Upload
ayu-pradita
View
173
Download
33
Embed Size (px)
DESCRIPTION
dasar-dasar THP
Citation preview
MODUL AJARMATA KULIAH DASAR TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
SISTEM PANGAN DALAM TINJAUAN FISIKOKIMIA
Dr. Triana Lindriati, ST.MP
Jurusan Teknologi Hasil PertanianFakultas Teknologi Pertanian
Universitas Jember2012
BAB 1 UNIT DAN DIMENSI
1.1 Lingkup bahasan:
Bab 1 ini membahas tentang pengertian unit dan dimensi. Mahasiswa dikenalkan
kepada dimensi-dimensi dasar dan hubungannya dengan unit/satuan dalam ilmu
teknologi pangan dan hasil pertanian. Pembahasan dilengkapi dengan uraian bagimana
mengkonversi satuan dan bagaimana melakukan pengukuran yang benar.
1.2 Kompetensi Dasar:
Mahasiswa mampu menjelaskan konsep unit dan dimensi serta mengkaitkannya
dalam satuan-satuan dalam ilmu pangan dan hasil pertanian. Selain itu mahasiswa
diharapkan dapat melakukan pengukuran dengan baik dan menghitung konversi satuan.
1.3 Uraian
1.3.1 Unit dan Dimensi
Sebelum mempelajari unit dan dimensi perlu dimengerti istilah besaran (quantities).
Besaran adalah sesuatu yang bisa diukur dan mempunyai unit/satuan. Beberapa besaran
yang bukan besaran fisik seperti misalnya kecantikan, ketrampilan, kenyamanan tidak
memiliki unit. Umumnya besaran dinyatakan dengan angka dan diikuti dengan unitnya.
Terdapat tujuh macam besaran pokok yaitu: panjang, masa, waktu, suhu, arus
listrik, intensitas cahaya dan jumlah zat. Terdapat dua macam besaran yaitu besaran
pokok dan besaran turunan. Besaran dasar seperti massa, panjang, waktu, muatan listrik
dan suhu merupakan dimensi dasar. Sedangkan besaran seperti kecepatan yang
merupakan jarak/waktu merupakan dimensi panjang/waktu.
Unit memberikan derajat suatu dimensi terhadap standart tertentu. Unit suatu
dimensi dapat bermacam-macam akan tetapi harus mengikuti suatu standart tertentu,
sehingga pengukuran dapat dilakukan di waktu dan tempat yang berbeda. Kebalikan dari
dimensi, terdapat banyak unit untuk menggambarkan sebuah besaran. Seperti misalnya
besaran panjang memiliki dimensi panjang dan memiliki unit meter, feet, angstron dan
lain-lain. Tanpa unit sebuah angka tidak memiliki makna.
Dimensi merupakan suatu hal untuk menggambarkan besaran phisik dibawah
pengamatan. Sebagai contoh feet dan m memiliki dimensi yang sama yaitu panjang.
Terdapat tujuh macam dimensi dasar yaitu: panjang, masa, waktu, suhu, arus listrik,
intensitas cahaya dan jumlah suatu zat. Dimensi dari suatu besaran dapat menggambarkan
hubungan antara besaran tersebut dengan besaran pokok.
Terdapat dua jenis besaran yaitu: besaran pokok dan besaran turunan. Di dalam
mekanika, kita kenal sistem MKS (meter, kilogram dan sekon), selain sistem MKS ada
juga sistem besaran yang lain. Pada tahun 1960, suatu komite internasional telah
menetapkan sejumlah besaran yang merupakan besaran dasar atau besaran pokok. Sistem
tersebut dikenal sebagai ”System International”. Adapun Sistem International dengan
besaran pokoknya dapat dilihat pada Tabel berikut ini.
Table 1. Besaran pokok, satuan dan dimensinya menurut Sistem Internasional
(SI)
Besaran Pokok Unit/Satuan Singkatan
Satuan
Dimensi
panjang meter m (L) = L
massa kilogram kg (M) = M
waktu second s (T) = T
suhu kelvin K (θ) = θ
kuat arus listrik ampere A (I) = I
intensitas cahaya candela cd (J) = J
jumlah zat mole mol (N) = N
Terdapat beberapa besaran tanpa unit seperti misalkan:
Rasio: bilangan mach adalah ratio antara kecepatan kendaraan dengan kecepatan
cahaya. Karena kecepatan kendaraan dan kecepatan cahaya memiliki dimensi yang
sama maka bilangan mach tidak memiliki dimensi maupun unit.
