Jenis-jenis Polimer dan Penggunaannya

A. Pengertian Polimer

Apakah polimer itu?

benang nilon (www.threadart.com)

Istilah polimer diambil dari bahasa Yunani (poly = banyak; meros = unit). Sehingga senyawa polimer dapat diartikan sebagai senyawa besar yang terbentuk dari penggabungan unit-unit molekul kecil yang disebut monomer (mono = satu). Jumlah monomer yang bergabung dapat mencapai puluhan ribu sehingga massa molekul relatifnya bisa mencapai ratusan ribu, bahkan jutaan. Itulah sebabnya mengapa polimer disebut juga makromolekul

B. Pembentukan Polimer

Reaksi pembentukan polimer disebut reaksi polimerisasi. Reaksi polimerisasi adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana (monomer) menjadi polimer (makromolekul). Reaksi polimerisasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu polimerisasi adisi dan kondensasi.

1. Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi adalah penggabungan molekul-molekul yang berikatan rangkap membentuk rantai molekul yang panjang (polimer). Polimerisasi adisi terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan rangkap, di mana dengan bantuan suatu katalisator (misalnya peroksida), maka ikatan rangkapnya terbuka dan monomer-monomer dapat langsung berkaitan.

Contoh :

Pembentukan polietilena dari etena.

Pembentukan polistirena

Reaksi polimerisasi adisi banyak dimanfaatkan pada industri plastik dan karet.

2. Polimerisasi Kondensasi

Polimerisasi kondensasi adalah reaksi antara dua gugus fungsional pada molekul-molekul monomer yang berinteraksi membentuk polimer dengan melepaskan molekul kecil (H₂O, NH₃).

Contoh: 

Pembentukan protein

Pembentukan nilon 66

Nilon 66 mempunyai massa molekul relatif ± 10.000 dan titik lelehnya ±250°C.

C. Penggolongan Polimer

Polimer dapat digolongkan berdasarkan asalnya, jenis monomer pembentuk, sifat dan kegunaan.

1. Berdasarkan Asalnya

Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan menjadi polimer alam dan polimer sintetis.

a. Polimer Alam

Polimer alam adalah polimer yang telah tersedia di alam dan terbentuk secara alami.

Contoh:

Karet alam (poliisoprena)

Karet alam merupakan polimer dari 2-metil,1,3-butadiena (isoprena).

Selulosa

Selulosa adalah polimer D(+) glukosa dalam bentuk ikatan beta (b).

Beberapa contoh polimer alam yang lain adalah protein, amilum,  glikogen, dan asam nukleat.

b. Polimer Sintetis

Polimer sintetis atau polimer buatan dibuat sebagai tiruan. Polimer sintetis meliputi plastik, karet sintetis, dan serat sintetis.  Contohnya plastik polietilena, PVC, polipropilena, teflon, karet neoprena, karet SBR, nilon, dan tetoron.

2. Berdasarkan Jenis Monomer

Berdasarkan jenis monomer penyusunnya, polimer dibedakan menjadi kopolimer dan homopolimer.

a. Kopolimer

Kopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer yang berbeda. Contoh: Dacron tersusun dari monomer asam tereftalat dan etanadiol. Contoh kapolimer yang lain adalah saran, polietilena tereftalat, bakelit, nilon, dan karet nitril.

b. Homopolimer

Homopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer yang sama Contoh: PVC tersusun dari monomer vinil klorida. Contoh homopolimer yang lain adalah polipropilena, polietilena, teflon, PVA

3. Berdasarkan Sifatnya terhadap Panas

Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dibedakan menjadi polimer termoseting dan polimer termoplas.

a. Polimer Termoseting

Polimer termoseting artinya hanya dapat dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya sehingga apabila pecah tidak dapat disambung kembali dengan pemanasan atau dicetak ulang dengan pemanasan. Polimer termoseting terdiri atas ikatan silang antarrantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan lebih kaku. Contoh polimer termoseting adalah bakelit dan melamin.

b. Polimer Termoplas

Polimer termoplas dapat dipanaskan berulang-ulang karena polimer termoplas melunak bila dipanaskan dan mengeras bila didinginkan sehingga apabila pecah dapat disambung kembali dengan pemanasan atau dicetak ulang dengan pemanasan. Polimer termoplas terdiri dari molekul-molekul rantai lurus atau bercabang dan tidak ada ikatan silang antarrantai seperti pada polimer termoseting.

