Polimerisasi adalah reaksi pembentukan rantai polimer organik yang panjang dan berulang.
Polimerisasi digolongkan ke beberapa sistem: sistem adisi-kondensasi dan
sistem pertumbuhan rantai bertahap. Bentuk lain dari polimerisasi adalah
polimerisasi membuka
cincin
yang serupa dengan polimerisasi rantai.
Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi
adisi dan polimerisasi kondensasi. Jenis reaksi yang monomernya
mengalami perubahan reaksi tergantung pada strukturnya. Suatu polimer adisi
memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer
kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk
sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi.
Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri
dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan yang
beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama beberapa
abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida yang terjadi secara alami yang
ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam nukleat memainkan peranan penting dalam
proses biologi.
Klasifikasi polimer
Berdasarkan sumbernya
1.
Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet
alam, rambut
2.
Polimer sintetis
1.
Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen,
polistiren
2.
Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet
sintetis
3.
Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan
dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal
sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)
Berdasarkan jumlah rantai karbonnya
1.
1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)
2.
5 ~ 11 Cair (bensin)
3.
9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah
4.
16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
5.
25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)
6.
1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll)
Polimerisasi
adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah sebagai
berikut :
M CnH2n
Cm+nH2(m+n)
Contoh
polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana
menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
Polimer
Adisi
Reaksi
pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen, disebut reaksi
adisi. Perhatikan Gambar 7 yang menunjukkan bahwa monomer etilena
mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat
ikatan rangkap dua.
Gambar
7. Monomer
etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas
plastik, pembungkus makanan, dan botol. Pasangan elektron ekstra dari ikatan
rangkap dua pada tiap monomer etilena digunakan untuk membentuk suatu ikatan
baru menjadi monomer yang lain
Menurut jenis reaksi adisi ini, monomer-monomer yang
mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer
yang lain, membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi
polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan Gambar
7, yang dimaksud polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk
dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh
adisi dari monomermonomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi
ini tidak disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H2O atau NH3.
Contoh
lain dari polimer adisi diilustrasikan pada Gambar 8. Suatu film plastik
yang tipis terbuat dari monomer etilen dan permen karet dapat dibentuk dari
monomer vinil asetat.
Gambar
8. Polietilen
dan polivinil asetat adalah contoh polimer yang dibuat melalui polimerisasi
adisi.
Dalam reaksi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi
rantai. Mekanisme polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu:
Sebagai
contoh mekanisme polimerisasi adisi dari pembentukan polietilena
a)
Inisiasi, untuk tahap pertama ini dimulai dari penguraian inisiator dan
adisi molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Bila kita
nyatakan radikal bebas yang terbentuk dari inisiator sebagai R’, dan molekul
monomer dinyatakan dengan CH2 = CH2, maka tahap inisiasi dapat
digambarkan sebagai berikut:
b)
Propagasi, dalam tahap ini terjadi reaksi adisi molekul monomer pada
radikal monomer yang terbentuk dalam tahap inisiasi
Bila
proses dilanjutkan, akan terbentuk molekul polimer yang besar, dimana ikatan
rangkap C= C dalam monomer etilena akan berubah menjadi ikatan tunggal C – C
pada polimer polietilena
c)
Terminasi, dapat terjadi melalui reaksi antara radikal polimer yang
sedang tumbuh dengan radikal mula-mula yang terbentuk dari inisiator (R’) CH2 –
CH2 + R � CH2 – CH2- R atau antara radikal
polimer yang sedang tumbuh dengan radikal polimer lainnya, sehingga akan
membentuk polimer dengan berat molekul tinggi R-(CH2)n-CH2° + °CH2-(CH2)n-R’ � R-(CH2)n-CH2CH2-(CH2)n-R’ Beberapa
contoh polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi dan reaksinya antara
lain.
- Polivinil klorida
n
CH2 = CHCl → [ - CH2 - CHCl - CH2 - CHCl - ]n Vinil klorida
polivinil klorida
- Poliakrilonitril
n
CH2 = CHCN → [ - CH2 - CHCN - ]n
- Polistirena
Polimer
Kondensasi
Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi
pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi
kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau
HCl.
Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini,
monomer-monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian,
setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu
molekul kecil – biasanya air – dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini,
tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan
pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi
ini disebut reaksi kondensasi.
Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu
ujung monomer bergabung dengan gugus-OH dari ujung monomer yang lainnya untuk
membentuk air. Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon
ditunjukkan pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar
9. Kondensasi
terhadap dua monomer yang berbeda yaitu 1,6 – diaminoheksana dan asam adipat
yang umum digunakan untuk membuat jenis nylon. Nylon diberi nama menurut jumlah
atom karbon pada setiap unit monomer. Dalam gambar ini, ada enam atom karbon di
setiap monomer, maka jenis nylon ini disebut nylon 66.
Gambar 10. Pembuatan Nylon 66 yang sangat mudah di laboratorium.
Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah
bakelit yang bersifat keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian
dan karpet, pendukung pada tape – audio dan tape – video, dan kantong plastik.
Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara
kondensasi adalah monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi, seperti gugus
-OH; -COOH; dan NH3