Bilangan bilangan tertentu seperti misalnya bilangan Reynold (NRE) .
Selain besaran pokok terdapat juga besaran lain yaitu besaran pelengkap yang biasa
tidak memiliki dimensi seperti misalnya sudut datar satuannya radian (rad) dan sudut
ruang satuannya steradian (Sr).
Besaran turunan merupakan kombinasi dari besaran-besaran pokok maupun besaran
pelengkap. Contoh dari besaran turunan antara lain adalah: kecepatan, percepatan, gaya,
usaha, daya volume, massa jenis dan lain-lain.
1.3.2. Pengukuran
Pengukuran sering dilakukan dalam berbagai kegiatan dalam kehidupan kita sehari-
hari. Dalam melakukan kegiatan penelitian, kadang-kadang pengukuran diperlukan untuk
memperoleh data atau menentukan hasil penelitian. Sebelum melakukan pengukuran
peralatan ukur yang sesuai dan baik harus kita persiapkan.
Pengukuran dapat dilakukan oleh siapa saja, baik orang yang telah berpendidikan
maupun tidak. Seperti misalnya pengukuran panjang, terdapat istilah depa, sekian
langkah dan lain sebagainya. Akan tetapi besaran-besaran tersebut akan menghasilkan
nilai pengukuran yang berbeda antara orang yang satu dengan yang lainnya. Hal tersebut
dapat menimbulkan kesulitan ketika mengkomunikasikan pengetahuan dengan orang
lain. Oleh karena itu perlu dilakukan standarisasi terhadap suatu besaran sehingga satuan
dari besaran tersebut dapat diterima orang di daerah manapun dan menggambarkan suatu
kondisi yang sama.
Di dalam melakukan pengukuran suatu hal yang biasa jika terjadi kesalahan
pengukuran. Hal tersebut bisa terjadi karena pengaruh faktor internal dan eksternal.
Faktor internal datang dari pengukur/pengamat sedangkan faktor eksternal adalah faktor
dari luar pengukur. Seperti misalnya metode pengukurannya sama hasil pembacaan
antara pengukur yang satu dengan yang lain dapat berbeda.
Jika pengukuran dilakukan dengan suatu alat ukur tertentu maka hasil pengukuran
dapat dipengaruhi oleh: posisi ketika melakukan pengukuran, kemampuan alat, teknik
penggunaan alat dan pengaruh lingkungan misalnya suhu dan tekanan udara. Dalam
menggunakan alat ukur harus dikuasai karakteristik dari alat ukur tersebut. Terdapat
beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam melakukan pengukuran yaitu:
Accuracy
Precision
Sensitivity
Mathematics Error
Random Error
Dalam melakukan pengukuran hal lain yang harus diperhatikan adalah konsistensi
unit, seperti misalnya fps (foot, pound dan second) untuk mengukur gaya. Sering kali kita
melakukan pengukuran dengan alat ukur yang menggunakan sistem yang berbeda
sehingga perlu dilakukan konversi satuan sehingga hasil pengukuran dapat dibandingkan
dengan hasil pengukuran pengamat yang lain.
Seperti pada contoh sebagai berikut: Viskositas air pada suhu 60oC dinyatakan
dalam 7,8 x 10-4 lb.ft-1.s-1. Hitung viskositasnya dalam N.s.m-1. Beberapa buku
menyediakan informasi mengenai konversi satuan seperti misalnya 1 lb = 0,4536 kg dan
1 ft = 0,3048 m. Sehingga dapat diselesaikan sebagai berikut:
sedangkan 1 N = 1 kg.m.s-1
sehingga 1 kg.m-1.s-1 = 1 N.m-2.s
sehingga 1,16x10-3 kg.m-1.s-1 = 1,16 x 10-3 N.m-2.s.
1.3.3. Besaran-besaran dalam teknologi pangan dan hasil pertanian
Besaran-besaran dalam teknologi pangan dan hasil pertanian dapat digolongkan
menjadi tiga yaitu:
a. Besaran fisik (menggambarkan kualitas fisik produk pangan dan hasil pertanian):
bentuk dan ukuran, kerapatan dan berat jenis, kerusakan mekanis, tekstur, viskositas
warna, kecepatan terminal, titik didih, titik beku, ukuran butiran dll.
b. Besaran kimia (menggambarkan kualitas kimia produk pangan dan hasil pertanian):
kadar protein, kadar lemak, kadar vitamin, kadar karbohidrat dll.
c. Besaran non parametrik (tidak memiliki unit dan dimensi): rasa, kesukaan,
kerenyahan dll. Besaran-besaran tersebut biasanya termasuk dalam kualifikasi uji
sensoris.
