UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT DENGAN RASIO MOL Si/Al

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT DENGAN RASIO MOL Si/Al
TINGGI DALAM REAKSI PEMBENTUKAN ASETAL DAN KETAL
SKRIPSI
NURMA MALINDA PUTRI
PROGRAM STUDI S1 KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
SURABAYA
2016
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT DENGAN RASIO MOL Si/Al
TINGGI DALAM REAKSI PEMBENTUKAN ASETAL DAN KETAL
SKRIPSI
NURMA MALINDA PUTRI
PROGRAM STUDI S1 KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
SURABAYA
2016
SKRIPSI
i
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT....
NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.
iv
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Putri, N.M., 2016, Uji Aktivitas Aluminosilikat Dengan Rasio mol Si/Al
Tinggi Dalam Reaksi Pembentukan Asetal dan Ketal. Skripsi ini di bawah
bimbingan Dr. Hartati, M.Si. dan Dra. Aning Purwaningsih, M.Si.
Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,
Surabaya.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari uji aktivitas aluminosilikat dengan
rasio mol Si/Al tinggi dalam pembentukan reaksi asetal dan ketal. Aluminosilikat
digunakan sebagai katalis dalam reaksi asetalisasi dan ketalisasi. Aluminosilikat
dengan rasio mol Si/Al tinggi ditukar kation agar terbentuk dalam keadaan asam,
lalu ditentukan uji keasaman. Uji aktivitas dilakukan dengan menambahkan
aldehida (furfuraldehida) atau keton (2-asetil-furan) dengan propilen glikol dan
aluminosilikat sebagai katalis dengan nitrobenzen sebagai larutan standar internal
dalam pelarut toluena. Hasil uji aktivitas katalis dikarakterisasi dengan
kromatografi lapis tipis (KLT), kromatografi gas (GC) dan kromatografi gas –
spektrometri massa (GC-MS). Hasil reaksi pembentukan asetal dianalisis dengan
kromatografi lapis tipis menghasilkan noda baru pada spot hasil uji akivitas
katalis dan hasil analisis GC-MS didapatkan 4 kromatogram yang menunjukkan
puncak toluena, furfuraldehida, nitrobenzena, dan 2-furan-2-furyl-4-metil-(1,3)dioksolan. Hasil reaksi pembentukan ketal dianalisis dengan kromatografi lapis
tipis (KLT) tidak menghasilkan noda yang berbeda dengan noda larutan standar 2asetil-furan dan hasil GC-MS didapatkan 3 kromatogram yang menunjukkan
puncak toluena, 2-asetil-furan, dan nitrobenzena. Analisis GC tidak memberikan
kromatogram yang baik karena pemilihan kolom yang tidak sesuai dengan
senyawa yang dianalisis. Dari hasil analisis KLT dan GC-MS dapat disimpulkan
bahwa senyawa asetal telah terbentuk dan senyawa ketal tidak terbentuk
menggunakan katalis aluminosilikat dengan rasio mo Si/Al tinggi
Kata kunci : Aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al tinggi, tukar kation, Uji
Keasaman, Uji aktivitas katalis, Asetalisasi, Ketalisasi, Katalis.
v
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Putri, N.M., 2016, Activity test of Aluminosilicate with high ratio mole
Silica/Aluminium in forming reaction acetal and ketal. This thesis is under
guidance of Dr. Hartati, M.Si. and Dra. Aning Purwaningsih, M.Si.
Chemistry Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga
University
ABSTRACT
This research aims to study the activity test aluminosilicate with high mole ratio
of Si/Al in reaction to the formation of acetal and ketal. Aluminosilicate used as a
catalyst in the reaction of acetalization and ketalization. Aluminosilicate with high
mole ratio of Si/Al cations exchange that are formed in acidic conditions and
determined acidity test. Activity test is done by adding the aldehyde
(furfuraldehida) or ketone (2-acetyl-furan) with propylene glycol and
aluminosilicate as a catalyst to nitrobenzene as internal standard solution in the
solvent toluene. The test results of catalyst activity is characterized by thin layer
chromatography (TLC), gas chromatography (GC) and gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). The results of the acetal forming reaction is
analyzed by thin layer chromatography resulted in a new spot on the spot test
results of the activity catalyst and GC-MS analysis results obtained 4
chromatogram indicate a peak toluene, furfuraldehida, nitrobenzene, and 2-furan2-furyl-4-methyl-(1.3)-dioksolan. Ketal formation reaction products were
analyzed by thin layer chromatography (TLC) does not produce different spot
with a spot standard solution of 2-acetyl furan and the results of GC-MS
chromatograms obtained 3 indicate the peak of toluene, 2-acetyl furan, and
nitrobenzene. GC analysis does not provide a good chromatogram for the
selection of fields that are not in accordance with the compound being analyzed.
From the analysis results of TLC and GC-MS can be concluded that the
compound has been formed acetal and ketal compounds are not formed using an
aluminosilicate catalyst with high mole ratio Si/Al.
Keywords : Aluminosilicate with a high mole ratio of Si/Al, cation exchange ,
acidity test, activity test of catalyst, acetalization, ketalization,
catalyst.
vi
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga dapat menyelesaikan penulisan naskah skripsi dengan judul ” Uji
Aktivitas Aluminosilikat dengan Rasio mol Si/Al Tinggi dalam Reaksi
Pembentukan Asetal dan Ketal ”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat
yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai gelar Sarjana Stratum Satu
(S-1) pada program studi Kimia, Universitas Airlangga, Surabaya.
Pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Dr. Hartati, M.Si. sebagai dosen pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan, motivasi dan nasehatnya selama penyelesaian naskah skripsi ini.
2. Ibu Dra. Aning Purwaningsih, M.Si. sebagai dosen pembimbing II dan selaku
dosen wali yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan nasehatnya selama
penyelesaian naskah skripsi ini.
3. Dr. Purkan, M.Si. selaku Ketua Departemen Kimia yang telah banyak
memberikan informasi dalam penyelesaian naskah ini.
4. Keluargaku tercinta Alm Bapak Sumarto, ibu Usmiyati, nenek Umi Kalsum
serta saudara-saudaraku yang selalu memberikan motivasi, semangat dan doa
yang tiada hentinya demi terselesaikannya naskah skripsi ini.
5. Bapak dan Ibu dosen, staff, dan karyawan departemen kimia atas didikan,
dukungan, bantuan, kritik, saran serta ilmu bermanfaat yang telah diberikan.
6. Sahabat-sahabatku tersayang Iqlima, Fikria, Ayuk, Fitri, Lely, Novendra yang
telah memberi semangat dan keceriaan.
7. Saudara-saudaraku kimia S-1 angkatan 2012 yang telah memberikan dukungan,
bantuan dan pengalaman selama menempuh masa perkuliahan.
8. Bapak Giman selaku laboran di laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Sains
dan Teknologi, Universitas Airlangga yang telah membimbing dan membantu
dalam kelancaran penelitian di laboratorium.
SKRIPSI
viii
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
9. Ketua Departemen Kimia ITS yang telah memberikan ijin penggunaan
peralatan uji keasaman dan FTIR, serta mbak Desy yang telah membantu dalam
uji keasaman di Laboratorium Energi dan Material, Jurusan Kimia, Institut
Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
10. Seluruh warga Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Airlangga serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang
telah banyak membantu dalam penyelesaian naskah skripsi ini.
Penyusun menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam
penyusunan naskah skripsi ini, oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan
kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan penyusunan naskah
skripsi ini.
Surabaya, 28 Juli 2016
Penyusun,
Nurma Malinda Putri
SKRIPSI
ix
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL……………………………………………
LEMBAR PERNYATAAN………………………………….
LEMBAR PENGESAHAN…………………………………...
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI………...
ABSTRAK……………………………………………………..
ABSTRACK…………………………………………………...
LEMBAR ORISINALITAS..…………………………………
KATA PENGANTAR………………………………………...
DAFTAR ISI…………………………………………………..
DAFTAR TABEL……………………………………………..
DAFTAR GAMBAR………………………………………......
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………….......
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xii
xiii
xiv
BAB I PENDAHULULUAN……………………………………
1.1 Latar Belakang............................................................................
1.2 Rumusan Masalah......................................................................
1.3 Tujuan Penelitian.......................................................................
1.4 Manfaat Penelitian…………………………………………….
1
1
4
4
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA………………………………..
2.1 Reaksi Asetalisasi……………..………………………………
2.2 Reaksi Ketalisasi………………………………………………
2.3 Katalis………………………………………………………….
2.4 Aluminosilikat…………………………………………………
2.5 Pertukaran Kation………………………………………………
2.6 Uji Keasamaan…………………………………………………
2.7 Karakerisasi……………………………………………………
2.7.1 Kromatografi lapis tipis (KLT)……………………..……
2.7.2 Gas kromatografi (GC)……………………………...…..
2.7.3 Gas kromatografi spektrofotometri massa (GC-MS)…...
5
5
7
8
10
11
12
14
14
15
16
BAB III METODE PENELITIAN...............................................
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian...................................................
3.2 Alat dan Bahan.........................................................................
3.2.1 Alat penelitian.................................................................
3.2.2 Alat instumen…………..………………………………
3.2.3 Bahan penelitian..............................................................
3.3 Diagram alir….........................................................................
3.3.1 Pertukaran Kation……...................................................
3.3.2 Uji keasaman. ……………………………………. ……
3.3.3 Uji aktivitas katalis…………………………………….
3.3.3.1 Uji aktivitas katalis dalam reaksi asetal……….
18
18
18
18
19
19
20
20
21
22
22
SKRIPSI
x
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3.3.3.2 Uji aktivitas katalis dalam reaksi ketal………..
3.4 Prosedur Penelitian……………………..…………………..
3.4.1 Pertukaran kation………………………………..……
3.4.2 Uji keasaman………………………………………....
3.4.3 Uji aktivitas katalis…………………………………...
3.4.3.1 Uji aktivitas katalis dalam pembentukan asetal
3.4.3.2 Uji aktivitas katalis dalam pembentukan ketal
3.5 Karakterisasi Katalis Aluminosilikat ..................................
3.5.1 Kromatografi lapis tipis (KLT)………,,,………….....
3.5.2 Kromatografi gas (GC)………………...............…….
3.5.3 Kromatografi gas GC-MS…………………..……..…
23
26
26
26
24
24
25
27
27
27
28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………….……
4.1 Hasil Pertukaran Kation pada katalis…………………......….
4.2 Hasil Uji Keasaman katalis ………………………………….
4.3 Hasil Uji Aktivitas Katalis dalam Reaksi Asetalisasi………
4.4 Hasil analisis Senyawa Asetal dan Ketal………..………….
4.4.1 Hasil Analisis dengan kromatografi lapis tipis (KLT)..
4.4.2 Hasil Analisis dengan GC…...………………..……….
4.4.3 Hasil Analisis dengan GC-MS…….……………………
29
29
31
38
42
43
45
45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………..………………
50
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………..
52
LAMPIRAN
SKRIPSI
xi
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul Tabel
Halaman
2.1
Beberapa reaksi asetalisasi/ketalisasi menggunakan katalis heterogen… 9
4.1
Jumlah sisi asam aluminosilikat ………………………………………. 38
xii
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT....
NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul Gambar
Halaman
2.1
Reaksi pembentukan asetal………..……………………………
5
2.2
Reaksi adisi gugus karbonil………… …………………………
6
2.3
Reaksi pembentukan ketal……………………………………...
7
2.4
Interaksi katalis dengan basa piridina………………………….
12
2.5
Hasil analisis adsorpsi-desorpsi piridina dengan metode FTIR …
14
2.6
Mekanisme analisis dengan menggunakan Chromatography Gas.. 16
2.7
Mekanisme analisis dengan menggunakan GC-MS………...……
17
4.1
Reaksi pertukaran kation……………………………………….
30
4.2
Hasil pertukaran kation pada aluminosilikat……………………
31
4.3
Pelet aluminosilikat…………………………………………….