Contoh: polietena, PVC, polistirena.

D. Beberapa Polimer dan Kegunanaannya

Polimer terbagi dalam tiga kelompok umum, yaitu:

1. Plastik, yaitu polimer yang berupa lembaran tipis, zat padat yang keras, dan dapat dicetak (pipa, mainan anak-anak), atau salutan (cat mobil, pernis).

2. Elastomer, yaitu polimer dengan sifat-sifat elastik, seperti karet.

3. Serat, yaitu polimer mirip benang, seperti kapas, sutra, atau nilon.

1. Plastik

Polimerisasi adisi dari monomer-monomer berikatan rangkap menghasilkan bermacam-macam plastik.

a. Polietilena

Polietilena merupakan polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi etena.

Sifat-sifat dan kegunaan polietilena adalah:

1) titik leleh 110°C,

2) melunak dalam air panas,

3) digunakan untuk botol fleksibel, film, pembungkus, dan isolator listrik.

b. Polipropilena

Polipropilena memiliki sifat hampir sama dengan polietilena, hanya polipropilena lebih kuat dibanding polietilena. Polipropilena tersusun dari molekul-molekul propena.

 Polipropilena digunakan untuk membuat tali, botol, karung, dan sebagainya.

c. PVC

PVC (polivinilklorida) merupakan polimer jenis plastik yang tersusun dari vinil klorida melalui polimerisasi adisi.

PVC merupakan plastik yang keras, kaku, dan mudah rusak, dapat digunakan untuk membuat pipa, tongkat, dan pelapis lantai.

d. Teflon (PTFE)

Teflon tersusun dari monomer-monomer tetrafluorotena.

Teflon bersifat sangat ulet, kenyal, tahan terhadap zat kimia, tak mudah terbakar, isolator listrik yang baik, dan mampu melumasi diri serta tidak menempel. Panci untuk memasak/menggoreng menggunakan pelapis teflon, sehingga tidak memerlukan minyak yang banyak, tidak mudah gosong, serta mudah mencucinya.

Sifat dan kegunaan teflon adalah

1) titik leleh 327°C,

2) tahan terhadap panas,

3) tahan terhadap zat kimia, digunakan untuk alat-alat yang tahan terhadap bahan kimia, misalnya pelapis tangki bahan kimia, pelapis panci antilengket.

e. Polistirena

Polistirena tersusun atas monomer stirena

Polistirena digunakan untuk membuat gelas minuman ringan, isolasi,

dan untuk kemasan makanan.

f. PVA

PVA (polivinil asetat) tersusun dari monomer-monomer vinil asetat.

PVA digunakan untuk pengemulsi cat.

g. Polimetil Metakrilat (PMMA)

Polimetil metrakilat tersusun dari ester metil metakrilat. Polimetil metakrilat merupakan plastik bening, keras, tetapi ringan sehingga digunakan untuk pengganti gelas, misalnya kaca jendela pesawat terbang.

h. Bakelit

Bakelit merupakan polimer termoseting yang tersusun dari fenol dan formaldehid.

 Bakelit digunakan untuk pembuatan peralatan listrik.

2. Karet

a. Karet Alam

Karet alam tersusun dari monomer-monomer isoprena atau 2 metil 1,3 butadiena.

Karet alam bersifat lunak, lekat, dan mudah dioksidasi. Agar menjadi lebih keras dan stabil dilakukan vulkanisasi, yaitu karet alam dipanaskan pada suhu 150°C, dengan sejumlah kecil belerang. Dengan cara ini ikatan rangkap pada karet terbuka kemudian

terjadi ikatan jembatan belerang di antara rantai molekulnya. Karet diekstraksi dari lateks (getah pohon karet), hasil vulkanisirnya digunakan untuk ban kendaraan.

b. Karet Sintetis

1) Neoprena (Kloroprena)

Neoprena tersusun dari monomer-monomer 2 kloro1,3 butadiena Sifat dan kegunaan neoprena adalah tahan terhadap bensin, minyak tanah, dan lemak sehingga digunakan untuk membuat selang karet, sarung tangan, tapak sepatu, dan sebagainya.

2) Karet Nitril

Karet nitril tersusun dari monomer butadiena dan akrilonitril Karet nitril memiliki sifat tahan terhadap bensin, minyak dan lemak, digunakan untuk membuat selang.

3) SBR

SBR (Styrena Butadiena Rubber) tersusun dari monomer stirena dan butadiena.

SBR merupakan karet sintetis yang paling banyak diproduksi untuk ban kendaraan bermotor.

3. Serat Sintetis

a. Nilon 66

Nilon 66 merupakan kopolimer dari heksa metilen diamina dengan asam adipat melalui polimerisasi kondensasi. Disebut nilon 66 karena masingmasing monomernya mengandung 6 atom karbon. Nilon 66 bersifat kuat, ringan, dan dapat ditarik tanpa retak sehingga digunakan untuk membuat tali, jala, parasit, dan tenda.

b. Dacron

Dacron (polietilen tereftalat) merupakan kopolimer dari glikol dengan asam tereftalat melalui polimerisasi kondensasi

c. Orlon

Orlon atau poliakrilonitril tersusun dari molekul akrilonitril.

Sifat dan kegunaan orlon adalah memiliki sifat yang kuat digunakan untuk karpet dan pakaian (kaos kaki, baju wol).

KUMPULAN SOAL GELOMBANG BERJALAN DAN STASIONER

Berikut ini soal - soal gelombang berjalan dan stasioner:

(1) Grafik simpangan-waktu dan grafik simpangan-posisi ditunjukkan pada gambar di bawah ini

      

      Tentukan :

       a. Frekuensi

       b. Panjang gelombang

       c. Cepat rambat gelombang

(2) Sebuah gabus mengapung dalam sebuah tangki rak. Ketika pembangkit gelombang dikerjakan pada 10 Hz, gabus bergerak naik turun sementara gelombang merambat melalui air. Jarak antara titik tertinggi dan titik terendah gerakan gabus adalah 5 mm. Jarak antara puncak dan dasar gelombang berdekatan diperoleh 1,5 m.

   a. Berapakah Amplitudo gelombang ketika melalui gabus?

   b. Berapakah waktu yang diperlukan gabus untuk melakukan satu getaran lengkap?

   c. Berapakah cepat rambat gelombang air melalui tangki?

(3)  Jawab pertanyaan berikut:

   a. Tulislah rumus hubungan cepat rambat (v), frekuensi(f) dan panjang gelombang (λ), dan berikan satuan yang tepat untuk setiap besaran.

   b. Berapakah cepat rambat gelombang jika suatu gelombang memiliki frekuensi 50 Hz dan panjang gelombang 0,4 m?

   c. Berapakah frekuensi gelombang yang memiliki panjang gelombang 5 m dan cepat rambat 40 m/s?

   d. Dua puluh gelombang dihasilkan pada tali dalam waktu 5 s. Jika cepat rambat gelombang 5 m/s, berapakah panjang gelombangnya? 

(4) Dua balok kayu terapung pada permukaan laut berjarak 100 cm satu sama lain. Keduanya turun bersama permukaan air dengan frekuensi 4 getarn per sekon. Bila salah satu balok berada di puncak gelombang, maka balok yang lain berada di dasar gelombang, dan antara kedua balok terdapat dua bukit gelombang. Berapakah cepat rambat gelombang pada permukaan air?

