View
116
Download
6
Category
Preview:
Citation preview
Laporan Praktikum Kimia Fisika
Tegangan Permukaan
OLEH:
Kelompok A-6
Cindy Yohanita (6103012031)
Meilysan Natasha H. (6103012113)
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA
SURABAYA
2013
I. Pendahuluan
Cairan akan cenderung mengikuti bentuk wadahnya. Hal ini dikarenakan
dalam suatu cairan terdapat gaya tarik menarik molekul-molekul yang sama ke segala
arah, tetapi molekul cairan lebih tertarik “ke dalam” cairan sehingga menyebabkan
permukaan menegang seperti lapisan tipis elastis.
Ukuran gaya elastis pada permukaan cairan adalah tegangan permukaan.
Tegangan permukaan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik atau
memperluas permukaan sebesar satu satuan luas.
Aplikasi dari tegangan permukaan dalam industri pangan adalah emulsifier. Secara
definitif zat pengemulsi (emulsifier) disebut sebagai senyawa yang mempunyai
aktivitas permukaan (surface-active agents) sehingga dapat menurunkan tegangan
permukaan (surface tension) antara udara-cairan dan cairan-cairan yang terdapat
dalam suatu sistem pangan. Kemampuannya menurunkan tegangan permukaan
menjadi hal menarik karena emulsifier memiliki keajaiban struktur kimia yang
mampu menyatukan dua senyawa berbeda polaritasnya.
II. Tujuan Percobaan
Menentukan tegangan permukaan cairan secara relatif dengan air sebagai zat
pembanding dan menentukan pengaruh konsentrasi zat terlarut terhadap tegangan
permukaan cairan.
III. Dasar Teori
Penambahan zat terlarut pada pelarut dapat menurunkan tegangan permukaan agak
banyak; tetapi bila zat terlarut dapat menyebabkan kenaikan dalam tegangan permukaan,
efeknya kecil karena zat terlarut dipaksakan keluar dari lapisan permukaan (Atkins, 2002)
Zat terlarut berdasarkan efeknya terhadap tegangan permukaan dapat digolongkan
sebagai “kapiler aktif” dan “kapiler tidak aktif”. Untuk antarmuka larutan-udara dalam air,
elektrolit anorganik, garam asam organik, basa dengan massa molar rendah, dan nonelektrolit
tertentu yang sukar larut seperti gula dan gliserin adalah kapiler tak aktif. Sedangkan asam
organik, alkohol, ester, eter, amin, keton termasuk dalam zat terlarut kapiler aktif (Alberty,
1983)
Untuk memperluas permukaan cairan, diperlukan kerja untuk membawa molekul dari
bagian dalam dan melawan gaya tariknya. Tegangan permukaan suatu cairan adalah jumlah
energi yang dibutuhkan untuk menarik atau memperluas permukaan sebesar satu satuan luas
(Chang, 2003)
Bentuk lain perwujudan tegangan permukaan adalah aksi kapiler. Dua jenis gaya
yang menyebabkan terjadinya aksi kapiler adalah gaya tarik menarik antar molekul yang sama
(dalam kasus ini, molekul-molekul air) yang disebut kohesi. Yang lain, yang disebut adesi
adalah tarik menarik antara molekul-molekul yang berbeda seperti antara air dan tepi tabung
kaca (Chang, 2003)
Apabila tegangan permukaan per cm disebut maka besarnya gaya akibat tegangan
permukaan adalah 2 (sebab ada 2 lapisan)
Jadi:
W = 2 atau = dyne/cm (Soekardjo, 2002)
Beberapa metode penentuan tegangan permukaan:
1) Metode tekanan maksimal gelembung
Dasarnya adalah bahwa tegangan muka sama dengan tegangan maksimum
dikurangi gaya yang menentukan gas keluar.
2) Metode tetes
Jika cairan tepat akan menetes maka gaya tegangan permkaan sama dengan
gaya yang disebabkan oleh gaya berat itu sendiri.
Harus diusahakan agar jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat
tetesannya sendiri dan bukan oleh sebab yang lain.
3) Metode cincin
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.
4) Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik
melalui suatu kapiler. (Levine,1988)
Dari semua metode di atas, metode kenaikan kapiler merupakan metode yang
terpenting. Hal ini dapat terjadi, bila cairan yang membasahi bejana, dalam hal ini
cairan membentuk permukaan yang cekung (gaya adesi > kohesi)
Pipa kapiler dengan jari-jari r dimasukkan ke dalam cairan yang membasahi gelas.
