6.penentuan tegangan permukaan dengan metode berat tetes.docx

97

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam fluida yang kental diperlukan gaya untuk menggeser satu bagian

fluida terhadap yang lain. Di dalam cairan kental dapat dipandang persoalan

tersebut seperti tegangan dan renggangan pada benda padat. Kenyataannya setiap

fluida baik gas maupun zat cair mempunyai sifat kekentalan karena partikel di

dalamnya saling menumbuk.

Cairan mempunyai sifat menyerupai gas dalam hal gerakannya yang

mengikuti gerakan Brown dan daya alirannya (fluiditasnya). Selain itu, cairan

juga menunjukkan adanya tegangan permukaan yang merupakan salah satu sifat

penting lainnya dari cairan. Permukaan cairan berperilaku seperti lapisan yang

memiliki tegangan dan cenderung mengambil bentuk permukaan paling sempit.

Penjepit kertas dapat mengapung di atas permukaan air dan tetes-tetes embun

yang jatuh pada sarang laba-laba berbentuk bola merupakan contoh dari

fenomena tegangan permukaan.

Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh gaya tarik menarik antara

molekul di dalam cairan. Umumnya cairan yang mempunyai gaya tarik antara

molekulnya besar seperti raksa, maka tegangan permukaannya juga besar.

Sebaliknya, cairan seperti alkohol gaya tarik menarik antara molekulnya kecil,

maka tegangan permukaannya juga kecil. Dalam kehidupan sehari-hari tegangan

permukaan cairan banyak dimanfaatkan dalam hubungannya dengan kemampuan

cairan tersebut membasahi suatu benda.

Oleh karena itu, percobaan mengenai tegangan permukaan ini penting

dilakukan untuk mengetahui dan menentukan nilai tegangan permukaan suatu zat

cair dengan adanya pengaruh dari surfaktan dan pengaruh dari suhu sehingga kita

dapat membandingkan kedua nilai tegangan permukaan dari pengaruh yang

97

98

berbeda, serta dapat mengetahui pengaplikasian tegangan permukaan dalam

kehidupan sehari-hari.

1.2 Tujuan

Menentukan massa jenis dari air dan bensin pada percobaan.

Menentukan nilai tegangan permukaan pada pengaruh zat aktif atau surfaktan.

Menentukan nilai tegangan permukaan pada pengaruh suhu.

98

99

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Tegangan permukaan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas

tegangan permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan

permukaan (γ) adalah (Jm-1) atau dyne cm-1 atau Nm-1. Metode yang paling umum

untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa

kapiler yaitu:

γ=drgl2

dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan

yang ditekan atau yang akan naik dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990).

Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya

kita memikirkan mengenai benda padat, akan tetapi cairan juga mempunyai

kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada

udara yang dilarutkan di dalamnya ditekan antara dua pelat lain, maka gaya yang

sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti di dalam

benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul.

Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti

selaput yang diregangkan atau lembaran karet yang diregangkan, yang cenderung

mempunyai luas permukaan yang minimum. Riak di dalam sebuah kolam yang

tenang ditekan karena riak itu memerlukan pertambahan luas permukaan. Serangga

air mampu bergerak pada permukaan karena berat serangga itu dilawan oleh

hambatan permukaan terhadap deformasi (Atkins, 1994).

Di dalam cairan, sebuah molekul mengalami gaya tarik dari molekul

tetangganya, tetapi pada permukaannya, sebuah molekul hanya dikelilingi sebagian

saja dan akibatnya molekul pada permukaan ini hanya mengalami gaya tarik ke arah

badan cairannya (dapat dikatakan seolah-olah kadar cairan dibungkus oleh suatu

99

100

membran atau lapisan yang tidak nampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan

dapat ini yang disebut tegangan permukaan, dan sifat ini pula yang menyebabkan

cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh atau pipa

kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam. Dan terdapat banyak

fenomena-fenomena tersebut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan

permukaan (Atkins, 1994).

Cara-cara penentuan tegangan muka:

1. Metode Kenaikan Kapiler

Menurut rumus: y = ½ h.d.g.r

Karena kadang-kadang penentuan jari-jari kapiler (v) itu sukar, maka

dipergunakan cairan pembanding yang telah diketahui tegangan mukanya.

