BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar

kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas fluida, maka

semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat

cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair.

Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara

molekul gas (Anonim,2012).

Dalam suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas

(kekentalan) yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika lapisan-lapisan

tersebut menggeser satu di atas lainnya. Untuk fluida yang sangat kental

seperti madu, diperlukan gaya yang lebih besar, sedangkan untuk fluida yang

kurang kental (viskositasnya kecil), seperti air, diperlukan gaya yang lebih

kecil (Santoso,2011).

Nilai viskositas sangat diperlukan dalam berbagai industri. Oleh karena

itu diperlukan praktikum penentuan viskositas untuk mengetahui kecepatan

mengalir suatu fluida dimana datanya akan sangat banyak digunakan di

bidang-bidang mekanika fluida seperti aliran dalam pipa, pompa, dan

sebagainya.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun perumusan masalah yang terdapat di dalam percobaan ini

adalah sebagai berikut :

1. Menentukan viskositas suatu zat cair menggunakan viskosimeter

Ostwald.

2. Menentukan densitas zat cair.

3. Bagaimana pengaruh temperatur, konsentrasi, berat molekul, dan

densitas sampel terhadap viskositas.

1.3 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan–tujuan yang terdapat di dalam percobaan ini adalah

sebagai berikut :

1. Menentukan viskositas suatu zat cair menggunakan viskosimeter

Ostwald.

2. Menentukan densitas suatu zat cair.

3. Menentukan pengaruh temperatur, konsentrasi, berat molekul, dan

densitas sampel terhadap viskositas.

1.4 Manfaat Percobaan

Adapun manfaat–manfaat yang dapat diperoleh dari percobaan ini

adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui bagaimana menentukan densitas dari suatu zat cair.

2. Mempelajari bagaimana menentukan viskositas suatu zat cair

menggunakan viskosimeter Ostwald.

3. Menentukan pengaruh temperatur, konsentrasi, berat molekul, dan

densitas sampel terhadap viskositas.

1.5 Ruang Lingkup

Percobaan Viskositas ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika,

Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara

pada keadaan ruangan :

Tekanan ruangan : 760 mmHg

Suhu : 30 oC

Sampel yang digunakan di dalam percobaan ini adalah aquadest

(H2O), aseton (CH3COCH3), dan susu kental manis (Frisian Flag) dengan

konsentrasi 30 % dan 50 % pada suhu 15 oC, 30 oC, dan 60 oC. Peralatan yang

digunakan di dalam percobaan ini adalah viskosimeter Ostwald, stopwatch,

piknometer, neraca elektrik, termometer, gelas ukur, dan beaker glass.

Volume untuk penentuan densitas sebanyak 29,6 ml, sedangkan volume

untuk penentuan viskositas sebanyak 15 ml.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Viskositas

2.1.1 Definisi Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah

baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya

untuk fluida), viskositas adalah “ketebalan” atau “pergesekan internal". Oleh

karena itu, air memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu memiliki

viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu

fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut (Toryu,2012).

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan

mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Sebagai

contoh, viskositas yang tinggi dari magma akan menciptakan statovolcano

yang tinggi dan curam, karena tidak dapat mengalir terlalu jauh sebelum

mendingin, sedangkan viskositas yang lebih rendah dari lava akan

menciptakan volcano yang rendah dan lebar. Seluruh fluida (kecuali

superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut

kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan

disebut fluida ideal (Toryu,2012).

2.1.2 Fluida Newton

Fluida Newtonian adalah suatu jenis fluida yang memiliki kurva shear

stress dan gradien kecepatan yang linier. Contoh fluida Newtonian adalah air,

udara, etanol, benzena, dan lain-lain. Fluida Newtonian akan terus menerus

mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Karena viskositas

fluida ini tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida

tersebut, viskositas akan berubah jika terjadi perubahan temperatur. Dengan

kata lain fluida Newtonian adalah fluida yang mengikuti hukum Newton

tentang aliran dan dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

τv

Dimana :

τv adalah tegangan geser pada fluida

adalah viskositas fluida

adalah gradien kecepatan fluida

(Setiawan,2008).

2.1.3 Viskositas Gas

Gas dan cairan (fluida), mempunyai sifat yang disebut viskositas, yaitu

gaya tahan suatu lapisan fluida terhadap gerakan lapisan lain fluida tersebut.

Viskositas fluida newton bergantung terutama pada suhu di samping

bergantung bergantung juga sedikit pada tekanan. Viskositas gas bertambah

dengan suhu kira-kira menurut persamaan jenis

n

dimanaμ = viskositas pada suhu absolut T, K

μo = viskositas pada 0 oC (273 K)

n = tetapan

Viskositas gas sudah banyak dikaji dalam teori kinetika, dan untuk itu

sudah ada tabel-tabel yang teliti lagi lengkap mengenai koefisien suhunya.

