Selasa, 26 Juli 2011

REAKSI SAPONIFIKASI DAN PENGUJIAN SIFAT SURFAKTAN SABUN DAN DETERJEN

PRAKTIKUM KIMIA DASAR
REAKSI SAPONIFIKASI DAN PENGUJIAN SIFAT SURFAKTAN SABUN DAN DETERJEN


LABORATORIUM KIMIA DASAR
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2011

I. Reaksi saponifikasi dan pengujian sifat surfaktan sabun dan deterjen
Tujuan :
1. Mempelajari proses saponifikasi suatu lemak dengan menggunakan kalium hidroksida dan natrium hidroksida
2. Mempelajari perbedaan sifat sabun dan detergen
3. Menentukan derajat penyabunan suatu lemak
II. Dasar Teori
Reaksi saponifikasi merupakan reaksi hidrolisis suatu ester lemak oleh alkali memberikan alkohol dan garam dari sisa asamnya yang umumnya disebut dengan sabun. Dengan rumus reaksi :
R(OOC-R’)3 +3NaOH ==> R(OH)3 + 3 NaOOC-R’
(puspasari, 2010)
Sabun yang terbentuk merupakan garam dari asam karboksilat. Asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis suatu lemak umumnya mempunyai rantai karbon panjang dan tidak bercabang.
(fessenden, 1986)
Pada umumnya, alkali yang digunakan hanya NaOH dan KOH, namun kadang juga menggunakan NH4OH.
Sabun adalah surfaktan yang digunakan dengan air untuk mencuci dan membersihkan. Jika diterapkan pada suatu permukaan, air bersabun secara efektif mengikat partikel dalam suspensi mudah dibawa oleh air bersih. Di negara berkembang, detergen sintetik telah menggantikan sabun sebagai alat bantu mencuci.
Banyak sabun merupakan campuran garam natrium atau kalium dari asam lemak yang dapat diturunkan dari minyak atau lemak dengan direaksikan dengan alkali pada suhu 80–100 °C melalui suatu proses yang dikenal dengan saponifikasi. Sabun yang dibuat dengan NaOH lebih lambat larut dalam air dibandingkan dengan sabun yang dibuat dengan KOH. Sabun yang terbuat dari alkali kuat (NaOH, KOH) mempunyai nilai pH antara 9,0 sampai 10,8 sedangkan sabun yang terbuat dari alkali lemah (NH4OH) akan mempunyai nilai pH yang lebih rendah yaitu 8,0 sampai 9,5. Lemak akan terhidrolisis oleh basa, menghasilkan gliserol dan sabun mentah. Secara tradisional, alkali yang digunakan adalah kalium yang dihasilkan dari pembakaran tumbuhan, atau dari arang kayu. Sabun dapat dibuat pula dari minyak tumbuhan, seperti minyak zaitun.
Pada struktur kimia sabun, rantai karbon yang panjang tersebut bersifat non-polar dan tidak menarik air, sementara “kepala”nya ( terdapat ion logam ) bersifat polar. Rantai /ekornya itu disebut bagian hidrofobik sementara kepalanya disebut hidrofilik. secara skema digambar sebagai berikut:
/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/-O
|———————|–|
hidrofobik hidrofilik
kotoran yang tidak tercuci oleh air saja biasanya merupakan senyawa non-polar. Di dalam air sabun, bagian hidrofilik sabun mengikat kotoran tersebut, sementara bagian hidrofobiknya mengikat molekul air. Karena itu, kotoran tersebut dapat larut dalam air sabun.
Sabun berbeda dengan detergen meskipun memiliki fungsi yang sama dalam mencuci dan membersihkan. Detergen merupakan garam natrium dari asam lemak (asam sulfonat). Sifat fisis detergen antara lain memiliki ujung non polar yang berupa R - O (hidrofob) dan ujung polar yang berupa SO3Na (hidrofil).
angka penyabunan menunjukkan berat molekul lemak dan minyak secara kasar .minyak yang disusun oleh asam lemak berantai karbon yang pendek berarti mempunyai berat molekul ytang relatif kecil, akan mempunyai angka penyabunan yang besar dan sebaliknya bila minya mempunyai berat molekul yang besar ,mka angka penyabunan relatif kecil . angka penyabunan ini dinyatakan sebagai banyaknya (mg) NaOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan satu gram lemak atau minyak.