2. Metode Tetes

Cairan diteteskan melalui suatu pipa kapiler, waktu jatuh maka berat tetes: 2πvγ

Jadi, mg=2πrγ

γ= mg2 πr

Harus dinyatakan supaya jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat tetesan

saja (tidak ada faktor-faktor lain yang mempengaruhinya). Disini biasa digunakan

metode perbandingan. Dihitung tetesan (n) untuk semua volume tertentu (v).

Berat 1 tetesan:

v .dn

Untuk cairan pembandingan:

v1 d2 g

n2

=2 πr y1

Sehingga:

yx

y2

=d y

d2

−n2

n1

(Respati, 1992)

100

101

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya

seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya

tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam

cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya

yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resulton) gaya yang bekerja

pada masing-masing molekul. Pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh

molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya ke samping dan ke bawah, tetapi tidak

ditarik oleh molekul di atasnya karena di atas permukaan cairan berupa fase uap

(udara) dengan jarak antara molekul sangat renggang. Akibatnya terdapat perbedaan

gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya

tersebut mengarah ke bawah karena molekul di bawah permukaan cairan jumlahnya

lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan ke

bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan

tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan.

Adanya tegangan permukaan menyebabkan permukaan cairan seperti ditutupi

oleh hamparan selaput yang elastis, sehingga mampu menahan suatu benda untuk

terapung. Selain itu, akibat adanya tegangan permukaan zat cair selalu berusaha untuk

menyusut atau mendapatkan luas permukaan terkecil karena bentuk ini dianggap

mempunyai energi yang paling rendah (paling stabil). Bentuk yang paling memenuhi

keadaan ini adalah bujur telur (sferik). Sifat cenderung untuk memperkecil luas

permukaan inilah yang menyebabkan tetesan-tetesan cairan berbentuk bulat.

Tegangan permukaan cairan γ, berbeda-beda bergantung pada jenis cairan

dan suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar

seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Tegangan permukaan cairan

turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan

bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga

tegangan permukaannya menurun. Adanya zat terlarut ada cairan dapat menaikkan

atau menurunkan tegangan permukaan tergantung sifat zat terlarutnya. Zat terlarut

dengan susunan kimia sama hampir tidak berpengaruh. Untuk air adanya elektrolit

101

102

anorganik dan nonelektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan

permukaan. Sedangkan adanya zat-zat seperti sabun, detergen dan alkohol adalah

efektif dalam menurunkan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Zat ini

sering disebut dengan surface active agents atau surfactance (Yazid, 2005).

102

103

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Piknometer

Stalagnometer

Hand counter

Penangas air

Gelas ukur

Beaker glass

Pipet tetes

Neraca analitik

Corong kaca

Batang pengaduk

3.1.2 Bahan

Bensin campuran

Tisu

Aquades

Sunlight

Serbet

Kertas label

3.2 Prosedur Percobaan

103

104

3.2.1 Percobaan Menentukan Massa Cairan

3.2.1.1 Aquades

Ditimbang piknometer kosong.

Dimasukkan aquades.

Ditimbang.

Dimasukkan aquades ke dalam stalagnometer

Dihitung tetesannya.

3.2.1.2 Bensin

Ditimbang piknometer kosong.

Dimasukkan bensin.

Ditimbang.

Dimasukkan bensin ke dalam stalagnometer


3.2.2 Pengaruh Zat Aktif terhadap Tegangan Permukaan

3.2.2.1 1 pipet

Diambil sabun cair 1 pipet ke dalam beaker glass.

Dilarutkan dengan 50 mL aquades.

Dimasukkan ke dalam piknometer.

Ditimbang.

Dimasukkan ke dalam stalagnometer.


3.2.2.2 2 pipet




Ditimbang.



104

105

3.2.2.3 3 pipet




Ditimbang.



3.2.2.4 4 pipet




Ditimbang.



3.2.3 Pengaruh Suhu terhadap Tegangan Permukaan

Dimasukkan bensin ke dalam piknometer.

Dimasukkan ke dalam penangas air selama 2 menit.

Ditimbang.


Dihitung jumlah tetesan.

Diulangi sebanyak 4 kali.