Tetapan n merupakan suatu parameter yang rumit yang besarnya berkisar

antara 0,65 sampai 1,0.

Viskositas gas hampir tidak bergantung pada tekanan, terutama di

daerah dimana hukum gas berlaku. Dalam daerah ini, viskositas gas pada

umumnya berkisar antara 0,01 dan 0,1 cP. Pada tekanan tinggi, viskositas gas

bertambah dengan tekanan, lebih-lebih di daerah sekitar titik kritis.

Viskositas zat cair pada umumnya jauh lebih besar dari viskositas gas,

dan menjangkau beberapa orde besaran. Viskositas menurun secara menyolok

bila suhu dinaikkan. Contohnya, viskositas air turun dari 1,79 cP pada 0 oC

menjadi 0,28 cP pada 100 oC. Viskositas zat cair bertambah dengan tekanan,

tetapi pengaruhnya pada umumnya menjadi tidak berarti pada tekanan kurang

dari 40 atm.

Viskositas cairan ditentukan berdasarkan persamaan Poiseuille.

Besarnya koefisien viskositas untuk fluida:

η = ..........(2.3)

dimana: η = viskositas cairan

P = tekanan yang bekerja pada cairan

r = jari-jari silinder

t = waktu yang dibutuhkan cairan dengan volume V untuk

mengalir melalui viskosimeter

V = volume total cairan

l = panjang pipa

(McCabe dkk, 1999)

2.2 Teori Bahan

2.2.1 Aseton (CH3COCH3)

Aseton atau 2-propanon adalah molekul terkecil dalam senyawa kimia

keton. Aseton adalah cairan transparan yang mudah terbakar dan sangat

mudah menguap. Ikatan antara karbon dan oksigen dalam gugus karbonil

membuat molekul cukup polar.

Pada awalnya, substansi diproduksi dari distilat kayu kering. Kemudian,

selama awal dua puluhan, substansi diproduksi terutama oleh bakteri

pencernaan pati. Sejak tahun enam puluhan 2-propanon atau aseton dibuat

dari minyak bumi. Sekitar setengah dari seluruh aseton digunakan untuk

sintesis lebih lanjut untuk metil metakrilat dan Bisphenol A. Zat lain yang

dibuat dari 2-propanon adalah pelarut metil isobutil keton, diacetonalcohol,

4-metil-2-Pentanol dan isoforon.

(Ostman,2003)

Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Aseton

No. Sifat Fisika Sifat Kimia

1. Berat molekul: 58,08 g/mol Stabil

2. Titik didih : 56,2 ºC Reaktif tehadap agen pengoksidasi dan

reduksi, asam, serta alkalis

3. Titik lebur : 95,35 ºC Mudah larut dalam air dingin dan air

panas

4. Suhu kritis : 235 ºC Tidak korosif dalam kaca

5. Memiliki rasa manis Tidak akan terjadi polimerisasi

Sumber : (Anonim,2012)

2.2.2 Susu Kental Manis (Frisian Flag)

Susu Kental Manis adalah produk hasil olahan susu yang sudah dikenal

cukup lama setelah keju dan yoghurt. Susu Kental Manis pertama kali

diproduksi di Amerika pada abad ke 18, dan karena sifatnya yang tahan lama,

pada saat itu banyak dipakai untuk konsumsi tentara Amerika yang sedang

terlibat perang saudara. Pada saat itu susu kental manis diproduksi dengan

cara mengevaporasi air dari susu segar secara vakum sebanyak 50% dari total

kandungan air di dalam susu segar, kemudian ditambahkan gula sebanyak 45-

50% sebagai pengawet. Kandungan gula (sukrosa) yang tinggi di dalam susu

kental manis (rasio sukrosa dalam air, 62.5-64%) menjadikan susu kental

manis memiliki umur simpan yang lama, yaitu 12 bulan dalam kemasan

tertutup. Karena umur simpan yang lama tersebut, dan penyimpanannya

cukup di suhu ruang, susu kental manis menjadi solusi produk olahan susu

yang mudah didistribusikan di negara-negara tropis seperti Indonesia.

Sebagaimana produk pangan pada umumnya, parameter mutu susu kental

manis bisa dibagi dalam aspek mutu fisika, kimia, mikrobiologi dan

organoleptik.

Parameter fisika yang penting bagi konsumen adalah viskositas

(kekentalan) dan separasi lemak. Kandungan kalsium yang terlalu tinggi

dalam produk dapat mengakibatkan viskositas yang terlalu kental, sebaliknya

kandungan protein yang terlalu rendah dapat mengakibatkan viskositas yang

terlalu encer (Oktaviani,2012)

Pada percobaan ini kami menggunakan sampel susu kental manis

dengan merek Frisian Flag yang diproduksi oleh P.T Frisian Flag Indonesia

yang berlokasi di jalan Raya Bogor km. 26, Jakarta, Indonesia. Dari data

komposisi yang dicantumkan pada label kemasan susu kental manis Frisian

Flag, terdapat sukrosa, air, susu bubuk skim, bubuk whey, campuran laktosa,

lemak nabati, butter milk bubuk, penstabil nabati, ekstrak krim, perisa susu,

kalsium karbonat, niasin, vitamin A, vitamin E, vitamin B1, vitamin D3 dan

beta karoten sebagai komposisi pembuat susu kental manis.