32
4.4
Permukaan katalis bersifat asam Lewis………………………...
33
4.5
Permukaan katalis bersifat asam Bronsted……………………..
34
4.6
Rangkaian alat uji keasaman…………………………………...
35
4.7
Hasil FTIR uji keasaman……………………………………….
36
4.8
Serangkaian alat uji aktivitas katalis…………………………...
39
4.9
Mekanisme reaksi asetal……………………………………….
41
4.10
Mekanisme reaksi ketal………………………………………..
42
4.11
Hasil KLT senyawa asetal……………………………………..
43
4.12
Hasil KLT senyawa ketal……………………………………...
44
4.13
Hasil kromatogram GC-MS senyawa asetal…………………
46
4.14
Spektra massa hasil reaksi asetalisasi………………………..
47
4.15
Fragmentasi senyawa 2-furan-2-furyl-4-metil-(1,3)-dioksolan
48
4.16
Hasil kromatogram GC-MS senyawa ketal………………….
48
4.17
Spektra massa hasil reaksi ketalisasi…………………………
49
SKRIPSI
xiii
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul Lampiran
1.
Perhitungan bahan sintesis asetal dan ketal
2.
Perhitungan jumlah sisi asam Lewis dan Bronsted
3.
Perhitungan larutan induk furfuraldehida dan 2-asetil-furan
4.
Hasil FTIR uji keasaman rasio 80
5.
Hasil FTIR uji keasaman rasio 100
6.
Hasil FTIR uji keasaman rasio 120
7.
Hasil karakterisasi GC-MS senyawa asetal
Halaman
8.. Hasil karakterisasi GC-MS senyawa ketal
9.
Hasil karakterisasi GC larutan standar furfuraldehida
10. Hasil karakterisasi GC larutan standar 2-asetil-furan
11. Hasil karakterisasi GC senyawa asetal
12. Hasil karakterisasi GC senyawa ketal
xiv
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu kimia begitu pesat termasuk dalam aplikasi dari reaksi
kimia. Salah satu reaksi organik yang terpenting adalah reaksi asetalisasi dan
ketalisasi.
Secara
umum
sintesis
asetal/ketal
merupakan
reaksi
antara
aldehida/keton dan alkohol dengan katalis asam. Biasanya katalis yang digunakan
adalah senyawa asam yang mempunyai aktivitas yang tinggi (Freitas dkk., 2016)
sehingga dapat digunakan sebagai katalis dalam sintesis asetal/ketal. Senyawa
asetal/ketal dapat dimanfaatkan di berbagai bidang antara lain, asetal digunakan di
industri parfum (Capeletti dkk., 2000) dan ketal digunakan dalam campuran
biodiesel (De Torres dkk., 2012).
Pada umumnya senyawa asetal dapat diperoleh menggunakan katalis asam
kuat, seperti H2SO4, HCl dan p-toluenasulfonat (Agirre dkk., 2013). Ponman dkk.
(2014) melakukan sintesis 1,9-asetal dengan mereaksikan antara benzaldehida dan
alkohol dengan katalis amonium nitrat dan Lin dkk. (2013) juga melakukan sintesis
asetal dengan mereaksikan 3-metil butanal dan furfuril alkohol dengan katalis asam.
De Torres dkk. (2012) melakukan sintesis ketal dengan mereaksikan antara aseton
dan gliserol dengan katalis asam sulfat (H2SO4). Pada sintesis ketal membutuhkan
katalis asam yang lebih kuat sebab senyawa ketal mempunyai 2 cabang alkil
sehingga halangan steriknya semakin besar sehingga mampu membantu
mempercepat terbentuknya senyawa ketal.
1
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
2
Katalis adalah suatu zat yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi pada
suhu dan tekanan tertentu tanpa mengalami perubahan serta di akhir reaksi akan
didapatkan katalis kembali. Secara fisik katalis dibedakan menjadi dua yaitu katalis
homogen dan katalis heterogen (Agirre dkk., 2013). Perbedaan kedua katalis
terdapat dari fasa antara katalis dengan zat yang direaksikan.
Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang sama dengan
zat yang direaksikan. Kelemahan dari katalis homogen ini adalah mudah korosi,
mempunyai sifat toksisitas, dapat menghasilkan limbah asam dalam jumlah besar
sehingga menyebabkan pencemaran lingkungan (Capeletti dkk., 2000).
Katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fasa yang berbeda
antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi. Keunggulan katalis heterogen dapat
dilihat dari faktor teknisnya yaitu kemudahan dalam proses pemisahan dari reaktan
dan hasil reaksi dengan cara filtrasi, mudah diregenerasi, ramah terhadap
lingkungan, dan tidak bersifat korosif (Guan dkk., 2009 ; Wilson dkk., 2000).
Selain itu, katalis heterogen dapat digunakan pada tekanan dan suhu yang tinggi
serta mempunyai sisi permukaan yang aktif sehingga sangat mudah untuk kontak
dengan reaktan. Gandi dkk. (2007) menyatakan bahwa katalis heterogen lebih
efisien untuk proses pembentukan asetal dan ketal karena proses penggunaan yang
sangat mudah.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3
Telah banyak digunakan senyawa aluminosilikat sebagai katalis terutama
pada jenis aluminosilikat mesopori sebab mempunyai luas permukaan dan ukuran
pori yang besar (Tanaka dkk., 2008). Aluminosilikat merupakan suatu senyawa
yang terdiri dari aluminium oksida (Al2O3) dan silikon dioksida (SiO2). Lopes dkk.
(2014) mengatakan bahwa senyawa aluminosilikat dapat dijadikan sebagai katalis
sebab mempunyai stabilitas termal dan selektivitas tinggi serta mempunyai
kemampuan pertukaran kation yang baik (Rowles dkk., 2003).
Kekuatan kerangka pada aluminosilikat dipengaruhi oleh rasio mol yang
digunakan (Ramirez dkk., 2011). Pada penelitian Hartati., (2015) telah di sintesis
katalis aluminosilikat hirarkis, namun hasil penelitian belum berhasil secara
maksimal saat digunakan kembali dengan rasio mol Si/Al yang telah dibuat. Oleh
karena itu, pada penelitian ini digunakan hasil sintesis aluminosilikat dengan rasio
mol Si/Al yang lebih tinggi yaitu 80, 100, 120 dengan harapan dapat dijadikan
sebagai katalis dalam pembentukan asetal dan ketal. Tahapan yang dilakukan dalam
penelitian adalah pertukaran kation, uji keasaman katalis, dan uji aktivitas katalis.
Hasil analisis dikarakterisasi dengan kromatografi lapis tipis (KLT), kromatografi
gas (GC), dan kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS).
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
4
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara menguji katalis aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al tinggi
dalam reaksi pembentukan asetal dan ketal?
2. Bagaimana kemampuan aluminosilikat yang disintesis dengan rasio mol
Si/Al tinggi untuk mengkonversi aldehida dan keton menjadi asetal dan
ketal?
1.3 Tujuan Penelitian
1. Mempelajari cara menguji katalis aluminosilikat dalam reaksi pembentukan
asetal dan ketal.
2. Mempelajari kemampuan aluminosilikat yang disintesis dengan rasio mol
Si/Al tinggi untuk mengkonversi aldehida dan keton menjadi asetal dan
ketal
1.4 Manfaat Penelitian
Pada penelitian ini diharapkan dapat mempelajari proses pertukaran kation
pada katalis aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al tinggi. Hasil pertukaran kation
digunakan untuk uji keasaman piridina. Katalis aluminosilikat yang telah ditukar
kation digunakan dalam uji aktivitas untuk pembentukan reaksi asetal dan ketal.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Reaksi Asetalisasi
Asetalisasi adalah salah satu dari banyak reaksi yang digunakan mensintetis
gugus karbonil (aldehida) dan alkohol dengan adanya katalis asam (Rodriguez dkk.,
2000). Gugus asetal penting untuk mensintesis senyawa fungsional termasuk
steroid, obat-obatan, dan parfum (Arrozi dkk., 2015). Pembentukan asetal
merupakan salah satu reaksi yang berguna untuk melindungi gugus karbonil. Dalam
kimia, asetal terdapat di karbohidrat dan steroid kimia, dan dalam farmasi asetal
terdapat di fitofarmasitikel, dan sebagai aroma dalam parfum. Asetal digunakan
sebagai perantara dan digunakan sebagai pembentukan produk.
Pembentukan asetal membutuhkan senyawa aldehida yang akan bereaksi
reversibel dengan alkohol dan ditambahkan katalis asam yang akan menghasilkan
senyawa asetal (Gambar 2.1)
O
+
2 R'OH
C
R
O
R'
C
H
O
R'
+
H
Aldehida
Alkohol
H
R
Asetal
Gambar 2.1 Reaksi pembentukan asetal (Susidarti., 2012)
SKRIPSI
5
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
6
Pembentukan asetal pada dasarnya hampir sama dengan reaksi esterifikasi
yang dikatalisis dengan asam. Alkohol merupakan nukleofil yang relatif lemah
untuk bereaksi dengan aldehida, hanya bereaksi lambat dalam kondisi netral.
Meskipun demikian, di bawah kondisi asam, oksigen karbonil sebagai nukleofilik
dapat terprotonasi, dan senyawa karbonil yang terprotonasi akan jauh lebih reaktif
dibanding senyawa karbonil yang netral (Susidarti., 2012). Mekanisme gugus
karbonil yang terprotonasi dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Reaksi adisi gugus karbonil (Susidarti., 2012)
Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 diatas menunjukkan adisi alkohol
yang mula-mula pada gugus karbonil yang menghasilkan suatu hidroksi eter yang
disebut hemiasetal. Hemiasetal terbentuk secara reversible. Meskipun demikian,
dengan adanya asam sebagai katalis, reaksi dapat berlangsung. Selanjutnya terjadi
reaksi protonasi gugus hidroksil dan molekul air yang terbentuk selama reaksi yang
dihilangkan melalui distilasi sehingga air terperangkap didalam Dean-Stark
(Climent dkk., 2004). Selanjutnya dihasilkan senyawa dengan ikatan rangkap
karbon-oksigen yang baru. Adisi satu ekivalen alkohol dapat menghasilkan
senyawa asetal.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
7
2.2 Reaksi Ketalisasi
Keton merupakan senyawa organik yang diidentikkan dengan gugus
karbonil yang terikat oleh 2 atom karbon. Atom karbon yang diikat gugus karbonil
dinamakan karbon α. Atom hidrogen yang diikat karbon α dinamakan hidrogen α.
Gugus karbonil bersifat polar sehingga keton merupakan senyawa polar yang dapat
larut dalam air (Wilbraham dkk., 1992). Aseton, asetoasetat, dan β-hidroksibutirat
adalah keton yang terdapat dalam karbohidrat, asam lemak, dan asam amino
sehingga terdapat dalam tubuh manusia. Ketal dapat digunakan sebagai campuran
biodiesel (De Torres dkk., 2012).
Senyawa ketal dapat terbentuk dengan cara mereaksikan antara alkohol dan
keton dengan katalis asam. Awalnya gugus karbonil menghasilkan suatu hidroksi
eter yang disebut hemiketal yang terbentuk secara reversible. Dengan ditambahkan
kembali katalis maka reaksi dapat berlangsung. Diakhir reaksi terbentuk senyawa
ketal dan molekul air, tetapi molekul air yang terbentuk selama reaksi dapat
dihilangkan melalui distilasi sehingga air terperangkap didalam Dean-Stark
(Climent dkk., 2004).
Saat mensintesis ketal dibutuhkan katalis asam kuat yang mampu
membantu mempercepat terbentuknya senyawa ketal (De Torres dkk., 2012).
Mekanisme reaksi pembentukan ketal seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3.
