TEGANGAN PERMUKAAN

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN

A. Tujuan

Untuk mengenal dan membiasakan diri dengan konsep dan pengukuran

tegangan muka.

B. Landasan Teori

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam

memperluas permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan

permukaan (γ) adalah (J m-1) atau dyne cm-1 atau N m-1. Metode yang paling

umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan

dalam pipa kapiler, yaitu:

γ = 12

. r . h . ρ . g

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). Tegangan permukaan merupakan sifat permukaan

suatu zat cairan yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau

lentur akibat pengaruh tegangan. Pengaruh tegangan tersebut disebabkan oleh

adanya gaya tarik-menarik antar molekul dipermukaan zat cairan tersebut

(Indarniati dan Ermawati, 2008).

Diantara fenomena yang berkaitan dengan tegangan permukaan adalah

kenaikan (atau penurunan) dari zat cairan di dalam sebuah tabung kapiler. Jika

sebuah tabung kecil terbuka dimasukkan ke dalam air, permukaan air di dalam

tabung akan naik di atas permukaan air di luar tabung. Dalam situasi ini, kita

memiliki suatu permukaan temu zat cair-gas-padat. Terdapat gaya tarik

(adhesi) antara dinding tabung dan molekul zat cair yang cukup kuat untuk

mengatasi gaya tarik antar molekul (kohesi) dan menariknya kearah dinding.

Oleh Karena itu, zat cair mambasahi permukaan padat (Munson dkk, 2004).

Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau cair, mempunyai gaya

tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya lain yang mrngimbangi.

Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair mempunyai gaya

adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap

masuk ke dalam absorben, sedang pada absorpsi zat yang diserap hanya

terdapat pada permukaannya (Sanggara, 2011).

Tegangan permukaan air terjadi karena gaya kohesif antar molekul yang

berada di permukaan. Molekul ini tidak memiliki molekul lain di atasnya

sehingga molekul tersebut saling melekat lebih kuat dengan molekul yang ada

disekitarnya. Semakin besar gaya kohesif antarmolekul di permukaan, maka

akan semakin besar tegangan permukaan. Karena gaya kohesif antar molekul

hidrokarbon lebih kecil daripada air, maka tegangan permukaan larutan juga

lebih kecil daripada air (Arbianti et al, 2008).

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 (Rimba, 2010).

SLS (Sodium Lauryl Sulphate) merupakan suatu bahan kimia yang

digunakan sebagai deterjen pada sabun cuci mobil, pembersih lantai,

shampoo, sabun mandi dan juga pasta gigi. Fungsi SLS sebenarnya adalah

untuk menurunkan tegagan permukaan larutan sehingga dapat melarutkan

minyak serta membentuk mikro emulsi yang menyebabkan busa terbentuk

(Roslan et al, 2009).

C. Alat dan bahan

1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu :

Gelas kimia 100 ml

Pipa kapiler

Labu takar 100 ml

Botol semprot

Piknometer 10 ml

Timbangan analitik

2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu :

Methylen blue 0,01%, 0,05%, 0,1%

Akuades

D. Prosedur Kerja

Akuades

- Diukur massa jenisnya

- Dimasukkan 100 ml dalam gelas kimia

- Dicelupkan pipa kapiler

- Diukur ketinggiannya dalam pipa kapiler

Hasil Pengamatan..?

Methylen blue

- Ditimbang 0,01 gr, 0,05 gr, dan 0,1 gr

- Dimasukkan dalam gelas kimia

- Dilarutkan dengan akuades

- Dimasukkan dalam labu takar 100 ml

- Ditambah akuades hingga tanda tera

- Diukur massa jenisnya

- Dimasukkan dalam gelas kimia 100 ml

- Dicelupkan pipa kapiler

- Diukur ketinggiannya dalam pipa kapiler

Hasil Pengamatan…?

