Esei Kimia
Polimer ialah rantai yang terdiri daripada unit yang berulang-ulang. Perkataan
Polimer berasal daripada Greek, polu yang bermaksud banyak dan meros yang bermakna
berkongsi. Unit yang membina polimer dipanggil monomer. Polimer diperolehi melalui tindak
balas kimia monomer. Monomer mempunyai keupayaan untuk bertindak balas dengan
molekul lain daripada jenis yang sama atau jenis lain dalam keadaan-keadaan yang sesuai
untuk membentuk rantai polimer (Hassan Namazi, 2017). Terdapat dua jenis polimer iaitu
polimer semulajadi dan polimer sintetik. Polimer semula jadi terdiri daripada protein,
karbohidrat dan getah asli manakala polimer sintetik ialah plastik.
Polimer sintetik ialah plastik dan contoh plastik ialah Nilon. Nilon didefinisikan
sebagai rantai panjang polimerik amida sintetik yang mempunyai kumpulan amida sebagai
bahagian utama rantai polimer. Nilon 6,6 pula ialah poliamida yang diperbuat daripada asid
adipik dan heksametilediamina oleh polikondensasi. Nilon ditarik dan diregangkan dalam
proses meningkatkan panjangnya dan mengimbangi molekul bahan selari dengan satu
sama lain untuk menghasilkan filamen yang kuat dan elastik.
Rajah 1 : Nilon 6,6 yang diperbuat oleh adipik asid dan heksametilena diamine
Bagi membuat nilon 6,6 satu proses yang dikenali sebagai penyediaan monomer
dilakukan. Hal ini kerana, asid adipik (ADA) dan heksametilena diamina (HMD) digunakan
sebagai bahan mentah untuk membuat polimer 6,6 (Mufaddal Bagwala, 2017).
Rajah 2 : Penyediaan asid adipik dan heksametilena diamina
Nilon 6,6 mempunyai pelbagai kelebihan. Salah satunya ialah sebagai pembuatan
fiber yang digunakan dalam operasi industri dan industri tekstil (Mufaddal Bagwala. (2017).
Fabrik-fabrik yang diperbuat daripada nilon 6,6 mempunyai
kekuatan yang tinggi,
mempunyai kerintangan terhadap lelasan, mempunyai rintangan terhadap bahan alkali, dan
mempunyai keupayaan untuk menerima pelbagai jenis pewarna (dye). Industri tekstil
menggunakan fiber nilon 6,6 untuk membuat pelbagai fabrik seperti fabrik bulu, baldu dan
satin (Gale, T. (2006). Hal ini disebabkan oleh fabrik yang diperbuat daripada nilon 6,6
mempunyai kelebihan iaitu ringan, bersinar, menarik dan licin. Tambahan pula, fabrik dari
nilon 6,6 tidak menyerap haba, ia memenuhi permintaan produk-produk pakaian atlet iaitu
untuk membuat baju sukan, seluar sukan dan banyak lagi.
Tambahan pula, nilon 6,6 boleh digunakan dalam pembuatan barangan domestik
(home textiles) seperti penutup perabot-perabot. Tali juga diperbuat daripada nilon 6,6
kerana tali nilon dua kali ganda lebih kuat berbanding dengan tali yang diperbuat daripada
bahan semulajadi seperti jerami. Nilon 6.6 juga boleh membuat payung terbang disebabkan
oleh ciri-ciri nilon yang ringan. Pakaian renang sesuai diperbuat daripada nilon 6,6 kerana
sifat nilon yang kalis air.
Namun begitu, nilon juga mempunyai kekuranganya. Kekurangan nilon tidaklah
banyak tetapi masih juga mempunyai kekurangan iaitu dari segi proses pembuatan nilon 6,6
sukar disebabkan kelikatan cair yang rendah (low melt viscosity). Selain itu juga, proses
luluhawa boleh menyebabkan perubahan warna dan kerapuhan kecuali nilon 6,6 telah
distabilkan dengan baik (Azom, 2001).
Seterusnya, untuk contoh polimer protein ialah kolagen. Kolagen merupakan polimer
yang terjadi secara semulajadi. Kolagen ialah komponen matriks tambahan selular dalam
tisu penghubung dalam badan mamalia yang terdiri daripada satu pertiga daripada kesemua
protein yang terdapat dalam tisu (Eberli, D., 2011). Kolagen juga merupakan protein yang
paling banyak yang dihasilkan dalam badan manusia yang bertanggungjawab untuk
memastikan kestabilan dan kekuatan tisu badan dengan membentuk jaringan sokongan
sepanjang sruktur selular. Lama kelamaan, seiring dengan masa, fiber kolagen rosak dan
menyebabkan kesan kedutan terhadap kulit. Fiber kolagen yang rosak telah dikenalpasti
boleh diganti dengan yang baru apabila seseorang mengambil kolagen yang terhidro
(hydrolized collagen).
