Laporan A-1

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR

REAKSI SAPONIFIKASI SERTA PENGUJIAN SIFAT SURFAKTAN

SABUN DAN DETERGEN

(A1)

Disusun Oleh:

Nama                         : Philip Anggo Krisbiantoro

NIM                            :11/317579/PA/14282

Prodi/ Fakultas       : Kimia/ FMIPA

Hari, tanggal, jam  : Senin, 30 April 2012

Asisten                        : Herni Dwi Astuti

LABORATORIUM KIMIA DASAR

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2012

REAKSI SAPONIFIKASI SERTA

PENGUJIAN SIFAT SURFAKTAN

SABUN DAN DETERGEN

I.                 Tujuan Percobaan

1.       Mempelajari proses saponifikasi suatu lemak dengan menggunakan kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH)

2.       Mempelajari perbedaan sifat sabun dan detergen

II.              Dasar Teori

Lemak dan minyak adalah trigliserida, atau triasilgliserol. Kedua istilah ini berarti “trimester (dari) gliserol”. Perbedaan antara suatu lemak dan suatu minyak bersifa sebarang: pada temperature kamar lemak berbentuk padat dan minyak bersifat cair. Sebagian besar gliserida pada hewan adalah berupa lemak, sedangkan gliserda dalam tumbuhan cenderung berupa minyak; karena itu biasa terdengar ungkapan lemak hewani (lemak babi, lemak sapi) dan minyak nabati (minyak jagung, minyak bunga matahari).

        Asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis suatu lemak atau minyak, yang disebut asam lemak, umumnya mempunyai rantai hidrokarbon panjang dan tak bercabang. Lemak dan minyak seringkali diberi nama sebagai derivate asam-asam lemak ini. Misalnya, tristearat dari gliserol diberi nama tristearin, dan tripalmitat dari gliserol, disebut tripalmitin. Minyak dan lemak dapat juga diberi nama dengan cara yang biasa dipakai untuk penamaan suatu ester: sebagai contoh, gliseril tristearat dan gliseril tripalmitat. Kebanyakan lemak dan minyak yang terdapat dalam alam merupakan trigliserida campuran- artinya, ketiga bagian asam lemak dan gliserida tidaklah sama.

        Rantai hidrokarbon dalam suatu asam lemak dapat bersifat jenuh atau dapat pula mengandung ikatan-ikatan rangkap. Asam lemak yang tersebar paling merata dalam alam, yaitu asam oleat, mengandung satu ikatan rangkap. Asam-asam lemak dengan lebih dari satu ikatan rangkap adalah tidak lazim, terutama dalam minyak nabati; minyak-minyak ini disebut poliunsaturat (polyunsaturated). (Fessenden, 1982)

        Reaksi penyabunan (saponifikasi) dengan menggunakan alkali adalah reaksi trigliserida dengan alkali (NaOH atau KOH) yang menghasilkan sabun dan gliserin. Reaksi penyabunan dapat ditulis sebagai berikut:

C₃H₅(OOR)₃ + 3NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3NaOOCR

       

        Reaksi pembuatan sabun atau saponifikasi menghasilkan sabun sebagai produk utama dan gliserin sebagai produk samping. Gliserin sebagai produk samping juga memiliki nilai jual. Sabun dengan berat molekul  rendah akan lebih mudah larut dan memiliki sruktur sabun yang lebih keras. Sabun memiliki kelarutan yang tinggi dalam air, tetapi sabun tidak larut menjadi partikel yang lebih kecil, melainkan larut dalam bentuk ion. Pada proses saponifikasi trigliserida dengan suatu alkali, kedua reaktan tidak mudah tercampur. Reaksi saponifikasi dapat mengkatalis dengan sendirinya pada kondisi tertentu dimana pembentukan produk sabun mempengaruhi proses emulsikedua reaktan tersebut, menyebabkan suatupercepatan pada kecepatan reaksi.