Sebagai contoh adalah produk tepung jagung, besaran fisik, kimia dan non
parametrik (sensoris)nya dapat diuraikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Besaran fisik, kimia dan sensoris dari produk tepung jagung.
No Uraian Besaran Unit Dimensi1. Besaran fisik
Ukuran butiran mesh (jumlah lubang persatuan luas)
N.L-2
Warna (derajat putih) - -Berat jenis Kerapatan curah
(massa/volume curah)
M.L-3
2. Besaran kimiaKadar protein mg/g M.M-1 (tanpa
dimensi)Kadar karbohidrat mg/g tanpa dimensiKadar lemak mg/g tanpa dimensiKadar air % tanpa dimensi
3 Besaran non parametrikTidak ada karena tidak ada uji sensorisnya kecuali kalau tepung tersebut dibuat suatu produk pangan
1.3.4. Konversi satuan
Unit volume dan densitas
1 g mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mm Hg = 22,4140 liter = 22414 cm3
1 lb mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 359,05 ft3
1 kg mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 22,414 m3
Densitas udara kering pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 1,2929 g/liter = 0,080711lbm/ft3
Berat molekul udara = 28,97 lbm/lb mol
1 g/cm3 = 62,43 lbm/ft3 = 1000 kg/m3
1 g/cm3 = 8,345 lbm/U.S. gal
1 lbm/ft3 = 16,0185 kg/m3
Panjang
1 in = 2,540 cm
100 cm = 1 m (meter)
1 micron = 10-6m = 10-4 cm = 10-3 mm = 1 μm (micrometer)
1 Å (angstrom) = 10-10 m = 10-4 μm
1 mile = 5280 ft
1 m = 3,2808 ft = 39,37 in
Massa
1 lbm = 453,59 g = 0,45359 kg
1 lbm = 16 oz = 7000 grains
1 kg = 1000 g = 2.2046 lbm
1 ton = 1000 kg
Kecepatan gravitasi standart
g = 9.80665 m/s2
g = 980,665 cm/s2
g = 32,174 ft/s2
gc (gravitational conversion factor) = 32,1740 lbm.ft/lbf.s2
= 980.665 gm.cm/gf.s2
Volume
1 L (liter) = 1000 cm3
1 in3 = 16,387 cm3
1 ft3 = 28,317 L (liter)
1 ft3 = 0.028317 m3
1 ft3 = 7,481 US. gal
1 m3 = 264,17 US. Gal
1 m3 = 1000 L (liter)
1 U.S. gal = 3,7854 liter
1 U.S. gal =3785,4 cm3
1 British gal = 1,20094 U.S. gal
Gaya
1 g.cm/s2 (dyn) = 10-5 kg.m/s2 = 10-5 N (newton)
1 g.cm/s2 = 7,2330 x 10-5 lbm.ft/s2
1 kg.m/s2= 1 N (newton)
1 lbf = 4,4482 N
1 g.cm/s2 = 2.2481 x 10-6 lbf
Tekanan
1 bar = 1 x 105 Pa (pascal) = 1 x 105 N/m2
1 psia = 1 lbf/in2
1 psia = 2,0360 in.Hg pada 0oC
1 psia = 2,311 ft H2O pada 70oF
1 psia = 51,715 mm Hg pada 0oC (ρHg = 13,5955 g/ cm3)
1 atm = 14,696 psia = 1,01325 x 105 N/m2 = 1,01325 bar
1 atm = 760 mm Hg pada 0oC = 1,01325 x 105 Pa
1 atm = 29,921 in Hg pada 0oC
1 atm = 33,90 ft H2O pada 4oC
1 psia = 6,89476 x 104 g/cm.s2
1 psia = 6,89476 x 104 dyn/cm2
1 dyn/cm2 = 2,0886 x 10-3 lbf/ft2
1 psia = 6,89476 x 103 N/m2
1 lbf/ft2 = 4,7880 x 102 dyn/cm2 = 47,880 N/m2
1 mm Hg (0oC) = 1,333224 x 102 N/m2= 0,1333224 kPa
Tenaga
1 hp = 0,74570 kW
1 hp = 550 ft.lbf/s
1 hp = 0.7068 btu/s
1 watt (W) = 14,340 cal/min
1 btu/h = 0,29307 W (watt)
1 J/s (joule/s) = 1 W
Panas, energi, kerja
1 J = 1N.m = 1 kg.m2/s2
1 kg.m2/s2 = 1 J (joule) = 107 g.cm2/s2 (erg)
1 btu = 1055,06 J = 1,05506 kJ
1 btu = 252,16 cal (thermochemical)
1 kcal (thermochemical) = 1000 cal = 4,1840 kJ
1 cal (thermochemical) = 4,1840 J
1 cal (IT) = 4,1868 J
1 btu = 251,996 cal (IT)
1 btu = 778,17 ft.lbf
1 hp.h = 0.7457 kW.h
1 hp.h = 2544,5 btu
1 ft.lbf = 1,35582 J
1 ft.lbf /lbm= 2,9890 J/kg
Konduktifitas panas
1 btu/h.ft.oF = 4,1365 x 10-3 cal/s.cm.oC
1 btu/h.ft.oF = 1,73073 W/m.K
Koeffisien pindah panas
1 btu/h.ft2.oF = 1,3571 x 10-4 cal/s.cm2.oC
1 btu/h.ft2.oF = 5,6783 x 10-4 W/cm2.oC
1 btu/h.ft2.oF = 5,6783 W/cm2.K
1 kcal/h.m2.oF = 0,2048 btu/h.ft2.oF
Viscosity
1 cp = 10-2 g/cm.s (poise)
1 cp = 2,4191 lbm/ft.h
1 cp = 6,7197 x 10-4 lbm/ft.s
1 cp = 10-3 Pa.s = 10-3kg/m.s = 10-3 N.s/m2
1 cp = 2,0886 x 10-5 lbf.s/h2
1 Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/m.s = 1000 cp
Diffusivity
1 cm2/s = 3,875 ft2/h
1 cm2/s = 10-4 m2/s
1 m2/h = 10.764 ft2/h
1 m2/s = 3,875 x 104 ft2/h
1 centistoke = 10-2 cm2/s
Flux massa dan flux molar
1 g/s.cm2 = 7,3734 x 103 lbm/h.ft2
1 gmol/s.cm2 = 7,3734 x 103 lbmol/h.ft2
1 gmol/s.cm2 = 10 kgmol/s.m2 = 1 x 104 gmol/s.m2
1 lbmol/h.ft2 = 1.3562 x 10-3 kgmol/s.m2
Flux panas dan aliran panas
1 btu/lbm.oF = 4,1868 kJ/kg.K
1 btu/lbm.oF = 1000 cal/g.oC
1 btu/lbm.oF = 2326 J/kg
1 ft.lbf/lbm = 2,9890 J/kg
1 cal (IT)/g.oC = 4,1868 kJ/kg.K
Kapasitas panas dan enthalpy
1 btu/lbm.oF = 4,1868 kJ/kg.K
1 btu/lbm.oF = 1000 cal/g.oC
1 btu/lbm = 2326.0 J/kg
1 ft.lbf/lbm = 2,9890 J/kg
1 cal (IT)/g.oC = 4,1868 kJ/kg.K
1 kcal/g.mol = 4,1840 x 103 kJ/ kg mol
Koeffisien pindah massa
1 kc cm/s = 10-2 m/s
1 ks ft/h = 8,4668 x 10-5 m/s
1 kx gmol/s.cm2.molfrac = 10 kgmol/s.m2.molfrac
1 kx gmol/s.cm2.molfrac = 1 x 104 gmol/s.m2.molfrac
1 kxlbmol/h.ft2.molfrac = 1,3562 x 10-3 kgmol/s.m2.molfrac
1 kxalbmol/h.ft3.molfrac = 4,449 x 10-3 kgmol/s.m3.molfrac
1 kGkgmol/s.m2.atm = 0.98692 x 10-5 kgmol/s.m2.Pa
1 kGakgmol/s.m3.atm = 0,98692 x 10-5 kgmol/s.m3.Pa
Konstanta gas ideal
Numerical Value Units
1,9872 g cal/g mol K
1,9872 btu/lb mol oR
82,057 cm3 atm/g mol K
8314,34 J/kg mol K
82.057 x 10-3 m3 atm/kg mol K
8314,34 kg m2/s2 kg mol K
10,731 ft3 lbf/in2 lb mol oR
0,7302 ft3 atm/lb mol oR
1545,3 ft lbf/lb mol oR
8314,34 m3 Pa/kg mol K
Contoh soal konversi satuan
Suatu komponen memiliki nilai kapasitas panas 0,8 berapa nilai kapasitas panas
komponen tersebut dalam ?
Jawab
1.4. Petunjuk praktikum
1.4.1 Tujuan
1. Agar mahasiswa mampu melakukan pengukuran terhadap besaran-besaran fisik dari
suatu produk pangan
2. Agar mahasiswa mampu mengembangkan besaran-besaran fisik untuk
menggambarkan kualitas suatu produk pangan.
3. Agar mahasiswa mampu mengenali kesalahan-kesalahan dalam pengukuran.
4. Memahami pengaruh antara suatu besaran fisik terhadap parameter fisik yang lain.
1.4.2 Bahan:
Tempe
1.4.3 Peralatan:
Pisau, telenan, oven pengering, ayakan tyler 60 mesh, colour reader, penetrometer,
jangka sorong, gelas ukur.
1.4.4 Prosedur kerja:
Kegiatan 1 :
1. Ukur volume tempe (p x l x t, masing-masing pengukuran dilakukan 5 kali).
2. Ukur derajat warna tempe dengan colorreader (pada setiap sisinya, lakukan
pengukuran setiap sisi paling tidak lima titik dimana setiap titik pengukuran
diulang hingga 5 kali).
3. Ukur tekstur tempe dengan penetrometer. Lakukan pengukuran pada paling tidak
8 titik).
4. Hasil pengukuran disajikan dalam bentuk tabel, untuk kemudian dirata-rata. Jika
ada data yang angkanya menyimpang jauh dari nilai rata-rata, coba diuraikan
penyebab penyimpangan data tersebut.
1.5 Lembar Kerja dan Tugas
1.5.1 Lembar Kerja
Laporan Hasil Praktikum
Volume tempe
Ulangan Hasil pengukuran (p x l x t)
Volume (cm3) (SI unit) (sertakan standart deviasi)
Volume (ft3)(British unit)(sertakan standart deviasi)
12345Rata-rata
Jika ada data pada ulangan yang nilai standart deviasinya terlalu besar coba anda
uraikan penyebabnya dan identifikasikan hal-hal yang mungkin mengakibatkan kesalahan
pengukuran tersebut.
Nilai warna tempe
Ulangan a b c L* W
Sisi atas
1
2
3
4
5
Rata-rata
Sisi samping
1
2
3
4
5
Rata-rata
Hal yang harus dikerjakan:
1 Hitung standart deviasi masing-masing data.
2 Bandingkan hasil pengukuran antara sisi atas dan sisi samping dan uraikan sebab
perbedaan ukuran tersebut.
Tekstur tempe
Ulangan Tekstur(SI unit)
Tekstur(British Unit)
1
2
3
4
5
6
7
8
BAB RHEOLOGY
Fluida Newtonian adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang
linier. Contoh fluida yang memiliki karakteristik ini adalah air. Fluida newtonian akan
terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini karena viskositas
dari suatu fluida non newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada
fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung kepada suhu dan
tekanan.
Perbedaan karakteristik akan dijumpai pada fluida non newtonian. Pada fluida jenis
ini, viskositas fluida akan berubah bila terdapat gaya yang bekerja sehingga kurva
tegangan/regangan pada fluida ini tidak linier.
BAB KOLOID
Sistem koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih
zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar
(1-100 nm), sehingga terkena efek Tyndall. Bersifat homogen berarti partikel terdispersi
tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya; sehingga
tidak dijumpai pengendapan. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan, namun tidak
dimiliki oleh campuran biasa (suspensi). Kedua fase bisa berada dalam bentuk gas (G),
cair (L) dan padat (S).
Koloid mudah dijumpai di mana-mana diantaranya: susu, agar-agar, tinta, sampo,
serta awan. Sitoplasma dalam sel juga merupakan sistem koloid. Kimia koloid menjadi
kajian tersendiri dalam kimia industri karena kepentingannya.
Tabel Klasifikasi Sistem Koloid
Jenis Sistem Fase Terdispersi
FasePendispersi
Contoh
Sol padat (SS) padat padat Gelas berwarna
Sol (SL) padat cairan Pasta gigi, tinta
Aerosol/asap (SG) padat gas Debu, asap
Emulsi padat (LS) cairan padat Margarin, mutiara
Aeroemulsi/aerosol cair (LG)
cairan gas Kabut, spray
Busa/buih padat (GS) gas padat Batu apung, foam, spon,
polistirena
Busa/buih (GL) gas cairan Busa sabunj
Penggolongan koloid:
Dispersi koloid : sistem ini secara thermodinamika tidak stabil karena nisbah
permukaan volume yang sangat besar.
Larutan koloid sejati : terdiri dari larutan dengan zat terlarut yang BMnya tinggi
(protein, karbohidrat).