III. Metode Percobaan
A. Alat dan Bahan
I. Alat :

1. 1 buah labu alasbulat 50mL
2. 14 buah tabung reaksi kecil
3. 2 buah tabung
4. 2 buah corong gelas
5. 2 buah pengaduk gelas
6. 1 buah erlenmeyer 250mL
7. 1 buah gelas beker 100mL
8. 3 buah gelas arloji
9. 1 buah gelas ukur 25mL
10. 1 buah gelas ukur 10mL
11. 3 buah pipet tetes
12. kertas lakmus
13. kertas saring
14. alat refluks
15. buret dan statif


II. Bahan

1. larutan sabun Kalium
2. larutan sabun Natrium
3. lautan HCl pengasaman
4. larutan aseton
5. minyak kelapa sawit
6. larutan sabun detergen
7. larutan CaCl2 0,1 %
8. larutan MgCl2 0,1 %
9. larutan FeCl2 0,1 %
10. air kran
11. larutan KOH 0,5M
12. batu didih
13. indikator pp
14. larutan HCl 0,5M
15. lampu spritus
16. korek api

IV. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Percobaan
DATA PENGAMATAN
1. Temperature kamar 240 C
2. Pembuatan sabun kalium
Bentuk penampakan: padatan sedikit ; warna: kekuning kuningan
3. Pembuatan sabun Natrium
Bentuk penampakan: padatan banyak ; warna: putih
4. Analisis asam lemak dari sabun
Sampel Kelarutan dalam aseton
Sabun Kalium Larut, larutan bening
Sabun Natrium Larut, larutan bening, tidak terlarut rata/ sempurna
Lemak Tidak larut, minyak di bawah aseton di atas

5. Sifat sabun dan deterjen
Kemampuan sebagai surfaktan
Sampel Uji membersihkan lapisan minyak pada gelas arloji
Sabun Kalium Lebih bersih daripada sabun Na (mengangkat sebagaian minyak)
Sabun Natrium Paling tidak bersih dari pada K (mengangkat sebagaian kecil minyak, minyak masih menempel di gelas arloji)
Deterjen Bersih, deterjen dapat mengemulsi lemak

Kemampuan sebagai surfaktan
Sampel Pengamatan endapan
larutan CaCl2 larutan MgCl2 larutan FeCl2 air kran
Sabun Kalium Endapan keruh, larutan bening Larutan bening, endapan keruh Endapat putih, larutan kekuning-kuningan Endapan keruh, larutan bening
Sabun Natrium endapan keruh, larutan bening endapan keruh, larutan bening endapan keruh putih, larutan kuning keruh endapan keruh, larutan bening
Lemak tidak ada endapan, warna keruh tidak ada endapan, warna keruh Tidak mengendap, bening kekuning-kuningan tidak ada endapan, warna bening

6. Penentuan derajat saponifikasi
Sampel Molaritas HCl (M) Volume HCl (mL)
Titrasi I Titrasi II rerata
Larutan hasil refluks 0,5 12,7 - 12,7
Larutan KOH 0,5M 0,5 13,7 13,4 13,55










