PENENTUAN
TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN
(TENSIOMETER)
BAB
I PENDAHULUAN
1.1
Tujuan Percobaan
·
Untuk mengetahui besar
tegangan permukaan sampel yang diperoleh dari percobaan
·
Untuk mengetahui besar
densitas sampel yang diperoleh dari percobaan
·
Untuk mengetahui
faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Tegangan permukaan
zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu
lapisan elastic. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu
kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas
permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau
ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas permukaan
baru.
Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda
kecil di permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan
zat cair sedikit melengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu
memperluas permukaan zat cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya
berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil mungkin. Tegangan permukaan
merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam
(statis). Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya F
persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setia garis di permukaan
fluida. Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan
luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari
ukuran satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling
L yang diangkat dari permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin
(Dianometer) sehingga
tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar : Dimana : = tegangan permukaan (N/m) F = Gaya (Newton) L = Panjang permukaan selaput fluida (m)
Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka
dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari
pad tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak
bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara (Dogra,
S.1990)
Faktor yang mempengaruhi 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. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya
kohesinya lebih kecil dari pada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesiv
berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan yang sering digunakan untuk
mengukur tegangan permukaan zat cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran
yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang
dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini
timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya
tarik-menarik antara molekul zat yang berbeda (adesi). Molekul biasanya saling
tarik-menarik. Dibagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh
molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada
molekul cairan lainnya karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang
lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di
bagian dalam caian. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan di
tarik 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.
Ada beberapa metode dalam melakukan
tegangan permukaan :
§
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 permukaan
tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka.
§
Metode tersiometer
Du-Nouy Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan
ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan
untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan
tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. (Atkins. 1994)
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 dngan molekul surfaktan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi :
v
Suhu: Tegangan permukaan
menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul.
v
Zat terlarut (solute)
Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan
permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan,
sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang
berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan
tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan.
v
Surfaktan (surface
active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cnderung untuk
terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi
yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah
satu contoh dari surfaktan. Sturktur surfaktan secara 3 dimensi Molekul
surfaktan yang bersifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung
yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrifobik).
Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka
baik itu cair/gas (yang tidak saling bercampur). Surfaktan akan selalu berada
pada antar muka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil
dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil
lebih besar lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit
berada pada antar muka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus
hidrofil lebih kecil dari lipofil maka surfaktan akan lebih berada pada fase
minyak dan sedikit berada pada antar muka. Surfaktan dapat digunakan menjadi
dua golongan besar yaitu, surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang
larut dalam pelarut air.
Surfaktan yang larut dalam minyak : Ada tiga yang termasuk dalam golongan
ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorocarbon, dan senyawa
silicon. Surfaktan yang larut dalam pelarut air : Golongan ini banyak digunakan
antara lain sebagai zart pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa,
detergen, zat flotasi, oencegah korosi, dan lai-lain. Ada empat yang temasuk
dalam golongan ini yaitu surfaktan anion yang bermuatan negative, surfaktan yang
bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan
surfaktan amfoter yang bermuatan negative dan positif bergantung pada
pH-nya. Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan
ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh
kepala-kepala hidrofiliknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat
membentuk misel (miceves), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon
panjang plus ujung ion.
Bagian hidrokarbon dari molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam
zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut
dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara
keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan mudah akan tersuspensi
di dalam air. Larutan surfaktan dalam air menunjukkan perubahan sifat fisik
yang mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu. Perubahan yang mendadak
ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau penggumpalan dari beberapa molekul
surfaktan menjadi satu, yaitu pada konsentrasi kritik misel (KMK).
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya
antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas
permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antar muka
cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada tegangan antar muka
cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut
dengan tegangan antar muka. (Niskia, A. 1992)
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat
:
-
Piknometer
-
Tensiometer kapiler
-
Pipet tetes
-
Neraca analitik
-
Gelas ukur
-
Botol aquadest
3.2
Bahan
:
-
Aquadest (e)
-
CuSO4(aq) 0,1 N
-
CuSO4(aq) 0,2 N
-
CuSO4(aq) 0,3 N
-
CuSO4(aq) 0,4 N
-
CuSO4(aq) 0,5 N
3.3
Prosedur
Percobaan :
1.
Penentuan densitas
dengan menggunakan piknometer
§ Dikosongkan
piknometer, dikeringkan, lalu ditimbang dengan neraca analitik dan dicatat
massanya
§ Dilakukan
sebanyak 3 kali
§ Dimasukkan
aquadest kedalam piknometer lalu ditimbang dan catat massanya
§ Dilakukan
sebanyak 3 kali
§ Di
ganti aqudest dengan larutan CuSO4 0,1 N lalu ditimbang dan dicatat massanya
§ Dilakukan
sebanyak 3 kali
Dilakukan
prosedur yang sama untuk larutan CuSO4 0,2 N; CuSO4 0,3 N; CuSO4 0,4 N; CuSO4 0,5 N; dan CuSO4 Unknown
masing-masing sebanyak 3 kali
2. Penentuan
tinggi larutan tensiometer kapiler
·
Dimasukkan aquadest
sebanyak 10 ml ke dalam kapiler secara perlahan-lahan, kemudian dibiarkan turun
hingga setimbang
·
Dicatat tinggi
aquasdest yang tertinggal di dalam kapiler
·
Dilakukan sebanyak 3
kali
·
Dilakukan prosedur yang
sama untuk larutan CuSO4 0,1
N; CuSO4 0,2 N; CuSO4 0,3 N; CuSO4 0,4 N; CuSO4 0,5 N; dan CuSO4 Unknown
masing-masing sebanyak 3 kali
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Data
Percobaan
1.