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

105

106

4.1 Tabel Pengamatan

4.1.1 Pengaruh Zat Aktif terhadap Tegangan Permukaan

No.Konsentrasi

Surfaktan

Massa pikno +

Campuran

Massa

CampuranJumlah Tetesan

1. 0% 25,63 10,1 36

2. 10% 25,64 10,11 44

3. 20% 25,65 10,12 53

4. 30% 25,65 10,12 52

5. 40% 25,65 10,12 59

4.1.2 Pengaruh Suhu terhadap Tegangan Permukaan

No

.Suhu (°C) Massa pikno + Bensin Massa Bensin Jumlah Tetesan

1. 35 23,10 7,57 92

2. 36 23,11 7,58 120

3. 35 23,11 7,58 115

4. 35 23,11 7,58 101

5. 34 23,12 7,59 110

4.2 Perhitungan

Massa piknometer kosong = 15,53 gr

Massa piknometer + air = 25,63 gr

Massa air = 25,63 gr – 15,53 gr = 10,1 gr

η air = 36 tetesan

Massa piknometer + bensin = 23,12 gr

Masssa bensin = 23,12 gr – 15,53 gr = 7,59 gr

η bensin = 97 tetesan

106

107

v piknometer = 10 mL

4.2.1 Persentase Surfaktan

0 %100 %

x 10 mL=0 mL

10 %100 %

x 10 mL=1 mL

20 %100 %

x 10 mL=2 mL

30 %100 %

x 10 mL=3 mL

40 %100 %

x 10 mL=4 mL

4.2.2 Perhitungan Massa Jenis

4.2.2.1ρ0

ρair=mair

v pikno

=10,1gr10 mL

=1,01 gr /mL

ρbensin=mbensin

v pikno

=7,59 gr10 mL

=0,759 gr /mL

4.2.2.2 Pengaruh Surfaktan atau Zat Aktif

ρ1=mcamp .

v pikno

=10,1gr10 mL

=1,01 gr /mL

ρ2=mcamp .

v pikno

=10,11 gr10 mL

=1,011 gr /mL

ρ3=mcamp .

v pikno

=10,12 gr10 mL

=1,012 gr /mL

ρ4=mcamp .

v pikno

=10,12 gr10 mL

=1,012 gr /mL

ρ5=mcamp .

v pikno

=10,12 gr10 mL

=1,012 gr /mL

107

108

4.2.2.3 Pengaruh Suhu

ρ1=mbensin

v pikno

=7,57 gr10 mL

=0,757 gr /mL

ρ2=mbensin

v pikno

=7,58 gr10 mL

=0,758 gr /mL

ρ3=mbensin

v pikno

=7,58 gr10 mL

=0,758 gr /mL

ρ4=mbensin

v pikno

=7,58 gr10 mL

=0,758 gr /mL

ρ5=mbensin

v pikno

=7,59 gr10 mL

=0,759 gr /mL

4.2.3 Tegangan Permukaan

γ air=71,46 dyne /cm

4.2.3.1 Pengaruh Surfaktan/Zat Aktif

γ 1=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 1,011,01

x3636

x 71,46

¿1 x1 x71,46

¿71,46 dyne /cm

γ 2=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 1,0111,01

x3644

x 71,46

¿1,001 x0,818 x71,46

¿58,51 dyne /cm

γ 3=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 1,0121,01

x3653

x 71,46

¿1,002 x0,679 x71,46

108

109

¿48,62 dyne /cm

γ 4=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ 0

¿ 1,0121,01

x3652

x 71,46

¿1,002 x0,692 x71,46

¿49,55 dyne/cm

γ 5=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 1,0121,01

x3659

x 71,46

¿1,002 x0,61 x71,46

¿43,68 dyne/cm

4.2.3.2 Pengaruh Suhu

γ 1=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 0,7570,759

x9792

x71,46

¿0,997 x1,054 x71,46

¿75,09 dyne /cm

γ 2=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 0,7580,759

x97

102x 71,46

¿0,999 x0,808 x 71,46

¿57,68 dyne /cm

γ 3=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 0,7580,759

x97

115x71,46

¿0,999 x0,843 x 71,46

109

110

¿60,18 dyne /cm

γ 4=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ 0

¿ 0,7580,759

x97

101x 71,46

¿0,999 x0,96 x 71,46

¿68,53 dyne /cm

γ 5=ρ1

ρ0

xη0

η1

x γ0

¿ 0,7590,759

x97

110x71,46

¿1 x0,882 x71,46

¿63,03 dyne /cm

4.3 Grafik

4.3.1 Pengaruh Surfaktan/Zat Aktif

0% 10% 20% 30% 40%0

1020304050607080

Pengaruh Surfaktan

Konsentrasi Surfaktan

Teg.

