LAPORAN PRAKTIKUM PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN DENGAN METODE RAMBAT KAPILER

LAPORAN PRAKTIKUM

KIMIA FISIK II

PERCOBAAN II

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN DENGAN METODE RAMBAT KAPILER

OLEH:

NAMA                                    : ALFAHRU MANGIDI

STAMBUK                                      : A1C413 050

KELOMPOK                         : III B

ASISTEN PEMBIMBING     : WISNU INDRA PRATAMA

LABORATORIUM PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada pada keadaan diam (statis). Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya (F) persatuan panjang (L) yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida. 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 bdab cairan dibungkus oleh suatu membrane/lapisan yang tidak tampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan ini yang disebut tegangan permukaan, dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh/pipa kapiler.

Untuk menentukan tegangan permukaan dapat digunakan berbagai metode, misalnya metode kenaikan kapiler. Metode ini hanya digunakan untuk menentukan tegangan suatu zat cair dan tidak dapat digunakan untuk menentukan tegangan antar permukaan dua zat cair yang tidak bercampur. Bila pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu zat cair, maka zat tersebut akan naik ke dalam pipa sampai gaya gesek ke atas diseimbangkan oleh gaya gravitasi ke bawah akibat berat zat cair.

Pada dasarnya tegangan permukaan zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat relarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan nonmolekuler yang disebut dengan molekul surfaktan. Oleh karena itu dilakukan penentuan tegangan permukaan pada beberapa jenis cairan yang didasarkan atas gaya tarik antar molekul permukaan cairan dengan menggunakan metode rambat kapiler.

B. Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum terhadap percobaan ini yaitu untuk menentukan tegangan permukaan cairan tunggal atau larutan.

C. Prinsip Percobaan

Prinsip dari percobaan ini yakni didasarkan pada gaya tarik-menarik di dalam rongga cairan yang lebih besar daripada gaya tarik oleh uap molekul yang ada diatas permukaan.

BAB II

TEORI PENDUKUNG

A. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan merupakan sifat permukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Pengaruh tegangan tersebut disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik antar- molekul di permukaan zat cair tersebut. Besarnya tegangan permukaan merupakan usaha yang diperlukan cincin untuk menciptakan suatu permukaan baru, sifat permukaan yang dimiliki oleh zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Tegangan ini terjadi jika molekul- molekul di permukaan suatu cairan saling tarik menarik satu sama lain, sehingga menciptakan pembatas antara udara dengan cairan itu (Ermawati, 2008).

B. Tegangan Permukaan Cairan (γ)

Tegangan permukaan cairan (γ) adalah kerja yang dilakukan untuk memperluas permukaan cairan dalam satuan luas. Tegangan permukaan cairan dapat diukur dengan cara drop out, cara buble pressure, tensiometer , cara capilary rise. Metode Pendant drop adalah metode yang sangat luas dipakai, yang hanya membutuhkan sejumlah kecil cairan dan bisa dipakai kesituasi pengukuran yang sulit secara eksperimenpada suhu tinggi ataupun dengan bahan reaktif. Dengan peralatan optik yang baik, itu baik untuk persepuluhan persen. Metode buble juga telah dinyatakan penting untuk pengukuran tensi permukaan logam lebur. Itu telah dipakai juga dalam penentuan tenci interfacial elektrolit mercuri encer (Ginting, 2002).

Tegangan permukaan menyebabkan suatu perbedaan tekanan antara gelembung sabun atau tetesan zat cair bagian dalam dan bagian luar. Suatu gelembung sabun terdiri permukaan film berbentuk bola yang sangat rapat. Dengan suatu lapisan tipis dan diantara zat cair. Tegangan permukaan menyebabkan film cenderung untuk melakukan pengusutan, tetapi sebagaimana gelembung menyusut, sebegitu juga ia menekan udara didalam, menambah tekanan bagian dalam , ke titik yang mencegah pengusutan lebih lanjut. Tekanan permukaan tersebut pada cairan khusus biasanya berkurang sebagaimana temperatur bertambah. Sebagaimana temperatur bertambah dan molekul zat lain berpindah dengan lebih cepat, interaksi antara mendapat pengaruh yang mengurangi mosi merekadan mengurangi tegangan permukaan (Ginting, 2002).

C. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan Cairan

Molekul pada permukaan mengalami tarikan kedalam rongga cairan, karena gaya tarik-menarik didalam rongga cairan dari pada gaya tarik oleh uap molekul yang ada diatas permukaan. Akibat tarikan ini, maka permukaan cenderung mengkerut untuk mencapai luas sekecil mungkin sehingga mempunyai tegangan permukaan. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada permukaan, atau sebagai energi per satuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukan tiap satu satuan luas pada suhu, tekanan dan komposisi tetap. Selain tegangan permukaan γ untuk sitem cair-uap, dikenal pula tegangan antarmuka γᵢ untuk dua cairan yang tak saling campur (Anonim, 2015).