Penentuan Densitas
dengan Menggunakan Piknometer
|
No.
|
Sampel
|
Berat
|
Densitas
(gr/ml)
|
|||
|
M1
(gr)
|
M2
(gr)
|
M3
(gr)
|
m
(gr)
|
|||
|
1.
|
Piknometer
kosong
|
9,5381
|
9,5379
|
9,5376
|
9,5378
|
-
|
|
2.
|
Piknometer
+ Aquadest
|
16,4927
|
16,5230
|
16,5120
|
16,5093
|
|
|
3.
|
Piknometer
+
CuSO4
0,1 N
|
16,6279
|
16,6479
|
16,6289
|
16,5149
|
|
|
4.
|
Piknometer
+
CuSO4
0,3 N
|
16,9240
|
16,7245
|
16,71260
|
16,7870
|
|
|
5.
|
Piknometer +
CuSO4 0,5 N
|
17,5423
|
17,5627
|
17,6427
|
16,2492
|
|
2.
Penentuan Tinggi
Larutan dengan Tensiometer Kapiler
|
No.
|
Sampel
|
Tinggi
|
|||
|
h
1 (cm)
|
h
2 (cm)
|
h
3 (cm)
|
h
(cm)
|
||
|
1.
|
Aquadest
|
5,4
|
5,2
|
5,3
|
5,3
|
|
2.
|
CuSO4
0,1 N
|
6,3
|
7,2
|
8,9
|
22,4
|
|
3.
|
CuSO4
0,3 N
|
8,9
|
4,5
|
7,3
|
6,9
|
|
4.
|
CuSO4
0,5 N
|
9,2
|
4,6
|
3,2
|
5,6
|
4.2 Reaksi Percobaan : -
4.3
Perhitungan
1.
Menghitung densitas
larutan dengan menggunakan piknometer
a.
Aquadest
b.
CuSO4 0,1 N
c.
CuSO4 0,3 N
d.
CuSO4 0,5 N
2.
Menghitung tegangan
permukaan larutan dengan tensiometer
a.
CuSO4 0,1 N
b.
CuSO4 0,3 N
c.
CuSO4 0,5 N
a.
Tabel metode biasa
|
X
(N)
|
Y
(dyne/cm)
|
|
1,41942
|
1,5595
|
|
1,44984
|
1,5929
|
|
1,60894
|
1,7677
|
b. Tabel
metode Least Square
|
X
|
Y
|
Xy
|
X2
|
|
1,41942
|
1,5595
|
2,213
|
2,01475
|
|
1,44984
|
1,5929
|
2,309
|
2,10203
|
|
1,60894
|
1,7677
|
2,844
|
2,58868
|
 4,4782 |
 4,9201 |
 7,366 |
 6,70546 |
c. Menentukan
nilai a dan b
-24,78681
d.
Menghitung persamaan
garis regresi
1)
CuSO4 0,1 N
2)
CuSO4 0,3 N
3)
CuSO4 0,5 N
Tabel
Metode Least Square
|
X
|
Y
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
4.4
Diskusi
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair
untuk menegang, sehingga
permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu, tegangan
permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair
untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu
permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai
usaha yang membentuk luas permukaan baru. Faktor yang mempengaruhi 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. Pada zat
cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil dari pada gaya
adesinya dan pada zat yang non-adesiv berlaku sebaliknya. Salah satu model
peralatan yang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zat cair
adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler
adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang
dekat dengan dinding
Faktor-faktor yang mempengaruhi :
a.
Suhu: Tegangan permukaan
menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul.
b.
Zat terlarut (solute)
Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan
permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan,
sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang
berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan
tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan.
c.
Surfaktan (surface
active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cnderung untuk
terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi
yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
1.
Dari hasil percobaan
dapat diketahui besar tegangan permukaan sampel :
a.
CuSO4 0,1 N = 1,5595
b.
CuSO4 0,3 N = 1,5929
c.
CuSO4 0,5 N = 1,7677
2.
Dari hasil percobaan
dapat diketahui besar densitas tegangan permukaan sampel :
a.
Aquadest = 1,39428g/ml
b.
CuSO4 0,1 N = 1,41942g/ml
c.
CuSO4 0,3 N = 1,44984g/ml
d.
CuSO4 0,5 N = 1,60894g/ml
3.
Faktor-faktor yang
mempengaruhi tegangan permukaan, yaitu :
1.Jenis cairan
Pada
umumnya cairan yang molekulnya besar. Contohnya air.
2.Suhu
Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya
energy kinetik molekul.
3.Adanya zat-zat terlarut
(solute)
Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan
permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan,
sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar.
4.Surfactan (surface active agents)
Zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cnderung untuk terkonsentrasi
pada permukaan atau antar muka.
5.Konsentrasi zat
terlarut
Suatu
larutan biner yang mempunyai pengaruh terhadap sifat larutan termasuk tegangan
permukaan dan adsorpi pada permukaan larutan.
5.2 Saran
1.
Sebaiknya praktikan
harus memahami teori yang berkaitan dengan percobaan.
2.
Diharapkan praktikan
harus mengerti prosedur percobaan agar memudahkan dalam melakukan percobaan.
3.
Sebaiknya praktikan
harus lebih dalam melakukan perhitungan.
DAFTAR PUSTAKA
DOGRA, S.K., (1990), KIMIA FISIKA DAN SOAL-SOAL, Jakarta, UI
Press
P.W. ATKINS, (1990),
KIMIA FISIKA, edisi kedua, jilid 1, erlangga :
Jakarta
NISKIA,
A, (1992),
ELEKTROKIMIA DAN KINETIKA KIMIA, ITB,
Bandung
No comments:
Post a Comment