Viskositas Cairan Menentukan Jari2 Molekul

VISKOSITAS CAIRAN

Kimia Fsika I

Semester Genap 2009/2010

VISKOSITAS CAIRANPENGUKURAN VISKOSITAS UNTUK MENENTUKAN

JARI-JARI MOLEKULI. TUJUANa. Melatih menggunakan Viskometer Ostwald.

b. Menggunakan pengukuran viskositas untuk menentukan sifat-sifat molekul.

II. TEORIViskositas suatu cairan atau larutan merupakan indeks hambatan alir cairan. Viskositas dapat diukur dengan menggunakan laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder dan dapat digunakan untuk cairan atau gas.Viskositas adalah ketidakkuasaan pengaliran cairan yang disebabkan oleh gesekan antara bagian-bagian dalam cairan. Viskositas memiliki arti lain yaitu kekentalan. Viskositas dapat dianggap sebagai gesekan didalam fluida karena adanya viskositas ini maka untuk menggerakkan salah satu fluida diatas lapisan-lapisan lainnya atau supaya satu permukaan dapat meluncur diatas permukaan lainnya bila diantara permukaan ini terdapat lapisan fluida haruslah dikerjakan satu gaya.

Pemisahan yang sederhana adalah pengaliran cairan dalam pipa mendatar yang pengalirannya laminer. Pengaliran laminer adalah pengaliran yang apabila cairan itu dapat dipandang menjadi lapisan-lapisan yang bergerak menjadi kecepatan alir antara lapisan satu dengan lapisan lainnya. Antara lapisan-lapisan itulah yang menimbulkan gesekan.

Menentukan jenis aliran dari suatu cairan apakah laminer atau bukan bisa berdasarkan Bilangan Reynold, yaitu bilangan yang tidak berdimensi dan besar angkanya sama dalam setiap sistem dalam satu satuan tertentu. Aliran laminer memiliki NR 0 2000 dan aliran turbulan NR memiliki NR 2000. Seperti pada persamaan :

NR = x V x D

Salah satu percobaannya yaitu untuk menentukan viskositas minyak linier dengam menggunakan drum viskositas (viskositas silinder berputar) dimana silindernya lebih besar. Minyak yang akan diukur viskositasnya lebih besar dituang kedalam silinder sehingga mengisi ruang diantara dua sisi silinder. Kalau silinder dalam keadaan berputar (silinder mampat) maka lapisan minyak disekeliling silinder dalam ikut berputar dan lapisan minyak yang menempel didinding dalam akan tetap tinggal di dalam, diam seperti halnya dinding itu. Maka terjadilah gradien kecepatan sepanjang arah radikal dari sumbu putar silinder, dianggap bahwa gradien kecepatan itu adalah linear.Viskositas ada 2, yaitu :1. Viskositas Dinamik, yaitu gaya per satuan luas yang dibutuhkan untuk menggeser lapisan zat cair dengan satuan kecepatan terhadap lapisan yang berdekatan dengan fluida itu.

2. Viskositas Kinematika, yaitu viskositas dinamik dibagi dengan densitinya.Viskositas suatu cairan merupakan fungsi ukuran luas permukaan dan gaya tarik-menarik antar molekul serta struktur zat molekul tersebut. Setiap molekul dalam zat cair tersebut dianggap dalam kedudukan sebanding, maka sebelum lapisan melewati lapisan molekul lainnya, diperlukan suatu gaya tertentu yang sebanding dengan sifat-sifat fisika cairan tersebut, seperti :

massa jenis

titik didih

titik beku

viskositasSatuan SI untuk viskositas adalah N s/m2 = Pa s (Pascal sekon). Sedangkan menurut sistem cgs satuan viskositas adalah Poise (1 Poise = 0,1 Pa s) yang setara dengan dyne s/cm2. Suatu cairan mempunyai viskositas absolut atau dinamik 1 Poise, bila gaya 1 dyne diperlukan untuk menggerakkan bidang seluas 1 cm2 pada kecepatan 1 cm/dt terhadap permukaan bidang datar sejauh 1 cm.Faktor yang mempengaruhi kekentalan cairanatau viskositas cairan :

1.Gaya tahanan terhadap gerak selapis molekul-molekul disekitar lapisan tersebut. Gaya dalam cairan tersebut diantaranya :

a. Gaya tarik molekul Vander WaalsDimana pengaruh gaya Vander Waals dapat menyebabkan kekentalan bertambah, jika berat molekul bertambah.

b. Gaya-gaya dwi kutub

Adanya dwi kutub menyebabkan kekentalan bertambah sebanding dengan gaya tersebut.

c. Gaya ikatan hidrogen

Adanya ikatan hidrogen sangat berpengaruh terhadap kekentalan cairan dan adanya zat yang tersuspensi seperti eritrosit dan protein menyebabkan kekentalan bertambah.