O
+
2 R'OH
C
R
R
Keton
Alkohol
O
R'
C
R
O
R'
H+
R
Ketal
Gambar 2.3 Reaksi pembentukan Ketal (Susidarti., 2012)
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
8
2.3 Katalis
Katalis adalah suatu zat yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi pada
suhu dan tekanan tertentu tanpa mengalami perubahan serta di akhir reaksi akan
didapatkan katalis kembali. Secara fisik katalis dibedakan menjadi dua yaitu katalis
homogen dan katalis heterogen (Agirre dkk., 2013).
Katalis homogen adalah katalis asam kuat yang biasanya digunakan dalam
mensintesis senyawa organik. Fasa katalis sama dengan fase reaktan sehingga sulit
untuk dipisahkan antara katalis dengan reaksinya (Agirre dkk., 2013). Adanya
keterbatasan pada sifat katalis homogen yang mudah korosi, mempunyai sifat
toksisitas, pencemaran lingkungan dan perlu langkah-langkah untuk menetralisasi
katalis, selain itu dapat menghasilkan limbah asam dalam jumlah besar sehingga
menyebabkan pencemaran lingkungan (Capeletti dkk., 2000). Dari kelemahan
itulah maka diusulkan adanya katalis heterogen yang mempunyai sifat lebih baik
daripada katalis homogen.
Katalis heterogen mempunyai fasa katalis yang berbeda dengan reaktan dan
hasil reaksi (Agirre dkk., 2013). Katalis dapat digunakan pada tekanan tinggi, suhu
tinggi dan mempunyai sisi permukaan yang aktif. sehingga sangat mudah untuk
kontak dengan reaktan. Selain itu, sifatnya yang ramah lingkungan, sangat
dibutuhkan dalam mensintesis agar tidak mencemari lingkungan dan tidak korosif
(Guan dkk., 2009). Katalis heterogen telah banyak digunakan dalam proses
penyulingan minyak dan produksi kimia karena memiliki keuntungan yang dapat
digunakaan kembali dan digunakan dalam jangka panjang. Dari beberapa alasan
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
9
tersebut maka katalis heterogen dapat menggantikan kinerja katalis homogen
(Zhang kun dkk., 2013).
Banyak katalis heterogen yang digunakan dalam reaksi asetalisasi dan
ketalisasi
seperti
zeolit,
amberlis
70,
aluminosilikat
mesopori,
dan
niobiumphosphate (Freitas dkk., 2016).
Tabel 2.1 Beberapa reaksi asetalisasi/ketalisasi menggunakan katalis heterogen.
Al-MCM
Senyawa
karbonil
Benzaldehida
Amberlis 47
Formaldehida
Etilen glikol
Propilen glikol
Heksilen glikol
Gliserol
Zr-MOF
Benzaldehida
Metanol
Arrozi dkk. (2015)
Resin
polistrirena
MOR,
Asetaldehida
Etanol
Capeletti dkk. (2000)
Zeolit beta
2-asetonafton
Propilen glikol
Climent dkk. (2004)
Katalis
SKRIPSI
Alkohol
Daftar pustaka
Ajaikumar dan
pandurangan (2008)
Agirre dkk. (2011)
Amberlis 70, Etil levulinat
Zeolit, H-ZSM
5
Etilen
glikol, Freitas dkk. (2016)
1,2dodekanadiol
Zeolite H-FAU
Methanol
Sikloheksanon
Asetofenon
Benzofenon
Thomas dkk. (2004)
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
10
2.4 Aluminosilikat
Aluminosilikat sebagai bahan geopolimer anorganik yang terdiri dari
struktur amorf tiga-dimensi yang diakibatkan polimerisasi aluminosilikat monomer
dalam larutan basa. Aluminosilikat mempunyai komposisi kimia yang sama dan
setiap molekul mempunyai sifat yang berbeda. Selain itu, aluminosilikat diperoleh
dengan cara sintesis antara aluminium dan silika. Beberapa sintesis menggunakan
sumber aluminium seperti natrium aluminat, aluminium sulfat, aluminium oksida
hidroksida, dan alkoksida aluminium. Senyawa yang mengandung aluminium
oksida dan oksida silikon dikenal sebagai aluminosilikat (Rowles dkk., 2003).
Senyawa aluminosilikat terbentuk dari penggantian beberapa ion Si4+ dalam silikat
oleh ion Al3+ (Lopes dkk., 2014). Atom aluminium menggantikan atom silikon
dalam struktur tetrahedral atau menempati lubang oktahedral atom oksigen yang
membuat struktur lebih kompleks. Substitusi silikon tetravalen dengan aluminium
trivalen menyebabkan kekurangan muatan yang harus dikompensasi dengan kation
lain seperti H+, Na+, dan Ca2+ (Rowles dkk., 2003).
Pada umumnya aluminosilikat diaplikasikan dalam berbagai bidang
terutama dalam bidang katalis. Kandungan aluminosilikat dapat ditemukan di zeolit
dan aluminosilikat
mesopori.
Suharso dkk. (2011) menyatakan bahwa
aluminosilikat memiliki luas permukaan yang tinggi dan ukuran pori yang besar.
Potensi penggunaan aluminosilikat mesopori sebagai katalis sangat diminati oleh
beberapa peneliti. Banyak penelitian berupaya menfokuskan pengembangan pada
aluminosilikat mesoporori karena memiliki keunggulan seperti kandungan
aluminium yang tinggi dan stabilitas hidrotermal tinggi (Tanaka dkk., 2008).
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
11
Menurut Neelakandeswari, dkk., 2012 aluminosilikat mesopori mempunyai
kinerja tinggi sekitar 94-99% saat digunakan sebagai katalis dan aluminosilikat
dalam bentuk amorf dapat digunakan sebagai katalis (Corma, dkk., 1994).
Rasio mol Si/Al pada aluminosilikat merupakan parameter yang
menunjukkan karakter aluminosilikat dalam hasil sintesisnya. Tinggi rendahnya
rasio mol Si/Al akan mempengaruhi kekuatan kerangkanya, keasaman, dan luas
permukaan (Li, dkk., 2010). Menurut Zhao, dkk., 2011 melaporkan tentang
pengaruh rasio mol Si/Al pada zeolit bahwa luas permukaan dan volume pori akan
semakin besar dengan berkurangnya rasio mol Si/Al, hal ini akan mempengaruhi
aktivitas aluminosilikat pada proses transformasi katalitik. Semakin tinggi
keasaman, luas permukaan, dan volume pori yang semakin besar, maka sisi aktif
zeolit akan semakin banyak sehingga aktivitas katalitiknya akan semakin tinggi
(Cejka, dkk., 2007).
2.5 Pertukaran Kation
Aluminosilikat mengandung kation-kation K+ Na+ Ca2+ atau Mg2+ (Rowles
dkk., 2003) selain itu terdapat molekul air didalam pori dan oksida bebas di
permukaan seperti Al2O3, SiO2, CaO, MgO, Na2O dan K2O yang dapat menutupi
pori-pori atau sisi asam aktif dari aluminosilikat sehingga dapat menurunkan
kapasitas adsorpsi maupun sifat katalisisnya maka dari itu pertu diaktivasi terlebih
dahulu sebelum digunakan. Aktivasi dapat dilakukan dengan cara pemanasan pada
suhu 300-400 C untuk melepaskan molekul air. Selanjutnya dilakukan pertukaran
kation antara ion Na+ dalam aluminosilikat dengan larutan garam (Augustine.,
1996). Saat direndam dengan larutan NH4Cl akan menyebabkan terjadinya
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
12
pertukaran ion antara ion Na+ dalam aluminosilikat diganti oleh ion amonium dari
larutan NH4Cl. Pada saat kalsinasi dengan suhu 550 ºC, ion amonium akan terurai
menjadi ion H+ dan Gas NH3 dapat lepas sedangkan ion H+ tetap berada dalam
aluminosilikat (Augustine., 1996). Selanjutnya dilakukan adsorpsi desorpsi piridina
yang berfungsi mengetahui sisi asam Lewis dan sisi asam Bronsted pada
permukaan katalis.
2.6 Uji Keasaman
Keasaman pada permukaan padatan katalis dapat ditinjau dari sisi asam
Lewis dan sisi asam Bronsted. Jumlah keasaman sisi asam total diwakili oleh
jumlah basa yang teradsorpsi secara keseluruhan. Uji keasaman dengan cara
adsorpsi desorpsi piridina FTIR. Permukaan katalis dapat teradsorpsi dengan
adanya piridina sebab permukaan katalis mempunyai ion H+ bebas yang dapat
berikatan dengan pasangan elektron bebas dari basa piridina. Jika adanya interaksi
sisi asam Lewis maka permukaan katalis dapat menerima pasangan elektron bebas
dari basa piridina dan jika ada interaksi sisi asam Bronsted maka permukaan katalis
mendonorkan ion H+ ke basa piridina. Interaksi sisi asam Lewis dan sisi asam
Bronsted dapat dilihat pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 Interaksi katalis dengan basa piridina (Layman dkk., 2003)
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
13
Pada umumnya pengukuran keasaman menggunakan radiasi sinar
inframerah yang termasuk ke dalam radiasi gelombang elektromagnetik yang
memiliki panjang gelombang antara 0,07 µm sampai 500 µm. Spektrofotometri
inframerah digunakan sebagai metode karakterisasi untuk mengidentifikasi sisi
asam Lewis dan sisi asam Bronsted yang berada pada permukaan katalis.
Analisis dilakukan dengan FTIR pada daerah bilangan gelombang sekitar
700-2000 cm-1. Ajaikumar dan Pandurangan. (2008) menyatakan bahwa pita
serapan yang muncul di bilangan gelombang 1545 cm- 1 menunjukkan adsorpsi
piridina pada asam Bronsted, dan pita serapan yang muncul di bilangan gelombang
1455 cm-1 dan 1623 cm-1 menunjukkan piridina teradsorpsi pada asam Lewis serta
pita serapan yang muncul di sekitar 1500 cm-1 adalah pita kombinasi keduanya
antara asam Bronsted dan asam Lewis.
Hasil penelitian Liu dkk. (2014) mengatakan bahwa analisis dengan FTIR
menghasilkan dua pita yang terdeteksi pada sekitar 1540 cm-1 dan sekitar 1455 cm1
dari hasil 2 pita yang terdeteksi dapat disimpulkan bahwa sisi asam Bronsted dan
sisi asam Lewis saling berinteraksi yang dapat dijelaskan pada Gambar 2.5. Setelah
dilakukan proses adsorpsi-desorpsi piridina maka akan dilakukan perhitungan
jumlah sisi asam Lewis dan sisi asam Bronsted berdasarkan perhitungan dengan
menggunakan rumus sebagai berikut (Emeis dkk., 1993)
Jumlah sisi asam (
mmol
gram
)
=
B x L x 10-3
KxG
………… ( 2.1 )
Penjelasan dari rumus diatas adalah:
B = Luas puncak pita Bronsted atau Lewis (cm-1)
L = Luas pelet sampel (cm2) = 0,785 cm2
K = Koefisien asam (Lewis = 1,42 cm.mmol-1 dan Bronsted = 1,88 cm.mmol-1)
G = Massa sampel (gram)
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
14
Lewis
%T
Bronsted
-1 -1
Bilangan
gelombang
Bilangan
gelombang
(cmcm
)
Gambar 2.5 Hasil analisis adsorpsi-desorpsi piridina dengan metode FTIR
(Liu dkk., 2014)
2.7 Karakterisasi Katalis Aluminosilikat
2.7.1 Kromatografi lapis tipis
Kromatografi adalah teknik pemisahan campuran berdasarkan perbedaan
kepolaran komponen dalam medium tertentu. Pada kromatografi, komponenkomponennya dapat dipisahkan antara dua buah fasa yaitu fasa diam dan fasa gerak.
Fasa diam menahan komponen campuran sedangkan fasa gerak dapat melarutkan
zat komponen campuran. Komponen yang mudah tertahan pada fasa diam dapat
tertinggal dan komponen yang mudah larut dalam fasa gerak akan bergerak lebih
cepat (Kantasubrata dkk., 1993). Fasa diam yang digunakan adalah lapis tipis silika
yang sama dengan sebuah lempengan logam yang keras. Silika gel yang digunakan
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
15
adalah silika gel GF254 sebab mengandung indikator/substansi bila diperiksa
dibawah sinar UV dapat berfluoresensi. Silika gel tersebut ditambahkan indikator
seperti timah-kadmium sulfide atau mangan-timah silikat agar dapat berpendar.
