View
127
Download
5
Category
Preview:
Citation preview
11
22
PHENOMENA PERMUKAAN
Kenapa insect atau peniti terapung diatas permukaan air, tidak tenggelam ?
Kenapa dalam kasus yang sama tetesan air dipermukaan kaca terkumpul dalam bentuk tetesan , sementara yang lainnya tersebar seperti lapisan film tipis.
33
Kenapa air bisa merembes naik dalam tabung kapiler yang tipis?
Kenapa kita bisa membuat gelembung dari air sabun?
Salah satu sifat permukaan yang akan kita tinjau : Tegangan Permukaan ( Surface Tension,( )
44
TEGANGAN PERMUKAAN Tegangan Permukaan : Banyaknya kerja yang dibutuhkan
untuk memperluas permukaan cairan sebesar satu satuan luas
Atau Tegangan Permukaan adalah : Gaya yang diberikan (F) dibagi dengan luas (W) dari permukaan membran , dibagi lagi dengan 2 karena ada dua permukaan yang terlibat
= erg cm-2 atau dyne cm-1 ==== cgs
= N m-1 ==== SI
W
F
2
55
Tegangan permukaan terjadi karena adanya kecendrungan permukaan cairan untuk memperkecil luas permukaan secara spontan
Molekul yang berada dalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya van Der Wall) yang sama besar kesegala arah
Molekul dipermukaan mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan
Akibatnya molekul dipermukaan cendrung untuk meninggalkan permukaan dan masuk kedalam cairan sehingga permukaan cendrung menyusut
66
O O O O
OO
O O
Gambaran molekul yang berada di dalam
dan di permukaan cairan
77
Cara menentukan Tegangan Permukaan
Metoda kapiler (capillary rise)Metoda lempeng WilhelmyMetoda cincin Du Nouy Metoda tekanan gelembung maksimum
88
Metoda KapilerMetoda Kapiler
hh
0miniskus
Θ = Sudut kontak cairan dengan dinding kapilerr = jari-jari tabung kapilerh = tinggi cairan dalam tabung
kapiler
99
Gaya tegangan permukaan yang bekerja disekeliling tabung (ketika cairan bersentuhan dengan permukaan dinding tabung) adalah :
Gaya gravitasi adalah :
dimana = volume kolom cairan
Pada keadaan setimbang :
cos2 r
ghr 2
ghrr 2cos2
hr 2
1010
Sehingga
Contoh Soal Jari-jari tabung kapiler gelas 0,01 cm. Hitung tinggi
kenaikan air dalam tabung kapiler ini, bila diket :
= 72,75 dyne cm-1
g = 980,7 cm det-2
ρ = 1 gr cm-3
rgh
cos2
oC
OH
25
2
1111
Jawab :
Sudut kontak air dan gelas <<<<< sehingga cos θ ≈ 1, maka :
h = 14,8 cm
32
1
.1det7,98001,0
.75,722
cmgcmcm
cmdyneh
rgh
cos2
1212
Metoda lempeng Wilhelmy Pada metoda ini digunakan lempeng mika
tipis atau kaca slide mikroskop, yang digantung pada neraca.
a. Detachment method b. Metoda statik
)(2det yxWW
1313
Metoda Cincin Du Nouy Metoda ini dapat mengukur teg.permukaan cairan-
udara dan cairan-cairan
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari perm.cairan adalah :
RF
4
Prinsip tensiometer Du nuoy adalah Prinsip tensiometer Du nuoy adalah gaya yang diperlukan untuk gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin platina/iridium melepaskan cincin platina/iridium sebanding dengan tegangan sebanding dengan tegangan permukaan.permukaan.
1414
Cara mengukurnya :Cara mengukurnya :1.1. Meja sampel digerakan ke bawah, cincin diambil Meja sampel digerakan ke bawah, cincin diambil
dari kaitnya.dari kaitnya.
2.2. Cincin dibersihkan dengan dipanaskan pada Cincin dibersihkan dengan dipanaskan pada nyala api etanol sampai jadi merah.nyala api etanol sampai jadi merah.
3.3. Cincin didinginkan terus dipasang lagi ke Cincin didinginkan terus dipasang lagi ke kaitannya.kaitannya.
4.4. Cawan petri diisi dengan sampel yang mau Cawan petri diisi dengan sampel yang mau diuji. Lalu ditaruh di meja sampeldiuji. Lalu ditaruh di meja sampel
5.5. Meja sampel digerakkan ke atas sampai cincin Meja sampel digerakkan ke atas sampai cincin tercelup kira-kira 2-3 mm di bawah permukaan tercelup kira-kira 2-3 mm di bawah permukaan cairan.cairan.
6.6. Meja sampel digerakkan ke bawah secara Meja sampel digerakkan ke bawah secara perlahan-lahan sampai cincin menarik lamela ke perlahan-lahan sampai cincin menarik lamela ke luar permukaan cairan. luar permukaan cairan.
1515
1616
Adsorbsi Bila pada permukaan antara dua fasa (misal fasa cair-gas
atau cair-cair) ditambahkan komponen ketiga, maka komponen ketiga tersebut akan teradsorbsi pada permukaan.
Komponen ketiga ini sangat mempengaruhi sifat permukaan, yang disebut : SURFACE ACTIVE AGENT (Surfactan)
Mis. n-pentanol yang dilarutkan dalam air Penambahan sabun/detergent
untuk menstabilkan emulsi air-minyak
1717
Surfaktan dapat dikelompokkan :
a.Larut dalam air, mis. alkohol dan asam lemak rantai pendek.