Per

muk

aan

(dyn

e/cm

)

110

111

4.3.2 Pengaruh Suhu

35 36 35 35 340

1020304050607080

Pengaruh Suhu

Suhu (°C)

Teg.

Per

muk

aan

(dyn

e/cm

)

4.4 Pembahasan

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga permukaannya

seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya

tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai kepermukaan.

Di dalam zat cair, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis

didekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa gaya

yang bekerja pada masing-masing molekul. Pada permukaan cairan, tiap molekul-

molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya ke samping dan

ke bawah, tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena diatas permukaan cairan

berupa fase uap (udara) dengan jarak antara molekul sangat renggang. Akibatnya

terdapat perbedaan gaya tarik, sehingga ada saja sisa gaya yang bekerja pada lapisan

atas cairan. Gaya tersebut mengarah ke bawah karena molekul lebih rapat. Adanya

gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada

dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut tegangan permukaan.

Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh gaya tarik menarik antara

molekulnya besar seperti raksa, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya

111

112

cairan seperti alkohol gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan

permukaannya juga kecil. Di dalam kehidupan sehari-hari, tegangan permukaan

cairan digunakan yang berhubungan dengan kemampuan cairan tersebut membasahi

benda. Detergen sintesis modern lainnya, didesain untuk meningkatkan kemampuan

air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan

tegangan permukaan sehingga hasil cucian lebih bersih.

Pada penentuan massa jenis pengaruh zat aktif, pada percobaan didapatkan

1,01 g/mL pada 0%, pada 10% didapatkan 1,011 g/mL, 20% adalah 1,012 g/mL, pada

30% adalah 1,012 g/mL dan pada 40% adalah 1,012 g/mL.

Pada penentuan massa jenis pengaruh suhu pada percobaan didapatkan hasil

yaitu 0,759 g/mL pada suhu 35°C, pada suhu 36°C yaitu 0,758 g/mL. Pada suhu 35°C

yaitu 0,758 g/mL, pada suhu 35°C adalah 0,758 g/mL dan pada suhu 34°C adalah

0,759 g/mL.

Pada penentuan tegangan permukaan (γ) pengaruh zat aktif didapatkan pada

0% sebesar 71,46 dyne/cm, pada 10% adalah 58,51 dyne/cm, pada 20% adalah

sebesar 48,62 dyne/cm, pada 30% adalah sebesar 49,55 dyne/cm dan pada 40%

adalah sebesar 43,68 dyne/cm.

Pada penentuan tegangan permukaan (γ) akibat pengaruh suhu didapatkan

pada 35°C sebesar 75,09 dyne.cm, pada suhu 36°C sebesar 57,68 dyne/cm, pada suhu

35°C sebesar 60,18 dyne/cm, pada suhu 35°C adalah 68,53 dyne/cm dan pada suhu

34°C sebesar 63,03 dyne/cm.

Beberapa peristiwa yang terjadi di dalam kehidupan sehari-hari yang

berkaitan dengan tegangan permukaan adalah:

Nyamuk dapat berjalan di atas permukaan air.

Terapungnya jarum jahit di atas permukaan air.

Butir-butir tanah liat yang basah akan saling menempel.

Tetesan air hujan atau air diujung keran membentuk hampir bulat.

Tegangan permukaan suatu cairan berbeda-beda tergantung daripada jenis

cairan dan suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya

112

113

lebih besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga kecil. Tegangan

permukaan pada cairan akan turun apabila suhunya naik. Hal ini terjadi karena

dengan bertambahnya suhu, maka molekul-molekul di dalam zat tersebut akan

bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga

tegangan permukaannya turun.

Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus hidrofilik

dan gugus lipofilik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan

minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan.

Jenis-jenis surfaktan:

1. Surfaktan anionik memiliki gugus hidrofilik yang membawa muatan negatif

seperti karboksilat, sulfonat dan gugus sulfat. Contoh: sodium dodecylsulfate

(SDS), C12H25OSO3Na. Struktur sodium alkylsulfate.

2. Surfaktan kationik memiliki muatan positif dibagian hidrofiliknya. Contoh:

C12H25N(CH3)3Br. Struktur C12H25N(CH3)3Br.