Akuades

Methylen blue u

E. Hasil Pengamatan

a) Tabel Pengamatan

No

.Jenis Larutan

Massa

(gr)

Massa Jenis

(gr/cm3)

Tinggi

Kenaikan

(cm)

Tegangan Muka

(dyne/cm)

1 Akuades 9,98 0,998 1,75 72

2Methylen

blue 0,01%10 1 1,05 43,218

3Methylen

blue 0,05%9,99 0,999 1 41,118

4Methylen

blue 0,1%10 1 1 41,16

b) Perhitungan

Diketahui : γ akuades = 72 dyne/cm

hakuades = 1,75 cm

g = 9,8 m/s2 = 980 cm/s2

Massa Larutan

1) Massa Akuades = massa piknometer isi – massa piknometer kosong

= 19,48 gram – 9,5 gram

= 9,98 gram

2) Massa Methylen = massa piknometer isi – massa piknometer kosong

Blue 0,01% = 19,5 gram – 9,5 gram

= 10 gram


Blue 0,05% = 19,49 gram – 9,5 gram

= 9,99 gram


Blue 0,1% = 19,5 gram – 9,5 gram

= 10 gram

Massa Jenis Larutan

1) ρ Akuades = massa akuadesvolume akuades

= 9,9810

= 0,998 gr/ml ≡ 0,998

gr/cm3

2) ρ Methylen = massa zat

massa akuades X ρ Akuades

Blue 0,01% = 10

9,98 X 0,998 = 1 gr/ml ≡ 1 gr/cm3



Blue 0,05% = 9,999,98

X 0,998 = 0,999 gr/ml ≡ 0,999 gr/cm3



Blue 0,1% = 10

9,98 X 0,998 = 1 gr/ml ≡ 1 gr/cm3

Tegangan Muka Larutan

Penentuan jari-jari pipa kapiler

r = γ akuades

12

hakuades ρakuades g =

7212

.1,75 . 0,998 . 980 =

72855,785

= 0,084

cm

1) γ Methylene Blue 0,01% = 12

. r . h . ρ . g

= 12

. 0,084 . 1,05 . 1 . 980

= 43, 218 dyne/cm


. r . h . ρ . g

= 12

. 0,084 . 0,999 . 1 . 980

= 41, 118 dyne/cm


. r . h . ρ . g

= 12

. 0,084 . 1 . 1 . 980

= 41, 16 dyne/cm

F. Pembahasan

Tegangan permukaan adalah besar gaya yang terdapat pada permukaan

zat cair tiap satuan panjang. Pada zat cair, jarak antar artikelnya renggang dan

gaya tarik- menariknya tidak begitu kuat, sehingga partikel- partikelnya dapat

bergerak bebas. Tetapi gerakannya tidak dapat meninggalkan kelompoknya.

Itulah sebabnya bentuk zat cair selalu berubah- ubah sesuai dengan tempatnya.

Percobaan ini bertujuan untuk mengukur tegangan permukaan larutan

dengan metode pipa kapiler. Tegangan permukaan yang diukur adalah

akuades dan larutan methylene blue pada tiga konsentrasi yaitu 0,01%, 0,05%,

dan 0,1%. Larutan methylene blue dibuat dalam berbagai konsentrasi karena

dalam percobaan ini akan diteliti pengaruh konsentrasi terhadap tegangan

permukaannya. Sedangkan akuades digunakan dalam percobaan ini sebagai

pembanding. Sebelum pipa kapiler dimasukan, terlebih dahulu pipa kapiler

dicuci dengan menggunakan akuades. Hal ini dilakukan untuk mengaktifkan

pipa kapiler sehingga kotoran yang menempel pada pipa kapiler dapat

dikeluarkan. Setelah itu barulah larutan-larutan tersebut diukur dengan

ketinggiannya pada pipa kapiler secara bergantian dan diukur massa jenisnya

menggunakan piknometer.

Diperoleh ketinggian cairan pada pipa kapiler yaitu tinggi akuades

adalah 1,75 cm, tinggi methylene blue adalah 0,01% 1,05 cm, tinggi

methylene blue 0,05% adalah 1 cm, dan tinggi methylene blue 0,1% adalah 1

cm. Perbedaan ketinggian ini disebabkan oleh gaya antar molekul masing-

masing larutan. Gaya antar molekul masing-masing larutan saling

mempengaruhi, sehingga larutan mengalami kenaikan yang berbanding lurus

dengan gaya antara molekulnya yang tinggi. Artinya, semakin besar gaya yang

bekerja maka semakin tinggi pula kenaikan larutan tersebut. Dan 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 kenaikan ketinggian paling besar

dibanding dengan larutan yang lainnya adalah akuades. Hal tersebut

disebabkan karena gaya antar molekul-molekul dalam akuades lebih besar

dibandingkan dengan larutan methylene blue sehingga terjadi perubahan

kenaikan tinggi yang lebih besar.