Noda yang dihasilkan berwarna gelap dan yang dapat berfluoresensi adalah silika
gel bukan sampelnya (Hu Bin dkk., 2015)
Fasa gerak merupakan pelarut atau campuran pelarut yang sesuai dan
disebut juga sebagai eluen. eluen adalah fasa gerak yang berperan penting pada
proses elusi bagi larutan umpan (feed) untuk melewati fasa diam (adsorben).
Pemisahan komponen sangat dipengaruhi adanya interaksi antara adsorbent dengan
eluen (Kantasubrata dkk., 1993). Pada umumnya eluen yang digunakan yaitu etil
asetat dan n-heksana. Kepolaran suatu eluen dipengaruhi oleh faktor retensi (Rf).
Nilai Rf bertujuan untuk mengetahui posisi zat terlarut pada kromatografi
lapis tipis (Hu Bin dkk., 2015) dan nilai Rf dapat dihitung dengan rumus sebagai
berikut.
Rf =
jarak yang ditempuh substansi
jarak yang ditempuh pelarut
…………
( 2.2 )
2.7.2 Gas Kromatografi (GC)
GC (Gas Chromatography) yang biasa disebut juga Kromatografi gas
merupakan teknik instrumental yang dikenalkan pertama kali pada tahun 1950an. GC merupakan metode yang dinamis untuk pemisahan dan deteksi senyawasenyawa organik yang mudah menguap serta senyawa-senyawa gas anorganik
dalam suatu campuran. Dengan perkembangan zaman teknologi alat gas
kromatografi menghasilkan batas deteksi yang lebih rendah serta identifikasi
senyawa menjadi lebih akurat melalui teknik analisis dengan resolusi yang
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
16
meningkat. GC menggunakan gas sebagai gas pembawa/fase geraknya (Eiceman
dkk., 2013).
Neelakandeswari dkk. (2012) menyatakan bahwa hasil analisis katalis
heterogen diperoleh adanya sinyal yang signifikansi yang menunjukkan aktivitas
katalis heterogen dengan metode gas kromatografi. Hasil kromatogram pada
gambar 2.6 menunjukkan hasil penambahan katalis asam (Van boxtel., 2015) dan
mekanisme analisis dengan instrumen kromatografi gas seperti Gambar 2.5.
Injeksi
sampel
Gas
Detektor
Kolom
System data
Pengontrol suhu
Gambar 2.6 Mekanisme analisis dengan menggunakan GC (Chromatography Gas)
(Van boxtel., 2015)
2.7.3 Gas Kromatografi Spektrofotometer Massa (GC-MS)
Kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) adalah metode yang
mengkombinasikan
kromatografi
gas
dan
spektrometri
massa
untuk
mengidentifikasi senyawa yang berbeda dalam sampel. Paduan antara alat GC dan
MS menghasilkan data yang lebih akurat dalam mengidentifikasi senyawa yang
dilengakapi dengan fragmen-fragmen molekulnya. Sampel yang dibutuhkan dalam
bentuk fasa uap dalam jumlah yang sedikit (umumnya kurang dari 1 mg).
Kromatografi gas menggunakan gas pembawa dalam alat GC pada tekanan kurang
lebih 760 torr dan spektrometer massa beroperasi pada kondisi vakum di tekanan
10-6 – 10-5 torr (Douglas A dkk, 1991). Setiap molekul membutuhkan jumlah waktu
(waktu retensi) yang berbeda untuk keluar dari kromatografi gas.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
17
Kegunaan alat spektrometer massa untuk menangkap, mengionisasi,
mempercepat, membelokkan, dan mendeteksi molekul yang terionisasi secara
terpisah. Prinsip kerja spektrometer massa dengan cara pemecahan masing-masing
molekul yang terionisasi sehingga dapat terdeteksi fragmen untuk mengetahui berat
molekul. Berikut ini diagram skematik instrumen GC-MS.
Gas
Injeksi sampel
Pipa kapiler
Sistem Data
Gambar 2.7 Mekanisme analisis dengan menggunakan GC-MS
(Van boxtel., 2015)
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium kimia analatik, Departemen Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga. Selanjutnya karakterisasi
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) dilaksanakan di Laboratorium
Instrumentasi, Jurusan kimia, Institut Teknologi Sepuluh November, karakterisasi
Chromatography gas (GC) dilaksanakan di Laboratorium Energi, Institut
Teknologi Sepuluh November dan Analisis Kromatografi lapis tipis (KLT) di
laboratorium kimia analatik, Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga, karakterisasi Chromatography gas- mass spectrometer
(GC-MS) dilaksanakan di laboratorium PT. Gelora Jaya Wismilak. Penelitian
dilaksanakan hingga bulan Mei 2016
3.2
Alat dan Bahan Penelitian
3.2.1 Alat penelitian
Pada penelitian ini digunakan beberapa alat untuk pertukaran kation antara
lain refluks, termometer, oven merk Memmert UNB 400, hotplate merk Cimarec,
peralatan gelas, stirrer magnetic, centrifuge merk Hittech, tabung gas nitrogen yang
dilengkapi dengan pengatur aliran gas, timbangan analitik merk Ohauss Analytical
Balance. Selanjutnya digunakan beberapa alat saat uji keasaman antara lain tabung
gelas boro-silikat yang dilengkapi dengan wadah piridina, tabung gas nitrogen yang
dilengkapi dengan pengatur aliran gas, mortar agat, timbangan analitik Ohauss
Analytical Balance, cincin baja (cetakan pellet), termometer, furnace merk
18
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
19
Nabartherm. Selanjutnya digunakan beberapa alat saat uji aktivitas antara lain
hotplate merk Cimarec, labu alas bulat leher tiga, pengaduk magnetik, termometer
dengan suhu 150 °C, refluks, alat Dean Stark, pendingin dengan bentuk spiral, tutup
karet untuk labu, lembaran paraffin, syringe berukuran 250 µL dengan jarum
sepanjang 10 cm.
3.2.2 Alat Instrumen
Instrumen yang digunakan untuk karakterisasi adalah Gas chromatography
tipe GC7900, detektor FID, inlet PIP, dan kolom BD – ASTMD6584, Instrumen
Gas Chromatography – mass spectrometry (GCMS) tipe HP 6890 series plus
Agilent S/N : US0003614 dan kolom Agilent 190915-433, Instrumen Fourier
Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) tipe Shimadzu 84005.
3.2.3 Bahan Penelitian
Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini antara lain;
Aluminosilikat hasil sintesis dengan rasio mol Si/Al tinggi (80,100,120), senyawa
furfuraldehida (C5H4O2, Sigma aldrich 99%), senyawa 2-asetil furan (C6H6O2,
Sigma aldrich 99%), propilen glikol (C3H802, Merck, 99%), amonium asetat
(NH4CH3CO2, Sigma aldrich, 99%) nitrobenzena (C6H5NO2, Merck, 99%), toluena
(C6H5CH3, Merck, 99%), piridina (C5H5N, Sigma aldrich, 99%), Kromatografi
lapis tipis (GF254) etil asetat (CH3CH2OC(O)CH3, Sigma aldrich, 99 %), n-heksana
(C6H14, Sigma aldrich, 95%)
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
20
3.3
Diagram Alir Penelitian
3.3.1 Pertukaran kation
Aluminosilikat mesopori
sebanyak 0,5 gram
Direfluks menggunakan 20 ml
larutan amonium asetat 0,5 M
pada suhu 60 °C selama tiga jam
Hasil campuran
Disentrifuge selama 5 menit
40 rpm
Dikeringkan pada suhu 110 °C
selama 12 jam
Hasil campuran kering
Dikalsinasi pada suhu 550 °C
selama satu jam
Katalis H-Aluminosilikat
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
21
3.3.2 Uji keasaman
Katalis aluminosilikat hasil
pertukaran kation sekitar
±15 mg
Dihaluskan dengan mortar
lalu di press
Pelet
Dimasukkan ke dalam holder
pelet lalu dialiri gas nitrogen dan
dipanaskan dalam furnace dengan
suhu 400 °C selama tiga jam
Pelet kering
Dikeringkan di suhu ruangan,
dialirkan gas piridina selama 1
jam dan didiamkan selama satu
jam (gas nitrogen dimatikan)
Pelet hasil teradsorpsi
piridina
Dipanaskan kembali di dalam
furnace (gas nitrogen dialirkan)
selama tiga jam pada suhu 150 °C.
Pelet hasil
terdesorpsi
Didinginkan dan
dianalisis dengan FTIR
Analisis data
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
22
3.3.3 Uji aktivitas katalis
3.3.3.1 Uji aktivitas dalam reaksi asetal
Senyawa furfuraldehida
(1,12 mmol)
Propilen glikol (2,15 mmol)
Nitrobenzena sebanyak 100µL
Toluena (20 ml)
Katalis 0,02 gram
Dalam labu alas bulat 50 ml
Direfluks dengan peralatan
Dean Stark pada suhu 105106 °C selama empat jam
Dilakukan sampling sebanyak 200 µL
pada menit ke 0, 15, 30, 60, 120, 240.
Hasil uji aktivitas
Analisis dengan kromatografi lapis
tipis, GC, dan GC-MS
Analisis data
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
23
3.3.3.2 Uji aktivitas dalam reaksi ketal
Senyawa 2-asetil-furan
(1,12 mmol)
Propilen glikol (2,15 mmol)
Nitrobenzena sebanyak 100µL
Toluena (20 ml)
Katalis 0,02 gram
Dalam labu alas bulat 50 ml
Direfluks dengan peralatan
Dean Stark pada suhu 105106 °C selama empat jam
Dilakukan sampling sebanyak 200 µL
pada menit ke 0, 15, 30, 60, 120, 240.
Hasil uji aktivitas
Analisis dengan kromatografi lapis
tipis, GC, dan GC-MS
Analisis data
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
24
3.4
Prosedur Penelitian
3.4.1 Pertukaran kation pada katalis
Dalam pembentukan suatu reaksi digunakan katalis, agar katalis dapat
dipakai maka dilakukan pertukaran kation. Langkah awal pertukaran kation dengan
cara merefluks masing-masing padatan katalis aluminosilikat hasil sintesis dengan
rasio mol Si/Al tinggi dalam larutan amonium asetat 0,5 M pada suhu 60 °C selama
tiga jam. Selanjutnya hasil padatan dari pertukaran kation dipisahkan dengan
centrifuge selama 5 menit 40 rpm, lalu dikeringkan dengan oven pada suhu 110 °C
selama 12 jam kemudian dilakukan kalsinasi bertahap pada suhu 550 °C. Hasil
padatan digunakan uji keasaman piridina.
3.4.2 Uji keasaman katalis
Uji keasaman sangat penting untuk mengetahui sisi asam Lewis dan sisi
asam Bronsted yang terdapat pada sampel. Keasaman permukaan katalis dapat
ditentukan dengan metode adsorpsi-desorpsi piridina yang dianalisis dengan FTIR.
Langkah awal yang dilakukan adalah sampel yang telah ditukar kation ditimbang
sekitar ± 15 mg dan dihaluskan selanjutnya sampel dibuat menjadi pelet dengan
cara di press didalam holder pelet yang berdiameter 10 nm. Kemudian pelet yang
sudah terbentuk dimasukkan ke cincin baja yang selanjutnya dimasukkan ke dalam
tabung gelas tahan panas dan furnace dinyalakan, dialiri gas nitrogen pada suhu 400
°C selama empat jam. Setelah pelet direaksikan maka didiamkan sampai dingin
dalam suhu ruang kemudian dialirkan gas piridina selama 1 jam dan dikeringkan
dengan cara menutup lubang tabung selama 1 jam. Adsorpsi piridina dapat terjadi
jika dilakukan setelah pelet dalam keadaan dingin. Selanjutnya tabung yang berisi
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
25
pelet dimasukkan kembali ke dalam furnace pada suhu 150 °C selama tiga jam dan
dialiri gas nitrogen. Proses tersebut termasuk proses desorpsi piridina. Hasilnya
didinginkan dan dianalisis dengan instrumen FTIR.