Molekul ini dalam air akan membentuk lapisan dengan ketebalan satu molekul : Lapisan mono molekuler.
Ketebalan atau konsentrasi komponen ketiga ini dapat dicari/ ditentukan
b.Tak larut dalam air, mis.pelarut organik petroleum eter atau asam stearat, yang disebarkan diatas permukaan air sehingga terbentuk lapisan mono molekuler
Adsorbsi
1818
Konsentrasi surfaktan yang terdapat pada permukaan (konsentrasi lapisan hasil adsorbsi) dapat ditentukan dengan pers. GIBBS :
Dimana :
= surface excess
C2 = konsentrasi surfaktan yang terdapat dalam larutan
R = konstanta gas
T = Temperatur absolut
TRC
dCd
.22
2
2
Adsorbsi
1919
Kecendrungan molekul surfaktan untuk berkumpul dipermukaan, menyebabkan turunnya tegangan permukaan. Hal ini terjadi karena surfaktan menghasilkan suatu EXPANDING PRESSURE,
Atau tegangan permukaan yang melawan kecendrungan suatu permukaan untuk menyusut
Besarnya tegangan permukaan setelah penambahan surfaktan :
Adsorbsi
o
monolayer disebabkan yangpermukaan tegangan
monolayerrbentuk setelah tepermukaan tegangan
murnicairan permukaan tegangan
o
2020
Kebenaran pers. GIBBS diuji oleh Mc Brain menggunakan MICROTONE, untuk mengikis suatu lapisan permukaan yang sangat tipis (0,1 mm).
Konsentrasi surfaktan yang dikikis dari permukaan dibandingkan dengan konsentrasi surfaktan dalam larutan
Contoh :
1. Dengan menggunakan microtone, suatu perm.larutan dengan luas 0,031m2, berhasil dikikis 2,30 gr larutan as. hidroksisinamat. Konsentrasi asam hasil kikisan 4,0130 gr/kg air, sedangkan konsentrasi larutan 4,000 gr/kg air pada 25oC. Hitung dengan metoda Langmuir (microtone)
Adsorbsi
2
2121
Jawab : Perhitungan dari data microtone
- Kelebihan konsentrasi asam pada permukaan := ( 4,0130 – 4,000 ) = 0,0130 g/kg
- Berat asam yang berhasil dikikis = (2,30 x 0,0130) / 1000
- Jumlah mol asam yang berhasil dikikis :[(2,30 x 0,0130) / 1000] x 1/150 mol = 1,992 . 10-7 mol
- Luas permukaan 0,031 m2, maka :
= (1,992 . 10-7 mol) / 0,031m2 = 6,43 . 10 -6 mol/m2
2
Adsorbsi
2
2222
2. Dari percobaan lain, untuk asam hidroksisinamat pada suhu 25oC diperoleh data sbb :
Hitung menggunakan pers. GIBBS Jawab:
Konsentrasi (gr/kg air) (dyne / cm)
3,50 56,0
4,00 54,0
4,50 52,0
2
262
172
2
.10.43,6
.1
4
298.10.134,8(
4
)(.
)(
)(
mmol
cmmol
dC
d
RT
C
2323
Permukaan cairan-gas, cairan-Permukaan cairan-gas, cairan-cairan cairan
Tegangan permukaan yang bisa diukur, bukan hanya antara cairan dan gas, tapi juga tegangan permukaan antara permukaan dua cairan (sering disebut : tegangan antar muka)
Nilai tegangan permukaan dua cairan biasanya berada diantara nilai tegangan permukaan cairan-gas masing-masing cairan
Misal:
Cairan γ dengan udara
γ dengan air
Air 72,75 -
Benzen 28,88 35,0
CCl4 26,80 45,1
2424
Permukaan Gas-Permukaan Gas-PadatanPadatan
Jika gas atau uap bersentuhan dengan permukaan padatan yang bersih, maka gas/uap akan teradsorbsi pada permukaan padatan tadi.
Permukaan padatan ===== AdsorbentGas/uap ===== Adsorbat
Adsorbent - sangat halus- sangat porous
Mis : arang aktif
2525
Gaya yang menyebabkan molekul gas terikat pada permukaan padatan, dapat berupa :Gaya van Der Waals (adsorbsi fisika)Gaya kimiawi (chemisorption, adsorbsi
aktivasi)
Pada keadaan setimbang, hubungan antara jumlah gas yang teradsorbsi dan tekanan gas pada suhu tertentu
ISOTERM ADSORBSI
2626
Persamaan yang sering digunakan untuk menyatakan adsorbsi gas pada permukaan padatan adalah :
a.) Isoterm Langmuir :
b.) Isoterm Freundlich :
c.) Isoterm BET (pengembangan pers. Langmuir):
mm vav
P
v
P
.
1
/nk.p v 1
00
11
P
P.
.Cv
)(C
.Cv-P)v(P
P
mm
2727
Permukaan Padatan-CairanPermukaan Padatan-Cairan
= SUDUT KONTAK = Bila setitik cairan ditempatkan pada
permukaan padatan yang halus, maka cairan tetap berbentuk bola pipih dengan sudut kontak, θc tertentu, atau dapat tersebar pada permukaan membentuk lapisan cairan
2828
Sudut kontak suatu cairan yang membasahi permukaan kering >>> dari permukaan basahMisal : titik hujan yang jatuh pada kaca jendela yang
kotorBahan dasar pembuat payung, θc dg air >>>
2929
Recommended