Hdrolisis Garam dalam Perspektif STEM

40 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM a) Surfaktan anionik Surfaktan anionik adalah bahan aktif permukaan yang bagian hidrofobiknya berhubungan dengan gugus anion (ion negatif). Dalam media cair, melokul surfaktan anionik terpecah menjadi gugus kation yang bermuatan positif dan gugus anion yang bermuatan negatif. Contoh surfaktan anionik adalah alkohol sulfat dan ester sulfonat. b) Surfaktan kationik Surfaktan kationik juga terpecah dalam media cair, dengan bagian kepala (hidrofilik) merupakan gugus kationik yang bertindak membawa sifat aktif permukaan. Contoh surfaktan kationik adalah senyawa quaternary ammonium. a) Surfaktan nonionik Surfaktan non ionik tidak terpecah dalam media cair. Daya larutnya disebabkan oleh gugus polar seperti poliglikol eter atau poliol. Contoh surfaktan nonionik adalah poliglikol ester dari fatty alcohol, asam lemak, amina, dan amida. b) Surfaktan amfotermik Surfaktan amfotermik dalam media cair mengandung gugus positif dan negatif. Contoh surfaktan amfotermik adalah alkyl betain. 2) Suids regulator berguna untuk membuat surfaktan lebih efektif dalam bekerja di mesin pencuci 3) Builders, adalah kompleks fosfat yang berguna untuk mencegah menempelnya noda atau kotoran pada serat kain 4) Zat Aditif seperti fluorescent yang dapat menjadikan serat kain lebih terang. (Fauzi, dkk,)

Garam Natrium Stearat 41 Bahan-bahan dalam Pembuatan Sabun Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, dapat diketahui bahwa komponen utama dalam pembuatan sabun adalah asam lemak yang berasal dari hewan ataupun tumbuhan dan logam alkali. Asam lemak adalah asam monokarboksilat yang rantai karbonnya tidak bercabang dan radikal karboksilnya berada di ujung rantai karbon tersebut. Asam lemak terdapat pada hewan, tumbuhan dan manusia. (Sumardjo, 2008). Logam alkali adalah unsur-unsur dari golongan IA yang merupakan zat kimia yang bersifat basa. Logam alkali yaitu Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Diantara unsur-unsur tersebut yang biasa dipakai dalam pembuatan sabun adalah Na dan K, yang dalam keadaan basa sebagai NaOH dan KOH. Biasanya NaOH digunakan dalam pembuatan sabun padat, sedangkan KOH digunakan dalam pembuatan sabun cair. Penambahan bahan lain dalam pembuatan sabun dapat memaksimalkan manfaat dari sabun itu sendiri. Misalnya penambahan pewangi yang akan mengharumkan sabun, pewarna yang dapat membuat sabun menjadi lebih menarik. Asam stearat dalam sabun berfungsi untuk mengeraskan dan menstabilkan busa. NaCl digunakan dalam sabun sebagai bahan pemisah gliserin dalam sabun. Gliserin merupakan campuran dari asam stearat dan gliserol yang berguna sebagai bahan pengemulsi alami. Selain bahan-bahan tersebut, terdapat surfaktan yang merupakan bahan penting dalam pembuatan sabun. Surfaktan mempunyai fungsi sebagai zat yang dapat mengangkat kotoran juga menghasilkan busa. (Fauzi, dkk,) Reaksi Hidrolisis Garam dalam Sabun Dalam proses pembuatan sabun, terjadi beberapa reaksi kimia karena adanya campuran beberapa zat. Diantara reaksi yang ada, terdapat reaksi antara asam lemah dan basa kuat. Asam lemah yang

42 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM terdapat dalam sabun yaitu asam stearat yang terdapat dan basa kuat yaitu natrium hidroksida. Reaksi antara asam dan basa tersebut menghasilkan garam natrium stearat. Reaksinya sebagai berikut: CH3 (CH2 )16COOH + NaOH → CH3 (CH2 )16COONa + H2O Garam natrium stearat merupakan garam yang bersifat basa, karena terbentuk dari asam lemah dan basa kuat. Garam yang tersusun dari asam lemah dan basa kuat akan terhidrolisis sebagian dalam air. Proses hidrolisisnya sebagai berikut: CH3 (CH2 )16COONa → CH3 (CH2 )16COO− + Na+ CH3 (CH2 )16COO− + H2O ⇌ CH3 (CH2 )16COOH + OH− Na+ + H2O ↛ tidak terhidrolisis Dapat dilihat pada persamaan reaksi di atas, bahwa yang dapat bereaksi dengan air atau terhidrolisis hanya anion (ion negatif/ion asam) sedangkan kation (ion positif/ion basa) tidak dapat terhidrolisis. Ion Na+ merupakan asam konjugat yang lebih lemah dari air sehingga tidak mengubah sifat larutan. Sedangkan ion CH3COO− basa konjugat dari asam lemah sehingga CH3COO− dapat menarik proton (H +) dari molekul air. (Sunarya, 2012) Kenapa sabun dapat membersihkan kotoran ya? RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa RCOONa Campuran air dan sabun Noda minyak/lemak

Garam Natrium Stearat 43 Prinsip utama kerja sabun ialah gaya tarik antara molekul kotoran, sabun, dan air. Kotoran yang menempel umumnya berupa lemak. Pada proses mencuci atau menghilangkan kotoran pada pakaian atau piring, campuran sabun dengan air akan kontak dengan kotoran. Sabun merupakan garam alkali karboksilat (R COONa) dari asam lemak terutama mengandung garam C-16 (asam palmiat) dan C-18 (asam stearat) yang dihidrolisis secara sempurna dalam larutan NaOH atau KOH. Gugus R pada sabun bersifat hidrofobik karena bersifat non polar dan COONa bersifat hidrofilik (polar). Hidrofobik dalam molekul sabun terdapat pada ujung atau ekor rantai karbon yang bersifat non polar akan menarik kotoran yang berupa noda atau minyak. Sedangkan bagian hidrofilik yang terdapat di kepala sabun akan mengikat air karena sama-sama mempunyai sifat yaitu polar. Dengan bantuan surfaktan yang dapat menurunkan tegangan permukaan air maka larutan sabun dapat masuk ke dalam serat untuk menghilangkan noda atau minyak. Di zaman modern ini, masyarakat banyak menggunakan kembali produk-produk dari bahan herbal. Salah satunya dalam penggunaan sabun, masyarakat banyak mencari sabun yang kandungannya terdapat bahan herbal misalnya sabun yang mengandung minyak kelapa atau sawit, daun sereh, sabun pepaya, sabun kopi, sabun green tea, dan masih banyak lainnya. Sabun Transparan dari Minyak Kelapa Sawit Seperti yang telah diketahui, sabun berasal dari lemak atau trigliserida dari hewan maupun tumbuhan. Dalam hal ini digunakan minyak kelapa sawit yang mengandung asam lemak. Minyak kelapa sawit mempunyai komposisi Technology

44 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM dua asam lemak, yaitu asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh yang keduanya seimbang. Komposisi asam lemak sawit terdiri dari 40% asam oleat (asam lemak tidak jenuh tunggal), 10% asam linoleat (asam lemak tidak jenuh ganda). 44% asam palmiat (asam lemak jenuh) dan 4,5 asam stearat (asam lemak jenuh). Dapat dilihat pada tabel dibawa ini: Tabel 3.3 komposisi asam lemak pada minyak sawit Asam lemak*) % terhadap asam lemak total Kisaran Rata-rata Asam laurat (C12:0) 0,1-1,0 0,2 Asam miristat (C14:0) 0,9 0 1,5 1,1 Asam palmitat (C14:0) 41,8-45,8 44,0 Asam palmitoleat (C16:1) 0,1-0,3 0,1 Asam stearate (C18:0) 4,2-5,1 4,5 Asam oleat (C18:1) 37,3-40,8 39,2 Asam linoleiat (C18:2) 9,1-11,0 10,1 Asam linoleat (C18:3) 0,0-0,6 0,4 Asam arakidonat (C20:0) 0,2-0,7 0,4 *)asam lemak dinyatakan dengan notasi Cm:n, dimana m adalah panjang rantai karbon dan n adalah jumlah ikatan rangkap. (Haryadi,). Sabun yang dibuat dengan menggunakan asam lemak yang mengandung dua belas atau lebihkarbon seperti minyak kelapa sangat larut dan akan mudah berbusa bahkan di air laut. (Habib et al, 2016)

