LAPORAN PRAKTIKUM SATOP 1 TEGANGAN PERMUKAAN

LAPORAN TETAP

PRAKTIKUM SATUAN OPERASI

TEGANGAN PERMUKAAN

Oleh :

IMFRANTONI PURBA

O5111003014

KELOMPOK 3

TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDRALAYA

2012

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

            Tegangan permukaan adalah gaya perentang yang diperlukan untuk membentuk selaput yang diperoleh dengan membagi suku energi permukaan dengan panjang suku Rn selaput dalam kesetimbangan. Tegangan permukaan ini terjadi akibat perbedaan tarik menarik timbal-balik antara molekul-molekul zat cair dekat permukaan dan molekul-molekul yang terletak agak lebih jauh dari permukaan dalarn zat cair yang sarna. 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 volum gas selalu berubah sesuai dengan bentuk wadahnya. Molekul memiliki daya tarik menarik antara molekul yang sejenis yang disebut dengan daya kohes, 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 permukaan suatu zat cair akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak adanya keseimbangan daya kohesi. Tegangan yang terjadi pada permukaan tersebut dinamakan tegangan permukaan (Kanigan, 2006).

            Cara yang sama dapat dijelaskan terjadinya perbedaan tegangan bidang batas dua cairan yang tidak dapat bercampur. Tegangan yang terjadi antara dua cairan tersebut dinamakan tegangan bidang batas. Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi pada bidang mengakibatkan antara kedua zat cair itu semakin susah untuk bercampur. Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit, tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu antara lain sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut akan mudah bercampur. Penjelasan di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi tegangan permukaan pada suatu bidang akan menyebabkan dua zat cair yang berbeda akan susah untuk bercampur (stabil) yang dikarenakan adanya pembentukan permukaan baru. Banyak fenomena-fenomena alam yang kurang kita perhatikan akan tetapi fenomena-fenomena tersebut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan permukaan. Sering terlihat peristiwa-peristiwa alam yang tidak diperhatikan dengan teliti misalnya tetes-tetes zat cair pada pipa kran yang bukan sebagai suatu aliran, laba-laba air yang berada di atas permukaan air, mainan gelembung-gelembung sabun, pisau silet yang diletakkan perlahan-lahan diatas permukaan zat cair yang terapung  dan naiknya air pada pipa kapiler (Rimba, 2010).

Akibat tegangan permukaan ini setetes cairan cenderung berbentuk bola, karena dalam bentuk bola itu cairan mendapatkan daerah permukaan yang tersempit. Inilah yang menyebabkan tetes-tetes embun yang jatuh pada sarang laba-laba berbentuk bola. Tarikan pada permukaan cairan membentuk semacam kulit penutup yang tipis. Nyamuk dapat berjalan di atas air karena berat nyamuk dapat diatasi oleh kulit ini (Kwee Ie Tjen,2010).

            Tegangan permukaan g didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida. 

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masing jauh lebih besar dari ukuran satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida 2gL dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin (Dinamometer), Sehingga tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar,

dimana,           g = tegangan permukaan (N/m)

                        F = gaya (Newton)

                        L = panjang permukaan selaput fluida (m)

Dalam metode kenaikan kapiler, rumus untuk mencari gaya ke bawah dan gaya ke atas adalah sebagai berikut:

Gaya ke bawah :

        =  -. r² . d . h . g

Gaya ke atas :

        =   -2  r .  cos θ

Keterangannya:

 θ     = sudut kontak (θ sangat kecil ≈ 1, sehingga cos θ  = 0 )

 h      = tinggi permukaan zat cair

 d      = berat jenis zat cair

 g       = gravitasi bumi

 r       = jari – jari kapiler

∂        = tegangan permukaan

Pada saat kesetimbangan :  Gaya ke atas = gaya ke bawah

          2 r . cos θ  =   r² . h . g

                                        =  ½ . r . h . d . g

Pada metode tetes, rumus untuk mencari gaya berat cairan dan gaya tegangan muka adalah sebagai berikut:

Gaya berat cairan  =  m . g

Gaya tegangan muka  =  2 π r . ∂

maka:

         ∂  =  m   .    g  

                  2 π r            (Tim Dosen Kimia Fisika IV, 2011)

B. Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah dapat menentukan tegangan permukaan suatu zat cair secara relatif dengan air sebagai zat pembanding.

II. TINJAUAN PUSTAKA

            Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya, tetapi di permukaan 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 dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal dengan istilah Tegangan Permukaan. Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Tegangan permukaan dilihat dari interaksi molekul benda dan zat cair. Gaya ke atas untuk menopang jarum agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair. Gaya yang diperlukan untuk mengangkat jarum adalah gaya ke atas dijumlah gaya berat jarum (mg) (Tim Dosen Kimia Fisika I, 2006).

            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 badan cairan dibungkus oleh suatu membran/lapisan yang tidak tampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan inilah yang disebut teganggan permukaan , dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh/pipa kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam (Ali, 2005)

Pada permukaan zat cair tiap partikel ditarik oleh partikel-partikel terdekat yang berada di samping dan dibawahnya, tetapi tidak ditarik oleh partikel di atasnya ( karena tidak ada partikel di atas permukaan zat cair ). Akibatnya, ada resultan gaya berarah ke bawah yang bekerja di lapisan-lapisan atas zat cair. Akibat tegangan permukaan ini setetes cairan cenderung berbentuk bola  karena dalam bentuk bola itu cairan mendapatkan daerah permukaan yang tersempit. Inilah yang menyebabkan tetes-tetes embun yang jatuh pada sarang laba-laba berbentuk bola. Tarikan pada permukaan cairan membentuk semacam kulit penutup yang tipis. Nyamuk dapat berjalan di atas air karena berat nyamuk dapat diatasi oleh kulit ini (Atkins, 2007).

