Kesetimbangan Kimia Ethylene Bis Stearamide
Dalam praktik industri, penghilangan air, pengaturan suhu menjadi strategi kunci untuk mendorong reaksi ke arah pembentukan produk. Kesetimbangan juga menentukan stabilitas EBS selama penyimpanan, pemakaian, menjadikannya senyawa yang andal untuk berbagai aplikasi teknis. Dengan memahami, menerapkan konsep keseimbangan secara tepat, efisiensi proses, kualitas produk mengandung EBS dapat meningkatkan secara signifikan.
Ethylene Bis Stearamide (EBS) merupakan senyawa sintetis dari golongan amida yang terbentuk melalui reaksi kondensasi antara asam stearat dan etilena diamina. Senyawa terkenal luas dalam dunia industri karena kestabilan termal. Dalam ilmu kimia, konsep kesetimbangan kimia sangat penting untuk memahami bagaimana suatu reaksi berjalan dan mencapai titik di mana laju reaksi maju setara dengan laju reaksi balik. Dalam konteks bis stearamide ethylene, konsep ini relevan terutama pada proses sintesis dan hidrolisisnya.
Kesetimbangan kimia ethylene bis stearamide merujuk pada reaksi pembentukannya yang merupakan reaksi kondensasi antara asam stearat dan etilena diamina.
Konsep dasar kesetimbangan kimia terjadi ketika reaksi kimia berlangsung dua arah (maju dan balik) secara simultan dan pada suatu titik, konsentrasi zat-zat terlibat tidak berubah terhadap waktu. Hal ini tidak berarti reaksi berhenti, tetapi kecepatan pembentukan produk sama dengan kecepatan penguraian kembali menjadi reaktan. Dalam reaksi pembentukan ethylene stearamide bis, kesetimbangan kimia terjadi antara molekul asam stearat (R-COOH), etilena diamina (H₂N-CH₂CH₂-NH₂), dan produk kimia stearamide bis ethylene beserta air (H₂O).
Persamaan umumnya dapat tertulis 2 R-COOH + H₂N-CH₂CH₂-NH₂ ⇌ Stearamide (EBS) + 2 H₂O, Di bawah kondisi tertentu, reaksi ini dapat bersifat reversibel. Artinya, jika air tetap berada dalam sistem reaksi, maka reaksi pembentukan kimia bis ethylene stearamide akan bersaing dengan reaksi hidrolisisnya mengarah kembali ke reaktan.
Faktor Penentu Arah Kesetimbangan
- Konsentrasi Reaktan dan Produk
Jika konsentrasi asam stearat atau etilena diamina meningkatkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan kesetimbangan kimia ethylene. Sebaliknya, akumulasi air sebagai produk akan menggeser keseimbangan ke kiri, yaitu reaksi balik atau hidrolisis ethylene. Oleh karena itu, dalam industri, air hasil perubahan biasanya segera mengeluarkan dari sistem, baik dengan pemanasan atau vakum, untuk mendorong perubahan ke arah pembentukan produk.
- Suhu
Reaksi pembentukan bis ethylene stearamide dari asam & amina adalah perubahan kondensasi yang bersifat eksotermik. Maka, peningkatan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah kiri (reaksi balik), sementara penurunan suhu mendorong kesetimbangan ke kanan (reaksi maju). Namun, suhu tinggi tetap membutuhkan untuk memulai perubahan karena energi aktivasi yang tinggi, sehingga proses sintesis bis stearamide ethylene merupakan kompromi antara kinetika & kesetimbangan.
- Tekanan (jika gas terlibat)
Dalam reaksi pembentukan kimia stearamide tidak ada zat gas, sehingga tekanan tidak berpengaruh signifikan. Namun, dalam sistem tertutup, tekanan uap air yang meningkat bisa memengaruhi pembentukan produk. Maka, sering kali berguna sistem vakum untuk menghilangkan uap air agar reaksi lebih sempurna.
- Katalis
Katalis tidak memengaruhi posisi keseimabangan, tetapi mempercepat laju pencapaian kesetimbangan. Dalam sintesis bis stearamide, katalis asam lemah seperti p-toluenesulfonic acid kadang berguna untuk mempercepat reaksi tanpa menggeser keseimbangan.
Kesetimbangan dalam Hidrolisis EBS
Reaksi balik dari sintesis bis stearamade adalah hidrolisis, yaitu pemutusan ikatan amida oleh molekul air. Ini bersifat lambat pada suhu ruang dan pH netral, namun bisa terjadi lebih cepat pada suhu tinggi dan pH ekstrem (baik asam kuat maupun basa kuat). ini dapat tertulis sebagai, ethylene stearamide bis + 2 H₂O ⇌ 2 R-COOH + H₂N-CH₂CH₂-NH₂.
Reaksi ini umumnya sangat bergeser ke arah stearamide dalam kondisi netral dan suhu ruang, menandakan bahwa stearamide stabil. Namun, dalam kondisi laboratorium tertentu, hidrolisis dapat memanfaatkan untuk meregenerasi bahan dasar jika perlu.
