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga. Heslop, R. B, Robinson, P. L. 1961. Inorganic Chemistry. N. Elsevier Publishing Company. Holtzclaw, H. F Dan Robinson W. R. 1988. College Chemistry With Qualitative Analysis. Eight Edition. USA: D. C. Heat And Company. House, H. O. 1972. Modern Synthetic Reaction. Second Edition. London: The Benjamin/ Cumming Publishing Company. Johnstone, S. J. dan Johnstone, M. G. 1961. Minerals For The Chemical And Allied Industries. Second Edition. New York: John Wiley And Sons, Inc.


Karna, W dan Tahir, I. 2002. Sintesis Lempung Terpilar Cr2O3 Dan Pemanfaatannya Sebagai Inang Senyawa p-Nitroanilin. Yogyakarta: Gajah Mada University. Kementerian Negara Lingkungan Hidup . Katalis Dan Pengolahan Spent Katalis. http: //b3/menlh. go. id/3r/article. php. Diakses tanggal 17 Januari 2009. Kick, O. 1975. Encyclopedia Of Chemical Technology. Fourth Edition. Volume 25. John Wiley And Sons: USA Leach, B. E. 1983. Applied Industrial Catalysis. Volume 2. New York: Acadaemic Press. Li, Hexing. 1999. Glucosa Hydrogenation To Sorbitol Over Skeletal Ni-P Amorphous Alloy Catalyst ( Raney Ni-P ). Journal Of Catalysts. 257-260. Loise, C. H.1987. Catalyst Design. New York: John Wiley And Sons, Inc. Poedjadi, A. 1994. Dasar Dasar Bokimia. Jakarta: UI Press. Proyek Kerja Dinas Pertambangan Daerah Sumatera Utara. 1999/2000. Pengukuran Pencadangan Wilayah Pertambangan Bahan galian Golongan C Komoditi Bentonit Di Desa Tapus Kecamatan Saipor Dolok Hole Kabupaten Tapanuli Selatan Medan. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Teknologi Mineral. Bentonit. http: //www. Tekmira. Esdm. Go. Id. Diakses tanggal 20 Januari 2009. Robert, C., Francis, A. 2002. Organic Chemistry.New York: McGraw Hill Companies. Sihotang, D. 2005. Study Pembuatan Bentonit Terpilar TiO2. Skripsi Jurusan Kimia.Medan. Silverstein, R. M, Bassler, G. C. 1981. Spectrometric Identification

Of Organic

Compounds. Fourth Edition. USA: John Wiley And Sons. Smith., Maryadele. J., Heckelman. 2001. The Merck Index: An Encyclopedia Of Chemical, Drugs, And Biological. Thirteen Edition. USA: Merck and Co, Inc. Soedjoko, T. S. 1987 .Penelitian Pemanfaatan Bentonit Di Indonesia. Bull PPTM, 15-24. Soine, T. O. dan Wilson, C. O. 1961. Rogers Inorganic Pharmaceutical Chemistry. Seventh Edition. USA: Lea And Foreger. Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Catatan Kedua. Jakarta: Rineka Cipta.


Supeno, M dan Sembiring, S. B. 2007. Bentonit Terpilar Sebagai Material Katalis/ Co-Katalis Pembuatan Gas Hidrogen Dan Oksigen. Disertasi. Medan: FMIPA USU. Suwiran, C., Barus., T.1997. Sintesis Sorbitol Heksaasetat Melalui Reaksi Asetilasi Antara Sorbitol Dengan Asetat Anhidrida. Skripsi Jurusan Kimia FMIPA USU. Medan Tan, K. H. 1977. Thermal Analysis Of Soil In Mineral And Soil Environment. Soil Sci, Inc. Madison Wis 865-884. Welasih, T. 2003. Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Menggunakan Katalis Nikel Dalam Reakstor Berpengaduk Dan Bertekanan Tinggi. Surabaya: ITS Digital Library. Wilson, T. 1997. Inorganic Chemistry: A Industrial And Environmental Perspective. Academic Press. Wingrove, Robert. 1981. Organic Chemistry . New york: Harper And Row Publishier.


Lampiran 1. Spektrum FT-IR Glukosa (KBr pellet)


Lampiran 2. Spektrum 1H-NMR Glukosa (D2O)


Lampiran 3. Spektrum FT-IR Sorbitol Standar ( KBr )


Lampiran 4.Spektrum 1H-NMR Sorbitol Standar (D2O) Rosida Marhusari : Bentonit Terpilar TiO2 Sebagai Katalis Pembuatan Hidrogen Dalam Pelarut Air Pada Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Katalis Nikel, 2009. USU Repository © 2009


Lampiran 5. Data Hasil Pengukuran Volume Titrasi Pada Penentuan Gula Reduksi

No

Volume larutan Fehling

Volume larutan produk

Faktor Koreksi

(ml)

( ml)

(Fk)

1

10

41,3

52

2

10

40,9

52

3

10

41.1

52


Lampiran 6. Foto SEM Na-Bentonit


Lampiran 7. Foto SEM Bentonit Terpilar TiO2



BAHAN SEMIMAR HASIL

Recommend Documents