Kolagen juga merupakan rantai panjang amino asid dan paling banyak terdapat
dalam badan manusia. Ia terdiri daripada monomer amino asid glisin, prolin, hidroksipirolin
dan arginina. Struktur kolagen dikenali sebagai struktur heliks ganda tiga.
Rajah 3 : Monomer-monomer yang membentuk kolagen
Kolagen mempunyai pelbagai kegunaan dan salah satunya ialah kelebihan kolagen
digunakan di dalam pembedahan kosmetik. Hal ini kerana, kolagen digunakan secara
meluas dalam pembedahan kosmetik sebagai rawatan terhadap kulit yang terbakar. Selain
itu kolagen juga mempunyai ciri penjanaan yang membolehkannya digunakan secara
meluas untuk membina semula tulang, untuk tujuan ortopaedik dan pembedahan. Kolagen-
kolagen ini diekstrak daripada haiwan. Kebanyakkan kolagen diekstrak daripada lembu
muda yang telah diluluskan sebagai haiwan yang bebas daripada bovine spongiform
encephalopathy (BSE) seperti dari Australia, Brazil dan New Zealand (Ananya Mandal,
2013)
Selain itu, kolagen juga penting untuk penjagaan kulit manusia. Hal ini kerana,
sewaktu kulit mengalami penuaan, lapisan epidermik iaitu lapisan paling luar kulit menipis
dan semakin kehilangan kekenyalannya melalui satu proses yang dikenali sebagai elastosis.
Apabila ini terjadi, seseorang akan menunjukkan banyak ciri-ciri penuaan dan dapat dilihat
terjadinya kedutan pada kulit. Kolagen membantu mengatasi masalah ini dengan
meningkatkan kekenyalan kulit dan meningkatkan kelembapan kulit untuk mengelakkan
penuaan. Kajian ‘double blind placebo’ menunjukkan wanita yang mengambil kolagen jenis
hidrolisat (dalam bentuk peptida) secara berterusan selama 8 minggu menunjukkan
pengurangan kedutan sebanyak 20% (Katie, 2018).
Selain itu, kini telah dapat kolagen sintetik yang dibina untuk membantu
membekukan darah, menyembuh dan membina kembali tisu. Kolagen yang diekstrak
daripada haiwan digunakan dalam pelbagai tujuan klinikal tetapi mempunyai kelemahan dari
segi menyebabkan imflamasi kepada pengguna, risiko jangkitan penyakit dan masalah
imunisasi. Oleh itu, kolagen sintetik, diperkenalkan. Protein sintetik ini dbina daripada 36
asid amino yang terikat dengan sendiri kepada struktur nanofiber dan hydrogel heliks ganda
tiga yang meniru kolagen semula jadi (Kumar, Taylor, Jalan, Hwang, Wang & Hartgerink,
2014). Urutan peptidanya ialah Pro-Lys-Gly, Pro-Hyp-Gly, Asp-Hyp-Gly (Kumar, Taylor,
Jalan, Hwang, Wang & Hartgerink, 2014). Kolagen sintetik berfungsi membantu
mengaktifkan dan melekatkan platlet. KOD boleh menjadi agen pembekuan darah
disebabkan kapasiti untuk memerangkap sel darah merah dan mengikat dan mengaktifkan
platelet untuk membentuk gumpalan dan mempercepatkan penyembuhan luka tanpa
menyebabkan imflamasi (Williams, 2014).
Pektin merupakan salah satu polisakarida yang terdiri daripada polimer linear asid Dgalaktopiranosiluronik yang bergabung dengan α-D(1->4) asid galakturonik. Monomer asid
galakturonik yang berulang dihubungkan oleh ikatan alpha-1-4. Rantai polimer diesterkan
kepada pelbagai darjah dengan metanol. Pektin berupaya untuk membentuk gel yang
mudah disebarkan. Pektin merupakan polisakarida linear yang terdapat di dinding sel
pelbagai pokok yang tidak berkayu. Rantai pendek ini tidak larut tetapi tidak dapat
dicernakan oleh manusia. Pektin banyak terdapat dalam buah-buahan sitrus dan digunakan
sebagai agen gel untuk gem. Struktur pektin terdiri daripada pengulangan asid galakturonik.
