Upload
rhaa-aquariius
View
57
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Surface TENSION
Citation preview
I. PURPOSE
a. Menentukan berbagai tegangan permukaan cairan/larutan
b. Mengetahui kualitas suatu deterjen
c. Mengetahui metode penentuan tegangan permukaan
II. THEORY
Tegangan permukaan adalah suatu kecendrungan permukaan zat cair
untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutui oleh suatu lapisan
kulit tipis (Pustaka Fisika, 2013).
Tegangan permukaan adalah gaya yang bekerja pada permukaan zat cair
sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu (Agnes, 2011).
Air memiliki tegangan permukaan yang besar disebabkan oleh kuatnya
sifat kohesi antara 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.
Diatas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat
halus air dapat membentuk lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik
molecular 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 hal ini,
terjadi karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibandingkan atom
hydrogen yang berarti, ia (atom oksigen) memiliki lebih “kekuatan tarik” pada
elektron – elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron –
elektron lebih dekat kearahnya ( juga berarti menarik muatan- muatan
negative elektron – elektron tersebut) dan membuat daerah disekitar atom
oksigen bermuatan lebih negative ketimbang daerah- daerah disekitar kedua
atom hydrogen(Guru muda, 2012).
Pengukuran tegangan permukaan atau tegangan antar muka :
a. Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air atau cairan
yang naik melalui suatu pipa kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya
1
dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa
untuk mengukur tegangan antar muka.
b. Metode transiometer Du-Nouy
Metode ini bisa digunakan untuk mengukut tegangan 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
antarmuka dari cairan tersebut ( Gurumuda, 2012).
Permukaan zat cair selalu dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan
karena molekul- molekul zat cair pada permukaan mendapat gaya tarik ke
dalam oleh molekul – molekul yang berada dibawahnya, akibatnya zat cair
selalu cenderung untuk memperkecil permukaan. Berkaitan dengan hal
tersebut diperoleh konsep tegangan permukaan, yakni gaya setiap cm
permukaan cairan yang menentang pembiasan luas permukaan. Ada berbagai
cara penentuan permukaan tetapi yang digunakan dalam percobaan ini adalah
dengan metode kenaikan pipa kapiler.
Dengan perumusan :
τ=hdgr2
……….. (1)
τ=tegangan permukaan
h=tinggicairan dalam kapiler
g=gravitasi
d=berat jeniscairan
r= jari− jari kapiler
Untuk mengukur jari – jari kapiler, dipakai cara membandingkan
tinggi cairan dalam kapiler dengan tinggi cairan standar bila dipakai alat yang
sama.
τ 1τ 2
=h1d1
h2d2 ……… (2) (Tim Labor Kimia Fisika, 2013).
III. TOOLS AND MATERIALS
a. Tools needed :
1. Capillary
2
2. Balance
3. Thermometer
4. Stirring rod
5. Pycnometer
6. Pipette
7. Beaker glass
8. Measuring Cylinder
b. Materials needed :
1. Aquadest
2. Detergent
IV. SCHEME WORK
3
The three kinds of detergent were prepared.
Every detergent weighted as much as 1 gram, 2 grams, and 3 grams. So, we have nine samples in this experiment.
Every detergent was dissolved in 50 mL distilled water. The solution was stirred by using stirring rod.
Every detergent was heated by hot plate. When temperature was 40C, the height of capillary was measured by inserting a capillary tube into a solution and the density of solution was measured too by using picnometer. The same step was done when temperature was 50 C.
The water was entered into a beaker glass as much as 50 mL and heated by using a hot plate. When temperature was 40C, the height of capillary was measured by inserting a capillary tube into a solution. The same step was done when temperature was 50C.
V. DATA AND OBSERVATIONS
Tabel 05. 1 Data berat bahan - bahan yang ditimbang
Tabel 05.2
Data hasil
pengamatan
Massa
Deterje
n
Volum
e
Air
(mL)
Volume
Piknomet
er
(mL)
Berat
Piknomet
er (gram)
Tinggi
pada pipa
(cm)
Piknometer +
Deterjen
(gram)
4
0C
5
0C
4
0C
5
0C
Viso :
1 gram
2 gram
3 gram
50
50
50
5
5
5
11,42
10,90
10,90
4,5
5,1
3,0
3,6
3,4
3,4
16,48
16,43
17,13
16,38
16,36
15,81
4
Piknometer I 11,42 gram
Piknometer II 10,90 gram
Viso 1 1 gram
Viso 2 2 gram
Viso 3 3 gram
Daia 1 1 gram
Daia 2 2 gram
Daia 3 3gram
Attack 1 1 gram
Attack 2 2 gram
Attack 3 3 gram
Daia :
1 gram
2 gram
3 gram
50
50
50
5
5
5
11,42
10,90
11,42
4,0
3,8
3,2
3,7
3,5
3,3
15,8
16,98
17,10
16,98
15,74
16,30
Attack
:
1 gram
2 gram
3 gram
50
50
50
5
5
5
11,42
10,90
10,90
3,5
3,3
3,6
3,3
3,7
3,1
15,70
17,03
17,02
15,68
17,02
15,76
H2O 50 5 - 3,9 3,5 - -
VI. CALCULATION
I. Berat Jenis (ρ)
a. Viso 1 gram
Diketahui :
T = 40C
Massa piknometer berisi = 16,48 gram
Piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 16,48 gram−11,42 gram5 mL
¿1,012 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 16,38 gram
Berat piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
5
¿ 16,38 gram−11,42 gram5 mL
¿0,992 gr /mL
b. Viso 2 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 16,43 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 16,43 gram−10,90 gram5 mL
¿1,106 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 16,36 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 16,36 gram−10,90 gram5 mL
¿1,092 gr /mL
c. Viso 3 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 17,13 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
6
ρ=Piknomete r berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 17,13 gram−10,90 gram5 mL
¿1,246 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 15,81 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 15,81 gram−10,90 gram5 mL
¿0,982 gr /mL
d. Daia 1 gram
Pada T = 40C
Berat piknometer berisi = 15,8 gram
Berat piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 15,8 gram−11,42 gram5 mL
¿0,876 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 16,98 gram
Berat piknometer kosong =11,42 gram
ρ=Piknometer beri si−Piknometer kosong5 mL
7
¿ 16,98 gram−11,42 gram5 mL
¿1,112 gr /mL
e. Daia 2 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 16,98 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 16,98 gram−10,90 gram5 mL
¿1,216 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 15,74 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer beri si−Piknometer kosong5mL
¿ 15,74 gram−10,90 gram5 mL
¿0,968 gr /mL
f. Daia 3 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 17,10 gram
Berat piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
8
¿ 17,10 gram−11,42 gram5 mL
¿1,136 gr /mL
Pada T= 50 C
Berat piknometer kosong = 16,30 gram
Berat piknometer berisi = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 16,30 gram−11,42 gram5 mL
¿0,976 gr /mL
g. Attack 1 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 15,70 gram
Berat piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 15,70 gram−11,42 gram5 mL
¿0,856 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 15,68 gram
Berat piknometer kosong = 11,42 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 15,68 gram−11,42 gram5 mL
9
¿0,852 g r /mL
h. Attack 2 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 17,03 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 17,03 gram−10,90 gram5 mL
¿1,226 gr /mL
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 17,02 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 17,02 gram−10,90 gram5 mL
¿1,224 gr /mL
i. Attack 3 gram
Pada T = 40 C
Berat piknometer berisi = 17,02 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 17,02 gram−10,90 gram5 mL
¿1,224 gr /mL
10
Pada T = 50 C
Berat piknometer berisi = 15,76 gram
Berat piknometer kosong = 10,90 gram
ρ=Piknometer berisi−Piknometer kosong5 mL
¿ 15,76 gram−10,90 gram5 mL
¿0,972 gr /mL
II. Tegangan permukaan (τ ¿
Diketahui :
τ1= Tegangan permukaan air ( Pada 40 C adalah 70,1 dyne/cm
dan pada 50 C 68,2 dyne/cm)
d1= Berat jenis air ( 1,06 gr/mL)
a. Viso 1 gram
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
Pada T = 40C
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL4,5 cm .1,012 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
=4,1344,554
70,1dyne /cmτ2
=0,9077
τ 2=70,1 dyne /cm
0,9077
τ 2=77,228 dyne /cm
11
Pada T = 50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,6 cm .0,992 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,629
68,2dynecm
τ2
=1,0223
τ 2=68,2 dyne /cm
1,0223
τ 2=66,712315 dyne /cm
b. Viso 2 gram
Pada T = 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL5,1 cm .1,106 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
= 4,1345,6406
70,1dyne /cmτ2
=0,7329
τ 2=70,1 dyne /cm
0,7329
τ 2=¿95,647 dyne/cm
Pada T = 50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
12
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,4 cm .1,092 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,7128
68,2 dyne/ cmτ2
=0,999
τ 2=68,2 dyne /cm
0,999
τ 2=68,268 dyne /cm
c. Viso 3 gram
Pada T = 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,0 cm .1,246 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
=4,1343,738
70,1dyne /cmτ2
=1,1059
τ 2=70,1 dyne /cm
1,1059
τ 2=63,3872 dyne /cm
Pada T = 50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
13
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,4 cm .0,982 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,3388
68,2 dyne/ cmτ2
=1,11
τ 2=68,2 dyne /cm
1,11
τ 2=61,44 dyne /cm
d. Daia 1 gram
Pada T = 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL4,0 cm .0,876 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
=4,1343,504
70,1dyne /cmτ2
=1,1797
τ 2=70,1 dyne /cm
1,1797
τ 2=59,4218 dyne /cm
Pada T = 50C
14
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,7 c m .1,112 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,714,1144
68,2 dyne/ cmτ2
=0,90171
τ 2=70,1 dyne /cm
0,90171
τ 2=75,634 dyne /cm
e. Daia 2 gram
Pada T = 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,8 cm .1,216 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
= 4,3144,6208
70,1dyne /cmτ2
=0,89465
τ 2=70,1 dyne /cm
0,89465
τ 2=78,354 dyne /cm
Pada T = 50C
15
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,5 cm .0,968 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,388
68,2 dyne/ cmτ2
=1,095
τ 2=68,2 dyne /cm
1,095
τ 2=62,2831 dyne /cm
f. Daia 3 gram
Pada T=40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,2 cm .1,136 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
= 4,1343,6352
70,1dyne /cmτ2
=1,1372
τ 2=70,1 dyne /cm
1,1372
τ 2=61,6426 dyne /cm
16
Pada T = 50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,3 cm .0,976 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,2208
68,2 dyne/ cmτ2
=1,1518
τ 2=68,2 dyne /cm
1,1518
τ 2=58,211dyne /cm
g. Attack 1 gram
Pada T = 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,5 cm .0,856 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
=4,1342,996
70,1dyne /cmτ2
=1,3798
τ 2=70,1 dyne /cm
1,3798
τ 2=50,8 dyne /cm
17