3. Surfaktan non ionik bagian hidrofilik diperoleh dan gugus polar seperti

polyethyleneoxide atau gula. Contoh: C10H21(OCH2CH2)8ON. Struktur

alkylglucosider.

113

114

4. Surfaktan alaphothenic (zwitter ionik) membawa muatan positif dan negatif

sehingga muatan bersihnya nol. Contoh: Alkylpropanesmtlaine.

Pada percobaan kali ini, surfaktan yang digunakan untuk menurunkan

tegangan permukaan zat cair adalah sabun. Struktur sabun adalah:

Prinsip percobaan penentuan tegangan permukaan dengan metode berat tetes

ini adalah penentuan zat cair aquades dan bensin dengan menentukan banyaknya

tetesan dalam suatu volume tertentu. Percobaan ini dilakukan dengan penambahan

surfaktan (sabun sunlight) dan juga dengan pemanasan. Dimana hanya sebagian kecil

cairan yang dipakai dan diletakkan di dalam stalagnometer lalu diperoleh tetesan-

tetesan dan dihitung banyaknya tetesan. Semakin banyak tetesan yang dihasilkan

maka semakin kecil tegangan permukaan cairan tersebut.

Fungsi perlakuan pada percobaan kali ini adalah sebagai berikut:

Penimbangan berfungsi untuk menentukan massa dari air, bensin dan surfaktan

serta piknometer kosong.

Pengadukkan berfungsi untuk menghomogenkan surfaktan dengan air.

Bensin, air dan campuran air + surfaktan dimasukkan ke dalam stalagnometer

agar mengetahui jumlah tetesan pada bahan.

Pemanasan agar dapat menurunkan tegangan permukaan pada bahan sehingga

tetesan yang didapat semakin banyak dan penurunan tetesan di dalam

stalagnometer lebih cepat.

114

115

Fungsi reagen pada percobaan kali ini yaitu:

Aquadest untuk melarutkan surfaktan dengan berbagai konsentrasi agar diketahui

perbedaannya.

Surfaktan berfungsi untuk mengetahui pengaruh zat aktif terhadap tegangan

permukaan.

Bensin berfungsi untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan

setelah dipanaskan pada suhu tertentu.

Ada beberapa faktor kesalahan yang terjadi dalam percobaan adalah:

Kurang teliti dalam menghitung jumlah tetesan.

Kurang teliti saat penimbangan.

Saat pemanasan waktunya kurang atau lebih.

Kurang bersih dalam mencuci alat sehingga mempengaruhi tegangan permukaan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan adalah:

Suhu

Semakin tinggi suhu, maka tegangan permukaan akan kecil juga, sehingga tetesan

yang dihasilkan lebih banyak.

Zat terlarut

Zat terlarut dapat mempengaruhi tegangan permukaan jika zat yang massa

jenisnya kecil maka tegangan permukaan akan kecil juga.

Tekanan

Semakin besar tekanan, maka semakin besar juga tegangan permukaannya.

Surfaktan

Adanya zat-zat seperti sabun, detergen dan alkohol adalah efektif dalam

menurunkan tegangan permukaan atau tegangan antar muka.

Jenis cairan

Cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar seperti air, maka

tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya, pada cairan seperti bensin

memiliki tegangan permukaan yang kecil karena gaya tarik menarik antara

molekulnya kecil.

115

116

Metode-metode yang dapat menentukan tegangan permukaan adalah:

Metode Kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air atau cairan yang naik

melalui suatu kapiler. Metode kapiler ini hanya digunakan untuk mengukur

tegangan antar muka.

Metode Wilhelmy

Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dan

permukaan cairan. Penetapannya diperlukan alat dari lempeng tipis yang terbuat

dari kaca platina atau mika dan sebuah neraca. Besarnya gaya tarik pada neraca

yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat.

Metode Berat Tetes

Cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa partikel.

Mula-mula tetesan berupa setengah bola, kemudian memanjang dan membentuk

pinggang. Pada saat akan jatuh bebas, gaya ke bawah pada tetesan (mg) akan

sama dengan gaya ke atas yang menahan tetesan (2πrγ). Sehingga menurut hukum

Talp diperoleh:

mg = 2πrγ atau γ = mg/(2πr)

Metode Tersiometer Du-Nouy

Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan

atau tegangan antar muka.

