RSS

Cecair ionik, cairan garam unik untuk teknologi kimia

06 Agu

Berawal dari penelitian di laboratorium, cecair ionik telah menarik kaum industriawan untuk segera menerapkannya dalam kehidupan nyata.  Berikut ini secara singkat akan dijabarkan beberapa titik penting yang perlu dipelajari bagi pemula maupun awam di bidang cecair ionik (ionic liquids).

Definisi Cecair Ionik

Cecair ionik (Ionic liquids) apa perbedaannya dengan larutan ionik ??? Sebelumnya perlu diingat bahwa istilah cecair ionik diambilalih dari komunitas sains di Malaysia yang berusaha men-domestik-an istilah ionic liquids (ILs) yang kebetulan belum ada padanan sempurnanya dalam bahasa Indonesia.

Cecair ionik secara umum dapat didefinisikan sebagai senyawa garam murni yang keseluruhannya terdiri dari komponen ionik (kation dan anion) yang mencair atau meleleh pada suhu dibawah 100 oC. Sedangkan larutan ionic adalah campuran zat yang terdiri dari garam yang terlarut dan terionisasi sempurna menghasilkan kation dan anion dalam pelarut air. Jadi tampak jelas perbedaannya yaitu cecair ionik adalah cairan ionik sejak semula sedangkan larutan ionik perlu dilarutkan dalam air agar membentuk ion-ion. Istilah dan definisi cecair ionik masa kini sebenarnya adalah pengembangan dari istilah masa lalu, lelehan ionik. Bayangkan suatu garam misalnya NaCl (garam dapur) yang meleleh pada suhu 800 oC.

Cecair ionik bukanlah senyawa yang sungguh-sungguh baru karena zat ini telah dikenal struktur dan karakteristiknya sejak 1914, yaitu dengan diperkenalkannya ethylammonium nitrat, [EtNH3][NO3] yang memiliki titik leleh sekitar 12 oC , tetapi dia meraih kepopuleran semenjak dilakukannya penelitian yang bertujuan mencari material cair yang bisa menghantarkan listrik dengan baik (konduktor). Perhatikan bahwa cecair ionik sering dinotasikan menggunakan tanda kurung siku untuk menyatakan pemisahan ionnya. Misalnya [EtNH3][NO3] terdiri dari [EtNH3]+ sebagai kation dan [NO3] sebagai anion. Pada masa kini cecair ionik banyak disintesis dari senyawa organik dan beberapa diantaranya memiliki titik leleh maupun titik glass (glass temperature) dibawah 0 oC.

Contoh-contoh cecair ionik

Gambar berikut ini menampilkan beberapa contoh cecair ionik yang telah dikenal luas di kalangan kimiawan.

cecair-ionik

Contoh-contoh kombinasi cecair ionik

Kation cecair ionik umumnya diperoleh dari alkilasi (penambahan gugus hidrokarbon atau alkil) suatu senyawa trialkil amin maupun trialkil phosphin. Prinsipnya, hampir semua senyawa trialkil amin maupun alkil phosphin (baik yang alifatik maupun siklik) bisa dikuartenarisasi (ditambahkan gugus alkil sehingga memiliki muatan positif akibat defisit elektron pada atom pusatnya). Sedangkan anion bisa diperoleh otomatis dari residu senyawa yang telah kehilangan gugus alkilnya akibat diberikan kepada kation. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada skema reaksi berikut ini.

cecair-ionik3

skema sintesis cecair ionik jalur alkilasi

Cecair ionik bisa pula diperoleh melalui reaksi penukaran anion serupa reaksi penukaran anion pada larutan garam inorganik. Misalnya cecair ionik etilmetilimidazolium klorida yang direaksikan dengan natrium tetrafluoroborat dalam pelarut aseton akan diperoleh etilmetilimidazolium tetrafluoroborat dan produk samping natrium klorida yang mengendap dan dipisahkan lewat penyaringan. Karena proses sintesa yang mudah dan bisa dikerjakan dalam skala besar menjadikan cecair ionik sebagai salah satu bidang kajian yang sangat populer dewasa ini.

cecair-ionik2

Metode kedua untuk mendapatkan cecair ionik

Karakteristik yang paling cemerlang dari cecair ionik adalah sifat “non-volatility“-nya alias tidak menguap walaupun dipanaskan pada suhu cukup tinggi dibawah titik urainya. Hal ini disebabkan oleh karakter ioniknya yang memiliki ikatan elektrostatik sangat kuat sehingga biarpun berbentuk cair tidak nyaris tidak memiliki tekanan uap (berbeda dengan cairan normal yang memiliki kesetimbangan tekanan uap pada permukaan cairnya). Sifat lain yang istimewa adalah memiliki daya hantar listrik yang baik, kemudian sifat fisiknya bisa diatur atau dimodifikasi menurut jenis kation maupun anion, misalnya, kekentalan, titik lelehnya, kepolarannya, daya melarutkanya dan lain-lain.

Masa depan dan aplikasi Cecair Ionic

Beberapa masa silam, cecair ionik dianggap sebagai zat yang mahal dan sangat sulit diterapkan di dunia industri nyata. Ada masa saat dunia intelektual sedang booming dengan green chemistry, cecair ionik dianggap zat dewa, zat yang bisa menjawab tantangan tersebut. Tapi pemikiran tersebut perlahan mulai bergeser dan disadari bahwa cecair ionik sudah dekat pada dunia industri, demikian juga, tidak semua cecair ionik bersifat ramah lingkungan, karena proses sintesisnya sering kali tidak ramah lingkungan. Cecair ionik juga memiliki toksisitas dan apabila terurai bisa melepaskan banyak material beracun.

cecair-ionik3

Aplikasi cecair ionik sesungguhnya demikian luas mencakup bidang-bidang sintesa organik, inorganik misalnya dalam katalisis dan media reaksi.  Aplikasi dalam ilmu material misalnya sintesa nanomaterial, polimer fungsional dan material porous.  Di bidang farmasi, cecair ionic mendapat perhatian sebagai salah satu kandidat antibakteri.  Dalam ilmu bioteknologi, dia digunakan sebagai alternative pelarut enzim.  Di bidang elektrokimia dia secara luas diteliti untuk material elektrolit.  Dalam teknologi proses, cecair ionik telah digunakan sebagai pengemban katalis, media ekstraksi, aditif untuk pelumas maupun polimer, dan pemisahan produk dari reaktan. dan lain-lain.  Kisah aplikasi akan dituliskan dalam tulisan serial di lain kesempatan.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Agustus 6, 2011 in Kimia

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: