PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN CARA RAMBAT KAPILER
BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sifat-sifat
yang berhubungan dengan gaya-gaya intermolekul dalam cairan merupakan tegangan permukaan. Sifat-sifat khusus yang
berhubungan dengan permukaan cairan ini menyebabkan ketidakseimbangan di
sepanjang permukaan. Gaya bersihnya menimbulkan tegangan pada permukaan cairan,
seolah-olah permukaan cairan tertutup oleh kulit yang ketat. Pandangan lain
mengenai hal ini adalah karena molekul pada permukaan ditarik oleh banyak
molekul di bagian bawahnya/sampingnya, molekul di bagian dalam cairan mempunyai
keadaan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan yang di permukaan.
Akibatnya, sebanyak mungkin molekul akan mengambil kedudukan dalam bagian ini.
Tegangan permukaan dapat 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. Kita dapat memperoleh
hubungan antara tekanan jari – jari gelembung.
Semua cairan yang menempati ruang atau wadah tertentu, akan mengalami
tegangan permukaan. Untuk menentukan tegangan perukaan dari suatu cairan, dapat
dilakukan dengan berbagai cara antara lain balans dari tegangan permukaan dan
gaya gravitasi, analisa tetesan atau bentuk gelombang dan metode rambat
kapiler.
B.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang diambil
adalah “Bagaimana cara menentukan tegangan permukaan cairan
dengan menggunakan metode rambat kapiler?”
C.
Tujuan Praktikum
Tujuan percobaan dalam
praktikum
ini adalah untuk menentukan permukaan tegangan cairan dengan metode rambat kapiler.
D. Prinsip Percobaan
Percobaan ini didasarkan pada
gaya tarik antar molekul
permukaan cairan dengan metode rambat kapiler
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Molekul Cairan
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. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan
seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal
dengan istilah Tegangan
Permukaan (Gloria, 2011).
Cairan cenderung mengambil
bentuk yang meminimalkan luas permukaannya, karena dengan demikian jumlah
maksimum molekul ada pada bagian besar dan dikelilingi oleh jumlah tetangga
terbanyak. Karena itu tetesan cairan berbentuk bulat, karena bulatan adalah
obyek geometris dengan perbandingan permukaan/volume terkecil. Walaupun
demikian, mungkin saja ada gaya lain terutama gravitasi dapat menyatakan
bulatan menjadi kubangan atau larutan. Kita dapat menyatakan efek permukaan
dalam bahasa fungsi Helmholtz dan Gibbs. Hubungan antara fungsi-fungsi ini dan luas permukaan adalah kerja yang
diperlukan untuk mengubah sejumlah tertentu (Atkins, 1994).
B.
Tegangan
Permukaan
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. Kita dapat memperoleh hubungan antara
tekanan jari – jari gelembung.
Molekul
pada permukaan suatu cairan ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya tarik
dari molekul di bawahnya 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 lebih sukar untuk ditentukan. Kristal
cenderung untuk membentuk bidang-bidang tegangan permukaan terendah (Daniels,
1994).
C.
Kapilaritas
Kapilaritas
disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair
molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah
tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya
adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak
sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar
dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat
dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas
cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat
naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas
keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik
keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler (Sapta, 2008).
Molekul
pada permukaan suatu zat cair dapat ditarik ke dalam rongga cairan karena gaya
tarik dari molekul di bawahnya lebih besar dari pada tarikan oleh molekul yang
ada pada bagian permukaan. Tarikan ke dalam menimbulkan ketidakseimbangan gaya
tarik yang akibatnya menghasilkan resultan gaya yang bekerja ke bawah sehingga
timbul tegangan permukaan. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya
persatuan panjang atau energi persatuan luas pada permukaan yang melawan
ekspans dari luas permukaan. Penyataan ini ditulis dalam rumus
γ =
γ adalah tegangan
permukaan, l adalah panjang batang. Faktor 2 adalah karena ada dua permukaan
cairan. Satu terdapat dibagian muka dan yang satu terdapat dibagian belakang (Nagatin,
1996).