Garam Natrium Stearat 45 Alat dan Bahan Tabel 3.4 alat dan bahan pembuatan sabun minyak sawit Bahan Alat Minyak kelapa sawit Sumber: lifestyle.kompas.com Gelas Beaker Sumber: goalkes.com NaOH Sumber: siplah.pesodaedu.id Pemanas air Sumber: wiradutaintersains.co.id Gliserin Sumber: https://www.mitrawacanamedia.com/gliserin Hot plate dan magnetic stirrer Sumber: andarupm.co.id

46 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Gula pasir Sumber: kompas.com Neraca digital Sumbe: alatkesehatan.id Asam stearat Sumber: journal.sociolla.com Cetakan sabun Sumber: priceza.co.id Etanol 96% Sumber: sib3pop.menlhk.go.id Batang pengaduk Sumber: siplah.pesodaedu.id Pewarna Sumber: m.id.aliexpress.com Termometer raksa Sumber: padiumkm.id

Garam Natrium Stearat 47 Proses Pembuatan Sabun 1. Minyak kelapa sawit atau minyak kelapa dipanaskan pada suhu 60-70°C dengan menggunakan waterbath sebagai medianya. 2. Kemudian campurkan asam stearat dan diaduk dengan menggunakan magnetic stirer (210 rpm). Larutan NaOH 30% dicampurkan beserta bahan tambahan lainnya seperti etanol 96%, gliserin, sirup gula (gula pasir yang telah dilarutkan dengan akuades). Campuran tersebut terus diaduk menggunakan batang pengaduk hingga homogen. Gula dan etanol berfungsi untuk membuat sabun menjadi transparan. 3. Untuk menambah aroma harum pada sabun dapat dicampurkan dengan ektrak teh atau sereh, atau antiseptik alami lainnya. zat pewarna dapat digunakan untuk mempercantik tampilan pada sabun padat. Setelah campuran tersebut homogen, tuangkan ke dalam cetakan sabun dan diamkan selama 24 jam. 4. Setelah 24 jam, sabun tidak bisa langsung dipakai, namun harus dilakukan beberapa uji kelayakan agar sabun dapat digunakan dengan aman. 5. Uji kelayakan ini dapat dilakukan pada saat proses curing. Proses curing bertujuan untuk menguapkan air yang terdapat dalam sabun sehingga sabun menjadi keras serta lebih lembut digunakan untuk kulit karena sisa alkali akan tersaponifikasi semua dan tidak tersisa. (widyasanti, dkk. 2016)

48 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Uji Kelayakan Sabun Bagaimana untuk mengetahui bahwa sabun tersebut layak untuk digunakan? Untuk mengetahui kelayakan sabun, dilakukan pengujian mutu sabun. Prosedur pengujian dilakukan pada uji sifat kimia dan uji organoleptik. Uji sifat kimia terhadap sabun yang dihasilkan merujuk pada SNI (SNI 06-3532-1994) yaitu meliputi kadar air, total asam lemak, kadar alkali bebas (NaOH), dan kadar fraksi tak tersabunkan. Untuk mengukur pH sabun dapat dilakukan dengan ASTM D 1172-95 (2001). Selain itu, dilakukan uji kekerasan sabun dan stabilitas busa yang dihasilkan. Untuk kekerasan sabun, pengukuran dilakukan dengan menggunakan penetrometer jarum sedangkan untuk stabilitas busa menggunakan vortex mixer. Uji organoleptik atau uji indra atau sensori merupakan cara pengujian dengan menggunakan indra manusia sebagai alat utama. Dalam hal ini, uji organoleptik pada sabun yaitu meliputi uji aroma, transparansi, tekstur, banyak busa, dan warna sabun transparan. Gambar 3.11 Penetrometer jarum Sumber: Sumber: uny.ac.id Gambar 3.12 Vortex mixer Sumber: techedu.com

Garam Natrium Stearat 49 Keberadaan sabun saat ini sudah mejadi kebutuhan sehari-hari bagi manusia. Dari mulai sabun mandi, sabun pencuci piring, dan sabun pencuci pakaian. Berikut manfaat dan kegunaan sabun: 1. Sabun mandi dapat membasmi mikroorganisme yang menempel di kulit, sehingga kulit menjadi sehat 2. Sabun mandi dapt membuat tubuh menjadi lebih wangi dan kulit terasa lebih segar 3. Sabun pencuci pakaian atau detergen dapt mengangkat kotoran yang menempel sehingga pakaian menjadi bersih kembali 4. Sabun pencuci piring dapat mengangkat kotoran sisa makanan yang menempel dan mencegah bakteri pada piring selain 3 manfaat sabun di atas, sabun juga dapat digunakan sebagai : 1. Memberi aroma wangi pada sepatu, dengan meletakan sabun batang pada sepatu selama semalaman, maka aroma tidak sedap pada sepatu hilang dan berubah menjadi wangi. 2. Mencegah cermin dan kaca berkabut. Caranya dengan menggosokkan sabun ke kaca lalu lap menggunakan kain. 3. Melicinkan risleting yang macet 4. Mengusir serangga pada tanaman. Caranya dengan mencampurkan sabun cair dengan minyak, lalu semprotkan pada tanaman yang terkena serangga. MANFAAT SABUN

50 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Seiring dengan perkembangan zaman dan kemajuan teknologi, pembuatan sabun juga semakin berkembang. Dari mulai ditemukannya produk sabun di Babilonia, sampai sekarang produk sabun terus berkembang. Dahulu, pembuatan sabun dengan cara tradisional hanya dengan menggunakan ketel yang dipanaskan, sekarang dengan menggunakan alat yang canggih bernama reaktor dengan kapasitas yang besar. metode pembuatan sabun yang kolonial ini disebut dengan metode Batch, sedangkan metode pembuatan zaman sekarang disebut metode kontinu. 1. Metode Batch Metode batch merupakan metode pembuatan sabun dengan memanaskan asam lemak dengan alkali (NaOH atau KOH), dalam sebuah ketel. Jika penyabunan telah selesai, garam-garam ditambahkan untuk mengendapkan sabun. Lapisan air yang mengandung garam, gliserol dan kelebihan alkali dikeluarkan dan gliserol diperoleh lagi dari proses penyulingan. Endapan sabun gubal yang bercampur dengan garam, alkali dan gliserol kemudian dimurnikan dengan air dan diendapkan dengan garam berkali-kali (Ismanto dkk, 2016). Endapan kemudian direbus dengan air secukupnya untuk mendapatkan campuran halus yang akan membentuk lapisan yang homogen dan mengapung. Sabun ini dapat dijual langsung tanpa pengolahan lebih lanjut, yaitu sebagai sabun industri yang murah. untuk mengubah sabun gubal menjadi sabun mandi, sabun bubuk, sabun obat, sabun wangi, sabun cuci, sabun cair dan sabun apung maka perlu proses atau perlakuan lebih lanjut. (Fessenden dan Fessenden, 1997) Proses pembuatan sabun dalam industri Engineering

Garam Natrium Stearat 51 2. Metode kontinu Merupakan metode pembuatan sabun dengan cara mencampurkan lemak atau minyak dengan air pada suhu tinggi dibantu katalis seperti sabun seng. Lemak atau minyak dimasukkan secara terus-menerus melalui salah satu ujung reaktor besar. Kemudian gliserol dikeluarkan melalui ujung reaktor lainnya dengan cara penyulingan. Kemudian asam-asam tersebut di netralkan dengan menambahkan alkali untuk menjadi sabun (Ismanto, dkk, 2016) Macam-Macam Proses Pembuatan Sabun A. Saponifikasi Trigliserida Saponifikasi atau proses penyabunan merupakan pencampuran lemak atau trigliserida dengan suatu alkali. Pada pembuatan sabun padat, alkali yang dipakai yaitu NaOH, sedangkan pada pembuatan sabun cair yaitu KOH. Proses saponifikasi menghasilkan gliserol dan sabun. Gambar 3.13 Proses Saponifikasi asam lemak dan NaOH Sumber: dictiocommunity.com

52 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Gambar 3.14 Proses saponifikasi asam lemak dengan KOH Sumber: chemicalforums.com Ada dua faktor yang dapat mempengaruhi reaksi saponifikasi, yaitu perbandingan reaktan dan waktu pembentukan. Penggunaan perbandingan reaktan yang tidak tepat akan menghasilkan sabun yang tidak sesuai dengan tetapan standar. Hal tersebut dapat dilihat dari nilai asam lemak atau alkali bebas sabun. Sementara itu, waktu pengadukan yang dilakukan juga dapat mempengaruhi kesempurnaan proses saponifikasi (Salendra, dkk., 2018) B. Proses Netralisasi Asam Lemak Terdapat dua langkah dalam proses ini yaitu proses hidrolisis dan proses netralisasi. Proses hidrolisis merupakan proses pembentukan asam lemak dari lemak atau minyak dengan cara direaksikan bersama air yang menghasilkan gliserol. Proses hidrolisis lemak dilakukan pada suhu 260°C dengan tekanan 5 Bar (100kPa) (Kirk, R. E, and Othmer D. F., 1998). Gambar 3.15 proses netralisasi asam lemak Sumber: Jurnal.ugm.ac.id Trigliserid Gliserol Sabun

