Laporan Praktikum Kimia Fisika 1

Tegangan Muka

Oleh :

I Gede Dika Virga Saputra (1108105034)

Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana

2013

Abstrak

Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan tegangan muka cairan secara relatif dengan air sebagai

zat pembanding dan mengukur tegangan muka cairan dengan metode tetes. Penentuan tegangan muka dilakukan dengan menggunakan metode tetes dengan cara mengisi cairan kedalam pipa kapiler

kemudian diisap menggunakan pompa, dibiarkan menetes sampai batas tertentu. Tetesan cairan yang jatuh dihitung lalu diulangi sebanyak 2 kali. Cairan yang digunakan antara lain aquades, aseton dan asam asetat dengan aquades sebagai larutan pembanding. Faktor yang mempengaruhi tegangan muka

itu sendiri adalah suhu, tekanan jenis, konsentrasi, dan massa jenis. Penentuan densitas dari cairan menggunakan piknometer. Massa jenis yan tinggi menghasilkan nilai tegangan muka yang tinggi

pula.

Kata kunci : tegangan muka, metode tetes, densitas, faktor pengaruh, laruta pembanding

Pendahuluan

Tegangan muka adalah besar gaya yang

terdapat pada muka zat cair tiap satuan

panjang. Tegangan muka juga bisa diartikan

sebagai gaya yang diakibatkan oleh suatu

benda yang bekerja pada muka zat cair

sepanjang muka menyentuh benda itu. Apabila

F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka

tegangan-muka, S dapat ditulis sebagai S = 𝐹

𝐿

atau dapat dinyatakan dengan satuan dyne per

cm dalam cgs. Tegangan muka terdapat pada

batas cairan dengan uap jenuh diudara dan juga

antara muka cairan dengan cairan lain yang

tidak bercampur. Tegangan muka zat cair

diakibatkan karena gaya yang bekerja pada zat

cair tersebut. Dalam keadaan diam, muka zat

cair akan membuat gaya tarik ke segala arah

kecuali ke atas, hal itulah yang menyebabkan

adanya tegangan muka. Tegangan muka

dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara

molekul air. Setiap molekul cairan dikelilingi

oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya

tetapi di muka 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 dimuka ditarik oleh

molekul cairan yang berada di samping dan

bawahnya. Akibatnya, pada muka cairan

terdapat gaya total yang berarah ke bawah.

Karena adanya gaya total yang arahnya ke

bawah, maka cairan yang terletak di muka

cenderung memperkecil luas mukanya, dengan

menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang

menyebabkan lapisan cairan pada muka

seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang

tipis. Selain pada zat cair, tegangan juga

dimiliki oleh zat padat. Tegangan pada zat

padat jauh lebih besar dari ada tegangan pada

zat cair. Sesuai dengan teori partikel,

menjelaskan bahwa antar partikel baik zat cair,

padat dan gas memiliki gaya tarik- menarik.

Pada zat padat jarak antar partikel sangat dekat

dan gaya tarik- menariknya sangat kuat,

sehingga partikel-partikel hanya dapat

bergerak ditempatnya. Hal ini akan

mengakibatkan bentuk dan volume zat padat

selalu tetap. Pada zat cair jarak antar

partikelnya renggang dan gaya tarik-

menariknya tidak begitu kuat, sehingga

partikel - partikelnya dapat bergerak bebas,

tetapi gerakannya tidak dapat meninggalkan

kelompoknya. Itulah sebabnya bentuk zat cair

selalu berubah- ubah sesuai dengan tempatnya.

Pada gas, jarak antar partikelnya berjauhan dan

gaya tarik- menarik antar partikelnya sangat

lemah. Akibatnya, gerakan pertikel-

partikelnya sangat bebas dan tidak teratur.

Itulah sebabnya bentuk dan volume gas selalu

berubah sesuai dengan bentuk wadahnya.

Ada beberapa metode penentuan

tegangan muka diantaranya adalah metode

kanaikan pipa kapiler, metode tekanan

maksimum gelembung, metode tetes dan

metode cincin. Metode kenaikan pipa kapiler

merupakan metode bila suatu pipa kapiler

dimasukkan kedalam cairan yang membasahi

dinding maka cairan akan naik kedalam

kapiler karena adanya tegangan muka.

Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi

tertentu sehingga terjadi keseimbangan antara

gaya keatas dan kebawah :

Gaya kebawah : F = .r2.h..g

Dimana, h : tinggi muka.

g : percepatan gravitasi.

: berat jenis.

r : jejari kapiler

Gaya keatas : F’ = 2. .r..cos

Dimana :

adalah tegangan muka dan adalah sudut

kontak.

Pada kesetimbangan, gaya kebawah sama

dengan gaya keatas maka :

F’ = F

2. .r..cos = .r2.h..g

untuk air dan kebanyakan cairan organik

umumnya = 0 atau dapat dianggap batas

lapisan pararel dengan kapiler, sehingga harga

cos = 1 maka :

= ½.r. h..g

sehingga :

air

x

= ½.r.hair.air.g

½.r.hx.x.g =

hair .air

hx .x

x =

hx .x

hair .air

Metode kedua adalah metode tekanan

maksimum gelembung, metode ini dasarnya

bahwa tegangan muka sama dengan tegangan

maksimum dikurangi gaya yang menekan gas

keluar. Metode ketiga adalah metode tetes,

metode ini jika cairan tepat akan menetes

maka gaya tegangan muka sama dengan gaya

yang disebabkan oleh gaya berat itu sendiri,

maka:

mg = 2πγr

Sehingga : γ = 𝑚𝑔

2πr

Dimana :

mg : gaya berat cairan

2πγr : gaya tegangan muka

γ : tegangan muka

m : massa zat cair

Dalam percobaan ini harus diusahakan agar

jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat

tetesannya sendiri dan bukan oleh sebab yang lain.

Selain itu juga digunakan metode pembanding

dengan jumlah tetesan untuk volume tertentu.

Misal :

v = volume

d = berat jenis

m = massa 1 tetes zat cair

n = jumlah tete dalam volume

maka : m = 𝑣𝑑

𝑛

sehingga persamaannya menjadi γ =𝑣𝑑𝑔

2πrn

dari persamaan :

γ =𝑣𝑑𝑔

2πrn

disederhanakan menjadi :

γ𝑥 =𝑑𝑎𝑛𝑎

d𝑥 n𝑥

. γ𝑎

Dan metode yang keempat adalah

metode cincin. Dengan metode ini,

tegangan muka dapat ditentukan dengan

cepat hanya dengan menggunakan

sedikit cairan. Alatnya dikenal dengan

nama tensiometer Duitog yang berupa

cincin kawat Pt yang dipasang pada

salah satu lengan timbangan. Cincin ini

dimasukan ke dalam cairan yang akan

diselidiki tegangan mukanya dengan

menggunakan kawat. Lengan lain dari

timbangan diberi gaya sehingga cincin

terangkat di muka cairan.

Selain itu, tegangan muka juga

di pengaruhi oleh konsentrasi.

Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu

larutan biner mempunyai pengaruh

terhadap sifat-sifat larutan termasuk

tegangan muka dan adsorbsi pada muka

larutan. Telah diamati bahwa solut yang

ditambahkan kedalam larutan akan

menurunkan tegangan muka, karena

mempunyai konsentrasi dimuka yang

lebih besar daripada didalam larutan.

Sebaliknya solut yang penambahannya

kedalam larutan menaikkan tegangan

muka mempunyai konsentrasi dimuka

yang lebih kecil daripada didalam

larutan.

Metode Percobaan

Peralatan yang diperlukan

meliputi pipa kapiler, pipet tetes, gelas

beaker, statif, erlenmeyer, gelas ukur,

neraca digital, piknometer dan pompa.

Bahan yang diperlukan meliputi aseton,

asam asetat dan aquades.

Percobaan ini dilakukan dengan

memasang pipa kapiler di statif

kemudian bagian ujung di pasang

erlenmeyer, kemudian pipa kapiler diisi

aquades smpai lebih tinggi sedikit dari

tanda tertentu, kemudian pada ujung

pipa kapiler yang lainnya di pasang

pompa kemudian diisap sehingga ada

tetesan air melewati kapiler, dibiarkan

menetes sampai tanda tertentu. Jumlah

tetesan dihitung sampai tanda tertentu

kemudian percobaan di ulang 2 kali

untuk setiap mama cairan yang akan di

tentukan.