B. Pembahasan

I. Analisis Asam Lemak Dari Sabun
Dalam percobaan analisis lemak dari sabun, digunakan larutan sabun kalium (sabun K), larutan sabun natrium (sabun Na), dan lemak untuk diuji kelarutannya dalam aseton. Baik sabun Na maupun sabun K merupakan sabun yang bersifat basa karena mengandung logam alkali yang memberikan pengaruh sifat basa pada sabun.
Setelah larutan sabun K dan Na dimasukkan dalam tabung reaksi, ditambahkan larutan HCl pengasaman Untuk mencari tahu kekuatan alkali sabun. Sabun yang lebih dahulu memerahkan kertas lakmus merupakan sabun yang sifat asamnya lebih kuat (sifat kebasaannya lebih lemah).
Reaksi sabun K dengan HCl:
(aq) + HCl (aq) (aq) + KCl (aq)
Reaksi sabun Na dengan HCl:
(aq) + HCl (aq) (aq) + NaCl (aq)
Dari hasil pencampuran tersebut diperoleh endapan yang akan dipisahkan dengan memakai kertas saring. Dari hasil persamaan reaksi tersebut padatan yang dihasilkan merupakan campuran asam lemak.
Dari pengamatan endapan yang disaring, diperoleh endapan dari larutan sabun natrium lebih banyak dari larutan sabun kalium. Hal tersebut diperoleh dari Ksp Nacl lebih kecil dari Ksp KCl, sehingga hasil endapannya lebih banyak.
Kemudian, campuran asam lemak sabun Na dan sabun K serta minyak kelapa sawit di uji kelarutannya dengan larutan aseton.
Campuran asam lemak tersebut mempunyai rumus molekul :

Senyawa tersebut bersifat polar pada ujung hidrokarbonnya. Begitu pula larutan aseton. Aseton merupakan turunan senyawa keton yang bersifat polar dan dapat dilihat dari struktur kimianya, yaitu:

Kedua senyawa tersebut sama-sama bersifat nonpolar sehingga campuran asam lemak dari sabun kalium dan natrium dapat larut dalam larutan aseton sesuai dengan asas like dissolve like (senyawa yang memiliki kemiripan kepolaran akan saling melarutkan).
Senyawa produk sampingan dari pencampuran HCl pengasaman adalah KCl untuk larutan sabun kalium dan NaCl untuk larutan sabun Natrium. Dari pengamatan yang didapat, kelarutan campuran asam larutan sabun natrium yang terdapat NaCl tidak larut sempurna atau rata daripada campuran asam larutan sabun kalium yang mengandung KCl. Hal tersebut dikarenakan jari-jari kalium lebih besar dari pada jari-jari natrium lebih besar sehingga ion K+ lebih mudah lepas dan lebih mudah larut.
Namun pada senyawa minyak kelapa sawit, lemak tidak dapat larut dalam larutan aseton karena lemak mempunyai perbedaan kepolaran dengan aseton. Struktur kimia lemak adalah