Asid alduronik merupakan gula pengoksidaan yang mempunyai kumpulan alkohol primer (C-
6) dioksidakan kepada aid karboksilik. Setiap saat, asid karboksilik dalam rantai asid
galakturonik dimetilkan (methylated) dalam pektin. Gel terbentuk apabila rantai polimer
berinteraksi ke atas sebahagian panjangnya untuk membentuk rangkaian tiga dimensi.
Pengagregatan rantai ini berlaku melalui ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik (BeMiller,
1986). Pektin penting dalam sector pembuatan makanan disebabkan keupayaan pectin
untuk membentuk gel dalam kehadiran ion Ca2+ atau pelarut pada pH yang rendah. Pektin
mempunyai struktur yang berikut :
Rajah 4 : Struktur rantai linear pektin
Ikatan koodinat dengan ion Ca2+ atau ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik
terlibat dalam pembentukan gel.. Pektin diperolehi apabila dilakukan pengekstrakan asid
dan pemendakan menggunakan alkohol ataupuan garam aluminium (BeMiller, 1986). Pektin
mempunyai struktur berwarna putih, kuning muda, kelabu muda atau serbuk coklat muda,
yang mempunyai bau yang tertentu, tidak larut dalam etanol dan pelarut organik yang lain
(Wang, 2016). Disebabkan oleh ciri-ciri ini, pektin boleh digunakan sebagai pemekat,
penstabil, dan pengemulsi. Pektin boleh membentuk gel dalam kehadiran metoksil di mana
lebih tinggi metoksil, lebih kuat gel.
Pektin mempunyai kegunaan yang meluas dalam industri makanan. Dalam industri
makanan, pektin digunakan dalam jem, jeli, makanan beku dan makanan rendah kalori
sebagai pengganti gula atau lemak. Pektin yang diperolehi daripada epal dan buah-buahan
sitrus sesuai digunakan untuk tujuan kulinari. Hal ini disebabkan pektin membentuk gel yang
licin, tekstur berkrim dan membebaskan perisa yang bagus. Ia boleh digunakan untuk
membuat buah-buahan dan sayuran terrines (Kamozawa & Talbot, 2008). Pektin juga
digunakan dalam masakan di mana ia bergantung kepada jenis pektin iaitu pectin jenis
metoksil tinggi (High Metoxyl) selalunya digunakan untuk membuat pengawetan buahbuahan manakala pektin jenis rendah metoksil (Low Metoxyl) pula digunakan dengan
kehadiran kalsium untuk mengaktifkan proses menjadi gel. Pembentukan gel boleh terjejas
disebabkan banyak faktor. Oleh itu pektin mempunyai tahap minimum kalsium yang
diperlukan untuk membuat gel. Apabila melebihi paras minimum akan menyebabkan
kekuatan gel akan meningkat dengan cepat sehingga mencapai tahap ketepuan dan
seterusnya menyebabkan kekuatan gel menurun. Maka, paras kalsium perlu dikawal untuk
mengawal penghasilan gel yang baik. Pektin digunakan untuk menghasilkan jeli yang
rendah gula atau jeli yang tidak bergula. Permintaan untuk jem dan jeli yang kurang gula
atau langsung tiada gula meningkat disebabkan pengguna yang sedar akan keburukan
kalori dan untuk memenuhi produk bebas gula untuk diabetes di mana LM pektin digunakan
untuk membentuk kalsium-pektin gel dalam produk tersebut (Beli, R.T, Rakesh, K.S., &
Avtar, K.H., 1997). Pektin juga mempunyai komplementari dengan produk tenusu di mana
boleh menggunakan ‘whey’ iaitu sejenis cecair yang tinggal selepas susu telah
mengembang dan tegang sebagai sumber kalsium untuk mengembangkan keupayaan
mengemulsikan .