Faktor-taktor yang mempengaruhi γ antara lain suhu, tekanan dan konsentrasi larutan. 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 kearah benda cairannya, (dapat dikatakan seolah-olah benda cairan dibungkus oleh suatu membran atau lapisan yang tidak tampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan inilah yang disebut tegangan permukaan dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan yang dapat merambat pada pembuluh atau pipa kapiler serta dapat mengembangkan selembar kertas logam (Anonim, 2015).

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. Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor suhu dan dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan. Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut juga akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar (Maulina, 2013).

Molekul pada permukaan suatu cairan ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik dari molekul dibawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul uap yang ada pada bagian lain dari permukaan. Tarikan ke dalam ini bila mungkin, menyebabkan permukaan berkontraksi dan menyebabkan terjadinya gaya dalam bidang permukaan. Tegangan permukaan menyebabkan terbentuknya tetesan bulat, kenaikan air dalam kapiler, dan gerak cairan lewat zat padat berpori. Zat padat juga mempunyai tegangan permukaan, tetapi sukar untuk ditentukan. Kristal cenderung untuk membentuk bidang-bidang tegangan permukaan terendah (Mulyono, 2013).

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

1. Alat

Alat yang digunakan dalam percibaan ini yakni pipa kapiler, gelas kimia 500 mL dan 100 mL, termometer, gelas ukur 100 mL dan botol semprot.

2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yakni garam dapur (NaCl), deterjen, kloroform, aseton, dan aquades.

B. Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan dalam percobaan penentuan tegangan permukaan cairan dengan metode rambat kapiler yaitu:

1. Dicuci piknometer dengan aquades, etanol, kemudian aseton, lalu dikeringkan dan barulah dibilas dengan cairan yang akan diperiksa.

2. Dimasukan larutan garam sebanyak 50 mL ke dalam pipa kapiler yang telah diketahui beratnya, kemudian ditimbang kembali, lalu ditentukan berat larutan garam dalam pipa kapiler dan dihitung massa jenis larutan garam.

3. Setelah ditentukan massa jenis larutan garam, selanjutnya dimasukan ke dalam pipa kapiler.

4. Ditiup pipa kapiler yang telah dirangkai dengan peniup hingga aquades naik beberapa cm keatas, lalu dibiarkan turun kembali. Dan langkah ini dilakukan sebanyak tiga kali.

5. Diganti sampel aquades secara berurutan dengan larutan deterjen, kloroform, aseton, dan aquades, untuk mendapatkan nilai h dengan cara yang sama seperti perlakuan larutan garam.

Dihitung semua tegangan permukaan sampel yang digunakan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Data Pengamatan

Tabel 1. Penentuan Tegangan Permukaan

No.	Sampel	Ketinggian h (cm)				Volume (mL)	(g/ mL)
No.	Sampel	h₁	h₂	h₃		Volume (mL)	(g/ mL)
1.	Larutan NaCl	0,39	0,4	0,4	0,39	50
2.	Larutan Detergen	0,41	0,41	0,41	0,41	50	1,002045
3.	kloroform	0,33	0,33	0,33	0,33	50
4.	Aseton	0,4	0,4	0,41	0,4	50	0,7564
5.	Aquades	0,4	0,4	0,4	0,4	50	1,0136

Keterangan: gaya gravitasi (g) = 10 m/s²=1000 cm/s²

jari-jari kapilar (r) = 0,5 cm

B. Perhitungan

1. Untuk Aquades

a. Massa Jenis Aquades

b. Tegangan Permukaan Aquades

2. Untuk Kloroform

a. Massa Jenis Kloroform

b. Tegangan Permukaan Kloroform

3. Untuk Aseton

a. Massa Jenis Aseton

b. Tegangan Permukaan Aseton

4. Untuk Larutan Garam

a. Massa Jenis Larutan Garam

b. Tegangan Permukaan Larutan Garam

5. Untuk Larutan Deterjen

a. Massa Jenis Larutan Deterjen

b. Tegangan Permukaan Larutan Deterjen

C. Pembahasan

Tegangan permukaan adalah gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada permukaan atau sebagai energi persatuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan tiap satu satuan luas pada suhu, tekanan dan komposisi tetap. 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. Pada zat cair yang adesi berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil dari pada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesi berlaku sebaliknya.