3.4.3 Uji aktivitas katalis
3.4.3.1 Uji aktivitas katalis dalam pembentukan asetal
Uji aktivitas katalis dilakukan dalam reaksi pembentukan asetal. Sampel
yang telah ditukar kation ditimbang sebanyak 0,02 gram lalu diaktivasi pada suhu
100oC selama 24 jam. Uji aktivitas katalis dengan cara mereaksikan bahan yang
dianalisis ke dalam 50 mL labu alas bulat berleher tiga, kemudian selama reaksi
digunakan alat Dean Stark untuk menjebak air yang terbentuk selama reaksi agar
tidak kembali ke reaksi. Tahapan uji katalis dalam pembentukan reaksi asetal
seperti berikut: dicampurkan senyawa furfuraldehida sebanyak 1,12 mmol, propilen
glikol 2,15 mmol, 100 µL nitrobenzena, 20 mL toluena dan 0,02 g katalis yang telah
dikeringkan kemudian direfluks pada suhu 105-106 °C selama empat jam. Saat
reaksi berlangsung dilakukan sampling sebanyak 200 µL dengan syringe berukuran
250 µL pada menit ke 0, 15, 30, 60, 120, 240 yang selanjutnya dianalisis dengan
gas chromatography (GC) yang berfungsi untuk uji kualitatif. Kemudian hasil uji
aktivitas katalis dianalisis dengan menggunakan kromatografi lapis tipis untuk
mengetahui senyawa asetal telah terbentuk dan dianalisis dengan gas
chromatography – mass spectrometer (GC-MS) yang berfungsi untuk uji
kuantitatif sehingga dapat mengetahui massa molekul relatif.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
26
3.4.3.1 Uji aktivitas katalis dalam pembentukan ketal
Uji aktivitas katalis dilakukan dalam reaksi pembentukan ketal. Sampel
yang telah ditukar kation ditimbang sebanyak 0,02 gram lalu diaktivasi pada suhu
100oC selama 24 jam. Uji aktivitas katalis dilakukan dengan cara dimasukkan
semua bahan yang dianalisis ke dalam 50 mL labu alas bulat berleher tiga,
kemudian selama reaksi dibutuhkan alat Dean Stark untuk menjebak air yang
terbentuk selama reaksi agar tidak kembali ke reaksi. Tahapan uji katalis dalam
pembentukan reaksi ketal seperti berikut: mencampurkan senyawa 2-asetil furan
sebanyak 1,12 mmol, propilen glikol 2,15 mmol, 100 µL nitrobenzena, 20 mL
toluena, dan 0,02 g katalis yang telah dikeringkan kemudian direfluks pada suhu
105-106 °C selama empat jam. reaksi berlangsung dilakukan sampling sebanyak
200 µL dengan syringe berukuran 250 µL pada menit ke 0, 15, 30, 60, 120, 240
yang selanjutnya dianalisis dengan gas chromatography (GC) yang berfungsi untuk
uji kualitatif. Kemudian hasil uji aktivitas katalis dianalisis dengan menggunakan
kromatografi lapis tipis untuk mengetahui senyawa ketal telah terbentuk dan
dianalisis dengan gas chromatography – mass spectrometer (GC-MS) yang
berfungsi untuk uji kuantitatif sehingga dapat mengetahui massa molekul relatif.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
27
3.5
Analisis Hasil Reaksi
3.5.1 Kromatografi Lapis Tipis
Sampel dianalisis menggunakan kromatografi lapis tipis untuk mengetahui
senyawa asetal dan ketal dapat terbentuk atau tidak. Prinsip kerja kromatografi lapis
tipis yaitu memisahkan sampel berdasarkan perbedaan kepolaran. Dengan cara
menotolkan standar furfuraldehida/2-asetil-furan dan hasil reaksi asetal/ketal pada
silika gel. silika dielusi dengan eluen n-heksana:etil asetat (4:1) dan noda yang
terbentuk dapat dilihat dibawah lampu UV. Pada umumnya senyawa yang disinari
dibawah lampu UV akan berwarna gelap. Analisis kromatografi lapis tipis ini hanya
melihat bercak noda yang dihasilkan bertambah atau tidak.
3.5.2 Kromatografi Gas (GC)
Selama proses sintesis berlangsung beberapa menit dilakukan sampling
pada menit ke 0 dan 240. Saat pengambilan sampel sebanyak 200 µL yang
menggunakan syringe berukuran 250 µL dengan jarum sepanjang 10 cm.
Pengambilan melalui tutup karet silicon yang dipasang di salah satu mulut labu,
setelah pengambilan sampel lubang bekas jarum ditutup menggunakan lembar
parafilm agar tidak terjadi penguapan larutan, Selanjutnya dianalisis menggunakan
kromatografi gas (GC) tech comp 7900 dengan detector F10. Saat dianalisis
menggunakan kolom Agilent HP 88 dengan panjang sekitar 60 m dengan diameter
0,250 mm yang berisi 88% sianopropil-aril-polisikloheksan. Mula-mula mengatur
suhu inlet yang berada di dalam detektor pada suhu 250 ºC dan suhu oven diatur
pada suhu 80 ºC selama 1 menit dan diprogram sampai suhu 220 ºC dengan laju
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
28
kenaikan 10 ºC per menit. Volume sampel hasil reaksi uji aktivitas diinjekkan
sekitar 1,0 µL dengan laju alir gas pembawa 2 ml per menit.
3.5.3 Kromatografi Gas – Spektrometri Massa (GC-MS)
Analisis dengan GC-MS ini berfungsi untuk analisis secara kuantitatif yang
hasilnya didapatkan berupa kromatogram dan spektra masaa antara m/z dengan
intensitas (%) yang dapat memprediksi masaa molekul relatif dari suatu senyawa.
Analisis menggunakan peralatan HP 6890 series plus Agilent S/N : US0003614 dan
kolom Agilent 190915-433 HP- 5MS 5%. Langkah awal adalah mengatur suhu
oven diatur pada suhu 10 ºC selama 1 menit dan diprogram sampai suhu 230 ºC
dengan laju kenaikan 10 ºC per menit. Kemudian ditahan selama 10 menit di dalam
inlet yang menggunakan mode split pada suhu 300 ºC, tekanan 10,5 psi,
perbandingan rasio split 50 : 1, aliran split 50 ml per menit, aliran total 54,2 ml per
menit dengan gas pembawa helium. Volume sampel hasil reaksi uji aktivitas
diinjekkan sekitar 1,0 µL pada alat GC-MS.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ada beberapa tahap yang telah dilakukan pada penelitian ini, diantaranya
yaitu proses pertukaran kation hasil sintesis aluminosilikat mesopori, uji keasaman
katalis, uji aktivitas katalis aluminosilikat dalam pembentukan asetal dan ketal.
Hasil uji aktivitas katalis di analisis dengan kromatografi lapis tipis, GC, dan GCMS.
4.1 Hasil Pertukaran Kation pada Aluminosilikat mesopori.
Hasil sintesis aluminosilikat mesopori dengan rasio mol Si/Al tinggi
(80,100,120) di tukar kation dengan larutan amonium asetat yang berfungsi
memberi sisi asam pada aluminosilikat. Proses pertukaran kation dilakukan dengan
cara mereaksikan aluminosilikat mesopori sebanyak 0,5 gram dengan larutan
amonium asetat sebanyak 20 ml selama 3 jam pada suhu 60°C (Liu Y dkk, 2010).
Pada proses pertukaran kation ini menggunakan larutan amonium asetat
(CH3COONH4) yang memliki titik leleh sebesar 114°C sehingga akan terjadi
pertukaran ion antara ion Na+ pada aluminosilikat mesopori dengan ion NH4+ pada
amonium asetat (Augustine, 1996). Saat proses pertukaran kation telah selesai ion
NH4+ akan menempel pada aluminosilikat, berikut reaksi yang terjadi:
Na+ [Si-O-Al](s) + CH3COONH4(aq)
NH4[Si-O-Al](s) + CH3COONa(aq)
Setelah proses refluks selesai, campuran dipisahkan dari padatan dengan di
sentrifuge selama 5 menit dengan kecepatan 40 rpm. Padatan yang diperoleh
berwarna putih, filtrat yang diperoleh berwarna keruh. Kemudian filtrat di simpan
SKRIPSI
29
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
30
di botol coklat 50 ml dan padatan dikeringkan dengan menggunakan oven pada
suhu 110°C selama 24 jam. Gambar 4.1 menunjukkan reaksi pertukaran kation
antara aluminosilikat mesopori dengan amonium asetat.
Na+
HO
O
Si
O
O
Al
O
O
Si
O
O
Si
O
O
OH
Na+
O
O
O
Si
Al
O
O
O
O
+ CH3COONH4
O
Si
O
Al
O
O
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Kalsinasi
-NH3
H+
HO
Si
O
OH
NH4+
NH4+
HO
O
O
O
Al
OH
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Gambar 4.1 Reaksi Pertukaran Kation (Augustine, 1996).
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
31
Selanjutnya dilakukan kalsinasi secara bertahap dengan menggunakan
furnace selama 6 jam pada suhu 550°C. Fungsi dilakukan kalsinasi agar ion
amonium (NH4+) akan terurai menjadi ion H+ dan gas NH3 akan lepas, sedangkan
ion H+ akan tetap berada dalam struktur aluminosilikat (Augustine, 1996). Padatan
yang telah kering ini dinamakan KAM (katalis aluminosilikat mesopori). Hasil
pertukaran kation pada salah satu katalis yang dapat dilihat pada Gambar 4.2
Sebelum pertukaran kation
Sesudah pertukaran kation
Gambar 4.2 Hasil pertukaran kation pada aluminosilikat
4.2 Uji Keasaman
Hasil pertukaran kation aluminoslikat mesopori digunakan untuk uji
keasaman dengan piridina. Uji keasaman ini menggunakan prinsip adsorpsi
desorpsi dengan bantuan piridina. Tujuan dilakukan uji keasaman adalah untuk
mengetahui sisi asam Lewis maupun sisi asam Bronsted yang terdapat dalam
sampel, yang ditentukan berdasarkan spektra FTIR.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
32
Langkah awal yang dilakukan yaitu ditimbang sampel sekitar ±15 mg,
dihaluskan dengan mortar, dan dibuat menjadi pelet dengan cara di press, lalu di
letakkan di cincin baja (holder pelet) yang berdiameter 10 nm kemudian
dimasukkan ke tabung gelas tahan panas dengan bantuan kawat tipis agar holder
pelet dapat berada di tempat yang diinginkan dan pelet tidak rusak. Tabung gelas
yang berisi holder sampel dimasukkan ke dalam furnace, suhu diatur sampai 400
°C selama 3-4 jam dan dialiri gas nitrogen. Gambar 4.3 menunjukkan pelet yang
akan digunakan saat uji keasaman.
Gambar 4.3 Pelet aluminosilikat
Setelah proses tersebut selesai suhu furnace diturunkan sampai 30 °C (suhu
ruangan), lalu dialiri gas piridina selama 1 jam. Saat proses tersebut piridina akan
teradsorpsi pada permukaan aluminosilikat yang mempunyai ion H+ bebas yang
dapat berikatan dengan pasangan elektron bebas dari piridina. Selanjutnya gas
nitrogen dimatikan selama 1 jam dan suhu furnace diatur kembali sampai 150 °C
selama 3 jam. Saat proses tersebut piridina akan terdesorpsi dengan adanya
pemanasan.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
33
Saat ion H+ pada permukaan sampel menerima pasangan elektron bebas dari
basa piridina maka sampel bersifat asam Lewis (Layman dkk., 2003). Mekanisme
reaksi yang terjadi pada permukaan katalis yang bersifat asam Lewis ditunjukkan
pada Gambar 4.4
H+
HO
Si
O
O
O
Al
O
OH
H+
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
+
N
Si
O
OH
N
HO
O
O
Al
O
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Kalsinasi
Si
O
OH
H+
HO
O
O
O
Al
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Gambar 4.4 Permukaan katalis bersifat asam Lewis (Layman dkk., 2003).