- Konstanta Kesetimbangan (K)
Nilai konstanta (K) untuk perubahan pembentukan ethylene stearamide dapat menentukan dari perbandingan konsentrasi produk & reaktan saat tercapai. K = [EBS][H₂O]² / [R-COOH]²[H₂NCH₂CH₂NH₂] Jika K >> 1, maka perubahan sangat mengarah ke produk stearamide. Menunjukkan bahwa bis ethylene stearamide adalah senyawa yang sangat stabil. Studi eksperimental menunjukkan bahwa nilai K untuk pembentukan ethylene stearamide bis cukup besar dalam kondisi anhidrat (tanpa air), mengindikasikan bahwa proses sangat menguntungkan di sisi produk.
Aplikasi Konsep Kesetimbangan di Industri
- berguna rasio molar berlebih untuk salah satu reaktan (biasanya asam stearat) untuk menggeser kesetimbangan ke kanan.
- menerapkan pemanasan terkontrol untuk mempercepat perbuhan tanpa mendorong reaksi balik.
- MenWerapkan penghilangan air secara kontinu, baik melalui sistem vakum, destilasi azeotropik, atau menggunakan agen pengikat air.
Dengan cara-cara ini, posisi kesetimbangan mempertahankan untuk menghasilkan bis ethylene dalam rendemen tinggi.
- Peran dalam Stabilitas Produk
Setelah terbentuk, kesetimbangan kimia ethylene relatif stabil karena keseimbangan berada jauh ke sisi produk. Dalam penyimpanan jangka panjang, kestabilan termodinamika ethylene bis memungkinkan penggunaannya dalam aplikasi yang memerlukan suhu tinggi dan kontak dengan bahan kimia lain. Dalam formulasi kosmetik dan plastik, kestabilan ini berarti kimia ethylene bis tidak akan bereaksi atau terdegradasi secara spontan, selama tidak ada air berlebih atau paparan pH ekstrem.
Namun, jika stearamide ethylene bis berguna dalam kondisi sangat lembap, atau terpapar air panas dalam jangka waktu panjang, maka kesetimbangan kimia harus memperhatikan kembali, karena kemungkinan reaksi hidrolisis meningkat.
- Kesetimbangan Kimia dalam Konteks Lingkungan
Dalam perspektif keberlanjutan, pemahaman kesetimbangan kimia ethylene stearamide juga relevan. Dalam proses daur ulang plastik atau limbah yang mengandung kimia ethylene bis, kondisi reaksi harus mengatur agar tidak memicu degradasi berlebihan yang menghasilkan zat sisa yang sulit mengolah. Maka, dalam desain proses kimia yang berkelanjutan, memahami posisi kesetimbangan, cara mengendalikannya menjadi penting untuk mencegah pemborosan & pencemaran.
Sifat fisik
Ethylene Bis Stearamide (EBS) adalah senyawa lilin sintetis yang memiliki bentuk padatan putih hingga krem, tidak berbau, bersifat hidrofobik. Salah satu sifat fisik utama bis stearamide ethylene adalah titik leleh yang tinggi. Yaitu sekitar 140–150°C, menjadikannya sangat stabil pada suhu proses termoplastik yang tinggi. Titik leleh ini tersebabkan oleh adanya dua gugus amida untuk molekulnya yang membentuk interaksi antar molekul yang kuat melalui ikatan hidrogen, gaya van der Waals antara rantai hidrokarbon panjangnya.
Bis stearamide ethylene tidak larut pada air, tetapi memiliki kelarutan terbatas dalam pelarut organik panas seperti kloroform, toluena. Sifat tidak larut di air menjadikan kimia ethylene sangat cocok berguna pada sistem berbasis minyak atau polimer, seperti pada pelumas atau aditif plastik. Dalam kondisi dingin, kimia ethylene bersifat keras, tetapi saat terpanaskan mendekati titik lelehnya, senyawa ini melunak.
Dari segi densitas, kimia ethylene bis memiliki massa jenis sekitar 0,98–1,02 g/cm³. Cukup ringan & mudah mencampurkan pada matriks polimer tanpa memengaruhi massa jenis produk akhir secara signifikan. Selain itu, kimia bis stearamide menunjukkan stabilitas termal yang baik, yaitu tidak mudah terdegradasi pada suhu di bawah 250°C. Menjadikannya ideal untuk aplikasi teknik yang membutuhkan daya tahan panas.
Dalam bentuk mikronisasi (serbuk halus), kimia stearamide ethylene bis memiliki tekstur licin, berguna sebagai agen pelumas atau anti-blocking pada film plastik. Sifat fisik ini berperan penting dalam kinerja fungsional kimia bis stearamide untuk berbagai industri, termasuk plastik, karet, kosmetik.
Demikian informasi mengenai kesetimbangan kimia ethylene bis stearamide, Jika ingin mengetahui lebih lanjut anda bisa langsung hubungi dengan berikut.
