TUGAS KIMIA FISIKATEGANGAN PERMUKAAN Dosen Pembimbing : Dr. Zuhrina Masyithah, ST .MScDisusun oleh :Kelompok 11Tommy / 090405039Rahman / 090405033Bill Clinton Silitonga / 100405001Muhammad Rifai Rawa / 100405003Valentinoh Cuaca /100405015Dewi Anggraini / 100405021

3 Wujud Materi

Tegangan Permukaan

Tegangan Permukaan (2)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 (Siahaan, 2011).

Tegangan Permukaan (3)Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah. Pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya kesamping dan kebawah, tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara molekul sangat renggang (Siahaan, 2011)

Tegangan Permukaan (4)Gambar 1.1 Gaya Yang Bekerja Pada Molekul Di Dalam dan Permukaan Cairan (Limantoro dan Felisia, 2012)

Tegangan Permukaan (5)Sehingga tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada permukaan untuk melawan pembesaran permukaan, atau sebagai energi per satuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu satuan luas pada suhu, tekanan, dan komposisi tetap (UI, 2003).

Tegangan Permukaan (6)Rumus umum Tegangan Permukaan :

= F / 2L

F= Gaya yang bekerja (N)L= Panjang batas antara benda dengan permukaan zatcair (m)= Tegangan Permukaan (N/m) (Trefethen, 1969)

Metode Umum Penentuan Tegangan PermukaanMetode Kenaikan KapilerBila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu cairan yang membasahi dinding, maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya tegangan permukaan. Kenaikan cairan sampai ketinggian tertentu, sehingga terjadi keseimbangan antara gaya ke atas dan gaya ke bawah menyebabkan tinggi permukaan cairan akan stabil (UI, 2003).

Metode Umum Penentuan Tegangan Permukaan (2)Gaya ke atas : 2r cos Gaya ke bawah : r2 h d gGaya ke atas = Gaya ke bawah2r cos = r2 h d g

= r h d g (untuk = 0)dimana:h = Tinggi permukaan cairan pada kapilerd = Massa jenis cairang = Gaya gravitasir = Jari-jari pipa kapiler = Tegangan permukaan = Sudut kontak

(UI, 2003)

Metode Umum Penentuan Tegangan Permukaan (3)2. Metode Berat Tetes Suatu cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa vertikal. 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 (2r) (UI, 2003).

Metode Umum Penentuan Tegangan Permukaan (4)mg = 2r atau

= mg/(2r)

Dimana:m = massa satu tetesang = Gaya gravitasir = Jari-jari pipa luar = Tegangan permukaan

(UI, 2003)

Metode Umum Penentuan Tegangan Permukaan (5)3. Metode Cincin Du NoyMetode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen, serum, suspensi, koloid dan lain- lain (Siahaan, 2011).

Metode Umum Penentuan Tegangan Permukaan (6)Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan air dapat dihitung dari persamaan : = Dimana :R = jari- jari rata- rata cincin F = gaya yang dibutuhkan untuk mengangkut cincin dari permukaan = faktor koreksi

(Siahaan, 2011)

Kohesi dan AdhesiGaya kohesif adalah gaya yang menarik sesama partikel. Sebagai contoh adalah molekul-molekul air ditarik dan saling tarik-menarik (Limantoro dan Felisia, 2012).Gaya adhesif adalah tarikan antara partikel-partikel yang berbeda, seperti molekul-molekul air ditarik oleh dinding kaca (Limantoro dan Felisia, 2012).

Kapilaritas dan MiniskusKapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler. Semakin kecil diameter dalam pipa kapiler, kenaikan permukaan air di dalam pipa kapiler akan semakin tinggi (UNSRI, 2009).Fenomena kapilaritas dapat dilihat dari permukaan zat cair seperti air yang dapat membasahi dinding pipa kapiler, dan raksa yang tidak membasahi dinding pipa kailer (UNSRI, 2009).

Kapilaritas dan Miniskus (2)Air membasahi dinding kapiler karena adanya gaya kohesi antar-partikel air yang lebih kecil daripada gaya adhesi antara partikel air dan partikel dinding kaca. Sedangkan raksa memiliki gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesinya dengan dinding kapiler sehingga tidak membasahi dinding kaca (Effendi, 2007). Gaya adhesi air yang lebih besar dari kohesinya menyebabkan permukaan air berbentuk miniskus cekung, sedangkan gaya kohesi raksa lebih besar dari gaya adhesinya sehingga menyebabkan permukaan raksa berbentuk miniskus cembung (Effendi, 2007).

Kapilaritas dan Miniskus (3)Gejala melengkungnya zat cair didalam suatu bejana disebut miniskus (Effendi, 2007). (a) (b)Gambar 1.2 (a) Miniskus Cekung (b) Miniskus Cembung (Effendi, 2007)

Sudut KontakSudut kontak adalah sudut yang dibentuk oleh permukaan cairan yang bersentuhan dengan permukaan bidang padatan.

Permukaan cairan akan naik jika < 90 dan turun jika > 90.

(Limantoro dan Felisia, 2012)

Harga Tegangan Permukaan Berdasarkan Eksperimen (Limantoro dan Felisia, 2012)

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan 1. Jenis cairan Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil (Siahaan, 2011).

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan (2)2. Suhu 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 (Siahaan, 2011).

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan (3)3. Adanya zat terlarut Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan. Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun, detergen, dan alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan (Siahaan, 2011).

Surfaktan Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan (antar muka). Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan (Hidayat, 2013).

Surfaktan (2)Molekul surfaktan memiliki sifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik) . Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka baik itu cair atau gas ataupun cair atau cair (yang tidak saling bercampur) (Hidayat, 2013).

Surfaktan (3)Beberapa kegunaan surfaktan antara lain yaituDeterjen6. Ski wax dan snowboard waxPelembut kain7. Daur Ulang KertasPengemulsi 8. Penghilang busaPendispersi9. ShampooPembasah10. Pelembut rambut, dsb

(Hidayat, 2013)

Surfaktan (4)Surfaktan akan selalu berada pada antarmuka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil > lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit berada pada antarmuka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil < lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan sedikit berada pada antarmuka (Hidayat, 2013).

Surfaktan (5)Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air (Hidayat, 2013).

Surfaktan (6)

Daftar PustakaEffendi, Asnal M.T. 2007. Fisika 1.Limantoro, Setiawan dan Felisia Puspitaningsih. 2012. Laporan Resmi Praktikum Kimia Fisika. Fakultas Teknologi Pertanian. Universitas Katolik Widya Mandala: Surabaya.Hidayat, Siska. 2013. Kimia Fisika. Analisis Medis. Sekolah Tinggi Analis Bakti Asih : Bandung.

Daftar Pustaka (2)Siahaan, Okio Pattar. 2011. Pengaruh Suhu Terhadap Tegangan Permukaan Sabun Cuci Piring Cair Buatan Sendiri, Sunlight, dan S.O.S. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. USU. Medan.Trefethen, Lloyd. 1969. Surface Tension in Fluid Mechanics. Tufts University. ChicagoUI. 2003. Buku Panduan Praktikum Kimia Fisika. Depatemen Teknik Gas dan Petrokimia. Depok.UNSRI. 2009. Statika Fluida.