Garam Natrium Stearat 53 Gambar 3.16 saponifikasi metil ester asam lemak Sumber: space.uii.ac.id Sedangkan proses netralisasi yaitu reaksi antara asam lemak dengan alkali baik itu NaOH atau KOH untuk menghasilkan sabun. Proses ini jauh lebih cepat daripada reaksi antara trigliserida dengan alkali. Proses ini terdiri dari pemompaan asam lemak dan alkalinya melalui pemanasan terlebih dahulu menuju turbodisperser untuk membentuk sabun murni. Kemudian sabun dialirkan ke mixer untuk disirkulasi kembali sampai netralisasi selesai. Penyelesaian proses netralisasi ditentukan oleh pengukuran potensial elektrik yang disebut alkalinitas (mV). Sabun murni kemudian dikeringkan dengan vakum spray dryer untuk menghasilkan sabun butiran yang siap untuk diolah menjadi sabun batangan. C. Proses Saponifikasi Metil Ester Asam Lemak Metil ester asam lemak adalah hasil dari reaksi inter-esterifikasi trigliserida dan metanol dengan bantuan katalis tertentu dengan produk samping yaitu gliserol. Katalis yang digunakan pada proses metanolisis trigliserida adalah enzim lipase. Hasil dari saponifikasi metil ester asam lemak dengan basa NaOH adalah sabun dan metanol. Reaksi ini terjadi di reaktor alir pipa pada suhu 120°C tekanan 1 bar. Reaksinya sebagai berikut: RCOOCH3 + NaOH → RCOONa + CH3OH

54 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Produk samping Proses Saponifikasi metil ester yaitu metanol. Kemudian, campuran sabun ini dimasukkan kembali ke reaktor alir tubular kedua untuk menyempurnakan reaksi penyabunan. Sabun yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam pengeringan vakum. proses pembuatan sabun dalam industri kimia secara singkat dapat digambarkan sebagai berikut: 1. Minyak asam lemak dan larutan alkali dimasukan ke dalam bak terbuka berpengaduk dalam proses ini terjadi reaksi saponifikasi 2. Tambahkan air sebagai pelarut dan garam untuk mempercepat pemadatan sabun 3. Bubur sabun atau neat soap dialirkan menuju continuous stirred tank reactor (CSTR), kemudian ditambahkan zat aditif berupa pewarna, buildlers, dan pewangi 4. Bubur sabun mengalir dari CSTR ke mesin pendingin untuk didinginkan atau untuk dipadatkan 5. Padatan sabun dialirkan ke mesin pemotong untuk dipotong dalam bentuk balok panjang 6. Sabun dalam bentuk balok panjang kemudian dikeringkan dalam dryer 7. Sabun padat dipindah ke mesin pencetak (stamping) 8. Sabun dipindah ke mesin wraping untuk dibungkus 9. Sabun yang telah dibungkus kemudian di masukan dalam kardus (packaging) 10. Sabun disimpan dalam gudang ( soap inventory)

Garam Natrium Stearat 55 Gambar 3.17 Diagram alir pembuata sabun Sumber: InCountryValueOman.net Unilever Unilever merupakan salah satu perusahan multinasional yang sangat terkenal. Didirikan pada tahun 1929 di Britania Raya dan masuk di Indonesia pada 5 Desember 1933. Unilever terbagi menjadi empat divisi yaitu perawatan rumah tangga, minuman dan es krim, perawatan tubuh, dan makanan. PT Produk Unilever Indonesia di bidang industri sabun ialah Pepsodent, Lux, Lifebuoy, Dove, Sunsilk, Clear, Rinso, Molto, Sunlight, dan lain-lain. Sekilas info Gambar 3.18 Pabrik Unilever Sumber: thejakartapost.com

56 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Menentukan Kadar Lemak dalam Sabun Salah satu yang dapat menentukan kualitas sabun adalah kandungan asam lemaknya. Semakin tinggi asam lemak, maka kualitas sabun semakin rendah. Dalam hal ini kita dapat menentukan kadar asam lemak bebas dengan menggunakan rumus: kadar asam lemak bebas (%FFA) = V × N × BM M × 1000 × 100 Penentuan Bilangan Penyabunan Bilangan penyabunan adalah jumlah miligram KOH yang diperlukan untuk menyabunkan satu gram minyak atau lemak. bilangan penyabunan = Vb − Vt × N × BM m Mathematic Keterangan: V = volume titrasi basa(ml) N = normalitas basa BM = berat molekul asam M = Bobot sampel Keterangan: Vb = Volume Blanko (ml) Vt = Volume titrasi (ml) N = Normalitas HCl (N) BM = Berat molekul KOH (g/mol) m = Berat sampel (g)

Garam Natrium Stearat 57 Penentuan Jumlah Busa Tujuan penentuan jumlah busa adalah untuk mengetahui seberapa banyak busa yang dihasilkan dari larutan sabun dalam beberapa detik. Dengan hasil busa yang banyak maka daya pengemulsi sabun semakin baik. Larutan sabun dimasukan dalam gelas beaker lalau dikocok dengan alat mixer untuk menghasilkan busa. Tinggi busa (Tb) = Ts To Syarat Mutu Sabun Sifat fisikokimia sabun tergantung pada beberapa faktor yang meliputi kekuatan dan kemurnian alkali, jenis minyak yang digunakan dan kelengkapan saponifikasi. Karakteristik fisikokimia tersebut meliputi kadar air, total lemak, pH, alkalinitas kaustik bebas.( Habib et. al, 2016) Tabel 3.5 syarat mutu sabun mandi padat dalam SNI 3532:2016 (Badan standardisasi nasional, 2016) No Parameter uji Satuan Persyaratan mutu 1 Kadar air % fraksi massa Maks. 15,0 2 Total lemak % fraksi massa Min. 65,0 3 Bahan tak larut dalam etanol % fraksi massa Maks. 5,0 4 Alkali bebas (dihitung sebagai NaOH) % fraksi massa Maks. 0,1 5 Asam lemak bebas (asam oleat) % fraksi massa Maks. 2,5 Keterangan: Tb: tinggi busa (cm) Ts: tinggi busa detik ke 60 (cm) To: tinggi busa detik ke 30 (cm)

58 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM 6 Kadar klorida (Cl- ) % fraksi massa Maks. 1,0 7 Lemak tidak tersabunkan % fraksi massa Maks. 0,5 Selain dari parameter tersebut, sabun yang baik untuk digunakan dapat dilihat dari pH nya. Pada umumnya, sabun bersifat basa karena sabun merupakan garam dari asam lemah dan basa kuat. Zat alkali atau basa dapat menetralkan asam dalam tubuh terdahap virus atau bakteri. Nilai pH yang tidak sesuai akan berdampak pada kulit, bisa menyebabkan kulit kering atau iritasi lainnya. Diketahui bahwa kulit sehat pada umumnya memiliki pH 5,4-5,9. (Vivian et al, 2014) Tinggi rendahnya pH sabun dipengaruhi oleh proses saponifikasi saat pembuatan sabun. Nilai pH yang tinggi adalah akibat dari hidrolisis tidak sempurna yang dihasilkan dari proses saponifikasi. Ini dapat diatasi dengan menambahkan lemak atau minyak berlebih untuk mengurangi kekerasan sabun.( Vivian et al. 2014). Dalam ( Salendra, dkk. 2018) saponifikasi dapat dipengaruhi oleh rasio reaktan dan waktu pengadukan. Penggunaan rasio atau perbandingan reaktan yang tidak tepat akan menghasilkan alkali bebas pada sabun, sedangkan waktu pengadukan akan mempengaruhi kesempurnaan dalam proses saponifikasi yang berlangsung. Saat ini, belum ada standardisasi untuk pH sabun mandi yang bagus untuk digunakan. Dalam https://grassindonesia.co.id/jenis-jenis-sabun/ dijelaskan bahwa pH sabun yang baik bagi kulit manusia yaitu yang bersifat asam dengan pH 4-6 karena pada pH tersebut dapat membuat wajah terhindar dari kulit sensitif. Jika sabun semakin basa, maka dapat mengakibatkan kulit menjadi kering atau iritasi kulit. Namun dalam atrikel https://artizsoap.com/soap-ph-indications/ disebutkan bahwa pH sabun antara 8-10 masih tergolong aman untuk kulit. Adapun pH diatas 10 sangat keras dan membuat iritasi kulit sehingga tidak dianjurkan untuk digunakan.