Dari grafik karena pengaruh surfaktan dapat dilihat pada saat konsentrasi

surfaktan 0% tegangan permukaan zat cair besar. Pada konsentrasi berikutnya yaitu

10%, 20%, 30% dan 40% tegangan permukaan zat cair semakin turun. Hal ini terjadi

karena adanya surfaktan yang dapat menentukan tegangan permukaan. Semakin besar

konsentrasi surfaktan, semakin kecil tegangan permukaan.

Dari grafik karena pengaruh suhu dapat dilihat pada suhu 35°C tegangan

permukaan pada zat cair besar. Kemudian pada suhu 36°C, tegangan permukaan zat

cairan menurun. Pada suhu berikutnya yaitu 35°C, tegangan permukaan naik lagi

hingga suhu 35°C berikutnya. Kemudian pada suhu 34°C tegangan permukaan turun

116

117

lagi. Hal ini dapat terjadi karena suhu (panas) dapat menurunkan tegangan permukaan

karena pemanasan dapat melepas ikatan hidrogen pada zat cair tersebut. Sehingga

tetesan yang dihasilkan lebih banyak. Semakin besar suhu, semakin kecil tegangan

permukaan.

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan, didapatkan massa jenis air sebesar 1,01 gr/mL,

sedangkan massa jenis bensin sebesar 0,759 gr/mL.

117

118

Nilai tegangan permukaan pada pengaruh zat aktif berdasarkan perhitungan

yaitu berturut-turut 71,46 dyne/cm, 58,51 dyne/cm, 48,62 dyne/cm, 49,55

dyne/cm dan 43,68 dyne/cm.

Nilai tegangan permukaan pada pengaruh suhu berdasarkan perhitungan yaitu

berturut-turut 75,09 dyne/cm, 57,68 dyne/cm, 60,18 dyne/cm, 68,53 dyne/cm

dan 63,03 dyne/cm.

5.2 Saran

Pada percobaan selanjutnya dapat dicoba juga dengan menggunakan solar

atau pertamax sebagai pengganti bensin agar dapat diketahui perbedaan nilai

tegangan permukaannya.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisik Edisi Ke-4 Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Dogra, SK. & S. Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta: UI.

Respati. 1992. Dasar-dasar Ilmu Kimia. Yogyakarta: Rineka Cipta.

118

119

Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi.

119

120

SAHABAT ILMUBlog yang berisi tentang ilmu pengetahuan , tentang pangan dan akhlak, yang akhirnya membentuk Generasi cerdas dan berakhlak mulia.

SABTU, 27 OKTOBER 2012

Tegangan Permukaan

Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-soluble); air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air. Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+) dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen) memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen. Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-polar-annya.Tegangan permukaan () didefinisikan sebagai gaya (F) persatuan panjang (L) yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida. Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang berupa selaput cairan sangat tipis terdiri atas permukaan bagian atas dan permukaan bagian bawah , sehinggay= F/2L dimana, = tegangan permukaan F = gaya L = panjang keliling permukaan selaput fluidaTegangan permukaan terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh diudara dan juga antara permukaan cairan dengan cairan lain yang tidak bercampur.

120

http://www.widgeo.net/

121

Penyebab terjadinya tegangan permukaan adalah Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah. Ada beberapa metoda penentuan tegangan permukaan, diantaranya adalah metoda kanaikan pipa kapiler, metoda tekanan maksimum gelembung, metoda tetes atau metoda cincin. Penerapan tegangan permukaan pada kkehidupan sehari-hari adalah :

Mencuci dengan air panas jauh lebih bersih dibandingkan dengan air yang bersuhu normal.

Antiseptic yang digunakan untuk mengobati luka, selain dapat mengobati luka, juga dapat membasahi selurh luka.

I. ISITegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan

sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya khohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara.

Pengukuran tegangan permukaan atau tegangan antar muka : Metode kenaikan kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka.

Metode tersiometer Du-NouyMetode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada percobaan tegangan permukaan atau antar muka ini metode yang digunakan yakni tensiometer Du-Nouy dimana Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Untuk penentuan tegangan permukaan saja dapat menggunakan metode kenaikan kapiler. Sedangkan Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk

121

122

melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dengan molekul surfaktan.