Pada T = 50 C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,3 cm .0,852 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,712,8116
68,2 dyne/ cmτ2
=1,3195
τ 2=68,2 dyne /cm
1,3195
τ 2=51,686 dyne /cm
h. Attack 2 gram
Pada T= 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,3 cm .1,226 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
= 4,1344,0458
70,1dyne /cmτ2
=1,0218
τ 2=70,1 dyne /cm
1,0218
τ 2=68,6 dyne /cm
18
Pada T = 50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,5 cm .1,224 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,714,284
68,2 dyne/ cmτ2
=0,866
τ 2=68,2 dyne /cm
0,866
τ 2=78,752 dyne/cm
i. Attack 3 gram
Pada T= 40C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
70,1dyne /cmτ2
= 3,9 cm .1,06 gr /mL3,6 cm .1,224 gr /mL
70,1dyne /cmτ2
= 4,1344,4064
70,1dyne /cmτ2
=0,93818
19
τ 2=70,1 dyne /cm
0,93818
τ 2=74,7191 dyne/cm
Pada T=50C
τ1
τ2
=h1 d1
h2 d2
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,5 cm .1,06 gr /mL3,1 cm .0,972 gr /mL
68,2 dyne/ cmτ2
= 3,713,0132
68,2 dyne/ cmτ2
=1,23124
τ 2=68,2 dyne /cm
1,23124
τ 2=55,391 dyne/cm
III. Jari – Jari Kapiler (r)
a. Pada T = 40C
r= 2 τhdg
¿ 2.70,1 dyne /cm
3,9 cm .1,06grmL
.980 cm. s−2
¿ 140,24051,32
20
¿0,0346 cm
b. Pada T= 50C
r= 2 τhdg
¿ 2.68,2 dyne /cm
3,5 cm .1,06grmL
.980 cm. s−2
¿ 136,43635,8
¿0,0375158
VII. DISCUSSION
Tegangan permukaan adalah besar gaya yang terdapat pada permukaan
zat cair tiap satuan panjang. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan
tegangan permukaan dari berbagai cairan, mengetahui factor – factor yang
mempengaruhi tegangan permukaan dan menentukan kemampuan dari
beberapa deterjen dalam menurunkan tegangan permukaan.
Dalam percobaan ini, yang akan ditentukan tegangan permukaannya
adalah beberapa deterjen yaitu Viso, Attack, dan Daia dengan metoda pipa
kapiler. Dengan metode pipa kapiler, tegangan permukaan diukur dengan
melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatu kapiler. Salah satu
ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut
permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. Pipa kapiler dicelupkan
kedalam permukaan zat cair pada suhu 40C dan 50C dilakukan pengukuran
massa jenis dengan menggunakan piknometer. Penggunaan pipa kapiler
dilakukan pada suhu 40C dan 50C begitu juga dengan pengukuran massa
jenis menggunakan piknometer. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk
melihat harga tengangan permukaan pada suhu yang berbeda sekaligus
mengetahui factor suhu terhadap tegangan permukaan. Dilakukannya
pengukuran massa jenis untuk menghitung harga tegangan permukaan.
21
Berdasarkan hasil pengamatan, contohnya pada 1 gram Viso tegangan
permukaannya pada suhu 40C adalah 77,228 dyne/cm sedangkan pada suhu
50C adalah 66,71 dyne/cm. untuk 1 gram Daia tegangan permukaannya pada
suhu 40C adalah 59,4218 dyne/cm. sedangkan pada suhu 50C adalah 75,634
dyne/cm. untuk 1 gram attack tegangan permukaannya pada suhu 40C adalah
50,8 dyne/cm sedangkan pada suhu 50C adalah 51,686 dyne/cm. hasil
perhitungan ini menunjukkan bahwa dengan adanya kenaikan suhu,
menyebabkan penurunan tegangan permukaan. Penurunan tegangan
permukaan ini terjadi karena dengan bertambahnya suhu molekul – molekul
cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara molekul berkurang
sehingga tegangan permukannya menurun. Namun, hal ini tidak terjadi pada 1
gram Attack dengan penambahan suhu justru terjadi kenaikan tegangan
permukaan. Ketidaksesuaian mungkin disebabkan karena ketidaktelitian
praktikan ketika menggunakan pipa kapiler hal ini dapat menyebabkan
ketidaksesuaian hasil perhitungan tegangan permukaan.
Selain dipengaruhi oleh suhu, tegangan permukaan juga dipengaruhi
oleh zat terlarut (solute). Pada percobaan ini, pengukuran setiap cairan (dalam
hal ini cairan deterjen) dibuat dengan menambahkan deterjen dengan
komposisi yang berbeda yaitu 1 gram, 2 gram, dan 3 gram. Untuk Viso 1 gram
rata- rata harga tegangan permukaannya adalah 71,97 dyne/cm, untuk Viso 2
gram rata – rata harga tegangan permukaannya adalah 81,9575 dyne/cm. Nah,
hal ini telah menunjukkan bahwa dengan adanya penambahan zat terlarut akan
meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan
bertambah besar. Namun, pada Viso sebanyak 3 gram rata – rata tegangan
permukaannya adalah 62,41 dyne/cm. data ini menunjukkan bahawa
terjadinya penurunan tegangan permukaan. Hal serupa juga terjadi pada Daia
dan Attack. Untuk Daia 1 gram rata – rata harga tegangan permukaannya
adalah 67,5279 dyne/cm, untuk Daia 2 gram harga rata – rata tegangan
permukaannya adalah 70,31855 dyne/cm, dan pada Daia 3 gram rata – rata
harga tegangan permukaannya adalah 59,9268 dyne/cm. untuk Attack 1 gram
harga tegangan permukaan rata – ratanya adalah 51,243 dyne/cm, untuk
Attack 2 gram rata – rata tegangan permukaannya adalah 73,676 dyne/cm,
22
namun pada Attack 3 gram mengalami penurunan, yaitu 65,055 dyne/cm. Hal
ini dapat terjadi karena pada deterjen mengandung surfaktan, yaitu suatu zat
yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan momolekuler, maka akan
menurunkan tegangan permukaan. Surfaktan atau surface active agent
merupakan senyawa amphifil atau mempunyai gugus polar dan nonpolar. Pada
permukaan air bagian nonpolar dari molekul surfaktan akan mengarah ke
udara bagian polarnya akan mengarah ke air. Hal tersebut dapat menyebabkan
menurunnya tegangan permukaan akhir dan meningkatnya gaya adhesi antara
molekul air dan udara. Dengan begitu, kita dapat mengetahui deterjen mana
yang paling besar daya cucinya dengan melihat kemampuannya dalam
menurunkan tegangan permukaan.
Dari hasil perhitungan, diperoleh bahwa suhu 40C daya cuci Daia
lebih besar, karena mampu menurunkan tegangan permukaan dari 70,1
dyne/cm (tegangan permukaan air) menjadi 61,6426 dyne/cm untuk setiap 50
mL air agar daya cucinya bagus gunakan sebanyak 3 gram deterjen Daia. Pada
suhu 50C daya cuci Attack lebih besar dengan jumlah 3 gram untuk 50 mL
air. Attack ini dapat menurunkan tegangan permukaan dari 68,2 dyne/cm
(tegangan permukaan air) menjadi 55,391 dyne/cm.
VIII. QUESTION AND ANSWER
1. Apa yang dimaksud dengan tegangan permukaan?
Jawab : Tegangan permukaan adalah gaya yang bekerja pada
permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda
itu, sehingga membentuk suatu lapisan kulit tipis.
2. Apa yang dimaksud dengan energy permukaan?
Jawab : energy permukaan adalah kecendrungan permukaan zat
cair untuk menegang, sehingga permukaan seperti ditutupi oleh
suatu lapisan elastic, satuannya adalah N/m.
3. Turunkan persamaan (1)
Jawab :
τ=hdgr2
dτ=dh. dd . dg . dr2
23
4. Bagaimana pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan?
Jawab : suhu berpengaruh terhadap tegangan permukaan dengan
kenaikan suhu, maka tegangan permukaan akan semakin
menunurun karena meningkatnya energy kinetic molekul.
5. Apa yang dimaksud dengan kohesi dan adhesi serta gejala yang
bersangkutan dengan tegangan permukaan cairan?
Jawab: kohesi adalah tarik – menarik antar molekul dengan
molekul air yang sejenis. Adhesi adalah tarik- menarik antar
molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis. Adanya tegangan
permukaan cairan disebabkan oleh besarnya gaya kohesi antar
molekul – molekul air.