Garam Natrium Stearat 59 Tabel 3.6 pH sabun dan saran penggunaannya pH sabun Saran penggunaan pH 12 Tidak disarankan digunakan karena dapat menyebabkan pengeluasan pada kulit pH 11 Tidak disarankan digunakan, karena terlalu keras untuk kulit pH 10 Aman digunakan pada kulit, daya bersih tinggi namun sedikit dapat membuat kulit kering pH 9 Aman digunakan pada kulit, daya bersih lebih rendah dari pH 10, dan terdapat pelembab untuk kulit pH 8 Aman digunakan pada kulit, daya bersih jauh lebih rendah dari pH 10, dan terdapat pelembab untuk kulit pH 7 Tidak ada kekuatan pembersih, tidak ada busa atau gelembung, dan bukan tergolong sabun Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Setiawati, dkk(2020) pada produk sabun mandi padat di Jakarta, bekasi, depok, dan bogor, produk sabun mandi yang beredar di pasaran memiliki pH 9-10. Begitupun dengan penelitian yang dilakukan oleh Vivian, dkk (2014) di Kenya terhadap beberapa jenis sabun. Penelitian ini menunjukkan bahwa nilai pH Shujaa (10,68 ± 0,06), Ndume (10,65 ± 0,05) dan White wash (10,63 ± 0,01) berada di bawah batas KEBS sehingga tidak memiliki efek samping sedangkan nilai pH Bintang putih (11,71 ± 0,03), Menengai (11,19 ± 0,02), Bintang kuning (11,01 ± 0,02), Jamaa (11,44 ± 0,03) dan cahaya matahari berada dalam batas KEBS yang ditetapkan. KEBS (Kenya Bureau of Standards) merupakan lembaga pemerintah yang utama untuk penyediaan layanan Standar, Metrologi dan Penilaian Kesesuaian dalam industri dan perdagangan. Dari penelitian tersebut dapat diketahui bahwa batas aman pH sabun berada di pH 10.

60 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Bagaimana Cara Mengukur pH Sabun? Ada beberapa cara untuk mengukur pH sabun. Pertama, dapat menggunakan kertas lakmus merah dan biru sebagai indikator, kedua menggunakan indikator universal, dan ketiga menggunakan pH meter. Langkah yang perlu dilakukan yaitu menyiapkan sabun dalam bentuk larutan, kemudian celupkan indikator yang digunakan. Jika menggunakan kertas lakmus, kita dapat mengetahui pH sabun dengan perubahan warnanya. Jika yang dicelupkan kertas lakmus merah kemudian berubah warna menjad biru, maka sabun bersifat basa. Namun, jika kertas tetap berwarna merah, maka sabun bersifat asam. Berbeda jika yang dicelupkan kertas lakmus biru. Jika setelah dicelupkan kertas berubah menjadi merah, maka sabun bersifat asam, dan jika kertas tetap berwarna biru maka sabun bersifat basa. Menggunakan kertas lakmus tidak dapat mengetahui berapa angka pHnya, hanya dapat mengetahui sifat sabun saja. Langkah yang sama digunakan untuk mengukur pH dengan menggunakan indikator universal. Stik pH dimasukan ke dalam larutan, kemudian lihat perubahan warnanya dan samakan dengan indikator yang terdapat dalam wadah untuk mengetahui angka pHnya. Dalam beberapa penelitian, untuk menguji pH sabun seringkali menggunakan pH meter, karena hasil yang didapatkan lebih akurat daripada menggunakan kertas lakmus dan indikator universal. Pada umumnya uji pH dengan menggunakan pH meter mengikuti Gambar 3.19 uji pH dengan kertas lakmus Sumber: www.vlaby.com Sumber: www.vlaby.com Gambar 3.20 indikator universal Sumber: kabartani.com

Garam Natrium Stearat 61 ASTM D 1172-95 (2001). ASTM D 1172-95 (2001) adalah panduan standar untuk uji pH larutan berair pada sabun dan detergen. Caranya yaitu dengan melarutkan sampel 0,3 gram dengan 100 mL air suling (air bebas CO2) mendidih atau yang telah direbus selama 15 menit dalam erlenmeyer. Tutup labu dengan sumbatan yang telah terpasang termometer dan pastikan kepala termometer terendam dalam larutan. Lalu, larutan didinginkan denga cepat dibawah air keran hingga 43±0,5°C. tuangkan larutan kedalam gelas beaker lalu ukur dengan menggunakan pH meter yang telah dikalibrasi menggunakan larutan penyangga dengan pH 9-11. ( American Society for Testing and Materials International, 2001) Menghitung pH Secara rumus kimia perhitungan pH, sabun yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat dapat dirumuskan sebagai berikut: CH3 (CH2 )16COONa → CH3 (CH2 )16COO− + Na+ CH3 (CH2 )16COO− + H2O ⇌ CH3 (CH2 )16COOH + OH− Na+ + H2O ↛ tidak terhidrolisis Karena yang terhidrolisis adalah asam lemah atau basa konjugatnya, maka digunakan rumus: [OH −] = √ Kw Ka × [garam] pOH = − log OH− pH = 14 – pOH Keterangan: Kw : Ketetapan Air Ka : Tetapan Ionisasi Asam [Garam] : Konsentrasi Larutan Garam

62 Hidrolisis Garam dalam Perspektif STEM Contoh perhitungan garam yang tersusun dari asam lemah dan basa kuat Seorang praktikan melakukan uji coba pembuatan sabun dengan melarutkan asam stearat CH3 (CH2 )16COOH dengan basa kuat NaOH. Selain dua bahan utama tersebut, praktikan menambahkan ekstrak daun teh untuk memberikan aroma wangi serta pewarna tambahan untuk mempercantik tampilan. Dari hasil praktikum, hitunglah pH dari garam natrium stearat CH3 (CH2 )16COONa jika diketahui molaritasnya 0,36 M dan Ka CH3 (CH2 )16COOH = 1,75 × 10−5 . Garam apa yang terbentuk? Larutan CH3 (CH2 )16COONa, akan menghasilkan ion Na+dan CH3(CH2)16COO− . Seperti yang kita ketahui ion Na+ tidak akan bereaksi dengan air dan tidak akan mempengaruhi nilai pH larutan. CH3(CH2)16COO− adalah basa konjugasi dari asam lemah CH3 (CH2 )16COOH. Oleh karena itu, kita berharap bereaksi sampai batas tertentu dengan air untuk menghasilkan CH3(CH2)16COO− dan Na+ , dan larutan akan menjadi basa. Maka dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: [OH −] = √ Kw Ka × [garam] = √ 10−14 1,75 10−5 × 0,36 = 1,4310−6 pOH = − log OH− = − log (1,43 × 10−6 ) = 5,84 pH = 14 – pOH = 14 − 5,84 = 8,16 Jadi pH dari 0,36 M CH3COONa adalah 8,16 Strategi

Garam Aluminium sulfat 63 (Aluminium Sulfat) Pernahkah kalian mendengar kata tawas atau alum? Apakah sudah pernah melihatnya? Gambar di atas adalah tawas atau alum. Tawas atau alum merupakan garam mineral dari kalium alum yang terhidrasi atau dengan rumus kimia KAl(SO4)2.12H2O. Tawas atau alum mempunyai bentuk kristal dan bersifat larut dalam air. Aluminium sulfat jarang ditemukan dalam bentuk garam anhydrous biasanya aluminium sulfat membentuk garam hydrous dengan kandungan air (H2O) yang berbeda-beda dan yang paling umum dalam bentuk heksadecahydrate.