        Detergen merupakan penyempurnaan dari sabun dan kelebihannya adalah bisa mengatasi air sadah dan larutan asam, serta harganya lebih murah. Detergen sering disebut dengan istilah detergen sintesis yaitu detergen yang dibuat berasal dari bahan-bahan sintesis. (Luis,S. 1994)

        Ketidakuntungan sabun muncul bila digunakan dalam air sadah, yang mengandung kation-kation logam tertentu, seperti Ca, Mg, Fe, kation-kation tersebut menyebabkan garam-garam natrium atau kalium dari asam karboksilat yang semula larut menjadi garam-garam karboksilat yang tidak larut. (Sastrohamidjojo, 2005)

        Sabun memiliki sifat sebagai berikut:

a.        Sabun adalah garam alkali dari asam lemak suku tinggi, sehingga akan dihidrolisis parsial oleh air. Karena itu larutan sabun dalam air bersifat basa.

b.       Jika larutan sabun dalam air diaduk, maka akan menghasilkan buih, peristiwa ini tidak terjadi pada air sadah. Dalam hal ini sabun dapat menghasilkan buih setelah garam Mg atau Ca mengendap dalam air.

CH₃(CH₂)COONa + CaSO₄Na₂SO  Ca(CH₃(CH₂)₁₆COO)₂

c.        Sabun mempunyai sifat membersihkan. Sifat ini disebabkan proses kimi koloid, sabun (garam natrium dari asam lemak) digunakan untuk mencuci kotoran yang bersifat polar maupun nonpolar. Molekul sabun memiliki rantai hydrogen CH₃(CH₂)₁₆ yang bertindak sebagai ekor yang bersifat hidrofobik (tidak suka air) dan larut dalam zat organic. Sedangkan COONa⁺ sebagai kepala yang bertindak sebagai hidrofilik (suka air). (Bairley,AE. 1950)

III.          Metode Percobaan

Alat dan Bahan

Alat:

1.       Gelas beker 50 mL

2.       Gelas beker 100 mL

3.       Gelas arloji 3 buah

4.       Gelas corong

5.       Pengaduk gelas

6.       Kertas saring

7.       Tabung reaksi 14 buah

8.       Pipet tetes

9.       Gelas ukur

10.    Kertas lakmus

11.    Kaki tiga

12.    Pemanas

Bahan:

1.       Minyak kelapa sawit 3 mL

2.       KOH/etanol 10% 20 mL

3.       Air kran

4.       NaCl jenuh 25 ml

5.       Sabun kalium 5 ml

6.       Sabun natrium 5 ml

7.       Larutan sabun natrium 5 tetes

8.       Larutan sabun kalium 5tetes

9.       Larutan sabun detergen 5 tetes

10.    Larutan CaCl₂ 0,1% 5 ml

11.    Larutan MgCl₂  0,1% 5 ml

12.    Larutan FeCl₂ 0,1% 5 ml

13.    Sabun

14.    Minyak satu tetes

Skema Alat

Cara Kerja

Pembuatan Sabun Kalium

                Minyak sebanyak 3 ml dimasukkan ke dalam gelas beker 50 ml. Kemudian ditambahkan 20 ml KOH/etanol 10% lalu dipanaskan sambil diaduk. Setelah itu, kesempurnaan saponifikasi diuji dengan meneteskan hasil reaksi ke dalam air (tidak ada tetesan lemak). Kemudian sabun kalium terbentuk sampai terjadi cairan kental dan liat. Sabun kalium kemudian digunakan untuk membuat sabun natrium pada langkah pembuatan sabun natrium.

Pembuatan Sabun Natrium

                NaCl jenuh 25 ml ditambahkan pada hasil sabun kalium yang telah didapat, kemudian diaduk sampai rata, dan padatan yang terbentuk disaring dengan menggunakan kertas saring (sabun natrium). Kemudian hasil sabun kalium dan natrium ditampung pada tempat yang tersedia, dimana untuk percobaan sabun yang digunakan adalah sabun yang telah tersedia.

Analisa Asam Lemak dan Sabun

                Padatan sabun kalium dan natrium diambil dengan pengaduk gelas dan masing-masing dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan aseton 2 ml dan ditambahkan HCl etes demi tetes hingga suasana menjadi asam dengan cara dilakukan pengetesan emnggunakan kertas lakmus. Kemudian diamati kelarutan sabun kalium dan natrium dalam aseton.

Sifat Sabun dan Detergen

          3 gelas arloji disiapkan dan diolesi dengan satu tetes minyak pada masing-masing gelas arloji. Kemudian masing-masing gelas arloji dibersihkan dengan menggunakan sabun kalium, natrium, dan detergen. Kemudian diamati kemampuan masing-masing sabun dalam mengikat lemak.

