Saponifikasi - Netralisasi

1. Proses Pembuatan Sabun (Saponifikasi)

Proses pembuatan sabun terdiri dari proses panjang mulai dari pengolahan sampai pembungkusan (packaging). Produk pembersih ini biasanya terdiri 3 bentuk/wujud utama: batangan [bar], serbuk/bubuk [powder] dan cairan [liquid] (beberapa produk cairan bahkan ada yang pekat/kental seperti jelly).

Sabun hasil reaksi dengan sodium hidroksida (NaOH) biasanya lebih keras dibandingkan dengan penggunaan Potasium Hidroksida (KOH). Neat soap ini kemudian dikeringkan di drier unit sampai mencapai bentuk pellet (butiran padat), dimana besarnya kandungan air dalam bentuk pellet ini diatur sesuai kebutuhan spesifikasi sabun yang diinginkan.                                                                                                                                 Butiran ini kemudian di campur di mixer [amalgamator] dengan bahan tambahan lainnya seperti pewarna, perfume, softener, dll. Campuran kemudian di extrude (ditekan) melalui plodder menghasilkan batangan sabun yang kemudian di potong di mesin pemotong [cutter] dan menuju proses pencetakan di mesin stamping/press menjadi bentuk-bentuk tertentu, baru kemudian di bungkus di unit packaging.                                                                        Sabun dibuat dari lemak [hewan], minyak[nabati] atau asam lemak (fatty acid) yang direaksikan dengan basa anorganik yang bersifat water soluble, biasanya digunakan caustic soda/soda api (NaOH) atau KOH (kalium hidroksida) juga alternative yang sering juga dipakai, tergantung spesifik sabun yang diinginkan.
Reaksi ini biasa disebut reaksi penyabunan (saponifikasi) [saponification reaction].
                                    Oil + 3 NaOH —> 3 Soap + Glycerol                                                            Selain dari reaksi diatas sabun juga bisa dihasilkan dari reaksi netralisasi Fatty Acid [FA], namun disini hanya didapat sabun tanpa adanya Gliserin [Glycerol], karena saat proses pembuatan Fatty Acid, glycerol sudah dipisahkan tersendiri.
                                        FA + NaOH —> Soap + Water                                                                  Pada awalnya, proses saponifikasi ini masih dilakukan dengan metoda pemasakan/pendidihan per batch ketel [tidak berkesinambungan], namun setelah perang dunia II pengembangan proses secara kontinyu terus dilakukan. Dan proses kontinyu ini sekarang lebih banyak digunakan, karena selain lebih fleksibel, dan cepat juga lebih ekonomis.                                                                                                                                    Kedua proses diatas masih menghasilkan sabun masih mentah berbentuk cair [panas], biasa disebut neat soap, disamping menghasilkan produk samping lain berupa glycerol dalam bentuk spent lye yang kemudian diolah lebih lanjut di unit glycerol. [glycerol adalah material utama dalam industri makanan, kosmetik, obat-obatan dll].                                                             Proses tersebut biasanya untuk jenis sabun toilet soap, namun untuk laundry soap tahapnya lebih singkat, hanya sampai mesin pemotong, dimana di cutter unit ini biasanya dilengkapi dengan cetakan untuk membuat brand sabun dan kemudian di pack.

Langkah pemrosesan akhir adalah pelet sabun akan melalui proses selanjutnya di unit Finishing Line. Unit ini terdiri pertama di baris adalah mixer, atau disebut suatu amalgamator, di mana pelet sabun dicampur bersama-sama dengan aroma, pewarna dan semua bahan lainnya. Campuran itu kemudian dihomogenkan dan disempurnakan melalui rolling mills untuk mencapai pencampuran menyeluruh dan tekstur seragam. Akhirnya, campuran ini terus diekstrusi dari plodder tersebut, potong menjadi batangan bar-ukuran unit dan dicap ke dalam bentuk akhir pada alat cetak bentuk sabun (stamping press machine) yang kemudian di lanjutkan dengan pembungkusan (unit packaging).                                                Dalam proses spray drying, bahan-bahan kering dan cair pertama kali digabungkan ke dalam bentuk bubur, atau suspensi tebal, dalam sebuah tangki yang disebut Crutcher. Bubur dipanaskan dan kemudian dipompa ke bagian atas sebuah menara di mana ia disemprotkan melalui nozel di bawah tekanan tinggi untuk menghasilkan tetesan kecil. Tetesan jatuh melalui arus udara panas, membentuk butiran berongga saat kering. Granul kering yang dikumpulkan dari bagian bawah menara semprot di mana mereka disaring untuk mencapai ukuran yang relatif seragam.                                                                                                   Setelah butiran telah didinginkan, bahan-bahan penambah yang tidak kompatibel dengan suhu pengeringan saat penyemprotan (seperti pemutih, enzim dan aroma) ditambahkan.                                                                                                                              Teknologi baru telah memungkinkan sabun dan industri deterjen untuk mengurangi udara di dalam butiran selama pengeringan semprot untuk mencapai kepadatan yang lebih tinggi. Bubuk kepadatan lebih tinggi dapat dikemas dalam paket yang jauh lebih kecil dari yang diperlukan sebelumnya.