2. Luas permukaan

Semakin kecil permukaan maka viskositasnya akan semakin kecil dan semakin besar permukaan maka viskositasnya akan semakin besar.

3. Suhu

Semakin tinggi suhu, kekentalan cairan akan berkurang dan semakin kecil suhu kekentalan cairan akan bertambah.

4. Khusus untuk senyawa hidrokarbon juga dipengaruhi oleh rantainya dimana rantai terpanjang lebih kecil viskositasnya dibandingkan dengan hidrokarbon yang rantainya bercabang. Secara umum, viskositas cairan dapat ditentukan dengan 2 metode, yaitu :

Metoda Viskometer Ostwald,

Metoda ini ditentukan berdasarkan Hukum Poiseuille menggunakan alat Viskometer Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari a ke b.

Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan ke dalam viskometer yang diletakkan pada termostat. Cairan kemudian diisap dengan pompa ke dalam bola C sampai diatas tanda a. Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperlukan dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch.

Viskositas dihitung sesuai persamaan Poiseuille berikut :

= P r4 t

8 V l- Metoda Viskometer Bola Jatuh

Viskositas cairan dapat ditentukan dengan metoda bola jatuh berdasarkan Hukum Stokes. Penetapannya diperlukan bola kelereng dari logam dan alat gelas silinder berupa tabung.

Einsten menurunkan sebuah persamaan yang menggambarkan hubungan antara volume zat terlarut dengan viskositas larutan. Persamaan itu adalah :

/ o = 1 + 2,5

= viskositas larutan

o = viskositas pelarut

= fraksi volume zat terlarut (dengan menganggap partikel zat terlarut berbentuk bola)Apabila persamaan Einstein tadi disusun kembali, akan diperoleh :

/ o = 1 + 6,3x1021 r3 Cr = jari-jari molekul zat terlarut dalam cm(disini dianggap bahwa partikel zat terlarut dalam bentuk bulat, sehingga volumenya sama dengan 4/3 r3. Pada kenyataannya sangat jarang ditemui partikel zat terlarut dalam bentuk bulat. Jadi yang akan ditentukan dalam percobaan ini adalah jari-jari efektif dengan anggapan bahwa partikel zat berbentuk bulat).

C = Konsentrasi partikel (molekul) zat terlarut dalam satuan mol liter -1.Dari persamaan di atas terlihat bahwa apabila dibuat kurva / o sebagai fungsi C, akan diperoleh sebuah garis lurus dengan slop 6,3x1021 r3. viskositas dapat diukur dengan menggunakan viskometer Ostwalt (ataupun yang lain). Biasanya viskositas ditentukan dengan jalan membandingkan waktu alir larutan dengan waktu alir pelarut (air). Viskositas larutan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

/ o = td / todo

dan o: viskositas larutan dan pelarut

t dan to

: waktu alir larutan dan pelarut

d dan do: massa jenis larutan dan pelarut III. PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

*Alat*

Viskometer Ostwald

Pipet 10 ml

Buret 50 ml 2 buah

Erlenmeyer 100 ml 4 buah

Stopwatch

Penangas air

*Bahan*

Gliserol

Alkohol atau aseton

3.2 Skema Kerja

- Buat larutan dengan konsentrasi 1,0; 0,75; 0,50 dan 0,25 M

Bersihkan dengan alkohol/aseton

Masukkan 5 ml larutan gliserol kedalamnya

Ukur waktu alir

Perbedaan waktu tidak lebih dari 0,5 detik

Bersihkan viskometer dan ukur waktu alir larutan gliserol lain

3.1 Skema Alat

Keterangan :