Disiapkan 12 tabung reaksi, 4 tabung ditambahkan 5 tetes sabun kalium, 4 tabung sabun natrium, dan 4 tabung detergen. Kemudian tiap 4 tabung ditambahkan tiap-tiap tabung masing-masing dengan 5 ml CaCl₂ 0,1%, 5 ml MgCl₂ 0,1%, 5 ml FeCl₂ 0,1%, dan air kran. Kemudian masing-masing tabng digojok rata dan diamati endapannya.

IV.         Hasil Percobaan dan Pembahasan

1.       Hasil percobaan

Jenis sabun	Wujud	Warna	Bau
1.       Sabun Kalium	Padatan	Kuning gading	Bau lemari kayu
2.       Sabun Natrium	Liat	Kuning gading

Analisis Asam Lemak dan Sabun

Sampel
1.       Sabun Kalium	Lebih cepat larut
2.       Sabun Natrium	Lebih cepat larut
3.       Minyak

Sifat Sabun dan Detergen

Sampel	Uji membersihkan lapisan minyak pada gelas arloji
1.       Sabun Kalium	Mengikat sedikit minyak
2.       Sabun Natrium	Mengikat minyak, namun lebih sedikit dari sabun K
3.       Sabun Detergen	Mengikat minyak paling banyak

Kemampuan Sebagai Surfaktan

Sampel	Pengamatan
	Larutan CaCl₂	Larutan MgCl₂	Larutan FeCl₂	Air kran
1.       Sabun Kalium	Terbentuk endapan putih menyebar	Terbentuk endapan putih menyebar	Terbentuk endapan putih menyebar	Terbentuk endapan putih menyebar
2.       Sabun Natrium	Terbentuk gumpalan putih	Terbentuk gumpalan putih	Terbentuk gumpalan kuning	Terbentuk gumpalan putih
3.       Sabun Detergen	Larutan bening	Larutan bening	Larutan bening	Larutan bening

PEMBAHASAN

                Percoaan ini memiliki tujuan untuk mempelajari proses saponifikasi suatu lemak dengan menggunakan kalium hidroksida (KOH) dan natrium hidroksida (NaOH) dan mempelajari perbedaan sifat sabun dan detergen.

Sabun adalah garam logam alkali dari asam-asam lemak, dimana dalam percobaan ini alkali yang dimaksud adalah kalium (K) dan natrium (Na). Reaksi pembentukan sabun ini disebut sebagai reaksi saponifikasi atau reaksi penyabunan. Reaksi saponifikasi dengan menggunakan natrium hidroksida (NaOH) adalah sebagai berikut:

CH₂O₂C(CH₂)₁₆CH₃                          CH₂OH        

│                                    (KALOR)        │

CH₂O₂C(CH₂)₁₆CH₃ + 3NaOH  →  CHOH + 3CH₃(CH₂)₁₆CO¯Na⁺

│                                                      │

CH₂O₂C(CH₂)₁₆CH₃                           CH₂OH

Tristearin                                                                               Gliserol                  Sodium Stearat (suatu sabun Na)

Dan reaksi saponifikasi dengan menggunakan KOH adalah sebagai berikut:

                            O

                 ││

 H₂C—O—C—R₁                               H₂C—OH             R₁COO¯K⁺

        │                O                                           │

                 ││

 H₂C—O—C—R₂ + 3KOH     HC—OH +           R₂COO¯K⁺

        │                O                                           │

                 ││

 H₂C—O—C—R₃                              H₂C—OH            R₃COO¯K⁺

Triasilgliserida                                                                       Gliserol                                  sabun kalium

(Tim Penyusun Kimia FMIPA, 2012)

                Dai reaksi-reaksi diatas dapat diketahui bahwa sabun mengandung terutama garam C₁₆ dan C₁₈, namun dapat juga mengandung beberapa karboksilat dengan bobot atom lebih rendah yang dihasilkan dari reaksi suatu minyak atau lemak dengan alkali, dalam hal ini natrium dan kalium yang menghasilkan gliserol dan suatu sabun natrium dan kalium sebagai produk utama. Sabun yang dihasilkan memiliki kemampuan mengemulsi kotoran berminyak. Hal ini disebabkan oleh dua sifat sabun yaitu, pertama rantai hidrokarbon sebuah molekul sabun larut dalam zat nonpolar, seperti tetesan-tetesan minyak. Kedua, ujung anion molekul sabun yang tertarik pada air ditolak oleh ujung anion molekul-molekul sabun yang menyembul dari tetesan-tetesan minyak lain. Karena tolak-menolak antara tetes-tetes sabun-minyak, maka minyak itu tidak dapat saling bergabung, tetapi tetap tersuspensi.

                Pada perlakuan larutan sabun dengan asam klorida encer akan menghasilkan campuran asam lemak:

R₁COO¯K⁺                                R₁COOH

R₂COO¯K⁺ + 3HCL      R₂COOH + 3KCl

R₃COO¯K⁺                               R₃COOH

                Pada pembuatan sabun kalium, setelah 3 ml minyak dimasukkan ke dalam gelas beker ditambahkan 20 ml KOH/etanol 10% dan dipanaskan sambil diaduk. Etanol disini berfungsi sebagai pelarut yang semakin lama semakin habis karena menguap, hal ini disebabkan karena titik didih etanol yang lebih rendah daripada minyak. Pemanasan dilakukan untuk mempercepat reaksi, karena dengan kenaikan suhu, maka energi kinetic akan semaki cepat sehingga reaksi berlangsung lebih cepat. Setelah itu akan terbentuk sabun kalium. Hasil kesempurnaan saponifikasi dapat dites dengan meneteskan hasil reaksi ke dalam air, yaitu semakin sedikit atau tidak ada tetesan lemak dalam air, maka reaksi saponifikasi berlangsung semakin smepurna. Hasil tersebut memiliki wujud padatan berwarna kuning gading dengan bau yang menyerupai lemari kayu.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

                            O

                 ││

 H₂C—O—C—R₁                               H₂C—OH             R₁COO¯K⁺

        │                O                                           │

                 ││

 H₂C—O—C—R₂ + 3KOH    H₂C—OH +          R₂COO¯K⁺

        │                O                                           │

                 ││

 H₂C—O—C—R₃                              H₂C—OH            R₃COO¯K⁺

                Kemudian sabun yang dihasilkan digunakan untuk membuat sabun natrium. Sabun kalium yang dihasilkan ditambahkan NaCl jenuh. Hal ini bertujuan untuk memisahkan sabun dari produk sampingan dari reaksi sebelumnya, yaitu gliserol. Setelah itu akan terbentuk suatu yang berbentuk padatan setelah dilakukan penyaringan dengan menggunakan kertas saring. Padatan inilah yang disebut dengan sabun natrium yang memiliki waena kuning gading.

                Pada percobaan analisis asam lemak dari sabun, padatan sabun kalium dan sabun natrium diuji kelarutannya dalam aseton. Setelah ditambahkan aseton 2 ml ditambahkan HCl dengan tujuan memberikan suasana asam pada larutan dimana keasaman diukur dengan menggunakan kertas lakmus. Reaksi sabun kalium dengan HCl adalah sebagai berikut:

K + HCl → KCl

Dan reaksi antara sabun natrium dengan HCl:

Na + HCl → NaCl

          Aseton merupakan senyawa yang memiliki sifat polar. Campuran asam lemak dari sabun kalium dan natrium dapat larut dalam asetons esuai asas like dissolve like, yaitu senyawa yang memiliki kemiripan kemolaran akan saling melarutkan. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa sabun kalium lebih cepat larut dalam aseton daripada sabun natrium, hal ini dikarenakan  K⁺ yang lebih mudah lepas daripada Na⁺. Sehingga sabun kalium akan lebih cepat larut. Sabun natrium juga dapat larut dalam aseton, karena minyak memiliki rantai karbon yang panjang dan bersifat nonpolar. Sehingga sesuai asas like dissolve like minyak tidak dapat larut dalam aseton yang bersifat polar.

                Pada percobaan sifat sabun dan detergen, minak kelapa sawit dioleskan pada tiga gelas arloji dan dibersihkan masing-masing dengan menggunakan tiga tetes larutan sabun natrium, tiga tetes sabun kalium, dan tiga tetes larutan sabun detergen dengan tujuan untuk mengetahui kemampuan membersihkan atau mengikat lemak pada masing-masing sabun. Dari hasil percobaan diketahui bahwa sabun kalium dapat mengikat lemak dalam jumlah yang sedikit. Pada sabun natrium dapat mengikat lemak namun lebih sedikit dari sabun kalium. Sedangkan sabun detergen memiliki kemampuan mengikat lemak paling tinggi. Hal ini dikarenakan detergen memiliki sifat dapat mengemulsi lemak secara sempurna, yaitu bagian nonpolar dari ujung-ujung hidrokarbon pada detergen megelilingi tetesan minyak secara merata, sehingga detergen dapat mengemulsikan lemak. Sedangkan pada sabun natrium dan kalium, sabun kalium dapat melarutkan minyak/lemak lebih banyak dari sabun natrium. Hal ini disebabkan karena sabun kalium merupakan sabun lunak, sehingga akan memiliki kemampuan melarutkan lemak daripada sabun natrium.

                Pada percobaan efek ion sadah (kemampuan sebagai surfaktan) penggojokan yang dilakukan memiliki tujuan agar pencampuran berjalan sempurna dan tercampur secara merata. Dalam hal ini percobaan dilakukan untuk mengetahui kemampuan sabun dalam air sadah, yaitu air yang mengandung kation divalent Ca²⁺, Mg²⁺, dan Fe²⁺, yang dapat membentuk endapan.

Dari hasil percobaan didapatkan bahwa pada larutan CaCl₂, MgCl₂, dan FeCl₂ dan air kran yang ditambahkan pada sabun kalium dan sabun natrium, semuanya terbentuk endapan-endapan. Sedangkan pada sabun detergen tidak ditemukan adanya endapan. Hal ini membuktikan bahwa sabun detergen dapat bekerja secara efektif dalam air sadah dengan bukti bahwa tidak ditemukannya endapan pada sabun detergen saat direaksikan dengan air sadah. Pada sabun kalium dan natrium adanya kation divalent Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺  akan membentuk endapan denagn anion karboksilat dari sabun.

Reaksi-reaksi dari detergen dengan kation divalent sebagai berikut:

                Detergen dengan Ca²⁺

                2ROSO₃Na + Ca²⁺ → (ROSO₃)₂Ca + 2Na⁺

                Detergen dengan Mg²⁺

                2ROSO₃Na + Mg²⁺ → (ROSO)₂Mg  + 2Na⁺

                Detergen dengan Fe²⁺

                2ROSO₃Na +  Fe²⁺ → (ROSO)₂Fe + 2Na⁺

                Reaksi sabun kalium dengan Ca²⁺

                2RCOOK + Ca²⁺ → (RCOO)₂Ca + 2K⁺

                Reaksi sabun kalium dengan Mg²⁺

                2RCOOK + Mg²⁺ → (RCOO)₂Mg + 2K⁺

                Reaksi sabun kalium dengan Fe²⁺

                2RCOOK Fe²⁺ → (RCOO)₂Fe + 2K⁺

                Reaksi sabun natrium dengan Ca²⁺

                2RCOONa + Ca²⁺ → (RCOO)₂Ca + 2Na⁺

                Reaksi sabun natrium dengan Mg₂⁺

                2RCOONa + Mg₂⁺ → (RCOO)₂Mg + 2Na⁺

                Reaksi sabun natrium dengan Fe²⁺

                2RCOONa + Fe²⁺ → (RCOO)₂Fe + 2Na⁺

V.             Kesimpulan

Dari hasil percobaan dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

1.       Proses saponifikasi harus dilakukan oleh senyawa alkali, yaitu KOH untuk sabun kalium dan NaOH untu sabun natrium.

2.       Detergen memiliki kemampuan membersihkan minyak dan kotoran tanpa dipengaruhioleh tingkat kesadahan air, sedangkan sabun tidak dapat bekerja pada air sadah.

VI.         Daftar Pustaka

Bailey, AE. 1950. Industrial oil and Fat Product. New York: Intersholastic Publishing Inc

Fessenden & Fessenden. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

Luis, S. 1994. Soap and Detergen, A Theoritical and Practical review. New York: AOCS Press

Sastrohamidjojo, H. 2005. Kimia Organik (Stereokimia, Karbohidrat, Lemak, & Protein). Yogyakarta: Gadjah Mada University Press