Aglomerasi, yang mengarah ke bubuk kepadatan lebih tinggi, terdiri dari pencampuran bahan baku kering dengan bahan cair. Dibantu oleh adanya pengikat cair, penggilingan atau penyebab pencampuran geser bahan untuk bertabrakan dan menempel satu sama lain, membentuk partikel yang lebih besar.

2. Netralisasi                                                                                                                  Neutralisasi dapat didefinisikan sebagai reaksi antara proton (atau ion hidronium) dan ion hidroksida membentuk air. Dalam bab ini kita hanya mendiskusikan netralisasi di larutan dalam air.                                              

H⁺ + OH^-–> H₂O

H₃O⁺ + OH^-–> 2H₂O

Jumlah mol asam (proton) sama dengan jumlah mol basa (ion hidroksida).              Dengan bantuan persamaan di atas, mungkin untuk menentukan konsentrasi basa (atau asam) yang konsentrasinya belum diketahui dengan netralisasi larutan asam (atau basa) yang konsentrasinya telah diketahui. Prosedur ini disebut dengan titrasi netralisasi.

a. Garam

Setiap asam atau h=garam memiliki ion lawannya, dan reaksi asam basa melibatkan ion-ion ini. Dalam reaksi netralisasi khas seperti antara HCl dan NaOH. Memang NaCl bersifat netral. Namun, larutan dalam air beberapa garam kadang asam atau basa. Misalnya, natrium asetat, CH₃COONa, garam yang dihasilkan dari reaksi antara asam asetat dan natrium hidroksida, bersifat asam lemah. Sebaliknya, amonium khlorida NH₄Cl, garam yang terbentuk dari asam kuat HCl dan basa lemah amonia, bersifat asam lemah. Fenomena ini disebut hidrolisis garam.

Diagram skematik hidrolisis ditunjukkan di Gambar 9.1. Di larutan dalam air, garam AB ada dalam kesetimbangan dengan sejumlah kecil H⁺ dan OH^- yang dihasilkan dari elektrolisis air menghasilkan asam HA dan basa BOH (kesetimbangan dalam arah vertikal). Karena HA adalah asam lemah, kesetimbangan berat ke arah sisi asam, dan akibatnya [H⁺] menurun. Sebaliknya, BOH adalah basa kuat dan terdisosiasi sempurna, dan dengan demikian todak akan ada penurunan konsentrasi OH^-. Dengan adanya disosiasi air, sejumlah H⁺ dan OH^- yang sama akan terbentuk.

Dalam kesetimbangan vertikal di Gambar 9.1, kesetimbangan asam ke arah bawah, dan kesetimbangan basa ke arah atas. Akibatnya [OH^-] larutan dalam air meningkat untuk membuat larutannya basa. Penjelasan ini juga berlaku untuk semua garam dari asam lemah dan basa kuat.

Gambar 9.1Hidrolisis garam.

b. Kurva titrasi

Dalam reaksi netralisasi asam dan basa, atau basa dengan asam, bagaimana konsentrasi [H⁺], atau pH, larutan bervariasi? Perhitungan [H⁺] dalam titrasi asam kuat dengan basa kuat atau sebaliknya basa kuat dengan asam kuat tidak sukar sama sekali. Perhitungan ini dapat dilakukan dengan membagi jumlah mol asam (atau basa) yang tinggal dengan volume larutannya.

Perhitungannya akan lebih rumit bila kombinasi asam lemah dan basa kuat, atau yang melibatkan asam kuat dan basa lemah. [H⁺] akan bergantung tidak hanya pada asam atau basa yang tinggal, tetapi juga hidrolisis garam yang terbentuk. Plot [H+] atau pH vs. jumlah asam atau basa yang ditambahkan disebut kurva titrasi.

1. TITRASI ASAM KUAT DAN BASA KUAT.

- Sebelum titik ekivalen:                                                                                                                           

Karena disosiasi air dapat diabaikan, jumlah mol H⁺ sama dengan jumlah sisa asam yang tinggal.                                                                                                                                                                                                                                  [H⁺] = (M_AV_A – M_Bv_B)/(V_A + v_B)

- Pada titik ekivalen:

Disosiasi air tidak dapat diabaikan di sini.