1. Tabung A

2. Tabung B

3. Batas atas

4. Batas bawah

5. Pipa kapiler

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Data dan Perhitungan

C Gliserol

= 87%

d Gliserol

= 1,26 g/ml

Mr Gliserol= 92 g/mol

M = d x C x 1000

Mr

= 1,26 g/ml x 87 % x 1000

92 g/mol

= 11,91 M

A. Menentukan Volume

Larutan Gliserol 1 M

V1 x M1 = V2 x M2V1 x 11,91 M = 100 ml x 1 M

V1 = 8,4 ml

- Larutan Gliserol 0,75 M

V1 x M1 = V2 x M2

V1 x 11,91 M = 100 ml x 0,75 M

V1 = 6,3 ml

-Larutan Gliserol 0,50 M

V1 x M1 = V2 x M2

V1 x 11,91 M = 100 ml x 0,50 M

V1 = 4,2 ml


V1 x M1 = V2 x M2

V1 x 11,91 M = 100 ml x 0,25 M

V1 = 2,1 ml

Konsentrasit1 (s)t2 (s)t rata-rata (s)

1 M13,5314,2413,885

0,75 M14,1512,9213,535

0,50 M12,2712,4812,375

0,25 M12,0911,9212,005

t1 aquadest = 12,05 s

to = t1 + t2 = (12,05 s + 12,7 s) = 12,06 s

2 2

B. Menentukan Waktu Air

-Larutan Gliserol 1 M

t / to = 13,885 s / 12,06 s = 1,151 s


t / to = 13,535 s / 12,06 s = 1,122 s


t / to = 12,375 s / 12,06 s = 1,026 s

- Larutan Gliserol 0,25 M

t / to = 12,005 s / 12,06 s = 0,995 s

C. Menentukan Massa Jenis


d / do = 1 + 0,021 x 1 M = 1,021


d / do = 1 + 0,021 x 0,75 M = 1,01575


d / do = 1 + 0,021 x 0,50 M = 1,0105


d / do = 1 + 0,021 x 0,25 M = 1,0052

D. Menentukan Viskositas-Larutan Gliserol 1 M

/ o = t / to x d / do

= 1,151 x 1,021 = 1,175


/ o = t / to x d / do

= 1,122 x 1,01575 = 1,139-Larutan Gliserol 0,50 M

/ o = t / to x d / do

= 1,026 x 1,0105 = 1,036-Larutan Gliserol 0,25 M

/ o = t / to x d / do

= 0,955 x 1,00525 = 1,00022

E. Menentukan Jari-Jari





Konsentrasit / tod / do / or(Ao )

1 M1,1511,0211,1753,028

0,75 M1,1221,01571,1393,087

0,50 M1,0261,01051,3082,252

0,25 M0,9951,00521,000220,518

A. Regresi Viskositas

XYX.YX2

11,1751,1751

0,751,1390,8540,5625

0,501,0360,5180,25

0,251,000220,2500,0625

= 2,5 = 4,35 = 2,797 = 1,875

Persamaan Regresi

Y = A + BX

= 0,93 + 0,25X

B.Regresi Waktu Alir

XYX.YX2

11,1511,1511

0,751,1220,8410,563

0,501,0260,5130,250

0,250,9950,2490,062

= 2,5 = 4,294 = 2,754 = 1,875

Persamaan Regresi

Y = A + BX

= 0,932 + 0,226X

C. Regresi Massa Jenis

XYX.YX2

11,0211,0211

0,751,01570,7620,563

0,501,01050,5050,250

0,251,00520,2510,062

= 2,5 = 4,0524 = 2,539 = 1,875

Persamaan Regresi

Y = A + BX

= 0,999 + 1,013X

D. Regresi Jari-Jari

XYX.YX2

13,0283,0281

0,753,0872,3150,563

0,502,2521,1260,250

0,250,5180,12950,0625

= 2,5 = 8,885 = 6,5985 = 1,875

Persamaan Regresi

Y = A + BX

= 0,13 + 3,346X

4.2 Pembahasan

Dalam pratikum kali ini, kami melakukan pratikum dengan judul viskositas caiaran dalam pengukuran viskositas untuk menentukan jari-jari molekul. Selain menentukan jari-jari molekul dalam pratikum ini juga menentukan volume, waktu alir, massa jenis serta viskositas.