2.3 Densitas

Densitas adalah jumlah zat yang terkandung dalam suatu unit volume. Dalam

persamaan densitas dapat dinyatakan dalam tiga bentuk, yaitu :

a. Densitas massa

Perbandingan jumlah massa dengan jumlah volume. Dirumuskan dalam

persamaan sebagai berikut :

ρ =

Dimana : m = massa

v = volume

Satuan densitas adalah kg/m3

b. Berat spesifik

Berat spesifik adalah nilai densitas massa dikalikan dengan gravitasi,

dirumuskan dengan persamaan :

γ = ρ.g

Satuan dari berat spesifik ini adalah N/m3, nilai γ air adalah 9,81 x 103 N/m3

c. Densitas relatif

Densitas relatif disebut juga specific gravity, yaitu perbandingan antara

densitas massa dengan berat spesifik suatu zat terhadap densitas massa atau

berat spesifik daru suatu zat standar, dimana yang dianggap memiliki nilai zat

standar adalah air pada temperatur 4 °C. Densitas relatif tidak memiliki

satuan.

(Torryselly, 2008)

2.4 Aplikasi Viskositas

Uji Viskositas Pada Pembuatan Sabun Gel Alami

Sabun mandi sudah menjadi kebutuhan primer untuk semua manusia. Jenis

sabun mandi di pasaran yang sekarang digemari adalah sabun mandi gel.

Kebanyakan sabun mandi gel yang beredar di pasaran menggunakan bahan sintetik

sebagai komponen penyusunnya. Padahal, banyak isu yang berkembang

menyebutkan bahwa terdapat penggunaan bahan sintetik berbahaya bagi kulit

manusia. Oleh karena itu, diperlukan sebuah inovasi baru produk sabun mandi gel

alami yang menggunakan bahan aktif alami sebagai komponen penyusunnya.

Agar produk sabun yang dihasilkan dapat dipasarkan secara aman di kalangan

masyarakat, maka diadakan pengujian kualitas sabun secara fisika dan kimiawi

sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI), pengujian stabilitas sabun, dan pengujian

kesukaan konsumen (hedonik) dengan menggunakan metode uji organoleptik.

Pengujian kualitas sabun mandi gel alami terdiri dari pengujian viskositas, pH, bobot

jenis (25 ⁰C), Angka Lempeng Total (ALT), dan pengujian warna. Dan dari seluruh

parameter uji tersebut, sabun mandi gel alami dinyatakan lolos uji karena telah

masuk ke dalam rentang standar persyaratan masing-masing parameter uji. Pengujian

stabilitas sabun dilakukan terhadap parameter viskositas dan pH dengan mengamati

perubahan pada dua macam kondisi yang berbeda, yaitu kondisi suhu ekstrim 65 ⁰C

selama 5 hari (akselerasi/percepatan) dan kondisi suhu ruang selama 30 hari.

(Nurhadi,2012)

Flowchart uji viskositas pada pembuatan sabun gel alami

Gambar 2.1 Flowchart Pembuatan Sabun Gel Alami

Ketika pasta sabun telah mencapai tahap vaseline(padat dan lunak), air ditambahkan sedikit demi sedikit agar

tetap homogen

Pengadukan harus terus dilakukan dengan interval waktu20 menit selama 2,5-3 jam

Minyak zaitun 85 gram, minyak kelapa 36 gram, dan minyak atsiri lavender sebanyak 5 ml dimasukkan ke

dalam crockpot sambil dipanaskan

Pada wadah lain dicampurkan alkali (28 gram KOH, 5 gram K2CO3) dengan aquadest

Larutan alkali tersebut dituangkan ke dalam campuran minyak sambil diaduk hingga mencapai tahap trace (suhu diatur hingga mencapai 70 C)⁰

Sepimax zen didispersikan dengan aquadest panas dan diaduk hingga rata pada wadah lain

Sabun cair yang sudah dingin dimasukkan ke dalam campuran tersebut sedikit demi sedikit sambil terus

diaduk perlahan hingga dingin

Ditambahkan 5 gram bahan aktif (serbuk Chlorella pyrenoidosa)

Vacum cooling

Storage VatPengalenganPemberian LabelSusu Kental Manis

Diambel 150 ml sampel sabun

Sampel dimasukkan ke viskometer Rion VT-04F

Gambar 2.2 Flowchat Pengukuran Viskositas Sabun Gel Alami

(Nurhadi,2012)

Diaduk menggunakan spindel nomor 1

Kecepatan putaran diatur pada 60 rpm

Viskometer akan menunjukkan angka tertentu