Dengan membasahi dinding bagian dalam, zat cair ini naik, kenaikan ini disebabkan
oleh gaya adanya tegangan permukaan:
F = 2
F = gaya ke atas = tegangan permukaan
R = jari-jari kapiler = sudut kontak
Kenaikan cairan dalam pipa kapiler akan berhenti setelah cairan mencapai
tinggi h, sebab gaya F1 diimbangi oleh gaya F2 akibat beratnya cairan:
F2 = 2hdg d = rapat cairan
g = percepatan gravitasi
h = tinggi cairan
F1 = F2
2 = 2hdg
= =
Untuk cairan yang membasahi gelas ~ 0, hingga cos = 1
= (Soekardjo, 2002)
IV. Alat dan Bahan
Alat :
Timbangan analitis
Piknometer
Pipa kapiler
Labu takar 50 ml
Pipet ukur
Jangka sorong
Kertas saring
Gelas beker
Termometer
Bulp
Bahan:
Sirup
Susu sapi
Akuades
V. Cara Kerja
Penentuan Tegangan Permukaan Zat Cair
Pengaruh Penmbahan Zat Terlarut pada Tegangan Permukaan
VI. Hasil pengamatan dan Perhitungan
Suhu = 33
Tekanan = 742 mmHg
Penentuan Massa Jenis Sirup
Penimbangan 25% 30% 50% 65% Akuades
Menentukan densitas masing-masing jenis cairan yang akan dianalisis
Mengisi tabung dengan 25 ml air
Air dalam kapiler naik dan melepaskan tekanan, permukaan kapiler turun sampai tetap
Mencatat permukaan pada kapiler dan permukaan tabung bawah
Memasukkan pipa kapiler dan memberi tekanan dalam ruangan
Mengulangi percobaan 3xMengganti dengan cairan yang akan diselidiki
Menambahkan zat ke dalam pelarut
Mengencerkan larutan tersebut
Menentukan tegangan permukaan pada masing-masing larutan
Massa piknometer
kosong (g)12, 7395
Massa piknometer +
zat analitis (g)23,8122 24,0759 24,0862 24,9801
22,7321
Massa zat (g) 11,0727 11,3364 11,3467 12,2406 9,9926
Berat jenis (g/cm3) 1,1073 1,1336 1,1347 1,2241 0,9993
Perhitungan
1. Massa zat = 23,8122 – 12,7395
= 11,0727 g
Berat jenis =
= 1,1073 g/cm3
2. Massa zat = 24,0759 – 12,7395
= 11,3364 g
Berat jenis =
= 1,1336 g/cm3
3. Massa zat = 24,0862 – 12,7395
= 11,3467 g
Berat jenis =
= 1,1347 g/cm3
4. Massa zat = 24,9801 – 12,7395
= 12,2406 g
Berat jenis =
= 1,2241 g/cm3
Massa zat (sirup) = (Berat piknometer + zat) – Berat piknometer kosong
Berat jenis (sirup) =
5. Massa zat =22,7321 – 12,7395
= 9,9926 g
Berat jenis =
= 0,9993 g/cm3
Penentuan Massa Jenis Susu
Penimbangan 25% 30% 50% 65%
Massa Piknometer
kosong (g)12,3751
Massa Piknometer +
zat analitis (g)22,5416 22,5452 22,6038 22,6210
Massa zat (g) 10,1665 10,1701 10,2287 10,2459
Berat jenis (g/cm3) 1,0167 1,0170 1,0229 1,0246
Perhitungan
1. Massa zat = 22,5416 – 12,3751
= 10,1665 g
Berat jenis =
= 1,0167 g/cm3
2. Massa zat = 22,5452 – 12,3751
= 10,1701 g
Berat jenis =
= 1,0170 g/cm3
3. Massa zat = 22,6038-12,3751
= 10,2287 g
Massa zat (susu) = (Berat piknometer + zat) – Berat piknometer kosong
Berat jenis (susu) =
Berat jenis =
= 1,0229 g/cm3
4. Massa zat = 22,6210 – 12,7395
= 10,2459 g
Berat jenis =
= 1,0246 g/cm3
Larutan T permukaan
kapiler (cm)
T permukaan
gelas beker (cm)
H
(cm)
(cm)