64 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Gambar 3.21 Struktur molekul tawas Sumber: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ Tawas atau alum merupakan senyawa aluminium sulfat dengan rumus kimia [Al2(SO4)3].12H2O]. Pembuatan tawas dapat dilakukan dengan melarutkan material yang mengandung Al2O3 dalam larutan asam sulfat. Salah satu sumbernya adalah tanah kaolin. Reaksi antara kaolin dan asam sulfat akan mengahasilkan aluminium sulfat. (Jalaluddin, 2015 h.1). Tawas juga dapat dibuat dari bauksit. Endapan bauksit terbesar di Indonesia ada di Pulau Kijang (Bintan, Riau) dan Tayan ( Kalimantan Barat). Jenis bauksit yang berada di Pulau Kijang dan Tayan adalah gibsite Al2O3.3H2O atau [Al(OH)3]. Dari hasil pencucian bauksit dihasilkan bauksit putih dengan kadar 55,59% Al2O3; 3,51% Fe2O3; 11,4% SiO2; 0,28% TiO2; 11,17% H2O dan 28,1% disebut LOI (loss of ignation) atau hilang pijar. (Husnaiani, 2009). Al2O3 inilah yang mengandung aluminium tinggi menjadi bahan dasar pembuatan tawas. Reaksi antara aluminium dengan asam sulfat mengahasilkan aluminium sulfat. Aluminium sulfat merupakan garam yang bersifat asam. Hidrolisis garam dari aluminium sulfat dapat dilihat pada persamaan reaksi berikut: 2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2 (SO4 )3 + 6H2O Al2 (SO4 )3 → 2Al3+ + 3SO4 2− Reaksi hidrolisis dari garam ini adalah sebagai berikut: 2Al3+ + 6H2O ⇌ 2Al(OH)3 + 6H + Science

Garam Aluminium Sulfat 65 jika disederhanakan menjadi: Al3+ + 3H2O ⇌ (AlOH)3 + 3H + SO4 2− + H2O ↛ (tidak dapat bereaksi) Ion Al3+ merupakan asam konjugat yang relatif kuat dibanding air, sehingga berperan sebagai sumber proton. Garam yang kationnya merupakan asam konjugat dari basa lemah menghasilkan larutan yang bersifat asam. (Sunarya, 2012). Tawas si Penjernih Air Jika sumber air di rumahmu menghasilkan air yang keruh, bagaimana sikapmu? Tentu tidak nyaman untuk menggunakannya kan? Bagaimana untuk menjernihkan air yang keruh agar dapat dikonsumsi? Air merupakan suatu kebutuhan yang penting untuk keberlangsungan hidup makhluk hidup. Jika tidak ada air tumbuhan tidak akan berfotosintesis, hewan dan manusia akan kehausan hingga tak dapat bertahan hidup. Karena itulah, air merupakan sumber kehidupan. Semakin bertambahnya jumlah penduduk, kehidupan air juga semakin meningkat. Hingga saat ini air disebut sebagai barang mahal. Di kota-kota besar, sulit ditemukan sumber air bersih. Karena sebagian besar air dipakai untuk kegiatan industri, dan tanah yang merupakan sumber air digunakan untuk perumahan juga industri dengan tidak memperhatikan fungsi dari tanah tersebut. Gambar 3.22 Air kotor Sumber: primaradiosurabaya.com

66 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Air yang digunakan manusia dalam kehidupan sehari-hari bukan merupakan air murni. Air tersebut berasal dari sumber air yang mengandung unsur lain seperti oksigen, karbon dioksida, serta mineral lain yang dibutuhkan oleh tubuh manusia. Air yang layak dikonsumsi umumnya mempunyai sifat yang tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak berasa (kecuali air laut). Sedangkan air murni merupakan persenyawaan kimia yang sederhana, dengan komposisi kimia yaitu dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O) yang saling berikatan. (Susana, 2003) Sering kita temui air di suatu kota atau daerah yang dekat dengan kawasan industri memiliki air yang keruh. Air keruh tersebut dimungkinkan akibat dari hasil pencemaran limbah industri. Air keruh memiliki warna coklat sampai hitam dengan bau yang tidak sedap. Buruknya kualitas air tersebut karena adanya logam besi, lumpur, dan mikroorganisme. Partikelpartikel tersebut membentuk suspensi koloid yang berukuran sedemikian sehingga air menjadi keruh dan berbau. Berdasarkan sifat fisika, partikel akan terpisah dengan air melalui presipitasi menggunakan gravitasi. Kotoran dalam air akan mengendap ke lapisan bawah dengan sendirinya. Namun, hal ini akan memerlukan waktu yang lama, bisa berhari-hari bahkan berminggu-minggu. Gambar 3.23 Air bersih Sumber: solopos

Garam Aluminium Sulfat 67 Salah satu cara yang dapat mempercepat pengendapan tersebut yaitu dengan menambahkan bahan kimia yang dapat menggumpalkan partikel-partikel dalam air. Partikel suspensi yang ada di dalam air memiliki muatan listrik yang stabil. Penambahan bahan kimia penggumpalan tersebut akan menetralisir muatan listrik partikel tersuspensi sehingga berbentuk sistem partikel yang lebih besar yang biasa disebut koagulasi. Setelah partikel kasar terus bergabung dan mencapai ukuran tertentu, maka kotoran akan mengendap di bagian bawah dan air akan berubah menjadi jernih. Koagulan yang biasa digunakan adalah tawas. https://www.utamawaterfilter.com/kegunaan-tawas-dalam-prosespenjernihan-air/ Pemberian larutan tawas (koagulan) pada pengolahan air baku dimaksudkan untuk menyatukan bahan-bahan koloid yang larut dalam air menjadi gumpalan yang lebih besar yang disebut flok. Koagulan yang bermuatan positif akan mengikat butiran koloid yang bermuatan negatif yang cukup besar sehingga mudah diendapkan (Haslindah dan Zulkifli, 2012). Gambar 3.24 proses koagulasi air Sumber: siagaairbersih.com

68 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Tawas adalah garam sulfat rangkap terhidrat dengan formula M+, M3+ (SO4)2.12H2O. Dimana M merupakan kation monoatom univalen, M+ umumnya Na+ , K+ dan NH4 + kecuali Li+ yang terlalu kecil untuk ditampung tanpa 17 penghilangan strukturnya. sedangkan M3+ umumnya Al3+, Fe3+, Cr3+, Ti3+ atau Co3+. Karenanya, banyak terdapat beberapa jenis tawas dan kegunaannya: 1. Tawas natrium (NaAl(SO4)2.12H2O) digunakan sebagai pengembang roti. 2. Tawas kalium atau kalium aluminium sulfat dodekahidrat (KAl(SO4)2.12H2O) digunakan dalam pemurnian air, pengolahan limbah, dan bahan pemadam api. 3. Tawas amonium atau amonium aluminium sulfat dodekahidrat (NH4Al(SO4)2.12H2O) digunakan sebagai acar ketimun 4. Tawas kromium atau kalium kromium (III) sulfat dodekahidrat ( KCr(SO4)2.12H2O) digunakan untuk menyamakan kulit dan pembuatan kain tahan api. 5. Tawas besi (III) atau amonium besi (III) sulfat dodekahidrat dengan formula NH4Fe(SO4)2.12H2O digunakan untuk mordan pada pewarnaan tekstil. (Witaryanto, dkk., 2017) Technology MANFAAT TAWAS

Garam Aluminium Sulfat 69 Membuat Tawas Dari Kaleng Minuman Gambar 3.26 kaleng bekas minuman Sumber: kerja-usaha.com Penggunaan bauksit yang terus-menerus untuk membuat tawas, lama kelamaan akan habis karena bauksit adalah bahan alam yang tidak dapat diperbarui. Untuk itu, diperlukan bahan lain untuk memproduksi tawas. Berdasarkan beberapa penelitian, kaleng minuman dapat dijadikan bahan dasar untuk pembuatan tawas karena kaleng mengandung Aluminium dengan kadar berkisar 92,5-97,5% (Sitompul, 2017) Pembuatan tawas dengan bahan dasar kaleng bekas juga dapat mengurangi pencemaran tanah akibat sampah atau limbah kaleng yang dihasilkan manusia. Berdasarkan data kementrian lingkungan hidup dan kehutanan (menlhk) tahun 2020 timbulan sampah yang ada di Indonesia mencapai 34 juta yang terdiri dari 39,69% sampah sisa makanan, 2,31% sampah kaca, 1,98% sampah karet/kulit, 2,69% sampah kain, 3,37% sampah logam, 17,08% sampah plastik, 12,17% sampah kertas, 13,94% sampah kayu, dan 6,77% sampah lainnya dengan presentasi pengelolaan 56,47% sampah terkelola dan 43,53% sampah tidak terkelola (https://sipsn.menlhk.go.id/sipsn/). Meskipun sampah jenis logam tidak sebanyak sampah lainnya, namun jika tidak dikelola lama kelamaan akan menumpuk dan dapat mencemari

