LKI

Lembar Kerja Interakif

SINUS (Simulasi Interaktif Ionic Liquids-Sketchs)

Pengaruh Perubahan Panjang Rantai Alkil pada Kation Imidazolium dan Ukuran Anion terhadap Titik Leleh Garamnya

A. Tujuan

Menganalisis pengaruh perubahan panjang rantai alkil kation imidazolium dan jenis anion (ukuran anion) pada Titik Leleh garamnya.

B. Dasar Teori :

Titik leleh/titik lebur (melting point/Tm) suatu zat adalah suhu dimana zat tersebut dapat berubah dari fase padat menjadi fase cair. Pelelehan (Tm) terjadi saat molekul atau ion meleleh dari struktur kristalnya menjadi cairan yang tidak teratur. Pada posisi titik leleh, fase padat dan fase cair berada dalam kesetimbangan. Titik leleh suatu zat bergantung pada tekanan dan biasanya ditentukan pada tekanan standar seperti 1 atmosfer atau 100 kPa. Titik beku atau titik kristalisasi adalah perubahan suhu kebalikan, yaitu perubahan dari fase cair ke fase padat. Titik beku memiliki pemahaman yang sama dengan titik leleh tetapi prosesnya berlawanan (S. Zhang et al., 2006).

Berbeda dari garam ion sebelumnya seperti NaCl, garam ion Imidazolium merupakan garam yang dapat berwujud cair pada suhu kamar, sehingga disebut sebagai cairan ion suhu kamar (Room Temperature Ionic Liquids/RTILs). Fase suhu transisi cairan ion diatur oleh Gaya Van der Waals dan kekuatan interaksi elektrostatik (Kenneth R. Seddon, 1997). Cairan ion berbasis kation imidazolium (Gambar 1) dan garam imidazolium (Gambar 2) paling populer digunakan karena stabilitasnya dalam oksidatif dan kondisi reduktif (Weingarth et al., 2012), viskositasnya rendah dan kemudahan dalam sintesisnya (Congmin Wang, Luo, Luo,Li, & Dai, 2010).

2020-10-10 08_52_55-Lembar Kerja Interaktif-corrected 200920 - Microsoft Word.png

Contoh struktur molekul garam 1 etil 3 metil imidazolium kloroaluminat, 1 etil 3 metil imidazolium terafluoroborat, dan 1 etil 3 metil imidazolium heksa fluoroposfat diperlihatkan oleh Gambar 3, 4 , dan 5.

Perubahan dalam struktur kation dapat menyebabkan perubahan interaksi susunan aromatik, yang berimbas pada perubahan titik leleh garam tersebut. Cairan ion imidazolium mengandung kation simetris seperti 1,3-dimetil-imidazolium c201, 1,3-dietil-imidazolium c207, 1,2,3-trimetil imidazolium c32, dan 1,2-dimetil-3-etilimidazolium c33, menunjukkan titik leleh yang berbeda daripada yang mengandung kation asimetris (Ohno & Yoshizawa, 2002). Perubahan ukuran anion dengan kation yang sejenis juga dapat menyebabkan perubahan pada titik lelehnya.

2020-10-10 08_53_58-Lembar Kerja Interaktif-corrected 200920 - Microsoft Word.png

C. Langkah Kerja

1. Pengaruh perubahan alkil pada kation garam immidazolium terhadap titik lelehnya

a. Gambarkan/Sketch rumus struktur garam turunan immidazolium berikut, dengan anion heksa fluorofosfat (PF6-) pada area SINUS, dengan mentouch tanda “tambah”, lalu menskecth struktur dengan menggeser setiap substituen ke area drag a box here yang berwarna biru:

  1. 1,3 dimetil immidazolium (C1MI)
  2. 1 etil 3 metil immidazolium (C2M1)
  3. 1 propil 3 metil immidazolium (C3M1)
  4. 1 butil 3 metil immidazolium (C4M1)
  5. 1 heksil 3 metil immidazolium (C6M1)
  6. 1 oktil, 3 metil immidazolium (C8M1)
  7. 1 desil 3 metil immidazolium (C10M1)
  8. 1 dodesil 3 metil immidazolium (C12M1)
  9. 1 tetradesil 3 metil immidazolium (C14M1)
  10. 1 heksadesil 3 metil immidazolium (C16M1)
  11. 1 oktadesil 3 metil immidazolium (C18M1)

b. Setelah semua struktur tersketch dan titik leleh masing-masing garam telah diketahui, lalu tekan show chart untuk melihat display grafik yang terbentuk.

c. Berdasarkan hasil grafik yang terlihat pada show chart tersebut, amati nilai titik leleh/melting point (Tm) dari masing-masing garam imidazolium heksafluorofosfat tersebut dan analisis pola grafiknya!

2. Pengaruh perubahan ukuran anion garam imidazolium terhadap titik lelehnya

a. Gambarkan/Sketch struktur kimia garam imidazolium dengan kation 1,3 dimetil immidazolium dengan anion Cl-, Br-, BF4-, TfO, dan TFSI

b. Ulangi langkah 1b, untuk melihat pola grafiknya, kemudian analisis pola grafik tersebut!

D. Buat Kesimpulan!

E. Pertanyaan

  1. Bagaimana perubahan nilai titik leleh garam imidazolium tersebut, pada saat rantai alkil kation diperpanjang?.
  2. Bagaimana pengaruh perubahan jenis anion (ukuran anion) terhadap nilai titik leleh garam nya? Jika diketahui, Ar Cl- = 35,45; Ar Br- = 79,90; Mr BF4- = 86,80; Mr TfO- = 312,15; Mr TFSI- = 280,15
  3. Berdasarkan grafik yang terbentuk pada pertanyaan No 1, cairan ion manakah, yang dapat digunakan pada suhu kamar, tuliskan rumus kimia lengkap garamnya!
  4. Berdasarkan grafik yang terbentuk pada pertanyaan 2, anion manakah yang paling efektif digunakan pada suhu kamar?. Tuliskan rumus kimia lengkap garamnya!