Koloid asosiasi (koloid elektrolit), sistem ini terdiri dari molekul-molekul yang
BMnya rendah yang beragregasi membentuk partikel berukuran koloid. Contoh:
sabun dan detergen.
Sifat-sifat koloid
Sifat optik
Tyndal (1869) menyatakan apabila suatu berkas cahaya dilalukan pada larutan
koloid, maka berkas cahaya tadi akan nampak. Tetapi bila berkas cahaya yang sama
dilalukan pada larutan sejati, berkas tadi tidak kelihatan. Efek ini dikenal sebagai efek
tyndal. Efek tyndal dapat digunakan untuk mengamati partikel-partikel koloid dengan
menggunakan mikroskop.
Sifat kinetik
Sifat kinetik koloid dipengaruhi oleh: gerakan termal (gerak brown) dan gravitasi.
Gerak brown terjadi karena adanya tumbukan antara molekul terdispersi dengan medium
pendispersinya. Gravitasi dapat berupa gravitasi alami yang menyebabkan pengendapan
atau berupa gravitasi buatan (sentrifus).
Sifat elektrik
Kebanyakan senyawa, termasuk koloid akan membentuk suatu permukaan
bermuatan listrik bila berhubungan dengan medium polar seperti air. Sumber muatan:
ionisasi (ionisasi gugus karboksil COO- dan gugus amino NH3+ dari protein); adsorpsi
(ion pada koloid liofobik, contoh: koloid emas yang dibuat dari emas klorida); difusi ion
(difusi tak imbang dari ion yang muatannya berlawanan dengan muatan yang kelak akan
dikandungnya).
Bila partikel koloid yang bermuatan ditempatkan pada medan listrik, maka partikel
tadi akan bergerak ke arah salah satu elektroda bergantung pada muatannya. Proses ini
dikenal dengan elektroforesis. Adanya muatan ini menyebabkan partikel-partikel dalam
koloid akan tolak menolak sehingga agregasi tidak terjadi. Penambahan kation pada
partikel dengan muatan permukaan negatif akan menetralkan muatan tersebut yang dapat
menyebabkan koloid menjadi tidak stabil.
Efek Tyndall
Efek Tyndall ialah gejala penghamburan berkas sinar (cahaya) oleh partikel-partikel
koloid. Hal ini disebabkan karena ukuran molekul koloid yang cukup besar. Efek tyndall
ditemukan oleh John Tyndall (1820 – 1893), seorang ahli fisika inggris. Oleh karena itu
sifat itu disebut efek Tyndall. Efek tyndall adalah efek yang terjadi jika suatu larutan
terkena sinar. Jika larutan sejati disinari dengan cahaya, maka larutan tersebut tidak akan
menghamburkan cahaya. Sedangkan pada sistem koloid cahaya akan dihamburkan, hal
tersebut disebabkan karena partikel-partikel koloid mempunyai ukuran relatif besar untuk
menghamburkan sinar tersebut. Sebaliknya pada larutan sejati, partikel-partikelnya relatif
kecil sehingga hamburan yang terjadi hanya sedikit dan sangat sulit diamati.
Gerak Brown
Gerak brown ialah gerakan partikel-partikel koloid yang senantiasa bergerak lurus
tapi tidak menentu (gerak acak/tidak beraturan). Jika kita amati koloid dibawah
mikroskop ultra, maka kita akan melihat bahwa partikel-partikel tersebut akan bergerak
membentuk zigzag. Pergerakan zigzag ini dinamakan gerak Brown. Partikel-partikel
suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair
dan gas (dinamakan gerak brown), sedangkan pada zat padat hanya beroszillasi di tempat
(tidak termasuk gerak brown). Untuk koloid dengan medium pendispersi zat cair atau
gas, pergerakan partikel-partikel akan menghasilkan tumbukan dengan partikel-partikel
koloid itu sendiri. Sehingga terdapat suatu resultan tumbukan yang menyebabkan
perubahan arah gerak partikel sehingga terjadi zigzag atau gerak Brown.
Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak Brown yang terjadi.
Demikian pula, semakin besar ukuran partikel koloid, semakin lambat gerak Brown yang
terjadi. Hal ini menjelaskan mengapa gerak Brown sulit diamati dalam larutan dan tidak
ditemukan dalam campuran heterogen zat cair dengan zat padat (suspensi). Gerak Brown
juga dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu sistem koloid, maka semakin besar
energi kinetik yang dimiliki partikel-partikel medium pendispersinya. Akibatnya gerak
Brown dari partikel-partikel fase terdispersinya semakin cepat. Demikian pula
sebaliknya, semakin rendah suhu sistem koloid, maka gerak Brown semakin lambat.