Senyawa tersebut bersifat nonpolar sehingga minyak kelapa sawit tidak dapat larut dalam larutan aseton yang bersifat polar.
II. Sifat sabun dan deterjen
Dalam percobaan ini digunakan senyawa minyak kelapa sawit yang akan dibersihkan dengan larutan sabun Na, larutan sabun K dan larutan deterjen dalam gelas arloji.
Dari hasil pengamatan diperoleh hasil bahwa :
Sabun Na tidak dapat membersihkan minyak yang menempel pada gelas arloji sama sekali. Hal ini dibuktikan dengan tidak bercampurnya minyak dengan sabun Na. Minyak tidak bercampur dengan sabun Na sehingga menunjukkan bahwa sabun Na tidak dapat mengikat minyak karena .
Sabun K tidak dapat membersihkan minyak secara sempurna yang menempel pada gelas arloji. Hal ini dibuktikan dengan tidak bercampurnya minyak dengan sabun K. Minyak tidak bercampur dengan sabun K sehingga menunjukkan bahwa sabun K tidak dapat mengikat minyak. Namun pada kenyataannya sabun kalium lebih mampu mengangkat molekul-molekul lemak dari pada Na.
Lain halnya dengan larutan sabun deterjen, deterjen mampu mengemulsi lemak secara sempurna. Campuran lebih homogen karena sulit dibedakan antara minyak dan detergen. Hal tersebut dibuktikan dengan kesempurnaan deterjen mengangkat lemak. Ketika larutan detergen dibuang dari gelas arloji, molekul minyak juga ikut terbuang dan tidak meninggalkan noda. Bagaian non polar dari ujung hidrokarbon deterjen dapat mengelilingi tetesan minyak dengan merata sehingga minyak dapat teremulsikan.
Jika dibandingkan kemampuan sabun dan detergen dalam membersihkan minyak, maka detergen dapat membersihkan minyak dengan lebih baik daripada sabun. Sabun K memiliki kemampuan lebih baik dalam membersihkan minyak daripada sabun Na.
Hal tersebut dikarenakan sabun kalium lebih lunak dari pada sabun natrium. Sehingga kemampuan mengangkat lemak sedikit lebih besar dari sabun Natrium yang sedikit keras.
Sabun merupakan surfaktan. Surfaktan adalah zat yang mampu memperkecil tegangan permukaan air sehingga dapat membersihkan kotoran karena kotoran dapat diangkut oleh air. Dengan kata lain, surfaktan merupakan zat pengemulsi minyak dan air.
Dalam eksperimen selanjutnya adalah pengamatan pengendapan sebuah surfaktan saat bereaksi dengan larutan CaCl2, MgCl2, FeCl2 dan air keran yang ditambahkan pada masing masing tabung reaksi yang telah berisi larutan sabun kalium, sabun natrium dan sabun deterjen. Fungsi penambahan larutan CaCl2, MgCl2, FeCl2, dan air kran pada larutan sabun K, sabun Na, dan detergen adalah untuk mengetahui pengaruh kesadahan air (Mg2+, Fe2+, Ca2+) terhadap sabun dan detergen.
Dari hasuil pengamatan yang diperoleh, pada larutan sabun kalium dan larutan sabun natrium terjadi pengendapan pada penambahan larutan CaCl2, MgCl2, FeCl2 dan air keran. Endapan yang diperoleh berwarna putih keruh. Hal tersebut menandakan bahwa sabun tidak mampu bekerja secara efektif pada air yang sadah. Air sadah adalah air yang mengandung mineral kalsium, magnesium dan besi dalam jumlah yang cukup banyak. Disebut air sadah karena membuat sabur sukar berbuih. Hal ini disebabkan air sadah dapat mengendapkan sabun membentuk scum (endapan berwarna abu-abu) yang membuat cucian tidak bersih dan membuat pakaian menjadi berwarna kusam. Ketika dilakukan penambahan air kran pada sabun K, sabun Na, dan detergen, kedua sabun Na dan K menghasilkan endapan putih di dasar tabung. Dengan melihat pembahasan di atas, jika terbentuk endapan pada tabung reaksi, maka larutan yang ditambahkan mengandung ion sadah. Dalam hal ini, air kran yang ditambahkan mengandung ion sadah (air sadah) karena menyebabkan terbentuknya endapan pada kedua larutan sabun.

Reaksi sabun K dengan Ca2+ adalah
+ Ca2+  + 2K+

Reaksi sabun K dengan Mg2+
+ Mg2+  + 2K+

Reaksi sabun K dengan Fe2+
+ Fe2+  + 2K+

Reaksi tersebut berlaku sama pada larutan sabun natrium.
Lain halnya dengan larutan sabun deterjen, tidak terjadi pengendapan pada penambahan larutan CaCl2, MgCl2, FeCl2 dan air keran. Hal tersebut menandakan bahwa deterjen mampu bekerja secara efektif pada air yang sadah. Sifat detergen lebih baik daripada sabun karena detergen tidak dipengaruhi oleh kesadahan air, sedangkan sabun dipengaruhi kesadahan air .
Reaksi detergen dengan Ca2+:
2ROSO3Na + Ca2+  (ROSO3)2Ca + 2Na+
Reaksi detergen dengan Mg2+:
2ROSO3Na + Mg2+  (ROSO3)2Mg + 2Na+
Reaksi detergen dengan Fe2+:
2ROSO3Na + Mg2+  (ROSO3)2Mg + 2Na+