Data Pengamatan

Metode tetes

Cairan I II

Aquades 11 tetes 12 tetes

Aseton 33 tetes 34 tetes

Asam

asetat

29 tetes 28 tetes

Densitas air : 1 𝑔

𝑚𝐿

Densitas aseton : 0,7916 𝑔

𝑚𝐿

Densitas asam asetat : 1,0564 𝑔

𝑚𝐿

Hasil Perhitungan

Untuk Aseton

Untuk Zat X (Asam Asetat)

Hasil dan Pembahasan

Dalam percobaan yang berjudul

“Teganga Muka” bertujuan untuk menentukan

tegangan muka cairan secara relatif dengan air

sebagai zat pembanding dan mengukur

tegangan muka cairan dengan metode tetes.

Langkah pertama dengan memasukan aquades

kedalam pipa kapiler menggunakan pipet tetes

secara sedikit demi sedikit secara perlahan

setelah pipa kapiler terisi sampai tanda tertentu

selanjutnya dari ujung pipa kapiler yang lain

digunakan pompa untuk mengisap aquadest

sehingga ada tetesan air yang melewati kapiler,

dibiarkan menetes sampai tanda tertentu

kemudian tetesan dihitung dari tanda tertentu

sampai tanda dibawah tanda, lalu percobaan di

ulang sebanyak 2 kali sehingga diperoleh

tetesan air percobaan pertama sebanyak 11

tetes dan percobaan kedua sebanyak 12 tetes

dengan densitas air 1 g/mL. Dengan prodesur

yang sama meggunakan cairan aseton

diperoleh tetesan percobaan pertama sebanyak

33 tetes dan percobaan kedua 34 tetes dengan

densitas aseton diperoleh 0,7916 g/mL.

Dengan prosedur yang sama juga

menggunakan cairan asam asetat diperoleh

tetesan percobaan percobaan pertama

sebanyak 29 tetes dan percobaan kedua 28

tetes dengan densitas 1,0564 g/mL. Dari hasil

perhitungan dengan menggunakan air sebagai

pembanding untuk cairan aseton diperoleh

𝛾𝑎𝑠𝑒𝑡𝑜𝑛 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝛾𝑥 percobaan pertama diperoleh

Percobaan cm

dynexx cm

dynexx

xx 2xx

1

2

95,18

20,06 19,51

-0,56

0,55

0,314

0,303

γx = 66,69 2xx = 0,617

Percobaan cm

dynexx cm

dynexx

xx 2xx

1

2

28,77

32,51 30,64

-1,87

1,87

3,497

3,497

γx = 135 2xx = 6,994

18,95 dyne/cm dan percobaan kedua diperoleh

20,06 dyne/cm sehingga diperoleh rata-rata

sebesar 19,51 dyne/cm. Dari perhitungan

tersebut diperoleh standar deviasi 0,55

dyne/cm dengan kebenaran praktikum

97,18%.

Dengan prosedur yang sama untuk

cairan asam asetat diperoleh 𝛾𝑎𝑠𝑒𝑡𝑜𝑛 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝛾𝑥

percobaan pertama diperoleh 28,77 dyne/cm

dan percobaan kedua diperoleh 32,51 dyne/cm

sehingga diperoleh rata-rata sebesar 30,64

dyne/cm. Dari perhitungan tersebut diperoleh

standar deviasi 1,87 dyne/cm dengan

kebenaran praktikum 93,9%.

Berdasarkan hasil percobaan yang telah

dilakukan, tegangan muka zat cair yang

diamati memiliki hasil yang berbeda-beda. Hal

ini terjadi karena molekul memiliki daya tarik

menarik antara molekul yang sejenis yang

disebut dengan daya kohesi. Selain itu molekul

juga memiliki daya tarik menarik antara

molekul yang tidak sejenis yang disebut

dengan daya adhesi. Daya kohesi suatu zat

selalu sama, sehingga pada muka suatu zat cair

akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak

adanya keseimbangan daya kohesi. Dari hasil

percobaan tersebut dapat diketahui bahwa

tegangan muka air lebih besar daripada aseton

lebih besar daripada asam asetat. Hal ini

diketahui dari perhitungan maupun hasil

percobaan dimana jumlah tetesan air lebih

sedikit daripada aseton, lebih sedikit daripada

asam asetat. Semakin sedikit jumlah tetesan

cairan tersebut maka tegangan muka dari

cairan tersebut maka semakin besar.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang telah

dilakukan dapat disimpulkan bahwa tegangan

muka merupakan besar gaya yang terdapat

pada muka zat cair tiap satuan panjang atau

bisa diartikan sebagai gaya yang diakibatkan

oleh suatu benda yang bekerja pada muka zat

cair sepanjang muka menyentuh benda.