Adsorpsi
Adsorpsi ialah peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada
permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel (Catatan:
Adsorpsi harus dibedakan dengan absorbsi yang artinya penyerapan yang terjadi di dalam
suatu partikel). Contoh: (i) Koloid Fe(OH)3 bermuatan positif karena permukaannya
menyerap ion H+. (ii) Koloid As2S3 bermuatan negatif karena permukaannya menyerap
ion S2.
Muatan Koloid
Dikenal dua macam koloid, yaitu koloid bermuatan positif dan koloid bermuatan
negatif.
Koagulasi Koloid
Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid dan membentuk endapan. Dengan
terjadinya koagulasi, berarti zat terdispersi tidak lagi membentuk koloid. Koagulasi dapat
terjadi secara fisik seperti pemanasan, pendinginan dan pengadukan atau secara kimia
seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan.
Koloid Pelindung
Koloid pelindung ialah koloid yang mempunyai sifat dapat melindungi koloid lain
dari proses koagulasi.
Dialisis
Dialisis ialah pemisahan koloid dari ion-ion pengganggu dengan cara ini disebut
proses dialisis. Yaitu dengan mengalirkan cairan yang tercampur dengan koloid melalui
membran semi permeable yang berfungsi sebagai penyaring. Membran semi permeable
ini dapat dilewati cairan tetapi tidak dilewati koloid, sehingga koloid dan cairan akan
terpisah.
Kestabilan Koloid
Ada dua gaya pada sistem koloid yang mempengaruhi kestabilan koloid, yaitu:
1. Gaya tarik menarik. Gaya ini cenderung menyebabkan partikel-partikel koloid
berkumpul membentuk agregat dan kemudian mengendap.
2. Gaya tolak menolak yang disebabkan oleh pertumpangtindihan lapisan ganda elektrik
yang bermuatan sama. Gaya ini akan menstabilkan dispersi koloid
Sol
Pembuatan sol dapat dilakukan dengan menghaluskan butir-butir yang berukuran besar
(dispersi) menggabungkan butir-butir yang lebih kecil (kondensasi).
Emulsi
Emulsi merupakan jenis koloid dimana fase terdispersinya merupakan zat cair.
Gel
Gel merupakan emulsi di dalam medium pendispersi padat. Gel dapat dianggap
terbentuk akibat penggumpalan sebagian sol cair. Pada penggumpalan ini, partikel-
partikel sol akan bergabung membentuk suatu rantai panjang. Rantai ini kemudian akan
saling bertaut sehingga terbentuk suatu struktur padatan di mana medium pendispersi cair
terperangkap dalam lubang-lubang struktur tersebut.
BAB SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah molekul atau
ion yang terdapat di dalam larutan akan tetapi tidak ditentukan oleh jenis zat yang terlarut
atau ukuran zat tersebut. Dua hal yang mempengaruhi sifat koligatif larutan adalah
banyaknya zat terlarut dan jenis pelarut yang digunakan.
Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut maka akan didapat suatu
larutan yang mengalami:
1. Penurunan tekanan uap jenuh
2. Kenaikan titik didih
3. Penurunan titik beku
4. Tekanan osmosis
Penurunan Tekanan Uap Jenuh
Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah
tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair
menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut
mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut sehingga kecepatan penguapan berkurang.
Persamaan untuk menentukan besarnya tekanan uap dapat diperoleh dengan
menggunakan hukum Raoult sebagai berikut:
PA = XA. PoA
PA = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan
XA = fraksi mol komponen A
PoA = tekanan uap zat murni A
Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (tak-atsiri
atau nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA dapat
dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.
Titik Didih Larutan
Titik didih larutan tergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika zat
terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih
rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya, atau
dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya
lebih rendah dari 100oC dan lebih tinggi dari 78,3oC (titik didih air adalah 100oC dan titik
didih etil alkohol adalah 78,3oC). Jika zat terlarutnya tidak mudah menguap atau non-
volatile maka titik didih larutan akan lebih tinggi daripada pelarutnya, atau dikatakan titik
didih larutan naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan karena turunnya tekanan uap
larutan. Kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
Δtb = kb.m
Δtb = kenaikan titik didih larutan
kb = kenaikan titik didih molal pelarut
m = konsentrasi larutan dalam molal
Titik Beku Larutan
Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih
rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan titik beku
larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri maupun tak atsiri. Berdasarkan
hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding
lurus dengan molalitas larutan.