(5) Sebuah slinki mendatar digetarkan sedemikian sehingga jarak antara pusat rapatan dan pusat renggangan yang berdekatan adalah 40 cm. Jika dalam 0,2 sekon terjadi sepuluh gelombang, berapakah cepat rambat gelombang pada sli nki

(6) Dua gabus terapung di atas permukaan air terpisah pada jarak 42 m. Pada saat gelombang permukaan air datang dengan amplitudo 0,6 m dan frekuensi 5 Hz, gabus P ada di puncak bukit gelombang sedangkan gabus Q ada di dasar lembah gelombang. Keduanya terpisah oleh tiga bukit gelombang. Jika gelombang datang dari gabus P dan waktu untuk gabus P adalah t, tentukan persamaan getaran:

   a. Untuk gabus P

   b. Untuk gabus Q

(7) Persamaan sebuah gelombang yang berjalan sepanjang tali yang sangat panjang adalah  dengan x dan y dalam cm dan t dalam sekon. Hitunglah:

   a.  Amplitudo

   b.  Panjang gelombang

   c.   Frekuensi

   d.  Laju perambatan

   e.   Kecepatan getar maskimum

   f.    Percepatan getar maksimum

   g.   Arah perambatan dan arah getar pertama kali di titik asal

(8) Sebuah gelombang tranversal sinus dengan amplitudo tranversal sinus dengan amplitudo 10 cm dan panjang gelombang 200 cm berjalan dari kiri ke kanan sepanjang kawat horizontal yang terentang dengan cepat rambat 100 cm/s. Ambil titik pada ujung kiri kawat sebagai titik awal. Pada saat t= 0, titik awal sedang bergerak ke bawah.

   a. Berapakah frekuensi gelombang?

   b. Berapakah frekuensi sudut?

   c.  Berapakah bilangan gelombang?

   d. Bagaimanakah bentuk persaamaan gelombang?

   e.  Bagaimanakah persamaan simpangan partikel di titik asal

   f.   Bagaimanakah persamaan simpangan suatu partikel yang berjarak 150 cm di kanan titik asal?

   g.  Berapakah kecepatan tranversal maksimum setiap partikel dalam kawat?

(9) Sebuah gelombang berjalan memiliki persamaan . Dari persamaan gelombang tersebut, tentukan:

   a.  Arah perambatan gelombang

   b.  Frekuensi gelombang

   c.  Panjang gelombang

   d. Cepat rambat gelombang

   e.  Beda fase antara dua titik yang berjarak 25 m dan 50 m

(10) Persamaan gelombang berjalan pada seutas tali dinyatakan oleh   dengan x dan y dalam  cm, dan t dalam sekon. Tentukanlah:

   a.  Arah perambatan gelombang,

   b.  Amplitudo gelombang,

   c.   Frekuensi gelombang,

   d.  Bilangan gelombang

   e.   Kecepatan rambat gelombang

(11) Sebuah gelombang merambat ke sumbu x positif dengan kecepatan rambat v= 5 m/s, frekuensi 10 Hz, dan amplitudo 2 cm. Jika asal getaran telah bergetar selama 2/3    sekon dengan arah getaran pertama ke bawah, tentukanlah:

   a.   Persamaan umum gelombang

   b.   Kecepatan dan percepatan partikel di titik x=0,5 m

   c.    Sudut fase dan fase gelombang di titik x = 0,5 m

   d.   Beda fase antara titik pada x = 0,25 m dengan titik pada x = 0,75 m

(12) Sebuah gelombang yang menjalar dalam medium dinyatakan dalam bentuk persamaan  dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Tentukanlah:

   a.  Arah perambatan gelombang dan kemana titik asal pertama kali digetarkan

   b.  Amplitudo

   c.   Frekuensi

   d.  Bilangan gelombang

   e.   Panjang gelombang

   f.    Kecepatan rambat

(13) Ujung seutas tali digetarkan harmonik dengan periode 0,5 sekon dan amplitudo 6 cm. Getaran ini merambat ke kanan sepanjang tali dengan cepat rambat 200 cm/s. Tentukan:

   a.  Persamaan umum gelombang

   b. Simpangan, kecepatan dan percepatan partikel di P yang berada 27,5 cm dari ujung tali yang digetarkan pada saat ujung getar telah bergetar 0,2 sekon