[H⁺] = √K_w = 10^-7 (9.46)

- Setelah titik ekivalen:

Jumlah mol basa berlebih sama dengan jumlah mol ion hidroksida. [OH^-] dapat diperoleh dengan membagi jumlah mol dengan volume larutan. [OH^-] yang diperoleh diubah menjadi [H⁺].

[OH^-] = (M_Bv_B – M_AV_A)/(V_A + v_B) (9.47)

[H⁺] = K_w/[OH^-] = (V_A + v_B)K_w/(M_Bv_B – M_AV_A) (9.48)

Kurvanya simetrik dekat titik ekivalen karena v_B â‰’ V_A.

2. TITRASI ASAM LEMAH DENGAN BASA KUAT

Hasilnya akan berbeda bila asam lemah dititrasi dengan basa kuat. Titrasi 10 x 10^-3 dm³ asam asetat 0,1 mol dm^-3 dengan NaOH 0,1 mol dm^-3 merupakan contoh khas.

[1] Titik awal: vB = 0. pH di tahap awal lebih besar dari di kasus sebelumnya.                    [H⁺] = M_Aα (9.49) α adalah tetapan disosiasi asam asetat.

[2] sebelum titik ekivalen: sampai titik ekivalen, perubahan pH agak lambat.

[3] pada titik ekivalen (v_B = 10 x 10^-3 dm³): pada titik ini hanya natrium asetat CH₃COONa yang ada. [H⁺] dapat diperoleh dengan cara yang sama dengan pada saat kita membahas hidrolisis garam.

[4] setelah titik ekivalen. [H⁺] larutan ditentukan oleh konsentrasi NaOH, bukan oleh CH₃COONa.

 (3) TITRASI BASA LEMAH DENGAN ASAM KUAT

Titrasi 10 x 10^-3 dm³ basa lemah misalnya larutan NH₃ 0,1 mol dm^-3 dengan asam kuat misalnya HCl 0,1 mol dm^-3 (Gambar 9.3). Dalam kasus ini, nilai pH pada kesetimbangan agak lebih kecil daripada di kasus titrasi asam kuat dengan basa kuat. Kurvanya curam, namun, perubahannya cepat di dekat titik kesetimbangan. Akibatnya titrasi masih mungkin asalkan indikator yang tepat dipilih, yakni indikator dengan rentang indikator yang sempit.

(4) TITRASI BASA LEMAH (ASAM LEMAH) DENGAN ASAM LEMAH (BASA LEMAH).              Dalam titrasi jenis ini, kurva titrasinya tidak akan curam pada titik kesetimbangan, dan perubahan pHnya lambat. Jadi tidak ada indikator yang dapat menunjukkan perubahan warna yang jelas. Hal ini berarti titrasi semacam ini tidak mungkin dilakukan.

c. Kerja bufer

Kerja bufer didefinisikan sebagai kerja yang membuat pH larutan hampir tidak berubah dengan penambahan asam atau basa. Larutan yang memiliki kerja bufer disebut larutan bufer. Sebagian besar larutan bufer terbentuk dari kombinasi garam (dari asam lemah dan basa kuat) dan aam lemahnya. Cairan tubuh organisme adalah larutan bufer, yang akan menekan perubahan pH yang cepat, yang berbahaya bagi makhluk hidup.                                  Nilai pH larutan bufer yang terbuat dari asam lemah dan garamnya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

pH = pK_a + log([garam]/[asam]) (9.54)

d. Indikator

Pigmen semacam fenolftalein dan metil merah yang digunakan sebagai indikator titrasi adalah asam lemah (disimbolkan dengan HIn) dan warnanya ditentukan oleh [H⁺] larutan. Jadi, HIn  H⁺ + In^- …. (9.55)

Rasio konsentrasi indikator dan konjgatnya menentukan warna larutan diberikan sebagai:

K_In = [H⁺][In^-]/[HIn], ∴ [In^-]/[HIn] = K_In/[H⁺] … (9.56)

K_In adalah konstanta disosiasi indikator.

Rentang pH yang menimbulkan perubahan besar warna indikator disebut dengan interval transisi. Alasan mengapa ada sedemikian banyak indikator adalah fakta bahwa nilai pH titik ekivalen bergantung pada kombinasi asam dan basa. Kunci pemilihan indikator bergantung pada apakah perubahan warna yang besar akan terjadi di dekat titik ekivalen.

Daftar Pustaka :

- http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/asam_dan_basa/netralisasi/

- http://www.hanapayah.com/2012/10/saponifikasi-proses-pembuatan-sabun.html