70 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM lingkungan, terutama tanah. Bagaimana proses pembuatan tawas dengan bahan dasar kaleng bekas? Kamu perlu siapkan beberapa bahan dan alat berikut. Tabel 3.7 Bahan dan alat yang diperlukan untuk membuat tawas Bahan Alat 1. Kaleng bekas minuman 2. Larutan KOH 3. Larutan H2SO4 4. Etanol 95% 5. Aquades 1. Erlenmeyer 2. Gelas ukur 3. Gelas beaker 4. Corong bucher 5. Kertas saring 6. Batang pengaduk 7. Neraca analitik 8. Gunting 9. Amplas Langkah-langkah dalam pembuatan tawas yaitu: 1. Bersihkan kaleng dari warna dan tulisan yang menempel dengan menggunakan amplas 2. Gunting kaleng yang telah bersih menjadi potonganpotongan kecil Sumber: youtube- Jurusan kimia FMIPA UII

Garam Aluminium Sulfat 71 3. Timbang potongan kaleng sebayak 1 g 4. Masukan ke dalam erlenmeyer 5. Tambahkan larutan KOH 20% sebanyak 50 ml 6. Panaskan dengan api kecil sampai gelembung-gelembung gas hilang 7. Saring larutan dengan menggunakan kertas saring dan corong bucher, kemudian dinginkan

72 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM 8. Tambahkan 30 mL H2SO4 6M ke dalam filtrat sambil diaduk 9. Saring kembali larutan dengan kertas saring dan corong bucher 10. Cuci menggunakan etanol 95% sebanyak 20 mL 11. Keringkan endapan dengan menggunakan oven (T= 500C, t= 15 menit) 12. Endapan di ambil dan didinginkan dalam desikator

Garam Aluminium Sulfat 73 13. timbang menggunakan neraca analitik. Pada saat penambahan KOH dan proses pemanasan, reaksi bersifat eksoterm karena menghasilkan kalor. Pemanasan dilakukan untuk mempercepat reaksi pada pelarutan aluminium dan KOH. Reaksi yang terjadi adalah: 2Al(s) + 2KOH(aq) + 6H2O(l) → 2K[Al(OH)4 ](aq) + 3H2(g) Reaksi ioniknya adalah : 2Al(s) + 2OH− (aq) + 6H2O(l) → 2Al(OH)4 − (aq) + 3H2(g) Pelarutan lauminium pada KOH merupakan reaksi reduksi-oksidasi. Pada saat pemanasan, akan dihasilkan gelembung-gelembung gas, asap, warna larutan berubah menjadi hitam, dan terdapat endapan. Gelembung gas tersebut adalah gas H2 yang menandakan kation aluminium ditarik dari potongan kaleng. Gelembung akan hilang setelah aluminium habis bereaksi (Sitompul, 2017) Kemudian, penambahan larutan sulfat (H2SO4) pada filtrat terjadi reaksi sebagai berikut: 2K[Al(OH)4](aq) + H2SO4(aq) → 2Al(OH)3(s) + 2H2O(l) + K2SO4(aq) Reaksi ioniknya adalah: 2Al(OH)4 − (aq) + 2H+ (aq) → 2Al(OH)3(s) + 2H2O(l) Reaksi di atas merupakan reaksi asam basa, dimana ion H+ dari asam sulfat akan dinetralkan dengan basa 2Al(OH)-4 untuk membentuk Al(OH)3. (Mariam, 2013). Endapan kristal Al(OH)3 berwarna putih bukan merupakan endapan

74 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM tawas kalium, sehingga perlu penambahan H2SO4 berlebih untuk melarutkan Al(OH)3 menjadi Al2(SO4)3. Reaksinya sebagai berikut: 2Al(OH)3(s) + 3H2SO4(aq) → Al2 (SO4 )3(aq) + 6H2O(l) Reaksi ioniknya adalah: 2Al(OH)3(s) + 6H + (aq) → 2Al3+ (aq) + 6H2O(l) Senyawa Al2(SO4)3 yang terbentuk bereaksi kembali dengan K2SO4 hasil reaksi sebelumnya membentuk kristal tawas KAl(SO4)2.12H2O berwarna putih, (Manurung, 2010). Reaksi yang terjadi adalah: Al2 (SO4 )3(aq) + K2SO4(aq) + 24H2O(l) → 2KAl(SO4 )2. 12H2O Reaksi ioniknya adalah 2K+ (aq) + 2Al3 + (aq) + 4SO4 2− (aq) + 24 H2O(l) → KAl(SO4 )2. 12 H2O(s) . Kristal alum (tawas) yang diperoleh dicuci dengan larutan etanol 50% yang bertujuan untuk menyerap kelebihan air dan mempercepat pengeringan. Pembuatan tawas dari limbah bauksit diproduksi melalui proses digesting menggunakan asam sulfat. Pada salah satu penelitian yang dilakukan oleh Kukuh,dkk. Limbah bauksit diambil dari Meliau, Kalimantan barat berupa undersize rotary drum scrubber (RDS) yang berukuran +60 mesh dan sudah mengalami penggerusan -150 mesh sebanyak 50 kg berat kering. peralatan yang digunakan adalah uap air (steam) berasal dari boiler dengan tekanan 2 bar. Proses produksi tawas dimulai dengan proses reduksi bauksit dengan Proses pembuatan tawas melalui proses digesting Engineering

Garam Aluminium Sulfat 75 ball mill. Proses reduksi dengan menambahkan soda api dengan konsentrasi dan suhu tertentu. Reaksi yang terjadi adalah: Al2O3. 3H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O ………………………(2) dilanjutkan dengan pelarutan bauksit dengan asam sulfat dalam sebuah reaktor bersuhu 100°C. reaksi yang terjadi adalah: Al2O3 + 3H2SO4 → Al2 (SO4 )3 + 3H2O ∆G° = - 147,17 kkal/mol............... (3) Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2 (SO4 )3 + 3H2O ∆G° = -138,75 kkal/mol………… (4) Energi bebas pembentukan larutan pada kondisi standar (25°C) dari kedua persamaan reaksi di atas adalah negatif. Ini menunjukkan bahwa reaksi kimia tersebut adalah eksoterm (menghasilkan panas). Campuran kemudian dialirkan ke dalam bak penampung atau scrap dengan ditambahkan besi untuk mereduksi kandungan ion feri dalam Fe2O3 menjadi fero. Sehingga produk yang diharapkan adalah campuran aluminium sulfat dan fero sulfat. Keduanya merupakan koagulan yang paling cocok untuk penjernihan air limbah. (Suherman dan Sumawijaya, 2013) Ball mill Penggerusan Tailing bauksit US RDS Meliau ± 60 mesh Tailing bauksit US RDS Meliau-150 mesh H2SO4, H2O REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK (P= 2 Bar, T= 100oC, t= 1-4 jam) Filter press Bak penampung Filtrat tawas cair dan ferro sulfat Cake tawas Uap air DIGESTING

76 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Pabrik Tawas di Indonesia Pabrik atau industri tawas di Indonesia yaitu PT. Indonesia Acid Industry yang berlokasi di Jakarta Timur. P.T. Indonesian Acids Industry yang berlokasi di Timur Jakarta, tepatnya di Jl. Raya Bekasi km 21 P.Gadung Jakarta, didirikan pada tahun 1969 bekerjasama antara Thai Acids Industry Co,Ltd. Thailand dengan dua perusahaan swasta Nasional Indonesia, yaitu PT. Lautan Luas dan Firma Syam Co. Pabrik dibangun diatas tanah seluas 2,5 Ha dengan didukung oleh sarana-sarana yang cukup seperti listrik, fasilitas telekomunikasi, tersedianya air bersih, tenaga kerja yang memadai dan dengan dilengkapi oleh mesin-mesin serta teknologi yang maju untuk memastikan dihasilkannya kualitas produk yang terbaik. Pada tahun 1970, pabrik telah berproduksi secara komersial, ini merupakan pelopor pabrik komersial pertama di Indonesia yang memproduksi Asam Sulfat dan perintis dalam memproduksi Aluminium Sulfat. Untuk produk Asam Sulfat, pabrik dioperasikan selama 24 jam dan proses berjalan secara kontinyu dengan dikendalikan secara otomatis oleh alat kontrol yang diawasi oleh operator. Gambar 3.25 P.T. Indonesian Acids Industry Sumber: beritajakarta dan indoacid.com