   c.   Sudut fase dan fase partikel di P saat ujung getar telah bergetar 0,2 sekon

   d.  Beda fase antara dua partikel sepanjang tali yang berjarak 25 cm

(14) Sebuah titik A yang bergetar selaras menghasilkan gelombang tranversal berjalan dengan cepat rambat 60 m/s. Frekuensi getaran 10 Hz dan amplitudonya 2 cm. Jika titik A mulai gerakkannya ke atas, hitunglah simpangan, fase dan arah gerakan titik B pada gelombang itu yang berada 5 m dari A pada saat A telah bergetar  0,75 detik.

(15)  Sebuah gelombang berjalan dari titik A ke titik B dengan amplitudo 2 cm dan frekuensi 4 Hz. Jarak AB = 50 cm. Cepat rambat gelombang 240 cm/s. Berapakah simpangan titik B pada saat fase A = ? Ke mana arah gerakannya?

(16) Sebuah gelombang berjalan dari titik A ke titik B dengan amplitudo 1 cm dan periode 0,2 sekon. Jarak AB = 40 cm. Bila cepat rambat gelombang 2,5 m/s, berapakah selisih fase antara A dan B? Berapakah simpangan titik B pada saat titik A melalui kedudukan setimbang dan mempunyai arah ke bawah? Ke mana arah titik B pada saat itu?

(17)  Sebuah gelombang mekanik merambat ke arah kiri dengan kecepatan 20 m/s, waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang adalah 20π ms. Diketahui pada saat x = 0 dan t = 0, simpangan getaran 3 cm dan kecepatan 4 m/s. Tentukan:

    a. Persamaan simpangan gelombang mekanik

    b. Beda fase 2 titik yang terpisah sejauh 20π cm.

(18) Dua gelombang sinus berjalan dalam arah yang berlawanan. Keduanya berinterferensi menghasilkan suatu gelombang stasioner yang dinyatakan dengan persamaan , dengan x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan amplitudo, panjang gelombang, frekuensi dan cepat rambat gelombang sinus tersebut?

(19) Persamaan gelombang stasioner dirumuskan oleh   , dengan x dan y dalam centimeter dan t dalam sekon. Tentukanlah cepat rambat gelombang, perut ke lima dan simpul ke dua dari asal getaran jika panjang tali  2 m  ?

(20) Gelombang stasioner memenuhi persamaan , dengan y dan x dalam meter dan t dalam sekon. Jarak titik simpul kelima terhadap titik x = 0 adalah?

(21) Seutas tali yang panjangnya 250 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan dengan frekuensi 2 Hz dan amplitudo 10 cm, sedang ujung lainnya terikat. Getaran tersebut merambat pada tali dengan kecepatan 40 cm/s. Tentukan:

    a.  Amplitudo gelombang stasioner di titik yang berjarak 132,5 cm dari titik asal getaran

    b.  Simpangan gelombang pada titik tersebut setelah tali digetarkan selama 5 sekon dan 12 sekon

    c.   Letak simpul ke enam dan perut ke lima dari titik asal getaran?

(22)  Seutas tali yang panjangnya 125 cm direntangkan horizontal. Salah satu ujungnya digetarkan sedang ujung lainnya dibiarkan bebas bergerak.

    a. Berapa panjang gelombang yang merambat pada tali jika simpul ketjuh berjarak 92,5 cm dari titik asal getaran?

    b. Tentukan letak perut keempat di ukur dari titik asal getaran

(23)  Seutas tali AB yang panjang 5 meter digantungkan vertikal dan digetarkan pada A dengan frekuensi 6 Hz dan ampitudo 4 cm, sedang ujung B sebagai ujung bebas. Getaran tersebut merambat pada tali dengan laju 3,6 m/s. Apabila titik C terletak pada tali sejauh 3,5 m dari titik A, tentukanlah:

     a.  Waktu yang dibutuhkan sejak A digetarkan sehingga titik C mulai mengalami gerakan gelombang stasioner

     b.  Simpangan titik C setelah A digetarkan 3 sekon