Dari pratikum yang telah kami lakukan, kami mendapatkan hasil yang cukup memuaskan, dimana data yang kami dapatkan tersebut berbanding lurus dengan waktu alirnya atau jari-jari molekulnya. Dimana semakin besar konsentrasi larutan maka akan semakin besar pula waktu alir larutan tersebut. Dengan bertambahnya konsentrasi larutan maka maka jari-jari molekulnya juga akan semakin besar sehingga viskositasnya juga semakin besar.

Pada pratikum ini ada beberapa kesalahan yang mungkin terjadi :

1.Dalam proses pengenceran, pengukuran volume zat yang diinginkan kurang tepat jumlahnya karena gelas ukur yang digunakan kurang memungkinkan untuk mengukur volume zat yang digunakan.

2.Kemungkinan dalam pengenceran zat (gliserol) saat melakukan pengocokan dalam labu ukur kurang sempurna, sehingga larutan yang terbentuk kurang sempurna (kurang homogen).

3.Pada saat menghitung waktu alir zat pada pipa kapiler kurang teliti dalam pembacaan skala pada stopwatch atau kurang tepat pada saat melihat tanda batas pada pipa kapiler tersebut.

Dalam pratikum viskositas ini cairan yang digunakan adalah gliserol. Gliserol yang digunakan pada pratikum ini dengan konsentrasi 1 M, 0,75 M, 0,50 M, dan 0,25 M. Dari pratikum yang telah dilakukan didapatkan data regresi sebagai berikut :

- Regresi viskositas Y = 0,93 + 0,25X

- Regresi waktu alir Y = 0,932 + 0,226X

- Regresi massa jenis Y = 0,999 + 1,013X

- Regresi jari-jari Y = 0,13 + 3,346X

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

Viskositas merupakan ukuran kekentalan suatu cairan. Viskositas akan tinggi jika jari-jari molekul besar dan struktur molekul besar juga yang akan memperbesar viskositas larutan tersebut. Untuk memperpanjang dan memperbesar jari-jari molekul larutan dapat dilakukan dengan mempertinggi konsentrasi larutan.

Semakin besar konsentrasi maka akan semakin besar viskositas, massa jenis, waktu alir dan jari molekulnya.

5.2 Saran

Untuk memperoleh hasil yang lebih baik maka pada pratikum selanjutnya diharapkan kepada pratikan agar :

Memahami prosedur kerja dan teori

Berhati-hati dalam melakukan pengenceran Teliti dalam memipet larutan

Teliti dalam melihat stopwatchJAWABAN PERTANYAAN1. Hitung jari-jari molekul gliserol secara teoritis.

Rumus molekul : CH2(OH).CH(OH).CH2(OH)

Panjang ikatan : O H = 1,0 Ao

O C = 1,2 Ao

C C = 1,5 AoSemua sudut ikatan dianggap mendekati 109. Bandingkan dengan jari-jari hasil perhitungan secara teoritis dan jari-jari yang diperoleh dari percobaan.Jawab :

DAFTAR PUSTAKADorgs, S.K 1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal Ed I. Universitas Indonesia Press : Jakarta

Sears, Zemansky. 1991. Fisika Untuk Universitas I. Bina Cipta : Bandung

Sukardjo, Dr. 1989. Kimia Fisika I. FMIPA IKIP : YogyakartaLarutan gliserol

Viskometer

Ulangi 3 kali

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Pengukuran Viskositas untuk Menentukan Jari-Jari Molekul

_1221883386.unknown

_1221889222.unknown

_1221891867.unknown

_1221892839.unknown

_1221898027.unknown

_1221898195.unknown

_1331991714.unknown

_1331991750.unknown

_1331991768.unknown

_1331991728.unknown

_1331991706.unknown

_1221898112.unknown

_1221892897.unknown

_1221897933.unknown

_1221892868.unknown

_1221891926.unknown

_1221892637.unknown

_1221891893.unknown

_1221891401.unknown

_1221891519.unknown

_1221891792.unknown

_1221891463.unknown

_1221891346.unknown

_1221884130.unknown

_1221888811.unknown

_1221889068.unknown

_1221889157.unknown

_1221888925.unknown

_1221889020.unknown

_1221884267.unknown

_1221884282.unknown

_1221888690.unknown

_1221884234.unknown

_1221883814.unknown

_1221883853.unknown

_1221883482.unknown

_1221882973.unknown

Documents

Viskositas Cairan Menentukan Jari2 Molekul