Garam Aluminium Sulfat 77 Pada proses pembuatan tawas, diperlukan beberapa larutan dengan konsentrasi tertentu. Dalam hal ini terdapat perhitungan matematis yang diterapkan. ● Pembuatan larutan KOH 20% sebanyak 50mL Untuk membuat larutan KOH 20% hal pertama adalah menghitung molaritas (M) M = ρ X10 x % Mr M = 2,12 x 10 x 20 56 = 424 56 = 7, 57 Pabrik dirancang dengan total kapasitas 127.000 ton/tahun yang meliputi 2 jenis produk sebagi berikut : Asam sulfat kapasitas 82.500 ton/tahun Aluminium Sulfat kapasitas 44.600 ton/tahun -Total kapasitas 127.000 ton/tahun Pemasaran dari produk PT. Indonesian Acids Industry sudah merata hampir diseluruh pulau Jawa bahkan sebagian luar pulau Jawa. Untuk produk Asam sulfat banyak digunakan oleh pabrik-pabrik battery sebagai bahan baku pembuatan accu zuur, sedangkan untuk Aluminium sulfat atau lebih dikenal dengan tawas, banyak diserap oleh perusahaan-perusahaan pengolahan air seperti PDAM dan sebagian digunakan oleh pabrik pembuat kertas. http://www.indoacid.com/ind/insideusi.htm Mathematic

78 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Kemudian massa KOH yang dibutuhkan yaitu: n = M X V = 7,57 X 0,005 = 0,03785 n = gr Mr 0,03785 = gr 56 gr = 2,1196 Pembuatan larutan H2SO4 6M sebanyak 30 mL Pada pembuatan larutan H2SO4 6M, yang dibutuhkan adalah massa H2SO4. n = M X V = 6 X 0.003 = 0,018 n = gr Mr 0,018 = gr 98 gr = 1,764 Jadi, massa H2SO4 yang dibutuhkan adalah 1,764 gr Menganalisis pH Tawas pH atau yang disebut dengan derajat asam, dapat dikatakan sebagai konsentrasi atau aktivitas ion-ion hidrogen. Untuk mengetahui tentang koefisien aktivitas ion hidrogen: pH = − log [ H + ] (Dr.J.Underwood,1993) Dalam (MSDS Kalium Aluminium Sulfat, 2005) pH kalium Aluminium sulfat yaitu 3-3,5 dalam 10% larutan. Analisa pH dapat dilakukan dengan menggunakan pH meter. Adapun Prosedur analisa pH tawas dapat dilakukan dengan:

Garam Aluminium Sulfat 79 1. Menimbang 0,003 gram Kristal Kalium Aluminium Sulfat, memasukan ke dalam labu ukur 100 ml, menambahkan 100 ml aquades hingga batas atas labu, kemudian kocok larutan hingga homogen. 2. Menuangkan larutan sebanyak 10 ml ke dalam cawan dan mengukur pHnya dengan menggunakan PH meter. 3. Mencatat hasilnya dan membandingkan produk yang dihasilkan dengan karakteristik yang ada pada MSDS Kalium Aluminium Sulfat 42326-5000. (Witaryanto, 2017) Menghitung pH Tawas Tawas merupakan garam asam yang terbentuk dari basa lemah dan asam kuat. Al2 (SO4 )3(aq) → 2Al3+ (aq) + 3SO4 2− (aq) Reaksi hidrolisis dari garam ini adalah sebagai berikut: 2Al3+ () + 6H2O(l) → 2Al(OH)3(aq) + 6H + (aq) jika disederhanakan menjadi: Al3+ (aq) + 3H2O(l) ⇌ Al(OH)3(aq) + 3H + (aq) 3SO4 2− (aq) + H2O(l) ↛ (tidak dapat bereaksi) Karena yang terhidrolisis adalah basa lemah atau asam konjugasinya, maka digunakan rumus: [H +] = √ Kw Kb x [garam] pH = − log H + Keterangan: Kw : Ketetapan kesetimbangan Air Kb : Tetapan Ionisasi Basa [Garam] : Konsentrasi Larutan Garam

80 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Contoh perhitungan garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa lemah. Perhatikan gambar di bawah ini! Gambar di atas merupakan seorang praktikan yang sedang melakukan uji coba pembuatan tawas menggunakan kaleng bekas minuman. Tawas yang terbentuk berupa tawas aluminium sulfat Al2 (SO4 )3 yang diperoleh dari basa lemah Al(OH)3 dan asam kuat H2SO4. Dari hasil reaksi tersebut maka hitunglah pH garam Al2 (SO4 )3 jika diketahui molaritasnya 0,1 M dan Kb dari Al(OH)3 = 5 × 10−9 Garam Al2 (SO4 )3 dalam air akan menghasilkan ion 2Al3+ () dan 3SO4 2− (aq) . Seperti yang kita ketahui ion 3SO4 2− (aq) tidak akan bereaksi dengan air dan tidak akan mempengaruhi nilai pH larutan. 2Al3+ () adalah asam konjugasi dari basa lemah Al(OH)3. Oleh karena itu, kita berharap bereaksi sampai batas tertentu dengan air untuk menghasilkan Al(OH)3 dan H+ , dan larutan akan menjadi asam. Maka dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: Al2 (SO4 )3(aq) → 2Al3+ (aq) + 3SO4 2− (aq) Reaksi hidrolisis dari garam ini adalah sebagai berikut: 2Al3+ (aq) + 6H2O(l) → 2Al(OH)3(aq) + 6H + (aq) jika disederhanakan menjadi: Al3+ (aq) + 3H2O(l) ⇌ Al(OH)3(aq) + 3H + (aq) 3SO4 2− (aq) + H2O(l) ↛ (tidak dapat bereaksi), Maka: [OH −] = √ Kw Kb × [garam] = √ 10−14 510−9 × 10−1 = 2 × 10−7 pOH = − log OH− = − log (2 × 10−7 ) = 7 −log 2 = 7 − 0,30 = 6,7 pH = 14 – pOH = 14 − 6,7 = 7,23 Jadi, pH dari garam Al2 (SO4 )3(aq) 0,1 M yaitu 6,7

Garam Monosodium glutamat 81 Siapa yang tidak kenal dengan penyedap rasa? Hampir setiap orang tahu dan menggunakannya sebagai bahan tambahan makanan. Penyedap rasa yang biasa digunakan oleh masyarakat umumnya adalah monosodium glutamat (MSG) atau vitsin yang populer di masyarakat dengan sebutan micin. Pada materi hidrolisis garam, bagaimana proses hidrolisis garam monosodium glutamat? Bagaimana proses pembuatan MSG? apakah MSG berbahaya bagi kesehatan? Dan bahan apa saja yang dapat digunakan sebagai pengganti penyedap makanan? Yuk simak penjelasan berikut!

82 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Sejak ditemukan di Jepang, micin atau tepatnya adalah Monosodium Glutamat (MSG) digunakan sebagai penambah penyedap rasa alami pada awal abad ke-20 dan tumbuh dengan fenomenal hingga kini. Pada tahun 1980 pemakaiannya diperkirakan mendekati 350 juta kilogram. Pada perkembangannya ditemukan metode fermentasi pada produksi monosodium glutamat yang diperkirakan produksi monosodium glutamat dunia pada tahun 2010 mencapai 2.100 juta kilogram serta semakin meningkat dengan perkembangan zaman dan waktu. Monosodium glutamat (MSG) adalah penambah rasa yang biasa ditambahkan ke makanan, sayuran kaleng, sup, dan daging olahan. Food and Drug Administration (FDA) telah mengklasifikasikan MSG sebagai bahan makanan yang secara umum diakui aman, tetapi penggunaannya masih kontroversial. Monosodium glutamat berbentuk tepung kristal berwarna putih yang mudah larut dalam air dan tidak berbau. Unsur pokok yang terkandung dalam MSG adalah glutamat (78,2 %), natrium (12,2%), dan H2O (9,6%). MSG juga tidak berwarna dan mudah dalam penggunaan serta penyimpanannya. Dalam materi ini, monosodium glutamat dengan rumus kimia C₅H₈NO₄Na mempunyai struktur molekulnya sebagai berikut: Science Gambar 3.25 monosodium glutamat Sumber: longdan.co.uk Gambar 3.26 bentuk monosodium glutamat Sumber: Unair news

Garam Monosodium glutamat 83 Gambar 3.27 struktur molekul MSG Sumber: eprints.undip.ac.id Tabel 3.8 Sifat kimia monosodium glutamat Nama IUPAC natrium (2S)-2-amino-5-hidroksi-5-oksopentanoat Rumus Kimia C5H8NNaO4 Massa Molar 169,1 g/mol (anhidrat), 187,125 g/mol (hidrat) Kepadatan 1,63 g/cm3 Titik Leleh 232°C Kelarutan dalam H2O 740 g/L Reaksi asam glutamat dengan natrium hidroksida sebagai berikut: C5H9NO4 + NaOH → C5H8NO4 + H2O Reaksi kimia di atas merupakan reaksi antara asam lemah yaitu asam glutamat (C₅H9NO₄) dengan basa kuat natrium hidroksida (NaOH) menghasilkan garam mononatrium glutamat atau bisa disebut monosodium glutamat.