Sirup 25% 4,22 1,22 3,00
2,83333,94 1,38 2,56
4,22 1,28 2,94
Sirup 30% 4,22 1,22 3,00
2,72003,98 1,38 2,60
3,92 1,36 2,56
Sirup 50% 3,954 1,46 2,494
2,48473,922 1,428 2,494
3,810 1,344 2,466
Sirup 65% 3,452 1,24 2,212
2,13603,32 1,246 2,074
3,482 1,360 2,122
Akuades 4,48 1,38 3,1
2,93334,08 1,28 2,8
4,18 1,28 2,9
Perhitungan H
ulangan 1 = 4,22 -1,22
= 3,00 cm
H (sirup) = T permukaan kapiler – T permukaan gelas beker
(sirup) =
ulangan 2 = 3,94 – 1,38
= 2,56 cm
ulangan 3 = 4,22 – 1,28
= 2,94 cm
=
= 2.8333 cm
ulangan 1 = 4,22 – 1,22
= 3,00 cm
ulangan 2 = 3,98 – 1,38
= 2,60 cm
ulangan 3 = 3,92 – 1,36
= 2,56 cm
=
= 2,7200 cm
ulangan 1 = 3,954 – 1,46
= 2,494 cm
ulangan 2 = 3,922 – 1,428
= 2,494 cm
ulangan 3 = 3,810 – 1,344
= 2,466 cm
=
= 2,4847 cm
ulangan 1 = 3,452 – 1,24
= 2,212 cm
ulangan 2 = 3,32 – 1,246
= 2,074 cm
ulangan 3 = 3,482 – 1,360
= 2,122 cm
=
= 2.1360 cm
ulangan 1 = 4,48 – 1,38
= 3,10 cm
ulangan 2 = 4,08 – 1,28
= 2,80 cm
ulangan 3 = 4,18 – 1,28
= 2,90 cm
=
= 2.9333 cm
Larutan T permukaan
kapiler (cm)
T permukaan
gelas beker (cm)
H
(cm) (cm)
Susu 25% 3,844 1,246 2,598
2,64803,870 1,246 2,624
3,968 1,246 2,722
Susu 30% 3,854 1,252 2,602
2,55803,766 1,252 2,514
3,810 1,252 2,558
Susu 50% 3,226 1,180 2,046
2,13803,256 1,180 2,076
3,472 1,180 2,292
Susu 65% 3,216 1,216 2,000
1,87403,120 1,216 1,904
2,934 1,216 1,718
Akuades 4,48 1,38 3,1
2,93334,08 1,28 2,8
4,18 1,28 2,9
Perhitungan H
ulangan 1 = 3,844 – 1,246
= 2,598 cm
ulangan 2 = 3,870 – 1,246
= 2,624 cm
ulangan 3 = 3,968 – 1,246
= 2,722 cm
=
= 2,648 cm
ulangan 1 = 3,854 – 1,252
= 2,602 cm
ulangan 2 = 3,766 – 1,252
= 2,514 cm
ulangan 3 = 3,810 – 1,252
= 2,558 cm
=
= 2,558 cm
ulangan 1 = 3,226 – 1,180
= 2,046 cm
ulangan 2 = 3,256 – 1,180
= 2,076 cm
ulangan 3 = 3,472 – 1,180
= 2,292 cm
=
= 2,1380 cm
H (susu) = T permukaan kapiler – T permukaan gelas beker
(susu) =
ulangan 1 = 3,216 – 1,216
= 2,00 cm
ulangan 2 = 3,120 – 1,216
= 1,904 cm
ulangan 3 = 2,934 – 1,216
= 1,718 cm
=
= 1,874 cm
ulangan 1 = 4,48 – 1,38
= 3,10 cm
ulangan 2 = 4,08 – 1,28
= 2,80 cm
ulangan 3 = 4,18 – 1,28
= 2,90 cm
=
= 2,9333 cm
Perhitungan Tegangan Permukaan
(33 ) =
=
=
-4,77 = 10Y – 711,5
=
Y = 70,67 dyne/cm
=
= 75,6381 dyne/cm
=
= 74,3381 dyne/cm
=
= 67,9732 dyne/cm
=
= 63,0378 dyne/cm
=
= 64,9073 dyne/cm
=
= 62,7197 dyne/cm
=
= 52,7259 dyne/cm
=
= 46,2921 dyne/cm
=
VII. Grafik Hubungan Antara Konsentrasi dengan Tegangan Permukaan pada
Sirup
VIII. Grafik Hubungan Antara Konsentrasi dengan Tegangan Permukaan pada
Susu
IX. Pembahasan
Penentuan tegangan permukaan dapat dilakukan dengan beberapa cara seperti
kenaikan kapiler, tetes, cincin, tekanan maksimal gelembung dan lain-lain.
Tegangan permukaan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik atau
memperluas permukaan sebesar satu satuan panjang permukaan dan biasanya
dinyatakan dalam satuan dyne/cm.