Getah Asli
Getah asli ialah polimer yang diperoleh sebagai cecair putih susu yang dikenali sebagai
lateks yang diekstrakkan daripada pokok getah. Getah asli terdiri daripada monomer
isoprena (2-metil-1,3-butadiena) yang mempunyai formula struktur seperti berikut :
Rajah 5 : formula struktur isoprena
Rantai getah asli panjang dan mempunyai beberapa rangkai silang yang menyebabkannya
menjadi termoplastik di mana semasa musim panas menjadi lembut dan melekit manakala
keras dan rapuh semasa musim sejuk. Kelemahan getah asli ini kemudiannya ditemui
penyelesaiannya oleh Charles Goodyear (1839) dengan melakukan pemvulkanan terhadap
getah asli. Goodyear menemukan bahawa penambahan sulfur kepada getah asli diikuti
pemanasan campuran itu menjadikan getah lebih kuat dan lebih tahan terhadap
pengoksidaan atau tindak balas yang lain. Dalam getah tervulkan, atom-atom sulfur
membentuk rangkai silang antara rantai-rantai panjang molekul getah asli.
Rajah 6 : Rantai silang sulfur kepada getah asli
Pemvulkanan getah asli memerlukan dua atom sulfur bagi dua unit isoprene.
Rajah 7 : Dua atom sulfur membentuk rangkai silang dengan dua unit isoprena
Pemvulkanan juga boleh berlaku melalui ikatan ganda dua karbon-karbon
.
Rajah 8 : pemvulkanan melalui ikatan ganda dua karbon-karbon
Rantai getah tervulkan tidak boleh menggelongsor di atas satu sama lain dan terpaksa balik
semula kepada bentuk asalnya oleh rantai silang atom sulfur sewaktu diregangkan (Kumar
& Avinash, 1997). Hal ini menyebabkan getah tervulkan menjadi lebih keras, lebih kenyal,
dan kurang melekit apabila panas. Getah asli yang tervulkan lebih kuat berbanding dengan
getah tak tervulkan disebabkan oleh rangkai silang yang terjadi. Oleh yang demikian,
terdapat pelbagai kegunaan getah tervulkanan seperti membuat hos getah, tapak kasut,
tayar, barang mainan dan bola. Selain itu, getah asli juga digunakan dalam
Getah asli juga mempunyai kelemahan iaitu ia agak toksik apabila dibakar dan disejukkan
dengan cepat selepas dicairkan menjadikannya berbahaya kepada individu yang
menguruskannya. Hal ini bermaksud, getah asli tervulkan akan mengancam seseorang
apabila diabakar kerana ia menjadi toksik untuk badan.
RUJUKAN
Ananya Mandal. (2013). Collagen medical uses. Retrieved from
https://www.news-medical.net/health/Collagen-Medical-Uses.aspx
Azom. (2001). Polyamide 6/6. Retrieved from
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=477
Beli, R.T, Rakesh, K.S., & Avtar, K.H. (1997). Chemistry and uses of pectin. Reviews in
Food and Nutrition, 37(1), 47-73.
BeMiller, J.N. (1986). An Introduction to pectin: structures and properties. Department of
Chemistry and Biochemistry, 1, 1-12.
Eberli, D. (2011). Regenerative medicine and tissue engineering : cells and biomaterials.
Croatia: InTech Europe.
Gale, T. (2006). Encylopaedia: nylon 6 and nylon 66. Retrieved from
https://www.encyclopedia.com/science/academic-and-educational-journals/nylon-6and-nylon-66
Katie. (2018). Benefits of collagen. Retrieved from
https://wellnganessmama.com/60867/benefits-of-collagen/
Kamozawa, A., & Talbot, A. (2008). Pectin : not just for jelly. Retrieved from
https://www.popsci.com/diy/article/2008-07/pectin-not-just-jelly
Kumar, S.S. & Avinash, M.N (1997). Vulcanation of rubber: How to alter molecular structure
and influence physical properties. India Research and Technology Centre, 1, 1-5.
Kumar V, Taylor N, Jalan A, Hwang L, Wang B, Hartgerink J. (2014). A nanostructured
synthetic collagen mimic for hemostasis. Biomacromol, 15, 1484 -1490.
Ling, T.M., Zaharah Aiyub, Masterton, W.L., Hurley, C.N., Brown, W.H., & Foote, C.S.
(2013). Chemistry for matriculation. Selangor: Cengage Learning Asia Pte Ltd.
Mufaddal Bagwala. (2017). Preparation, properties and applications of Nylon 6,6 fibers.
Institute of Technology and Science,1, 1-21.
Namazi, H. (2017). Polimer in our daily life. Journal of BioImpact, 7(2), 73-74.
Wang. (2016). Pectin used in food industry. Retrieved from
https://www.linkedin.com/pulse/pectin-used-food-industry-lucy-wang
Williams M. (2014). Synthetic collagen promotes natural clotting. Retrieved from
http://news.rice.edu/2014/04/09/synthe tic-collagen-promotes-natural-clotting/.