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
34
Pada saat permukaan sampel mendonorkan ion H+ pada basa piridina maka
sampel bersifat asam Bronsted (Layman dkk., 2003). Gambar 4.5 menunjukkan
mekanisme reaksi yang terjadi pada permukaan katalis yang bersifat asam
Bronsted.
H+
HO
Si
O
O
O
Al
O
OH
H+
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
+
N
Si
O
OH
N
HO
O
O
Al
O
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Kalsinasi
Si
O
OH
H+
HO
O
O
O
Al
O
O
O
Si
O
O
O
Si
O
O
Si
Al
O
O
O
O
Gambar 4.5 Permukaan katalis bersifat asam Bronsted (Layman dkk., 2003).
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
35
Setelah proses pemanasan selesai sampel didinginkan dan dianalisis.
Sampel yang berada pada holder pelet akan dimasukkan pada holder FTIR agar
dapat dimasukkan dalam instrumen FTIR. Gambar 4.6 menunjukkan rangkaian alat
uji keasaman piridina.
2
5
3
1
4
6
Gambar 4.6 Rangkaian alat uji keasaman
Keterangan:
1. Pipa menuju tabung gas N2
2. Kran penutup tabung
3. Tabung gelas tahan panas
SKRIPSI
4. Tabung cairan piridina
5. Tubular furnace
6. Selang gas N2
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
36
Hasil spektra FTIR pada Gambar 4.7 menunjukkan bilangan gelombang di
sekitar 1450 cm-1 yang menandakan adanya sisi asam Lewis pada permukaan
katalis. Pada katalis rasio mol Si/Al 80 menunjukkan intensitas spektra yang kecil
sedangkan untuk rasio mol Si/Al 100 dan rasio mol Si/Al 120 menunjukkan
intensitas spektra yang tinggi. Selanjutnya pada katalis rasio mol Si/Al 80, 100, dan
120 dihasilkan spektra pada bilangan gelombang di sekitar 1550 cm
-1
dengan
intensitas yang kecil dan menandakan adanya sisi asam Bronsted pada permukaan
katalis. Selain itu dihasilkan spektra pada bilangan gelombang sekitar 1490 cm-1
yang menandakan gabungan sisi asam Lewis dan sisi asam Bronsted. Untuk rasio
mol Si/Al 80 menunjukkan intensitas spektra yang lebih tinggi daripada rasio mol
Si/Al 100 dan rasio 120. Berikut Gambar hasil spektra FTIR setelah dilakukan uji
keasamaan piridina.
Asam Lewis dan Bronsted
Asam Lewis
Asam Bronsted
1.4
1.3
Absorbans
1.2
1.1
KAM-120
1.0
0.9
KAM-100
0.8
KAM-80
0.7
0.6
1600
1580
1560
1540
1520
1500
1480
1460
1440
1420
1400
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 4.7 Hasil FTIR Uji keasaman piridina senyawa aluminosilikat.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
37
Spektra yang muncul pada panjang gelombang sekitar 1450 cm-1 dapat
terjadi karena permukaan sampel menerima pasangan elektron bebas dari basa
piridina (sisi asam Lewis) sedangkan pada panjang gelombang sekitar 1550 cm-1
dapat terjadi karena permukaan sampel mendonorkan ion H+ kepada basa piridina
(sisi asam Bronsted) (Hense dkk., 2012)
Dari hasil spektra yang dihasilkan dapat digunakan untuk perhitungan
jumlah sisi asam Lewis dan asam Bronsted dengan rumus seperti persamaan 2.1
(Emeis dkk., 1993), Penjelasan rumus B merupakan luas puncak pita Lewis atau
Bronted, nilai L sebesar 0,785 cm2 (luas pelet sampel), Koefisien asam Lewis
sebesar 1,42 cm.mmol-1 dan asam Bronsted sebesar 1,88 cm.mmol-1, dan G adalah
massa sampel yang digunakan.
Didapatkan luas puncak pita Lewis dan Bronsted pada aluminosilikat
dengan rasio mol Si/Al yang berbeda. Pada rasio mol Si/Al 80 luas puncak Lewis
sebesar 0,0 cm-1 dan luas puncak Bronsted sebesar 0,99853 cm-1. Untuk rasio mol
Si/Al 100 luas puncak Lewis sebesar 2,418 cm-1 dan luas puncak Bronsted sebesar
0,9565 cm-1, selanjutnya untuk rasio mol Si/Al 120 luas puncak Lewis sebesar
2,6843 cm-1 dan luas puncak Bronsted sebesar 0,9923 cm-1. Sehungga didapatkan
jumlah sisi asam dari perhitungan tersebut yang dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Jumlah Sisi Asam
SKRIPSI
Nama Sampel
Massa sampel (gram)
KAM-80
KAM-100
KAM-120
0,0142
0,0121
0,0123
Jumlah Sisi Asam (mmol/g)
Lewis
Bronsted
0,000
0,0293
0,110
0,0330
0,120
0,0336
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
38
Dari hasil uji keasaman dapat diketahui jumlah sisi asam Lewis maupun sisi
asam Bronsted yang berada pada katalis aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al.
Hasil yang diperoleh pada rasio mol Si/Al 100 dan 120 menunjukkan sisi asam
Lewis dan asam Bronsted lebih besar daripada rasio mol Si/Al 80. Dari perhitungan
jumlah sisi asam tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi rasio Si/Al dapat
menghasilkan sisi asam Lewis maupun asam Bronsted lebih banyak (Ramirez dkk.,
2011).
4.3 Uji Aktivitas Katalis dalam reaksi asetalisasi dan reaksi ketalisasi
Sebelum dilakukan uji aktivitas katalis maka katalis diaktivasi terlebih dahulu
dengan cara dipanaskan pada suhu 100°C selama 24 jam. Hal tersebut dilakukan
bertujuan untuk mengaktifkan permukaan katalis. Peralatan yang digunakan dalam
uji aktivitas antara lain: seperangkat alat refluks yang dilengkapi dengan alat Dean
Stark dan peralatan alat gelas lainnya. Penggunaan alat Dean Stark ini bertujuan
untuk menjebak air yang terbentuk selama reaksi agar tidak kembali ke reaksi. Pada
Gambar 4.8 dijelaskan peralatan uji aktivitas katalis, dalam reaksi ini menggunakan
kondensor berbentuk spiral yang bertujuan untuk mengembunkan kembali pelarut
yang mudah menguap dengan lebih baik, sehingga resiko pelarut hilang ke
lingkungan semakin kecil dan dapat kembali melarutkan bahan yang akan di
sintesis.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
39
Air terjebak
didalam alat Dean
Stark selama reaksi
berlangsung
1
3
4
2
5
Gambar 4.8 Serangkaian alat uji aktivitas katalis.
Keterangan : 1. Kondensor berbentuk spiral
2. Alat Dean Stark
3. Labu alas bulat leher 3
4. Termometer
5. Hotplate
Langkah awal uji aktivitas katalis adalah ditimbang sampel sesuai prosedur
3.4.3 di timbangan analitik, dimasukkan ke dalam labu alas bulat leher 3, diatur
posisi alat refluks yang dilengkapi alat Dean Stark dan posisi pemanas listrik.
Kemudian direfluks pada suhu 105-106 °C selama 4 jam. Suhu yang digunakan
bertujuan agar H2O yang terbentuk dapat menguap, dapat terkondensasi kembali
dan terperangkap di dalam alat Dean Stark sehingga dapat terpisah dari hasil
sintesis. Sintesis asetal dari bahan furfuraldehida sebanyak 0,1076 gram, propilen
glikol sebanyak 0,1634 gram dan nitrobenzena sebanyak 100 µL sebagai standart
internal untuk pembanding saat analisa GC. Digunakan pelarut toluena sebanyak
20 ml dan katalis sebanyak 0,02 gram. Sedangkan sintesis ketal dari bahan 2-asetil
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
40
furan sebanyak 0,1233 gram, propilen glikol sebanyak 0,1634 gram, nitrobenzena
sebanyak 100 µL, pelarut toluena sebanyak 20 ml, dan katalis 0,02 gram.
Reaksi berlangsung selama 4 jam dengan dilakukan sampling pada menit
0,15,30,60,120, dan 240. Pengambilan sampling menggunakan syringe berukuran
250 µL dengan jarum sepanjang 10 cm melalui tutup karet silikon, setelah
dilakukan sampling bekas jarum ditutup dengan lembar parafilm agar tidak terjadi
penguapan larutan. Sampling campuran reaksi diambil sebanyak 200 µL agar total
sampling maksimal 4 % dari total volume larutan. Setelah reaksi berlangsung
selama 4 jam, hasil uji aktivitas dianalisis menggunakan KLT, GC, dan GC-MS.
Dalam pembentukan senyawa asetal terdapat mekanisme reaksi yang terjadi
melalui 2 tahap yaitu protonasi oksigen dari gugus karbonil pada aldehida oleh
katalis asam yang bereaksi dengan propilen glikol yang menghasilkan hemiasetal
selanjutnya hemiasetal bereaksi kembali dengan katalis asam yang digunakan
sehingga melepaskan molekul air dan terdeprotonasi menghasilkan senyawa asetal
(Liu dkk., 2014). Berikut ini mekanisme reaksi asetalisasi antara furfuraldehida dan
propilen glikol dengan menggunakan katalis asam.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
41
H
O
O
H
O
C
H
O
+ H+
O
O
C
H
H
HO
H
+ H+
H
O
O
O
OH
O
H
OH
- H+
O
OH
O
H
H
O
O
O
OH
O
OH
O
- H20
- H+
O
O
O
Gambar 4.9 Mekanisme reaksi asetalisasi (O’Driscoll dkk., 2016).
Sama hal nya dalam pembentukan ketal melalui 2 tahap yaitu protonasi
oksigen dari gugus karbonil pada keton oleh katalis asam yang bereaksi dengan
propilen glikol yang menghasilkan hemiketal selanjutnya hemiketal bereaksi
kembali dengan katalis asam yang digunakan sehingga melepaskan molekul air dan
terdeprotonasi menghasilkan senyawa ketal (Liu dkk., 2014). Berikut ini
mekanisme reaksi ketalisasi antara 2-asetil-furan dan propilen glikol dengan
menggunakan katalis asam.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
42
H
O
O
H
O
C
+ H+
CH3
O
O
O
C
CH3
CH3
HO
H
+ H+
H
O
O
O
OH
O
- H+
O
OH
CH3
H
OH
CH3
O
H
H
O
O
O
OH
O
OH
- H20
O
CH3
CH3
- H+
O
O
O
CH3
Gambar 4.10 Mekanisme reaksi ketalisasi (Liu dkk., 2014).
4.4 Analisis hasil uji aktivitas katalis
Hasil uji aktivitas katalis dalam pembentukan asetal dan ketal telah
dianalisis dengan kromatografi lapis tipis, kromatografi gas, dan kromatografi gasspektrometri massa. Hasil sintesis berupa larutan yang berwarna bening pada asetal
dan larutan berwarna coklat muda pada ketal.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
43
4.4.1 Analisis dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Kromatografi
lapis tipis
berfungsi untuk memisahkan
campuran
berdasarkan perbedaan kepolaran komponen (Kantasubrata dkk., 1993). Dalam
analisis ini menggunakan silika gel ( GF254 ) sebagai fasa diam dan menggunakan
eluen n-heksana : etil asetat sebanyak 4 ml : 1 ml. Langkah awal yang dilakukan
adalah mempersiapkan wadah chamber yang dijenuhkan dengan eluen yang berisi
n-heksana : etil asetat lalu menotolkan larutan standar sampel dan hasil uji aktivitas
katalis pada silika gel yang telah diberi tanda batas selanjutnya silika gel
dimasukkan dalam wadah chamber dan ditunggu sampai terelusi. Setelah silika gel
terelusi dikeringkan dan dilihat dibawah sinar UV (λ = 254 nm). Warna noda yang
dihasilkan berwarna gelap sebab indikator yang berada pada silika gel
terfluoresensi dibawah sinar UV (Hu Bin dkk., 2015).