Kapilaritas adalah gejala zat cair
melalui celah-celah sempit atau pipa rambut. Celah-celah sempit atau pipa
rambut ini sering disebut pipa kapiler. Gejala kapilaritas disebabkan adanya
gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding celah itu. Akibatnya,
bila pembuluh kaca dimasukkan dalam zat cair, permukannya menjadi tidak sama.
Kapilaritas merupakan peristiwa
naik atau turunnya zat cair pada bahan yang terdiri atas beberapa pembuluh
halus akibat gaya adhesi atau kohesi, misal naiknya minyak pada sumur (Tiara,
2011).
Kapilaritas merupakan peristiwa naik turunnya zat cair
dalam pipa kapiler (pipa sempit). Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya
kohesi dan adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.
Gaya Kohesi merupakan gaya tarik menarik antara molekul
dalam zat yang sejenis, sedangkan gaya tarik menarik antara molekul zat yang
tidak sejenis dinamakan Gaya Adhesi. Misalnya kita tuangkan air dalam sebuah
gelas. Kohesi terjadi ketika molekul air saling tarik menarik,
sedangkan adhesi terjadi ketika molekul air dan molekul gelas
saling tarik menarik (Nursaadah, 2011).
BAB III
METODE
PRAKTIKUM
A.
Alat
dan Bahan
Alat yang
digunakan adalah sebagai berikut :
-
Pipa
kapiler
-
Corong
-
Picnometer
-
Gelas kimia 250 ml
-
Botol semprot
-
Mistar
-
Pipet tetes
-
Filler
-
Spatula
-
Pipet
volume
-
Timbangan
-
Gelas
timbang
-
Labu
ukur
Bahan
yang digunakan adalah sebagai berikut :
-
Aquades
-
Alkohol
-
Aseton
-
Larutan garam dapur 5
%
-
Larutan detergent 5 %
Viskosimeter
|
-
Dicuci dengan
aquades, alcohol dan aseton
-
Dikeringkan
-
Dibilas dengan
larutan yang akan diperiksa
-
Diisi tabung T
dengan cairan
-
Diisi tabung T
dengan cairan
-
iisi tabung T
dengan cairan
-
Dibilas dengan
larutan yang akan diperiksa.
|
Aquades
|
r
dan γ = …..?
|
Alkohol
|
Aseton
|
NaCl 5 %
|
Detergen 5%
|
-
Dibiarkan
viskosimeter tercelup
-
Ditiup
-
Dibiarkan cairan
merambat naik
-
Dibaca skla h1
dan h2
-
Dilakukan
pengukuran nilai h setiap sampel 3 kali
-
Dihitung r dan γ setiap sampel dengan cara piknometer
|
BAB
IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Data
Pengamatan
No.
|
Sampel
|
Ketinggian h (cm)
|
Volume
(mL)
|
Massa picnometer +
isi
(gram)
|
Massa
isi (gram)
|
||
h1
|
h2
|
h1-h2
|
|||||
1.
|
Aquades
|
18,3
|
7,0
|
11,3
|
50,144
|
80, 21
|
49,69
|
2.
|
Alkohol
|
18,3
|
6,3
|
12
|
50,144
|
69,41
|
38,89
|
3.
|
Aseton
|
18,3
|
5,7
|
12,6
|
50,144
|
70,29
|
39,77
|
4.
|
Detergen 5%
|
18,3
|
4,2
|
14,1
|
50,144
|
81,63
|
51,11
|
5.
|
Garam Dapur 5%
|
18,3
|
6,7
|
11,6
|
50,144
|
81,70
|
51,18
|
Ket: g
= gaya gravitasi = 9,8 m/s2
r
= jari-jari pipa kapiler = 0,05 cm
berat
picnometer kosong = 30,5 gram
B.
Perhitungan
a.
Untuk Aquades
v Massa
Jenis Aquades
v Tegangan
Permukaan Aquades
=
=
b.
Untuk Alkohol
v Massa
Jenis Alkohol
v Tegangan
Permukaan Alkohol
=
=
c. Untuk
Aseton
v Massa
Jenis Aseton
v Tegangan
Permukaan Aseton
=
=
d.