Tegangan permukaan cairan dapat ditentukan dengan berbagai metode, salah satunya adalah metode rambat kapiler. Metode rambat kapiler merupakan suatu cara sederhana dengan hasil yang cukup teliti menentukan tegangan permukaan suatu cairan, yaitu gaya tarik molekul dari molekul tetangganya yang terjadi pada permukaan cairan. Metode ini hanya digunakan untuk menentukan tegangan suatu zat cair dan tidak dapat digunakan untuk menentukan tegangan antar permukaan dua zat cair yang tidak bercampur. Metode rambat ini berdasarkan kenyataan bahwa kebanyakan cairan dalam pipa kapiler mempunyai permukaan lebih tinggi dari pada permukaan di luar pipa. Ini terjadi, bila cairan membasahi bejana. Cairan membentuk permukaan yang cembung. Cekung bila gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesi, cembung bila gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara parikel sejenis, sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang tidak sejenis.

Untuk menentukan tegangan permukaan suatu cairan dengan menggunakan metode rambat kapiler, pada percobaan ini digunakan lima jenis larutan yaitu Aquades, Kloroform, Aseton, NaCl 5% dan larutan Detergen 5%. Untuk mengaktifkan pipa kapiler dan menghilangkan kotoran-kotoran yang menempel pada pipa kapiler, maka terlebih dahulu pipa kapiler dicuci dengan menggunakan aquades, alkohol kemudian aseton yang dimasukkan ke dalam pipa kapiler secara bergantian. Setelah dicuci dan dikeringkan, kelima jenis larutan tersebut akan dimasukkan ke dalam pipa kapiler secara bergantian untuk ditentukan tegangan permukaannya.

Pengamatan yang dilakukan, dengan menggunakan aquades sebagai larutan pertama yang akan dimasukkan ke dalam pipa kapiler, yang kemudian diberikan tekanan pada salah satu ujung pipa kapiler tersebut dengan cara peniupan, sehingga Aquades dapat naik ke atas dan mengalami efek kapiler. Hal yang sama dilakukan juga pada keempat larutan lainnya yaitu Aseton, kloroform, larutan NaCl 5%, dan larutan Detergen 5 %. Larutan sangat dipengaruhi oleh gaya antar molekulnya dan mengalami kenaikan yang berbanding lurus dengan gaya antar molekulnya. Semakin besar gaya yang bekerja pada larutan tersebut maka semakin tinggi pula kenaikan larutan itu. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil gaya yang bekerja pada larutan itu, maka semakin kecil pula kenaikan larutan itu pada pipa kapiler. Dalam percobaan ini, larutan yang mengalami perubahan kenaikan ketinggian paling besar adalah detergen 5% dibanding dengan larutan yang lainnya. Hal ini disebabkan karena gaya antara molekul-molekul detergen jauh lebih besar jika dibandingkan larutan yang lainnya sehingga terjadi perubahan kenaikan tinggi yang lebih besar. Dalam hal ini air hanya digunakan sebagai pembanding.

Dalam menentukan tegangan permukaan perlu diketahui massa jenis setiap larutan yang akan ditentukannya dengan menggunakan piknometer. Tegangan permukaan zat cair sangat dipengaruhi oleh massa jenis cairan zat cair tersebut. Makin besar massa jenisnya makin besar pula tegangan permukaannya. Massa jenis larutan juga berbanding terbalik dengan volume larutan. Berdasarkan perhitungan yang dihasilkan, maka diperoleh massa jenis dari aquades sebesar 1,0136 g/mL, larutan NaCl 5% sebesar

g/mL, 0,7564 g/mL dan larutan detergen 5% sebesar 1,002045 g/mL. Setelah diperoleh massa jenis dari masing-masing larutan, selanjutnya ditentukan tegangan permukaan larutan tersebut. Dimana tegangan permukaan juga sangat dipengaruhi oleh besarnya massa jenis larutan, gaya gravitasi, tinggi larutan dan jari-jari pipa kapiler. Berdasarkan perhitungan yang diperoleh, maka tegangan permukaan aquades adalah

, NaCl 5% adalah

, aseton

dan larutan detergen 5% adalah

Dalam hal ini yang mempunyai tegangan permukaan paling besar adalah detergen 5%, yang disebabkan karena besarnya massa jenis detergen jika dibandingkan dengan sampel yang lainnya dan nilai kenaikan larutan detergen 5% pada pipa kapiler juga relatif lebih tinggi dibandingkan dengan aquades dan larutan NaCl.

BAB V

SIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan terhadap percobaan penentuan tegangan permukaan cairan dengan metode rambat kapiler, diperoleh besar tegangan permukaan pada masing-masing sampel yakni aquades, kloroform, aseton, larutan garam dan detergen secara berturut-turut yaitu 0,98826, ; 0,7564; 0,1545, dan 0,160227 dyne/cm.