III. Penentuan derajat saponifikasi
Reaksi saponifikasi merupakan reaksi hidrolisis oleh alkali, misalnya KOH atau NaOH. Dalam percobaan ini, alkali yang digunakan adalah KOH yaitu larutan KOH 0,5M. Percobaan ini diawali dengan proses refluks selama 15 menit pada minyak kelapa sawit sebagai ester lemak dengan larutan KOH 0,5 M dan ditambah dengan batu didih. Batu didih berperan untuk meratakan pemanasan selama proses refluks, sehingga panas dapat mengenai larutan secara merata. Tujuan dari proses refluks ini adalah menghasilkan panas yang sesuai untuk memulai reaksi saponifikasi.
Reaksi saponifikasi minyak kelapa sawit dengan KOH adalah
+ 3KOH  +

Setelah melalui proses refluks dilakukan proses titrasi larutan hasil refluks menggunakan larutan HCl 0,5M dan indicator PP sebagai penanda bahwa titran sebelum titrasi bersifat basa. Setelah adanya titrasi larutan HCl, titran akan berubah netral dengan disertai perubahan warna yang bening.Dalam percobaan ini diperoleh volume larutan HCl 0.5 M yang diperlukan dalam titrasi adalah 12,7 mL.
Proses titrasi selanjutnya adalah 12,5 mL larutan KOH 0,5 M dengan di tambahkan 1 tetes indicator PP dan dititrasi dengan HCl 0,5 M. Dilakukan dua kali proses titrasi untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. Titrasi pertama diperlukan larutan HCl 13,7 mL dan 13,4 mL. sehingga volume rata-rata adalah 13,55 mL.
Larutan HCl yang diperlukan pada titrasi hasil refluks lebih sedikit dari titrasi KOH. Hal tersebut dikarenakan pH pada larutan KOH murni mempunyai kebasaan yang lebih besar dari pada hasil penyabunan minyak/lemak dengan KOH sendiri.
Sehingga ………………………

V. KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan ini adalah
3. Proses saponifikasi harus dilakukan oleh senyawa alkali misalnya KOH dan NaOH.
4. Sabun dan detergen memiliki kemampuan untuk membersihkan minyak (kotoran), tetapi detergen memiliki tingkat kebersihan lebih tinggi daripada sabun. Detergen tidak dipengaruhi kesadahan air, sedangkan sabun dipengaruhi oleh kesadahan air.
5. Volume yang diperlukan KOH untuk dapat bereaksi dengan minyak (dalam proses saponifikasi) adalah 0,85 mL

VI. DAFTAR PUSTAKA
Brady, James E., 1999, Kimia Universitas Asas & Struktur ed. 5, Binarupa Aksara, Jakarta.
Fessenden & Fessenden, 1986, Organic Chemistry 3rd, Wadsworth, Inc., Belmont, California 94002 Massachuset, USA.
Puspitasari, Dian S.pd dan dwi Setyorini S.pd, 2010, Kamus kimia Lengkap, Dwimedia Press.

VII. LAMPIRAN
a. Perhitungan


Perhitungan

Dalam percobaan ini diperoleh volume larutan KOH yang bereaksi dengan minyak kelapa sawit melalui perhitungan di bawah ini:

Volume KOH yang diperlukan untuk bereaksi dengan minyak
= (V2 – V1) mL x M HCl
M KOH

Keterangan:
VII : Volume HCl yang diperlukan untuk larutan KOH (ml)
VI : Volume HCl yang diperlukan untuk larutan hasil refluks
Volume KOH yang bereaksi dengan minyak = (13,55 – 12,7) mL x 0,5 M
0,5 M
= 0, 85 mL
Jadi volume KOH yang bereaksi dengan minyak kelapa sawit adalah sebesar 0,85 mL.

1 komentar:

  1. warna tulisan putih dengan background begini membuat saya sulit membacanya.padaha bagus loh isinya.terima kasih

    BalasHapus