Pada percobaan ini, sampel yang diuji adalah sirup dan susu dengan
konsentarsi 25%, 30%, 50%, dan 65% serta akuades sebagai pembanding.
Pengukuran densitas tiap larutan juga dilakukan dengan menggunakan
piknometer. Pengukuran densitas ini bertujuan untuk mencari tegangan
permukaan sampel saat melakukan perhitungan menggunakan rumus. Densitas
yang didapat ini berhubungan dengan viskositas atau kekentalan suatu larutan.
Apabila densitas suatu larutan semakin besar, maka viskositas larutan tersebut
akan semakin tinggi. Pada percobaan hasil yang didapat sesuai dengan teori
dimana densitas sirup 65% merupakan densitas yang paling tinggi dibandingkan
sirup dengan konsentrasi yang lainnya. Hal ini sama pula dengan densitas susu
65% yang merupakan densitas tertinggi daripada susu dengan konsentrasi yang
berbeda.
Pengukuran tegangan permukaan yang dilakukan pada larutan sirup dan susu
yang memiliki perbandingan konsentrasi yang sama, menghasilkan hasil yang
sama. Pengkuran ini dilakukan dengan menggunakan pipa kapiler dimana ketika
bulb dilepaskan, cairan dalam pipa kapiler akan turun hingga mencapai
ketinggian tertentu. Hal ini dapat terjadi karena adanya pengaruh gaya adhesi dan
kohesi dalam pipa kapiler dengan larutan. Ketika mencapi ketinggian yang stabil,
larutan akan diam didalam pipa. Hal ini dapat terjadi karena telah terjadi
keseimbangan gaya keatas dan kebawah dalam larutan. Kesamaan hasil ini
disebabkan karena konsentrasi dan densitas juga dapat mempengaruhi hasil
tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut juga dapat meningkatkan maupun
menurunkan tegangan permukaan. Pada penambahan zat terlarut ke dalam pelarut
yang dapat menurunkan tegangan permukaan, mempunyai konsentrasi di
permukaan yang lebih besar daripada di dalam larutan. Hal ini berbanding
terbalik dengan penambahan zat terlarut kedalam pelarut yang dapat menaikkan
tegangan permukaan berarti memiliki konsentrasi di permukaan lebih kecil
daripada di dalam larutan.
Setelah melakukan perhitungan, hasil grafik yang didapat pada kedua larutan
yang diuji juga menunjukan hasil yang sama yaitu menurun dari kiri atas menuju
kanan bawah. Grafik tersebut menunjukan bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan
maka tegangan permukaan pada larutan tersebut akan semakin turun yang dapat
dilihat pada hasil perhitungan larutan sirup pada konsentrasi 25%, 30%, 50%, dan
65% memiliki tegangan permukaan berturut-turut sebesar 75,6381 dyne/cm, 74,3381
dyne/cm,9732 dyne/cm, dan 63,0378 dyne/cm. Nilai tegangan permukaan pada sirup
dan susu tentu jelas berbeda meski dengan konsentrasi yang sama. Hal ini ditunjukan
pada perhitungan larutan susu dengan konsentrasi 25%, 30%, 50%, dan 65% berturut-
turut adalah 64,9073 dyne/cm, 62,7197 dyne/cm, 52,7259 dyne/cm, dan 46,2921
dyne/cm.
Bila dibandingkan keduanya, nilai tegangan permukaan pada sirup lebih besar
dari pada susu walaupun nilai konsentrasi keduanya sama. Hal ini dapat terjadi karena
adanya hubungan densitas dan kerapatan partikel suatu larutan. Semakin besar
densitas berarti semakin rapat partikel di larutan tersebut sehingga terjadi gaya tarik-
menarik yang kuat antar partikel sehingga menaikan tegangan permukaan.
Sebaliknya, jika densitas rendah maka tegangan permukaan pada larutan juga
semakin kecil karena lemahnya gaya tarik antar partikel. Hal ini terbukti karena lrutan
sirup lebih kental dari pada larutan susu.
X. Kesimpulan
Semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, tegangan permukaan pada larutan akan
semakin turun.
Konsentrasi zat, besarnya densitas, dan penambahan zat terlarut merupakan faktor
yang menentukan tegangan permukaan.
XI. Daftar Pustaka
Alberty, Robert A. 1983. Kimia Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga.
Atkins, Peter dan Julio de Paula. 2002. Physical Chemistry. New York: Oxford
University Press.
Chang, Raymond. 2003. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1.
Jakarta: Erlangga.
Levine, Ira N. 1988. Physical Chemistry. USA: McGraw-Hill.
Soekardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta: Rineka Cipta.
Recommended