84 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat akan terhidrolisis sebagian dalam air yaitu hanya anionnya. Dalam hal ini berarti asam glutamat yang akan terhidrolisis. Reaksi hidrolisisnya sebagai berikut: C5H8NO4Na ⇌ C5H8NO4(aq) − + Na(aq) + C5H8NO4(aq) − + H2O ⇌ C5H8NO4H + OH(aq) − Na(aq) + ↛ (tidak dapat bereaksi) Dari reaksi hidrolisis tersebut dapat dilihat, bahwa hasil reaksinya adalah OH− , maka sifat larutan garam adalah basa. Bagaimana menghitung pH garam yang bersifat basa? Untuk menghitung pH garam basa, dapat digunakan rumus: [OH −] = √ Kw Ka × [garam] pOH = 14 − OH− pH = 14 – pOH Keterangan: Kw : Ketetapan Air Ka : Tetapan Ionisasi Asam [Garam] : Konsentrasi Larutan Garam

Garam Monosodium glutamat 85 Contoh perhitungan garam yang terbentuk dari asam lemah dan basa kuat Seorang laboran mereaksikan asam glutamat (C5H8NO4H) dengan natrium hirdoksida (NaOH) sehingga membentuk garam monosodium glutamat (C5H8NO4Na). Berdasarkan reaksi tersebut maka tentukan pH dari garam C5H8NO4Na jika diketahui molaritas garam tersebut 0,1 M dengan nilai Ka C5H8NO4H 6,4 × 10−3 . Garam apa yang terbentuk? Larutan C5H8NO4Na , akan menghasilkan ion C5H8NO4(aq) − dan Na(aq) + . Seperti yang kita ketahui ion Na(aq) + tidak akan bereaksi dengan air dan tidak akan mempengaruhi nilai pH larutan. C5H8NO4(aq) − adalah basa konjugasi dari asam lemah C5H8NO4H. Oleh karena itu, kita berharap bereaksi sampai batas tertentu dengan air untuk menghasilkan C5H8NO4H dan H+ , dan larutan akan menjadi basa. Maka dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: C5H8NO4Na ⇌ C5H8NO4(aq) − + Na(aq) + Maka: [OH −] = √ Kw Ka × [garam] = √ 10−14 6,410−3 × 10−1 = 1,7 × 10−7 pOH = − log OH− = − log (1,7 × 10−7 ) = 7 −log 1,7 = 7 − 0,23 = 6,77 pH = 14 – pOH = 14 − 6,77 = 7,23 Jadi, pH dari garam C5H8NO4Na 0,1 M yaitu 7,23 Mathematic

86 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Ambang Batas Penggunaan MSG Berapa ambang batas penggunan MSG pada makanan perharinya? Pada dasarnya tidak ada aturan khusus dalam penggunaan MSG. Laporan FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology) 31 Juli 1995 menyebutkan, secara umum MSG aman dikonsumsi. Tetapi memang ada dua kelompok yang menunjukkan reaksi akibat konsumsi MSG ini. Pertama adalah kelompok orang yang sensitif terhadap MSG yang berakibat muncul keluhan berupa : rasa panas di leher, lengan dan dada, diikuti kaku otot dari daerah tersebut menyebar sampai ke punggung. Gejala lain berupa rasa panas dan kaku di wajah diikuti nyeri dada, sakit kepala, mual, berdebar-debar dan kadang sampai muntah. Gejala ini mirip dengan Chinese Restaurant Syndrome, tetapi kemudian lebih tepat disebut MSG Complex Syndrome. Syndrom ini terjadi segera atau sekitar 30 menit setelah konsumsi, dan bertahan selama sekitar 3–5 jam. Sedang kelompok kedua adalah penderita asma, yang banyak mengeluh meningkatnya serangan setelah mengkonsumsi MSG. Munculnya keluhan di kedua kelompok tersebut terutama pada konsumsi sekitar 0,5 – 2,5 g MSG. Apakah aman jika MSG dikonsumsi terus menerus?

Garam Monosodium glutamat 87 Sementara itu, Jurnal Nutritional Sciences tahun 2000 melaporkan, kadar asam glutamat dalam darah manusia mulai meningkat setelah konsumsi MSG 30 mg/kg berat badan/hari, yang berarti sudah mulai melampaui kemampuan metabolisme tubuh. Peningkatan yang signifikan baru mulai terjadi pada konsumsi 150 mg/kg berat badan/hari. Efek ini makin kuat bila konsumsi ini bersifat jangka pendek dan besar atau dalam dosis tinggi (3 gr atau lebih dalam sekali makan). Melihat hasil penelitian untuk batasan metabolisme (30 mg/kg/hari) berarti rata-rata dalam sehari dibatasi penambahan maksimal 2,5 – 3,5 g MSG (berat badan 50 – 70 kg), dan tidak boleh dalam dosis tinggi sekaligus. (Ardyanto, 2004) Di Indonesia sendiri sesuai dengan Permenkes RI No. 722/Menkes/Per/IX/88 tentang bahan tambahan makanan, MSG dapat digunakan pada berbagai jenis pangan dalam jumlah secukupnya, serta diproduksi dengan cara yang baik menerapkan Good Manufacturing Practice (GMP). Dalam PP No.69 tahun 1999 tentang label dan iklan pangan, pangan yang mengandung Monosodium Glutamat (MSG) harus mencamtumkan nama MSG dalam komposisi label. (Sulastri, 2017)

88 Hidrolisis Garam dalam Perspketif STEM Cara untuk mendapatkan asam glutamat dari asam amino Asam glutamat hasil produksi dari asam amino. Terdapat empat cara untuk mendapatkan asam glutamat dari asam amino, yaitu: • Ekstraksi dari sumber alami dengan hidrolisis dengan asam klorida (1909-1962) • Sintesis kimia dimulai dengan akrilonitril (1962-1973) • Fermentasi Bakteri • Katalisis enzimatik (Mustafa, dkk. 2020) MSG sebagian besar ditemukan dalam bentuk kristal monohidrat, bubuk putih, dan tidak berbau. Padatan mengandung Na+ dan glutamat dalam bentuk zwitterionik. Dalam larutan berair, ia berdisosiasi menjadi glutamat dan ion natrium. Produksi bioteknologi pertama asam glutamat ditemukan pada tahun 1950 dengan E. Coli dalam skala yang sangat kecil ukurannya. Tidak lama ditemukan sejumlah besar asam glutamat dapat diproduksi oleh bakteri lain, yang kemudian diberi nama Corynebacterium Glutamicum (C. glutamicum), dari karbohidrat menurut stoikiometri berikut: C12H22O11 + 3O2 + 2NH3 → 2C5H9O4N + 2CO2 + 5H2O Proses pembuatan GARAM MONOSODIUM GLUTAMAT Engineering

Garam Monosodium glutamat 89 Proses Produksi MSG Proses pembuatan MSG melalui tiga proses: 1. Pengenceran tetes tebu/Molase Molase atau tetes tebu merupakan bahan baku pembuatan asam glutamat yang memiliki kepekatan dan kadar gula yang tinggi. Tetes tebu dipompa dari tangki penampung bahan baku ke dalam tangki pengenceran dan ditambahkan air proses dengan perbandingan 1:2 sampai diperoleh larutan dengan konsentrasi sebesar 31,5°Be. Tetes tebu yang masih mengandung pengotor berupa ion-ion terlarut, dibersihkan dengan menambahkan larutan asam sulfat pekat (H2SO4) untuk mengikat ion Ca2+ menjadi garam kalsium sulfat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: Ca2+ (aq) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2H+ Larutan tetes tebu hasil pengenceran dari tangki dialirkan ke tangki pengendapan yang disebut thickener. Kemudian, dialirkan secara laminer sehingga endapan akan secara perlahan-lahan turun ke bagian bawah dan terbentuk endapan kalsium sulfat CaSO4(s). Cairan atas yang keluar secara over flow dari tangki thickener di pompa ke dalam separator atau saringan untuk memisahkan endapan dan cairan jernih. Hasil dari separator berupa filtrat dan ditampung dalam tangki penampung tetes tebu jernih, sedangkan lumpur yang dihasilkan oleh separator ditampung dalam tangki penampung bersama dengan lumpur yang dihasilkan oleh thickener. Pada tangki penampung lumpur ini kemudian ditambahkan air untuk mengencerkan lumpur atau sludge menjadi sludge cair (slurry). Slurry tersebut Gambar 3.28 Tebu Sumber: Bobo.ID-Grid.ID