Untuk Larutan Garam dapur 5%
v Massa
Jenis Larutan Garam 5%
v Tegangan
Permukaan Larutan Garam 5%
=
e. Untuk
Larutan Detergen 5%
v Massa
Jenis Larutan Detergen 5%
v Tegangan
Permukaan Larutan Detergen 5%
=
C. Pembahasan
Praktikum kali ini dilakukan dilakukan untuk menentukan tegangan
permukaan cairan dengan metode rambat kapiler. Percobaan ini berdasarkan pada
prinsip bahwa terjadi gaya tarik tarik antara permukaan cairan dengan metode
rambat kapiler. Tegangan permukaan didefenisikan sebagai gaya
persatuan panjang pada permukaan yang melawan ekspansi dari luas permukaan.
Tegangan permukaan cairan dapat ditentukan dengan berbagai metode, salah
satunya adalah dengan metode rambat kapiler. Kenaikan cairan dalam kapiler yang
tercelup sebagian dalam cairan dapat ditentukan dan digunakan untuk menghitung
tegangan permukaan dengan cukup teliti. Nilai yang kurang teliti dari tegangan
permukaan di dapat dari penentuan pada permukaan cairan yang bergerak.
Untuk menentukan tegangan permukaan cairan dengan
menggunakan metode rambat kapiler pada percobaan ini, digunakan beberapa jenis sampel yaitu aquades, alkohol,
aseton, larutan garam dapur 5 % dan detergent 5%. Sebelum pipa kapiler
digunakan terlebih dahulu pipa kapiler dicuci dengan menggunakan aquades,
alkohol dan aseton. Hal ini dilakukan untuk mengaktifkan pipa kapiler sehingga
kotoran yang menempel pada pipa kapiler dapat dikeluarkan. Kemudian masing-masing larutan tersebut dimasukan dalam pipa kapiler
secara bergantian. Larutan pertama yang diuji adalah aquadest. Setelah air telah berada dalam kapiler, selang yang menghubungkan viskosimeter yang
menuju permukaan cairan/larutan ditiup. Peniupan tersebut merupakan salah satu
untuk memberikan tekanan atau tegangan pada aquadest, sehingga aquadest dapat
naik ke atas dan mengalami efek kapiler. Hal ini juga dilakukan pada
pengujian alkohol, aseton, NaCl 5% maupun
detergent 5%.
Berdasarkan konsep awal bahwa larutan akan mengalami kenaikan yang berbanding lurus dengan gaya antara molekulnya
yang tinggi. Artinya, semakin besar gaya yang bekerja maka semakin tinggi pula
larutan tersebut kenaikan. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil gaya yang bekerja pada larutan tersebut maka semakin kecil pula larutan
tersebut mengalami perubahan kenaikan. Pada percobaan ini, larutan yang
mengalami perubahan ketinggian paling besar dibanding dengan larutan yang
lainnya adalah larutan detergen 5%. Hal ini dibuktikan pada percobaan ini,
dimana diperoleh data kenaikan tinggi detergen 5% dengan nilai
yang paling besar, yaitu 14,1cm.
Hal tersebut
disebabkan karena gaya antara molekul-molekul dalam larutan detergen jauh lebih
besar dibandingkan larutan yang lainnya sehingga terjadi perubahan kenaikan
tinggi yang lebih besar.
Pada penentuan massa
jenis larutan sangat ditentukan oleh besar kecilnya massa serta volume larutan
masing-masing. Massa jenis larutan berbanding terbalik dengan volume larutan.
Massa jenis larutan juga mengalami perbedaan-perbedaan tergantung dari besarnya
massa larutan dengan volume yang tetap yaitu 50,144 ml.
Berdasarkan perhitungan, massa jenis aquades
adalah 0,991 g/mL, massa jenis alkohol adalah 0,7755 g/mL, massa jenis aseton adalah 0,793 g/mL, massa jenis larutan garam dapur 5%
adalah 1,0114 g/mL, sedangkan massa
jenis detergen 5% adalah 1,010 g/mL.
BAB V
SIMPULAN
Dari hasil pengamatan, pembahasan dan tujuan
percobaan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan permukaan pada aquades, alcohol,
aseton, larutan NaCl 5%, dan larutan detergen 5% berturut-turut sebesar 0,0005486
N/m 0,00228 N/m 0,0002448 0,57478 N/m dan 0,6977 N/m
Tidak ada komentar:
Posting Komentar