III.  METODE PRAKTIKUM

A. Tempat dan Waktu

Praktikum Tegangan Permukaan terlaksana pada hari Selasa, tanggal 6 Maret 2012 dimulai pada pukul 13.00 sampai dengan 14.40, di Laboratorium Kimia Hasil Pertanian, Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sriwijaya.

B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1) beaker gelas, 2) gelas ukur, 3) neraca analitik, 4) pipet tetes.

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1) aquadest, 2) deterjen berbagai merek.

C. Cara Kerja

Metode Tetes

            Cara kerja yang harus dilakukan pada praktikum tegangan permukaan ini adalah dengan cara:

1.      Detergen  ditimbang didalam beker gelas A, detergen tersebut dilarutkan dengan aquadest sesuai dengan masing-masing perlakuan.

2.      Larutan tersebut dipindahkan ke beker gelas B dengan cara diteteskan.

3.      Masing-masing perlakuan dihitung dan dicatat berapa tetes .

4.      Percobaan ini diulang dua kali untuk setiap macam zat cair yang akan diselidikinya.

5.      Data dianalisa dengan menggunakan perhitungan ketidakpastian pengukuran dalam percobaan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

            Hasil yang idapat dari praktikum tegangan permukaan dalam metode tetes adalah sebagai berikut:

Tabel Hasil Praktikum Tegangan Permukaan Tentang Metode Tetes

Kelompok	Merk Bahan	Banyak Tetes Dalam Volume
		I	II	III
I dan II	A	961	908	-
III dan IV	B	669	593	-
V dan VI	C	483	445	-

B.    Pembahasan

            Dari praktikum yang telah dilaksanakan, diketahui bahwa jumlah tetesan tergantung pada bahan yang digunakan dan juga jumlah tiap pelarutnya. Hal ini dibuktikan oleh data yang ada, yaitu :

Bahan deterjen Rinso yang digunakan oleh kelompok I dan kelompok V. Ketika rinso dengan massa 2 gr dilarutkan dengan pelarut aquades sebanyak 20 ml, rinso dapat terlarut dengan mudah, rinso lebih mudah terlarut dan masih memiliki sifat encer sehingga jumlah tetesan yang didapat mmiliki nilai yang sangat tinggi. Hal  ini dikarenakan rinso memiliki butiran yang halus dan mudah larut dalam pelarut (air).  Kelompok III dan kelompok IV bahan yang digunakan yaitu deterjen daia. Ketika daia dilarutkan dengan pelarut, daia tidak bisa langsung larut, dan pelarut yang digunakan memiliki jumlah yang sama, namun pada larutan iniair semakin mengental sehingga jumlah tetesan yang didapat lebih sedikit. Kelompok V dan kelompok VI bahan yang digunakan yaitu deterjen attack. Ketika bahan dilarutkan dengan pelarut air dengan volume yang sama dengan perlakuan yang dilakukan kelompok sebelumnya attack sulit terlarut  sehingga jumlah tetesan yang didapat juga sedikit. Butiran attack dan daia yang kasar dan keras sulit untuk dilarutkan  oleh aquadest. Hal ini dikarenakan deterjen attack dan daia memiliki butiran yang keras dan kasar, sehingga butiran attack dan daia yang sulit larut  masih banyak tersisa pada gelas beker setelah pelarutan dan pengadukan berlangsung. Sedangkan butiran rinso yang kecil dan halus mudah diikat oleh aquadest. Semakin banyak pelarut yang digunakan semakin tinggi jumlah tetesan yang didapat.

             Namun jumlah dan bentuk bahan yang akan dilarutkan juga berpengaruh pada jumlah tetesan. Apabila jumlah pelarut dan jumlah bahan yang digunakan tidak seimbang, maka jumlah tetesan yang akan didapat akan sedikit. Molekul-molekul zat cair yang berada di bagian dalam fase cair seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik sama ke segala arah.

KESIMPULAN

Kesimpulan yang bisa didapat dari praktikum tegangan permukaan adalah:

1.        Bahan yang halus cenderung lebih cepat larut dalam aquadest dibandingkan     bahan yang kasar.

2.      Bentuk bahan yang akan dilarutkan berpengaruh pada jumlah tetesan.

3.      Gaya adhesif adalah gaya – gaya antar molekul yang berlainan, terutama antara cairan dan gas di satu pihak danzat padat dipihak lain.

4.      Tegangan permukaan zat cair merupakan kecendrungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaanya seperti didtutupi oleh suatu cairan elastik.

5.      Tegangan muka adalah gaya yang bekerja tegak lurus pada satu satuan panjang permukaan.

6.      Semakin banyak jumlah volume yang digunakan untuk melarutkan detergen, maka jumlah tetesan yang dihasilkan akan semakin banyak dan sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA

Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik II. Universitas Haluoleo. Kendari.

Kwee Ie Tjen. 2010. PT Gramedia Pustaka Utama.Mawarda, Panji Cahya dan Indira Indraswari : Jakarta.

M.F.Ali.2005. Handbook of Industrial Chemistry Organic Chemicals. The McGraw-Hill Companies : Inc.Sydney.

M.Kanginan. 2006. Fisika 2006. Erlangga : Jakarta.

P.Atkins. 2007. Physical Chemistry. 3^rd edition. Oxford University Press : Great Britain.

Tim Dosen Kimia Fisika I.2006. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisika I.  Lab Kimia Fisika Jurusan Kimia FMIPA UNNES :  Semarang.

Tim Dosen Kimia Fisika IV. 2011. Addison – WesleyPublishing Company, Inc. : New York.