Terdapat 4 metode yang bisa digunakan yaitu

metode kenaikan kapiler, tetes, tekanan

maksimum gelembung dan metode cicin.

Metode yang digunakan pada praktikum kali

ini adalah metode tetes, dengan aqades sebagai

pembanding. Dari percobaan tersebut

diperoleh bahwa tegangan muka air lebih besar

daripada cairan aseton lebih besar daripada

cairan asam asetat ditunjukan dari hasil

perhitungan dan hasil percobaan dari jumlah

tetesan dimana tetesan air lebih sedikit

daripada aseton, lebih sedikit dari asam asetat.

Daftar Pustaka

Anonim. 2008. Tegangan Muka dan

Kapilaritas.http://aktifisika.wordpress.c

om/2008/11/25/tegangan-muka-

dankapilaritas. Diakses pada 15 April

2013.

Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik untuk

Universitas. Alih Bahasa: Kwee Ie

Tjen.Jakarta: PT Gramedia Pustaka

Utama

Mawarda, Panji Cahya dan Indira Indraswari.

2010. Bobot Jenis, Tegangan Muka, dan

Emulsi.

http://panjicm.wordpress.com/2010/10/

07/biofisik-bobot-jenis-teganganmuka-

emulsi/ . Diakses pada 15 April 2013.

Tim Laboratorium Kimia Fisika. Penuntun

Praktikum Kimia Fisika II. 2013.

Jurusan Kimia, Fakultas MIPA,

Universitas Udayana : Bukit Jimbaran

Lampiran

Diketahui :

Suhu Ruangan : 30 ° C

cmdyne

air 8,71 maka

1. Untuk aseton

Diketahui : dx = mL

g7916,0 n1 air = 11 tetes

n2 air = 12 tetes

da = mL

g1 n1 aseton = 33 tetes

n2 aseton = 34 tetes

Ditanya : xatauaseton = .........?

Jawab untuk n1 :

Jawab untuk n2 :

cmdyne

x

cmdyne

x

cmdyne

tetesmL

g

tetesmL

g

x

anxda

nadxx

95,18

8,7133

7076,8

8,71

331

117916,0

cmdyne

x

cmdyne

x

cmdyne

tetesmL

g

tetesmL

g

x

anxda

nadxx

06,20

8,7134

4992,9

8,71

341

127916,0

Percobaan cm

dynexx cm

dynexx

xx 2xx

1

2

95,18

20,06 19,51

-0,56

0,55

0,314

0,303

γx = 66,69 2xx = 0,617

Standar deviasi =

cmdynenn

xx/55,0

2

617,0

1

2

Simpangan baku = cm

dyne55,051,19

Kesalahan praktikum = %82,2%100

51,19

55,0

cmdyne

cmdyne

Kebenaran praktikum = 100% - 2,82% = 97,18%

2. Untuk Zat X (Asam Asetat )

Diketahui : dx = mL

g0564,1 n1 air = 11 tetes

n2 air = 12 tetes

da = mL

g1 n1 X = 29 tetes

n2 X = 28 tetes

Ditanya : Asam Asetat Glasial x = .........?

Jawab n1 :

Jawab n2 :

cmdyne

x

cmdyne

x

cmdyne

tetesmL

g

tetesmL

g

x

anxda

nadxx

77,28

8,7129

62,11

8,71

291

110564,1

cmdyne

x

cmdyne

x

cmdyne

tetesmL

g

etesmL

g

x

anxda

nadxx

51,32

8,7128

68,12

8,71

281

120564,1

Percobaan cm

dynexx cm

dynexx

xx 2xx

1

2

28,77

32,51 30,64

-1,87

1,87

3,497

3,497

γx = 135 2xx = 6,994

Standar deviasi =

cmdynenn

xx/87,1

2

994,6

1

2

Simpangan baku = cm

dyne87,164,30

Kesalahan praktikum = %1,6%100

64,30

87,1

cmdyne

cmdyne

Kebenaran praktikum = 100% - 6,1% = 93,9%