Δtf = kf.m
Δtf = penurunan titik beku larutan
kf = penurunan titik beku molal pelarut
m = konsentrasi larutan dalam molal
Tekanan Osmosis
Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat
menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran
semi permeabel
Menurut van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal :
PV = nRT
Karena tekanan osmosis = π, maka:
dimana:
π = tekanan osmosis (atmosfir)
C = konsentrasi larutan (M)
R = tetapan gas universal = 0,082 L.atm/mol K
T = suhu mutlak (K)
Terdapat beberapa istilah larutan dalam hubungannya dengan tekanan osmosisnya:
Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan
hipotonis
Larutan yang memiliki tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan hipertonis
Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut isotonis.
Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmose, maka
pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermiabel. Peristiwa ini
disebut osmose balik (reverse osmosis), misalnya pada proses pengolahan untuk
memperoleh air tawar dan air laut.
BAB HUKUM-HUKUM THERMODINAMIKA
Definisi dasar:
Lingkungan : segala sesuatu yang berada diluar sistem
Sistem : bagian dari alam semesta fisik yang ada dalam pengamatan
Sistem terbuka : suatu sistem dimana masa maupun energi dapat bertukar dengan
lingkungan
Sistem tertutup : suatu sistem dimana masa tidak dapat bertukar dengan lingkungan
akan tetapi energi dapat
Sistem terisolasi : suatu sistem dimana baik masa maupun energi tidak dapat bertukar
dengan lingkungan
Variabel-variabel
Ada dua macam varibel
Variabel extensive : variabel yang nilainya tergantung dari jumlah material dalam
sistem. Contoh : masa, luas, volume, energi.
Variabel intensive : variabel yang nilainya tidak tergantung dari jumlahmaterial
dalam sistem. Contoh : temperatur dan density
Variabel intensive kadang-kadang dinyatakan dalam bentuk ratio dua variabel extensive
Hukum-hukum gas ideal
Hukum Boyle : P.V = konstan; P1V1 = P2.V2
Hukum Charles dan Gay Lusac : V/T = konstan dan P/T = konstan
Hukum Boyle-Gay Lusac :
(P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2
Hukum gas ideal berlaku jika:
► Molekul gas menempati volume yang tidak tertentu
► Tidak ada gaya tarik menarik diantara molekul
Hukum gas ideal masih bisa berlaku untuk gas dengan tekanan ≤ 10 atm dan temperatur
tinggi. Persamaan gas ideal
P.V = n.R.T
Hukum Avogadro
Dalam temperatur dan tekanan sama, gas dengan volume yang sama mempunyai jumlah
molekul yang sama. V α n atau V/n = konstan
P.V = n.R.T
T = temperatur absolut
T(oK) = t(oC) + 273,15
R = 0,08206 liter atm/K.mol
= 8,314 x 107dyn.cm/K.mol
= 8,314 J/K.mol
= 1,987cal/K.mol
Hukum dalton untuk tekanan partial
Pt = Σ pi
Pt = p1 + p2 + p3…….
Tekanan total merupakan jumlah dari tekanan partial (pi).
pi = tekanan individual untuk masing-masing gas apabila dia sendiri pada volume yang
sama dengan sistem pada temperatur tertentu.
Dimana :
p1 = x1.Pt dan p2 = x2.Pt dst ……
x1 = n1/nt
Hukum-hukum gas nyata:
Persamaan compressibility factor
P.V. = Z.n.R.T
Persamaan van der waals
(P + (a.n2/V2) (V – n.b) = n.R.T
Persamaan virial
P.V/(n.R.T) = 1 + B.n/(V) + C.n2/(V2) +D.n3/(V3)
Persamaan gas pada kondisi tereduksi:
Kondisi kritis adalah suatu kondisi dimana gas tidak akan berubah menjadi cairan.
Hubungan yang menarik timbul antara konstanta Van der Walls dan konstanta kritis
sehingga dapat diturunkan persamaan gas untuk kondisi kritis berupa persaman keadaan
tereduksi sebagai berikut:
Konstanta van der walls yang dinyatakan menggunakan variabel kritis
a = 3.Pc.Vc b = Vc/3 R = 8.(Pc.Vc/3.Tc)
Persamaan van der walls dapat ditulis dengan suku tetapan kritik sehingga diperoleh
persamaan :
(Pr+3/(Vr2))(Vr-(1/3)) = (8/3) Tr
Pr = P/Pc ; Vr=V/Vc ; Tr=T/Tc
(Persamaan keadaan tereduksi)