Manfaat Fenomena antar muka dalam farmasi:1. Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan

obat2. penetrasi molekul melalui membrane biologis3. pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair

untuk membentuk sediaan suspensiPersamaan Tegangan PermukaanPada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan.Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika dirimu bermain gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus.Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :

122

123

Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaandengan Satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1 mN/m

Fenomena ini merupakan salah satu contoh dari adanya Tegangan

Permukaan.Untuk menjelaskan fenomena klip yang terapung di atas air, terlebih dahulu

harus diketahui apa sesungguhnya tegangan permukaan itu. Tegangan permukaan

terjadi karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang sehingga permukaannya

tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul

air. Agar semakin memahami penjelasan ini, perhatikan ilustrasi berikut. Kita tinjau

cairan yang berada di dalam sebuah wadah.

Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian

dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya;

tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah.

Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik

menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul

yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak

dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya.

Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena

adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan

cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini

yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput

elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal dengan istilah Tegangan Permukaan.

suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika terjadi kenaikan

suhu, nilai tegangan permukaan mengalami penurunan. Hal ini disebabkan karena

ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh

123

124

interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai tegangan permukaan juga

mengalami penurunan.

Metoda penentuan tegangan permukaan:

Metoda kenaikan pipa kapiler.Bila suatu pipa kapiler dimasukkan kedalam cairan yang membasahi dinding

maka cairan akan naik kedalam kapiler karena adanya tegangan muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga terjadi keseimbangan antara gaya keatas dan kebawah.

Gaya kebawah, F = .r2.h..g (persamaan 1)Dimana: h : tinggi permukaan. g : percepatan gravitasi. : berat jenis. r : jejari kapiler.

Gaya keatas, F’ = 2..r..cos (persamaan 2)

Dimana : adalah tegangan muka dan adalah sudut kontak.

Pada kesetimbangan, gaya kebawah sama dengan gaya keatas (dari persamaan 1 dan 2) :

2..r..cos = .r2.h..guntuk air dan kebanyakan cairan organik umumnya ‒›0 atau dapat dianggap batas lapisan pararel dengan kapiler, sehingga harga cos =1 maka persamaan 3 :

= ½.r. h..gsehingga :

air ½.r. hair.air.g x

= ½.r. hx.x.g

x hx.x.g

Tegangan muka terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh diudara dan juga antara permukaan cairan dengan cairan lain yang tidak saling bercampur.

Metoda tetes atau cincinBila cairan tepat akan menetes, maka gaya tegangan permukaan sama dengan

gaya yang disebabkan oleh massa cairan sebagai gaya berat itu sendiri.

124

125

Harga tegangan muka dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: suhu,tekanan,massa jenis dan konsentrasi zat terlarut.Pada literatur diperoleh data tegangan permukaan beberapa zat pada suhu 200 C, yaitu :

Air : 72,8 dyne/cmAir sabun : 25,00 dyne/cmMinyak zaitun : 32,00 dyne/cm

Etano : 22,3 dyne/cmAseton : 23,7 dyne/cm

Air raksa : 465,00 dyne/cm Oksigen : 15,70 dyne/cm Gliserin : 63,10 dyne/cm Benzena : 28,90 dyne/cmApabila didapat hasil yang menyimpang dari literature saat melakukan praktikum, hal tersebut dapat disebabkan oleh beberapa hal diantaranya :

Karena tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu Kurang telitinya praktikan pada saat membaca skala pada pipa Kurang tepatnya konsentrasai yang dibuat

II. KESIMPULAN

125

126

1. Tegangan permukaan () didefinisikan sebagai gaya (F) persatuan panjang (L) yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida.

2. Penyebab terjadinya tegangan permukaan adalah Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.

3. Bahwa suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan mengalami penurunan Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan.

4. Beberapa metoda penentuan tegangan permukaan, diantaranya adalah metoda kanaikan pipa kapiler, metoda tekanan maksimum gelembung, metoda tetes atau metoda cincin.

5. Harga tegangan muka dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: suhu,tekanan,massa jenis dan konsentrasi zat terlarut.Sumber: Beauty.2008.http://sleepingbeautyandprincephilips.blogspot.com/2010/05/tegangan-permukaan-i.html. Diakses pada tanggal 23 Oktober 2011.Anonim.2008.http://www.gudangmateri.com/2008/05/tegangan-permukaan-fluida-statis.html. Diakses pada tanggal 23 Oktober 2011.Diposkan oleh Rizky Faturochman di 06.57 Kirimkan Ini lewat Email

126

6.penentuan tegangan permukaan dengan metode berat tetes.docx

Documents