Dilakukan analisis kromatografi lapis tipis berfungsi agar mengetahui
produk yang diinginkan telah terbentuk atau belum dengan adanya noda yang
ditimbulkan. Hasil analisis KLT pada senyawa asetal yang diperoleh terlihat pada
Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Hasil KLT senyawa asetal (a) larutan standart furfuraldehida
(b) hasil sintesis senyawa asetal.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
44
Dari hasil analisis senyawa asetal nampak bahwa reaksi telah berjalan sesuai
harapan sebab dihasilkan noda baru pada totolan hasil sintesis. Sedangkan pada
hasil analisis senyawa ketal dihasilkan noda yang sama dengan noda larutan standar
2-aseti-furan sehingga belum terbentuk senyawa ketal yang diharapkan. Dapat
dilihat pada Gambar 4.12
Gambar 4.12 Hasil KLT senyawa ketal (a) larutan standart 2-asetil furan
(b) hasil sintesis senyawa ketal.
Dilakukan analisis kuantitatif dengan menghitung nilai Rf pada noda yang
dihasilkan. Nilai Rf bertujuan untuk mengetahui posisi zat terlarut pada
kromatografi lapis tipis (Mohamen dkk., 2015). Nilai Rf dapat dihitung dengan
rumus berikut ini.
Rf =
SKRIPSI
jarak yang ditempuh substansi
jarak yang ditempuh pelarut
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
45
Nilai Rf yang dihasilkan pada senyawa asetal hasil sintesis sebesar 0,67
sedangkan nilai Rf larutan standar furfuraldehida sebesar 0,45. Dapat simpulkan
bahwa adanya perbedaan antara nilai Rf larutan standar furfuraldehida dengan nilai
Rf hasil sintesis sehingga produk yang diinginkan telah terbentuk. Pada senyawa
ketal tidak dihasilkan nilai Rf karena tidak dihasilkan noda yang jelas seperti
Gambar 4.12.
4.4.2 Analisis dengan Kromatografi Gas
Kromatografi gas adalah suatu metode pemisahan untuk mendeteksi senyawasenyawa organik yang mudah menguap dalam suatu campuran (Eiceman dkk.,
2013). Berdasarkan hasil sintesis senyawa asetal dan ketal yang telah dianalisis,
tidak dihasilkan kromatogram yang sesuai. Dari hasil tersebut tidak memberikan
kromatogram yang baik karena pemilihan kolom yang tidak sesuai dengan senyawa
yang dianalisis.
4.4.3 Analisis dengan GC-MS
Analisis kromatografi gas – spektrometri massa (GC-MS) bertujuan untuk
mengidentifikasi senyawa yang terdapat di dalam sampel. Pemisahan berdasarkan
beda kepolaran yang akan menghasilkan waktu retensi yang berbeda tiap senyawa
dan menghasilkan fragmen-fragmen senyawa yang terionisasi sehingga didapatkan
suatu massa molekul relatif tiap senyawa (Van boxtel., 2015). Fasa diam yang
digunakan yaitu larutan sampel yang dianalisis sedangkan fasa gerak yang
digunakan yaitu gas helium.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
46
1.8e+07
CH3
2,190 menit
1.4e+07
NO2
3,882 menit
Intensitas
1.2e+07
8000000
O
6000000
O
O
3,979 menit
4000000
2000000
2.0
0
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
Waktu retensi
Gambar 4.13 Kromatogram hasil reaksi asetalisasi.
Berdasarkan hasil kromatogram pada Gambar 4.13 dari senyawa
furfuraldehida yang telah disintesis, terdapat 3 puncak yang muncul. Puncak
pertama yaitu pada waktu retensi 2,190 menit menunjukkan puncak toluena, puncak
kedua pada waktu retensi 3,882 menit menunjukkan puncak nitrobenzene, puncak
ketiga pada waktu retensi 3,979 menit menunjukkan puncak senyawa asetal.
Spektra massa pada Gambar 4.14 menunjukkan ion molekul m/z 154 yang sesuai
dengan massa molekul relatif dari 2-furan-2-furyl-4-metil-(1,3)-dioksolan.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
47
13.000
12.000
O
11.000
10.000
m/z 110
O
9000
Intensitas
O
C
H
O
C
H
8000
O
O
7000
m/z 96
m/z 126
6000
O
O
5000
CH2
O
O
4000
m/z 81
m/z 154
3000
2000
1000
20
40
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
m/z
Gambar 4.14 Spektra massa hasil reaksi asetalisasi.
Hasil spektra massa pada Gambar 4.14 menghasilkan puncak-puncak utama
dengan m/z 153, 126, 110, 96, dan 81. Sehingga dapat disimpulkan bahwa sintesis
senyawa asetal dari furfuraldehida telah terbentuk dengan adanya puncak asetal
yang ditandai m/z 154 untuk ion molekul hasilnya dan senyawa yang terbentuk
sesuai dengan hasil mekanisme reaksi yang terjadi pada Gambar 4.9 serta adanya
noda baru pada analisis KLT. Pada Gambar 4.15 menunjukkan fragmen-fragmen
yang dihasilkan dari spektra massa senyawa asetal.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
48
O
O
O
O
m/z 154
O
O
- CH3CH2COO
- CH3CHO
O
- CO
O
m/z 154
O
O
m/z 110
C
- H+
CH2
O
- (CH3)2CO
m/z 126
O
C
H
O
O
m/z 81
O
C
H
- H+
O
C
O
m/z 96
O
m/z 95
m/z 153
Gambar 4.15 Fragmentasi senyawa 2-furan-2-furyl-4-metil-(1,3)-dioksolan
(O’Driscoll dkk., 2016).
1.8e+07
CH3
2,190 menit
1.4e+07
O
O
CH3
Intensitas
1.2e+07
2,382 menit
NO2
8000000
3,882 menit
6000000
4000000
2000000
2.0
0
SKRIPSI
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
Waktu retensi
Gambar 4.16 Kromatogram hasil reaksi ketalisasi.
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
49
13.000
12.000
11.000
10.000
O
Intensitas
9000
m/z 81
C
O
O
8000
C
7000
m/z 123
CH3
6000
O
O
O
C
5000
O
4000
3000
m/z 153
m/z 67
2000
1000
20 40
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
m/z
Gambar 4.17 Spektra massa hasil reaksi ketalisasi
Hasil kromatogram pada Gambar 4.16 menunjukkan kromatogram dari
senyawa 2-asetil furan yang telah disintesis, terdapat 3 puncak yang muncul.
Puncak pertama yaitu pada waktu retensi 2,190 menit menunjukkan puncak
toluena, puncak kedua pada waktu retensi 2,382 menit menunjukkan puncak 2asetil-furan dan puncak ketiga pada waktu retensi 3,882 menit menunjukkan
puncak nitrobenzena. Selanjutnya hasil spektra massa pada Gambar 4.17 yang
menunjukkan fragmen-fragmen yang membentuk senyawa ketal dengan m/z
153,123,81, dan 67. Dari hasil analisis KLT dan hasil analisis GC-MS dapat
disimpulkan bahwa senyawa ketal tidak terbentuk.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang didapat pada penelitian ini, dapat disimpulkan sebagai
berikut.
1. Uji aktivitas katalis dengan cara menambahkan aluminosilikat dengan rasio
mol Si/Al tinggi sebagai katalis ke dalam reaksi furfuraldehida dan 2-asetilfuran dengan propilen glikol untuk membentuk asetal dan ketal melalui
refluks yang disertai peralatan Dean Stark untuk memisahkan air dari hasil
reaksi.
2. Kemampuan aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al tinggi dapat
mengkonversi furfuraldehida menjadi senyawa asetal yang ditandai dengan
adanya noda produk pada analisis KLT dan adanya puncak senyawa asetal
saat analisis GC-MS, Sedangkan aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al
tinggi tidak dapat mengkonversi 2-asetil-furan menjadi senyawa ketal.
SKRIPSI
50
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
51
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh, maka dapat disarankan beberapa
hal sebagai berikut.
1. Penggunaan katalis aluminosilikat dengan rasio mol Si/Al tinggi dapat
digunakan dalam aplikasi di bidang industri lainnya
2. Untuk keperluan karakterisasi senyawa asetal dan ketal selanjutnya perlu
ditambahkan instrument yang lebih tepat untuk mendeteksi terbentuknya
suatu produk yang diharapkan.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR PUSTAKA
Agirre, I., Güemez, M. B., Ugarte, A., Requies, J., Barrio, V. L., Cambra, J. F., &
Arias, P. L. (2013). Glycerol acetals as diesel additives: Kinetic study of
the reaction between glycerol and acetaldehyde. Fuel Processing
Technology, 116, 182-188.
Ajaikumar, S., & Pandurangan, A. (2008). Reaction of benzaldehyde with
various aliphatic glycols in the presence of hydrophobic Al-MCM-41:
A convenient synthesis of cyclic acetals. Journal of Molecular Catalysis
A: Chemical, 290(1), 35-43.
Arrozi, U. S., Wijaya, H. W., Patah, A., & Permana, Y. (2015). Efficient
acetalization of benzaldehydes using UiO-66 and UiO-67: Substrates
accessibility or Lewis acidity of zirconium. Applied Catalysis A:
General, 506, 77-84.
Augustine, R.L., 1996,Heterogeneous Catalysis for Chemist, Marcel Dekker Inc.,
New York.
Braun, R., 1987, Introduction to Instrumental Analysis, McGraw-Hill, Hal. 346582
Capeletti, M. R., Balzano, L., de la Puente, G., Laborde, M., & Sedran, U. (2000).
Synthesis of acetal (1, 1-diethoxyethane) from ethanol and acetaldehyde
over acidic catalysts. Applied Catalysis A: General, 198(1), L1-L4.
Cejka, J., Bekkum, H., Corma, Avelino., Schuth, F., (2007). Introduction to
Zeolite Science and Practice. 3rd Revised Edition. Studies in Surface
Science and Catalysis. Elseiver, Amsterdam, 168.
Corma, A., Fornes, V., Navarro, M. T., & Perezpariente, J. (1994). Acidity and
stability of MCM-41 crystalline aluminosilicates. Journal of
Catalysis, 148(2), 569-574.
Climent, M. J., Corma, A., & Velty, A. 2004. Synthesis of hyacinth, vanilla, and
blossom orange fragrances: the benefit of using zeolites and
delaminated zeolites as catalysts. Applied Catalysis A: General, 263(2),
155-161.
De Torres, M., Jiménez-osés, G., Mayoral, J.A., Pires, E., de los Santos, M., 2012,
Glycerol ketals: Synthesis and profits in biodiesel blends, 94; 614–616
SKRIPSI
52
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
53
Douglas A, S., West, D.M., James Holler, F., 1991. Fundamental of Analytical
Chemistry. Seventh Edition. New York: Saunders College Publishing
Eiceman, G. A., Karpas, Z., & Hill Jr, H. H. (2013). Ion mobility
spectrometry. CRC press.
Emeis, C. A. (1993). Determination of integrated molar extinction coefficients
for infrared absorption bands of pyridine adsorbed on solid acid
catalysts.Journal of Catalysis, 141(2), 347-354.
Freitas, F. A., Licursi, D., Lachter, E. R., Galletti, A. M. R., Antonetti, C., Brito,
T. C., & Nascimento, R. S. V. (2016). Heterogeneous catalysis for the
ketalisation of ethyl levulinate with 1, 2-dodecanediol: Opening the way
to a new class of bio-degradable surfactants. Catalysis
Communications, 73, 84-87.
