6.penentuan tegangan permukaan dengan metode berat tetes

7
NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010 Mengukur Tegangan Permukaan Tegangan permukaan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas tegangan permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan permukaan (γ) adalah (Jm -1 ) atau dyne cm -1 atau Nm -1 . Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa kapiler yaitu: γ= drgl 2 dimana d adalah kerapatan cairan, r a dalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan yang ditekan atau yang akan naik dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990). Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya kita memikirkan mengenai benda padat, akan tetapi cairan juga mempunyai kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada udara yang dilarutkan di dalamnya ditekan antara dua pelat lain, maka gaya yang sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti di dalam benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul. Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti selaput yang diregangkan atau lembaran karet yang diregangkan, yang cenderung mempunyai luas permukaan yang

Upload: muhammad-baihaqi

Post on 14-Aug-2015

945 views

Category:

Documents


73 download

TRANSCRIPT

Page 1: 6.Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Metode Berat Tetes

NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010

Mengukur Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas

tegangan permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan

permukaan (γ) adalah (Jm-1) atau dyne cm-1 atau Nm-1. Metode yang paling umum

untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa

kapiler yaitu:

γ=drgl2

dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan

yang ditekan atau yang akan naik dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990).

Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya

kita memikirkan mengenai benda padat, akan tetapi cairan juga mempunyai

kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada

udara yang dilarutkan di dalamnya ditekan antara dua pelat lain, maka gaya yang

sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti di dalam

benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul.

Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti

selaput yang diregangkan atau lembaran karet yang diregangkan, yang cenderung

mempunyai luas permukaan yang minimum. Riak di dalam sebuah kolam yang

tenang ditekan karena riak itu memerlukan pertambahan luas permukaan. Serangga

air mampu bergerak pada permukaan karena berat serangga itu dilawan oleh

hambatan permukaan terhadap deformasi (Atkins, 1994).

Di dalam cairan, sebuah molekul mengalami gaya tarik dari molekul

tetangganya, tetapi pada permukaannya, sebuah molekul hanya dikelilingi sebagian

saja dan akibatnya molekul pada permukaan ini hanya mengalami gaya tarik ke arah

badan cairannya (dapat dikatakan seolah-olah kadar cairan dibungkus oleh suatu

membran atau lapisan yang tidak nampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan

dapat ini yang disebut tegangan permukaan, dan sifat ini pula yang menyebabkan

cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh atau pipa

Page 2: 6.Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Metode Berat Tetes

NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010

kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam. Dan terdapat banyak

fenomena-fenomena tersebut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan

permukaan (Atkins, 1994).

Cara-cara penentuan tegangan muka:

1. 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.Menurut rumus: y = ½ h.d.g.r

Karena kadang-kadang penentuan jari-jari kapiler (v) itu sukar, maka

dipergunakan cairan pembanding yang telah diketahui tegangan mukanya.

2. Metode Tetes

Cairan diteteskan melalui suatu pipa kapiler, waktu jatuh maka berat tetes: 2πvγ

Jadi, mg=2πrγ

γ= mg2πr

Harus dinyatakan supaya jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat tetesan

saja (tidak ada faktor-faktor lain yang mempengaruhinya). Disini biasa digunakan

metode perbandingan. Dihitung tetesan (n) untuk semua volume tertentu (v).

Berat 1 tetesan:

v .dn

Untuk cairan pembandingan:

v1 d2 g

n2

=2 πr y1

Sehingga:

yx

y2

=d y

d2

−n2

n1

(Respati, 1992)

Page 3: 6.Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Metode Berat Tetes

NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya

seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya

tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam

cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya

yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resulton) gaya yang bekerja

pada masing-masing molekul. Pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh

molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya ke samping dan ke bawah, tetapi tidak

ditarik oleh molekul di atasnya karena di atas permukaan cairan berupa fase uap

(udara) dengan jarak antara molekul sangat renggang. Akibatnya terdapat perbedaan

gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya

tersebut mengarah ke bawah karena molekul di bawah permukaan cairan jumlahnya

lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan ke

bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan

tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan.

Adanya tegangan permukaan menyebabkan permukaan cairan seperti ditutupi

oleh hamparan selaput yang elastis, sehingga mampu menahan suatu benda untuk

terapung. Selain itu, akibat adanya tegangan permukaan zat cair selalu berusaha untuk

menyusut atau mendapatkan luas permukaan terkecil karena bentuk ini dianggap

mempunyai energi yang paling rendah (paling stabil). Bentuk yang paling memenuhi

keadaan ini adalah bujur telur (sferik). Sifat cenderung untuk memperkecil luas

permukaan inilah yang menyebabkan tetesan-tetesan cairan berbentuk bulat.

Tegangan permukaan cairan γ, berbeda-beda bergantung pada jenis cairan

dan suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar

seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Tegangan permukaan cairan

turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan

bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga

tegangan permukaannya menurun. Adanya zat terlarut ada cairan dapat menaikkan

atau menurunkan tegangan permukaan tergantung sifat zat terlarutnya. Zat terlarut

dengan susunan kimia sama hampir tidak berpengaruh. Untuk air adanya elektrolit

Page 4: 6.Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Metode Berat Tetes

NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010

anorganik dan nonelektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan

permukaan. Sedangkan adanya zat-zat seperti sabun, detergen dan alkohol adalah

efektif dalam menurunkan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Zat ini

sering disebut dengan surface active agents atau surfactance (Yazid, 2005)

·         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.

Persamaan Tegangan Permukaan

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

Page 5: 6.Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Metode Berat Tetes

NAMA : MUCH.BAYHAKI NIM : 103234027 KELAS : KIMIA A 2010

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 perbandinganantara 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

permukaan dengan 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