6. Terangkan maksud mekanisme pencucian oleh sabun dan deterjen!
Jawab : pada permukaan air bagian nonpolar dari molekul akan
mengarah ke udara dan bagian polarnya akan mengarah ke air.
Pada pencucian, molekul nonpolarnya akan mengarah ke kotoran
dan membentuk emulsi yang akan terbuang, kotorang yang
terbuang itu berarti ikatan- ikatan hydrogen terputus.
IX. CONCLUSIONS
1. Tegangan permukaan suatu cairan dipengaruhi oleh suhu, dengan
adanya kenaikan suhu menyebabkan penurunan teganan
permukaan.
2. Tegangan permukaan suatu cairan dipengaruhi oleh zat terlarut
(solute) dan adanya surfaktan. Dengan adanya penambahan zat
terlarut akan meningkatkan tegangan permukaan. Namun, apabila
zat yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan
monomolecular akan menurunkan tegangan permukaan, zat
tersebut adalah surfaktan.
3. Daya cuci suatu deterjen dapat dilihat dengan membandingkan
kemampuannya dalam menurunkan tegangan pemukaan.
4. Berdasarkan hasil perhitungan, Attack memiliki daya cuci yang
lebih baik untuk setiap 50 mL air sebanyak 3 gram ia mampu
menurunkan tegangan permukaan.
24
X. REFERENCES
Agnes. 2011. Tegangan Permukaan. http://agnes-
sahabat.blogspot.com/2011/03/tegangan_permukaan.html.
Diakses pada tanggal 29 November 2013.
Anonim. 2011. http://landasanteori.blogspot.com/2012/06/tegangan-
permukaan-zat-cair-pengertian.html. Diakses pada tanggal 30
November 2013.
Gurumuda. 2012. Tegangan Permukaan.
http://www.gurumuda.com/tegangan-permukaan.html. Diakses
pada tanggal 29 November 2013.
Tim Labor Kimia Fisika. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Fisika I.
FMIPA-UR, Pekanbaru.
25
LAMPIRAN TEORI
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda
yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh
benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-
permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. Tegangan permukaan zat cair
diakibatkan karena gaya yang bekerja pada zat cair tersebut. Dalam keadaan
diam, permukaan zat cair akan membuat gaya tarik ke segala arah, kecuali ke
atas. Hal itulah yang menyebabkan adanya tegangan permukaan. Untuk
menurunkan tegangan permukaan, dapat digunakan sejenis surfaktan.
http://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_permukaan
Apa itu Tegangan Permukaan?
(Pustaka Fisika). Dalam kajian fisika, terdapat salah satu topik yang
mendapatkan perhatian khusus, yakni mengenai Tegangan permukaan.Pernahkan
anda mengamati titik-titik embun yang terdapat pada permukaan daun atau
rumput?Mengapa titik-titik itu berbentuk bola?Atau pernahkan anda melihat pisau
silet suatu waktu dapat mengapung di atas air?Mengapa terjadi demikian? Secara
Fisika, fenomena ini dapat terjadi karena adanya tegangan permukaan. Tegangan
permukaan adalah suatu kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang
sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan kulit tipis.
Dengan adanya tegangan permukaan, nyamuk dapat mengapung di atas
permukaan air, karena berat nyamuk dapat ditahan oleh kulit tipis yang
menyelimuti permukaan air.Seperti itu juga yang terjadi pada pisau silet yang
dapat terapung pada permukaan air.
26
Penyebab terjadinya Tegangan permukaan karena adanya kohesi di
bawah zat cair yang lebih besar dari pada kohesi dipermukaan zat cair, sehingga
permukaan air akan cendrung mengerut dan membentuk luas permukaan sekecil
mungkin. Hal tersebut dapat membuktikan bahwa titik-titik embun yang
menempel di atas rumput berbentuk seperti bola karena luas permukaan terkecil
adalah bangun yang berbentuk bola.
Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi
suhu zat cair, semakin kecil tegangan permukaannya.Dan semakin kecil tegangan
permukaan, semakin besar atau baik kemampuan air untuk membasahi
benda. Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari antara lain
adalah:
Sabun cuci sengaja dibuat untuk mengurangi tegangan permukaan air
sehingga dapat meningkatkan kemampuan air untuk membersihkan
kotoran yang melekat pada pakaian.
Mencuci pakaian dengan air hangat atau air panas lebih bersih karena
dengan suhu yang tinggi tegangan permukaan akan semakin kecil dan
kemampuan air untuk membasahi pakaian yang kotor lebih meningkat
lagi.
Alkohol dan antiseptik pada umumnya memiliki kemampuan untuk
membunuh kuman, dan mempunyai tegangan permukaan yang rendah
sehingga dapat membasahi seluruh permukaan kulit yang luka.
Itik dan angsa dapat berenang dan terapung di atas permukaan air karena
bulu-bulunya tidak basah oleh air. Jika air dicampur dengan detergen,
maka tegangan permukaan akan mengecil, itik dan angsa yang berenang
bulu-bulunya akan basah sehingga itik dan angsa tersebut dapat saja
tenggelam.
Gelembung yang dihasilkan oleh air sabun merupakan salah satu contoh
adanya tegangan permukaan.
http://pustakafisika.wordpress.com/2013/02/09/apa-itu-tegangan-permukaan/
27
Tegangan Permukaan Zat Cair (Pengertian Dan Pembahasan)
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda
yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh
benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-
permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. tegangan permukaan dipengaruhi oleh
adanya gaya kohesi antara molekul air.
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
28
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.
Untuk membantu menurunkan persamaan tegangan permukaan, mari
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 (lihat gambar di bawah).
Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah
dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut.
Mirip seperti ketika 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
29
ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :
Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya
tegangan permukaan dengan Satuanpanjang, maka satuan tegangan permukaan
adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyne/cm).
1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1 mN/m
Tegangan permukaan juga bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari,
misalnya mencuci.Agar pakaian yang kita cuci benar-benar bersih maka air harus
melewati celah yang sangat sempit pada serat pakaian.Untuk itu diperlukan
penambahan luas permukaan air.Hal ini sangat sukar dilakukan karena adanya
tegangan permukaan.Sehingga nilai tegangan permukaan air harus diturunkan
dahulu. Kita bisa menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air
panas. Makin tinggi suhu air, maka baik karena semakin tinggi suhu air, semakin
kecil tegangan permukaan.
Alternatif lainnya adalah menggunakan sabun. Pada suhu 20 oC, nilai
Tegangan Permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Pada 100 oC, nilai tegangan
permukaan air panas = 58,90. Pada suhu 20 oC, nilai tegangan permukaan air
sabun adalah 25,00 mN/m. Lebih menguntungkan pakai sabun… airnya juga tidak
panas. Jangan heran kalau sabun sangat laris di pasar.Bukan cuma pakaian, tapi
tubuh kita juga.
Sumber:
http://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_permukaan
http://agnes-sahabat.blogspot.com/2011/03/tegangan-permukaan.html
http://www.gurumuda.com/tegangan-permukaan
30
http://landasanteori.blogspot.com/2012/06/tegangan-permukaan-zat-cair-
pengertian.html
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 , sehingga
y= F/2L
31
dimana, = tegangan permukaan
F = gaya
L = panjang keliling permukaan selaput fluida
Tegangan permukaan terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh diudara
dan juga antara permukaan cairan dengan cairan lain yang tidak
bercampur.
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. ISI
Tegangan 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.
32
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-Nouy
Metode 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 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 obat
2. penetrasi molekul melalui membrane biologis
3. pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut
dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi
Persamaan Tegangan Permukaan
33
Pada 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 :
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
34
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.
35
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.
36