Gandi, G. K., Silva, V. M., & Rodrigues, A. E. (2007). Acetaldehyde
dimethylacetal synthesis with Smopex 101 fibres as
catalyst/adsorbent.Chemical engineering science, 62(4), 907-918.
Guan, J., Yang, G., Zhou, D., Zhang, W., Liu, X., Han, X., & Bao, X. (2009). The
formation mechanism of Mo-methylidene species over Mo/HBeta
catalysts for heterogeneous olefin metathesis: A density functional
theory study. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 300(1), 41-47.
Hartati., Prasetyoko, Didik., Santoso, Mardi., Bahruji, Hasliza., Triwahyono,
Sugeng., (2014). Highly Active Aluminosilicate with a hierarchical
Porous Structure for Acetalization of 3,4-dimethoxybenzaldehyde,
Jurnal Teknologi
Hensen, E.J.M., Poduval, D.G., Degirmenci, V., Ligthart, D.A.J.M., Chen, W.,
Mauge, F., Rigutto, M.S., Van veen, J.A. (2012). Acidity Characterization
of Amorphous Silica–Alumina. Journal of Physical Chemistry, 116(40).
Hu, B., Xin, G. Z., So, P. K., & Yao, Z. P. (2015). Thin layer chromatography
coupled with electrospray ionization mass spectrometry for direct
analysis of raw samples. Journal of Chromatography A, 1415, 155-160.
Kantasubrata, Julia. 1993. Warta Kimia Analitik Edisi Juli 1993. Situs Web Resmi
Kimia Analitik : Pusat Penelitian Kimia LIPI
Layman, K. A., Ivey, M. M., & Hemminger, J. C. (2003). Pyridine adsorption
and acid/base complex formation on ultrathin films of γ-Al2O3 on NiAl
100). The Journal of Physical Chemistry B, 107(33), 8538-8546.
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
54
Li, Qiang., Wu, Zhangxiong., Tu, Bo., Park, Sung Soo., Ha, Chang-sik., Zhao,
Dongyuan. (2010). Highly Hydrotermal Stability of Ordered
Mesoporous Aluminosilicates Al-SBA-15 with High Si/Al Ratio.
Microporous and Mesoporous Materials, 135, 95-104.
Lin, F. A. N. G., ZHANG, K., Lu, C. H. E. N., & Peng, W. U. (2013). Carboncoated mesoporous silica functionalized with sulfonic acid groups and
its application to acetalization. Chinese Journal of Catalysis, 34(5), 932941.
Liu, H., Guo, K., Li, X., Liu, S., Gao, X., Liu, H., ... & Xu, C. (2014).
Understanding and direct strategy to synthesize hydrothermally stable
micro-mesoporous
aluminosilicates
with
largely
enhanced
acidity. Microporous and Mesoporous Materials, 188, 108-117.
Lopes, A. C., Martins, P., & Lanceros-Mendez, S. (2014). Aluminosilicate and
aluminosilicate based polymer composites: present status, applications
and future trends. Progress in Surface Science, 89(3), 239-277.
Moheman, A., Alam, M. S., & Mohammad, A. (2015). Recent trends in
electrospinning of polymer nanofibers and their applications in ultra
thin layer chromatography. Advances in Colloid and Interface Science.
Neelakandeswaria, N., Sangamia, G., Emayavarambana, S.P., Babub, G.,
Karvembub, R., Dharmaraj, N., 2012, Preparation and characterization
of nickel aluminosilicate nanocomposites for transfer hydrogenation of
carbonyl compounds, 356; 90-99
O’Driscoll, A., Leahy, J. J., Curtin, T., 2016, The influence of metal selection on
catalyst activity for the liquidphase hydrogenation of furfural to
furfuryl alcohol.
Ponnam, D., Shilpi, S., Srinivas, K. V. N. S., Suiab, L., Alam, S., Amtul, Z., ... &
Tiwari, A. K. (2014). Synthesis of cyclic 1, 9-acetal derivatives of
forskolin and their bioactivity evaluation. European journal of medicinal
chemistry, 87, 735-744.
Ramirez, A., Sifuentes, C., Manciu, F.S., Komarneni, S., Pannell, K.H., Chianelli,
R.R., 2011, The effect of Si/Al ratio and moisture on an
organic/inorganic hybrid material: Thioindigo/ montmorillonite, 51;
61-67
Rodriguez, I., Climent, M.J., Iborra, S., Fornds, V., Corma, A., 2000,
Mesoporous Molecular Sieves in the Production of Fine Chemicals:
Preparation of Dimethylacetals and Tetrahydropyranylation of
Alcohols and Phenols, 192; 441-447
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
55
Rowles, M., & O'connor, B. (2003). Chemical optimisation of the compressive
strength of aluminosilicate geopolymers synthesised by sodium silicate
activation of metakaolinite. Journal of Materials Chemistry, 13(5), 11611165.
Suharso., Buhani., Bahri, S., Endaryanto.T., 2011, Gambier extracts as an
inhibitor of calcium carbonate (CaCO3) scale formation, 265; 102–
106Use
Susidarti, R.A., 2012, Reaksi pembentukan aldehida dan keton. Penerbit UGM.
Yogyakarta.
Tanaka, S., Okada, H., Nakatani, N., Maruo, T., Nishiyama, N., & Miyake, Y.
(2009). Mesoporous aluminosilicates assembled from dissolved LTA
zeolite
and
triblock
copolymer
in
the
presence
of
tetramethylammonium hydroxide.Journal of colloid and interface
science, 333(2), 491-496.
Thomas, B., Prathapan, S., & Sugunan, S. (2004). Effect of pore size on the
catalytic activities of K-10 clay and H-zeolites for the acetalization of
ketones with methanol. Applied Catalysis A: General, 277(1), 247-252.
Van boxtel, N., Wolfs, K., Van Schepdael, A., & Adams, E. (2015). Application
of acetone acetals as water scavengers and derivatization agents prior
to the gas chromatographic analysis of polar residual solvents in
aqueous samples.Journal of Chromatography A, 1425, 62-72.
Wilbraham, A. C., & Matta, M. S. (1992). Pengantar Kimia Organik dan
Hayati.Terjemahan Suminar A. Penerbit ITB. Bandung.
Wilson, K., Clark, J. H. 2000. Solid acids and their use as environmentally
friendly catalysts in organic synthesis. Pure and applied chemistry, 72(7),
1313-1319.
Zhao, L., Gao, J., Xu, C., Shen, B., (2011). Alkali treatment of ZSM-5 Zeolite
with Different SIO2/Al2O3 Ratios and Light Olefin Production by
Heavy Oil Cracking. Fuel Processing Technology, 92, 414-420.
Zhang Kun, F.L., WU Peng, C.L., 2013, Carbon‐coated mesoporous silica
functionalized with sulfonic acid groups and its application to
acetalization, 34; 932–941
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 1
Perhitungan Sintesis Asetal dan Ketal
a. Senyawa furfuraldehida
mol =
gram
Mr
, mol x 1000 = mmol
1,12 mmol x Mr = mg
1,12 mmol x 96,08 = 107,6096 mg
Gram =
107,6096
1000
= 0,1076 gram
b. Senyawa 2-asetil-furan
mol =
gram
Mr
, mol x 1000 = mmol
1,12 mmol x Mr = mg
1,12 mmol x 110,11 = 123,3232 mg
Gram =
123,3232
1000
= 0,1233 gram
c. Propilen glikol
mol =
gram
Mr
, mol x 1000 = mmol
2,15 mmol x Mr = mg
2,15 mmol x 76 = 163,4 mg
Gram =
163,4
1000
Volume =
SKRIPSI
= 0,1634 gram
massa sampel
massa jenis
=
0,1634 gram
1,04 gram/cm3
= 0,1571 cm3 = 0,1571 ml
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 2
Perhitungan Jumlah Sisi Asam Lewis dan Bronsted
Nama
sampel
KAM80
KAM100
KAM120
massa
sampel
(gr)
luas
pelet
0.0142
0.785
0.0121
0.785
0.0123
0.785
jenis sisi
asam
range bil
gelombang
luas
asam
lewis
bronsted
lewis
bronsted
lewis
bronsted
1446-1454
1548-1552
1435-1454
1548-1552
1435-1454
1548-1552
0
0.99853
2.418
0.9565
2.6843
0.9923
jumlah
jumlah
sisi
sisi
Lewis Bronsted
0.00000
0.02936
0.11047
0.03301
0.12064
0.03369
Contoh perhitungan jumlah sisi asam Lewis
Jumlah sisi asam (
mmol
gram
)
=
B x L x 10-3
KxG
Dimana :
B = Luas puncak pita Bronsted atau Lewis (cm-1)
L = Luas pelet sampel (cm2) = 0,785 cm2
K = Koefisien asam (Lewis = 1,42 cm.mmol-1 dan Bronsted = 1,88 cm.mmol-1)
G = Massa sampel (gram)
Jumlah sisi asam (
SKRIPSI
mmol
gram
)
=
2,418 x 0,785 x 10-3
1,42 x 0,0121
= 0,110 mmol/g
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Contoh perhitungan jumlah sisi asam Bronsted
Jumlah sisi asam (
mmol
gram
)
=
B x L x 10-3
KxG
Dimana :
B = Luas puncak pita Bronsted atau Lewis (cm-1)
L = Luas pelet sampel (cm2) = 0,785 cm2
K = Koefisien asam (Lewis = 1,42 cm.mmol-1 dan Bronsted = 1,88 cm.mmol-1)
G = Massa sampel (gram)
Jumlah sisi asam (
SKRIPSI
mmol
gram
)
=
0,9923 x 0,785 x 10-3
1,88 x 0,0123
= 0,0336 mmol/g
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 3
Perhitungan larutan standar internal

Pembuatan larutan standar internal furfuraldehida
0,0966 gram furfuraldehida yang dilarutkan dengan toluena dalam labu ukur 10 ml
kemudian dikocok hingga homogen kemudian diambil sebanyak 1 ml, dimasukkan
ke dalam labu ukur 10 ml, ditambahkan nitrobenzene sebanyak 50 µL dan toluena
sampai tanda batas kemudian dikocok hingga homogen.

Pembuatan larutan standar internal 2-asetil furan
0,1095 gram 2-asetil furan yang dilarutkan dengan toluena dalam labu ukur 10 ml
kemudian dikocok hingga homogen kemudian diambil sebanyak 1 ml, dimasukkan
ke dalam labu ukur 10 ml, ditambahkan nitrobenzene sebanyak 50 µL dan toluena
sampai tanda batas kemudian dikocok hingga homogen.
Diketahui :
Mr furfuraldehida = 96,08 (kemurnian 99%)
Mr 2-asetil furan = 110,11 (kemurnian 99%)
Konsentrasi larutan induk

Furfuraldehida
99
1
0,0966 x (100 ) x (96,08 ) x (

1000
) = 0,0995 M (0,1 M)
2-asetil furan
99
1
0,1095 x (100 ) x (110,11) x (
SKRIPSI
10
1000
10
) = 0,0984 M (0,1 M)
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 4
4.1 Hasil FT-IR piridin Rasio 80
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 5
Hasil FT-IR piridin Rasio 100
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 6
Hasil FT-IR piridin Rasio 120
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 7
Hasil Karakterisasi GC-MS senyawa asetal
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puncak toluena
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puncak nitrobenzena
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puncak senyawa asetal
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 8
Hasil Karakterisasi GC-MS senyawa ketal
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puncak toluena
Puncak 2-asetil-furan
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Puncak nitrobenzena
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 9
Hasil GC larutan standar furfuraldehida
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 10
Hasil GC larutan standar 2-asetil-furan
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 11
Hasil GC senyawa asetal
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Lampiran 12
Hasil GC senyawa ketal
SKRIPSI
UJI AKTIVITAS ALUMINOSILIKAT.... NURMA MALINDA P.