Dalam penentuan massa jenis larutan, diperoleh data yaitu akuades

memiliki massa jenis 0,998 gr/cm3, methylene blue 0,01% memiliki massa

jenis 1 gr/cm3, methylene blue 0,05% memiliki massa jenis 0,999 gr/cm3, dan

methylene blue 0,1% memiliki massa jenis 1 gr/cm3. Massa jenis sangat

ditentukan oleh besar kecilnya massa serta berat zat terlarutnya. Berdasarkan

teori, massa jenis larutan berbanding lurus dengan berat zat terlarut. Sehingga

makin berat zat terlarut yang digunakan maka massa jenisnya akan semakin

kecil.

Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh data bahwa tegangan

permukaan masing-masing cairan adalah sebagai berikut, tegangan muka

akuades adalah 72 dyne/cm, methylene blue 0,01% adalah 43,218 dyne/cm,

methylene blue 0,05% adalah 41,118 dyne/cm, dan methylene blue 0,1%

adalah 41,16 dyne/cm. Berdasarkan hasil percobaan ini, tegangan permukaan

zat cair yang diamati memiliki hasil yang berbeda-beda. Hal ini terjadi karena

molekul memiliki daya tarik menarik antarmolekul yang sejenis yang disebut

dengan daya kohesi. 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.

Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi pada bidang mengakibatkan

antara kedua zat cair itu semakin susah untuk bercampur. Tegangan yang

terjadi pada methylene blue semakin mengecil karena daya kohesinya semakin

mengecil seiring dengan kenaikan berat methylene blue yang digunakan.

Dari data diatas dapat diketahui bahwa percobaan yang telah dilakukan

ternyata mengalami sedikit penyimpangan dengan data pada literatur. Hal ini

mungkin disebabkan beberapa hal, diantaranya adalah :

1) Kekurang telitian praktikan dalam membaca skala pada pipa kapiler.

2) Kurang tepatnya konsentrasi larutan yang dibuat karena kesalahan massa

methylene blue yang digunakan atau karena volume pengenceran

methylene blue dengan akuades yang berlebih.

Manfaat fenomena tegangan antar muka dalam farmasi antara lain dalam

mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat, penetrasi

molekul melalui membrane biologis serta pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi

partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi.

G. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah tegangan

permukaan yang paling besar terdapat dalam akuades dengan besar 72

dyne/cm dibandingkan dengan methylene blue 0,01% sebesar 43,218

dyne/cm, methylene blue 0,05% sebesar 41,118 dyne/cm, dan methylene blue

0,1% sebesar 41,16 dyne/cm. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi

berbanding terbalik dengan tegangan permukaan, karena semakin besar

konsentrasi maka semakin banyak partikel zat terlarut yang naik ke

permukaan, sehingga tinggi kenaikan kapilernya semakin kecil. Semakin kecil

kenaikan kapiler yang terjadi maka semakin kecil pula tegangan mukanya.

Begitu pun sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA

Arbianti, R., Utami, TS., Hermansyah, H., Andani, D., 2008, “Pengaruh Kondisi Operasi Reaksi Hidrogensai Metil Laurat dengan Katalis Nikel untuk Pembuatan Surfaktan Oleokimia”, Jurnal Teknologi, Vol. 3 (1).

Dogra, SK.,1990, Kimia Fisik dan Soal-soal, Universitas Indonesia, Jakarta.

Indarniati dan Ermawati, FU., 2008, “Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaan dengan Induksi Elektromagnetik”, Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 4 (1).

Munson, BR., Young, DF., Okiishi, TH., 2004, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta.

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

Roslan, AN., Sunariani, J., Irmawati, A., 2009, “Penurunan Sensitivitas Rasa Manis Akibat Pemakaian Pasta Gigi yang Mengandung Sodium Lauryl Sulphat”, Jurnal PDGI, Vol. 58 (2).

Sanggara, A., 2011, Kimia Permukaan II, http://alipart.blogspot.com/2011/03/kimia-permukaan-ii.html, diakses pada 19 oktober 2012.

http://alipart.blogspot.com/2011/03/kimia-permukaan-ii.html

Documents

TEGANGAN PERMUKAAN