TEGANGAN PERMUKAANUapCairanGaya F ini menyebabkan molekul pada permukaan cairan cenderung memperkecil permukaan sekecil mungkin.Hal ini mengakibatkan tetesan zat cair akan berbentuk bolaMolekul A : resultan gaya = 0Molekul B,C : resultan gaya 0

Gejala tegangan permukaan yang terjadi di alam : Serangga dapat berjalan di atas permukaan airJarum/silet dapat terapung di atas air Resultan gaya ini disebut dengan tegangan permukaan Untuk melawan F (gaya ke dalam cairan) perlu energi untuk memperluas permukaan.Energi untuk memindahkan molekul-molekul dari dalam zat cair sampai ke permukaan.Disebut energi bebas permukaan (dapat dilihat dari kecenderungan zat cair untuk memperkecil permukaan).Menyebabkan permukaan dalam keadaan tegang tegangan permukaan

Definisi Tegangan Permukaan ()Gaya yang bekerja pada permukaan cairan dengan sudut pada garis per satuan panjang.rP = tekanan berlebihCairanGelembung gas dalam cairanSatuan : newton/meter

F memisahkan bulatan menjadi 2 sebesar :F = P x luas permukaanF = P x r2F menyatakan kedua setengah bulatanF = x 2 rPada keadaan setimbang:F = FP x r2 = x 2 rP = 2rPada P yang besar, dan r kecil. makaberarti gelembung kecil hal ini terjadi pada cairan lewat didihBila P semakin besar gelembung bertambah besar terjadilah bumping

Harga Tegangan Permukaan Beberapa Cairan Terhadap Udara (t=20 oC)Cairan/(10-3N/m)Cairan/(10-3N/m)Air72,8Aseton23,7Eter17Karbon tetraklorida27Benzena28,9Etil alkohol22,8Etil asetat23,9Metil alkohol22,6n-Heksana18,4Toluena29

Harga paling tinggi air raksa (ikatan logam)Harga tinggi air (ikatan hidrogen) polar Harga rendah zat yang kurang polar van der WaalsAksi Kapiler :Jika suatu cairan bersentuhan dengan dinding, maka akan menimbulkan aksi kapiler.Gaya F1 < F2, maka FR diarahkan ke dinding , permukaan cairan cekung dan cairan membasahi dinding dengan < 90oa.GCFRF2 F1

Gaya F1 > F2, maka FR diarahkan ke dalam cairan, permukaan cairan cembung dan dinding tidak dibasahi oleh cairan, > 90ob.F2FRF1GC

Hal-hal lain yang mempengaruhi :a. Suhu Makin tinggi suhu cairan, maka tegangan permukaan akan turun. Hal ini dijelaskan oleh Etvs (tahun 1886). Etvs menurunkan suatu persamaan yang menyatakan hubungan antara energi permukaan molar dan suhu.

Misalkan :volume molar cairan = Mv, M = massa molekul cairan dan v = volume jenis cairan. Bila cairan pada volume tersebut dimisalkan berbentuk bola, maka luas bola berbanding lurus dengan (Mv)2/3. Hasil kali luas permukaan molar dan (menghasilkan energi permukaan molar (Mv)2/3). Besaran ini merupakan fungsi linier suhu, sehingga bentuk persamaan Etvs ialah :a dan k = tetapant = suhu (Mv)2/3 = a k . t

Pada suhu kritik tc, = 0, karena pada suhu ini bidang yang memisahkan cairan dan uap jenuhnya hilang, sehingga persamaan menjadi :0 = a k . tc atau a = k . tcSehingga persamaan dapat ditulis :(Mv)2/3 = k (tc t)Secara eksperimental persamaan Etvs diselidiki oleh Ramsay & Shields (1893) :(Mv)2/3 = k (tc 6 t)Ini berarti = 0 pada suhu 6 derajat dibawah titik kritik.

b. Tekanan uap Semakin tinggi tekanan uap, maka tegangan permukaan akan turunP1 = Tekanan uap di atas cairanBila (P1)A > (P1)Bmaka A < B AB

c. Lengkungan permukaanLengkungan permukaan yang ditentukan oleh jari-jari lengkungan R1 dan R2 akan mempengaruhi tegangan permukaan Bila R1 sama dengan R2 = R, maka permukaan berbentuk sferik, dengan

R1 sama dengan R2 = maka permukaan datarR1 = R sedangkan R2 = maka benda berbentuk silinder

Permukaan digeser sejarak kecil keluar A = ( x+dx) (y+dy) xy = xdy + ydxKerja yang dilakukan adalah sebesar :(xdy + ydx) P(xy dz).. (1).. (2).. (3)atau.. (4)Bila permukaan berada dalam kesetimbangan mekanik, maka kerja (1) = (2)

(xdy + ydx) = P(xy dz)

d. Konsentrasi zat terlarut Jenis zat terlarut akan mempengaruhi perubahan tegangan permukaan Subtitusi ke (3) dan (4), diperoleh : Persamaan Young & Laplace = konsentrasi berlebih pada permukaanc = konsentrasi zat terlarutT = suhu absolut Persamaan isoterm adsorpsi Gibbs

1) Zat terlarut adalah surfaktan Tegangan permukaan larutan akan turun dengan meningkatnya konsentrasi surfaktan (zat aktif permukaan), karena harga adalah negatif sehingga positif. Akan terjadi kelebihan zat terlarut pada antarpermukaan. 2) Zat terlarut adalah elektrolit Hal yang sebaliknya terjadi yaitu tegangan permukaan akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi elektrolit dalam larutan

Beberapa cara penentuan :a. Cara terbaik untuk menentukan ialah penentuan kenaikan cairan dalam pipa kapiler.Bila tinggi h ditentukan dan jari-jari r diketahui maka cairan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : = h.g..rDalam praktik sering digunakan cara relatif, yaitu membandingkan kenaikan kapiler cairan dengan cairan standar, misalnya air atau benzena. Misalkan hx ialah kenaikan kapiler cairan yang dicari tegangan permukaan (x)nya dengan massa jenis x. Sedangkan cairan standar mempunyai kenaikan kapiler ho, massa jenis o dan tegangan permukaan (o) maka hubungan yang didapat ialah :xo=hx xho o

Karena o diketahui, maka penentuan cukup dengan menentukan kenaikan kapiler dan rapat massa sedangkan penentuan jari-jari pipa r diabaikan.r sulit ditentukan, maka ditentukan secara relatif dengan menggunakan zat standar sebagai pembanding.o = ho.g. o.rxo=hx.xho.ox = hx.g. x.r

Soal :

Hitung tinggi etil alkohol yang harus naik dalam tabung kapiler dengan diameter 0,2 mm, (EtOH) = 22,75 x 10-3 N/m pada suhu 200C, = 0,7893 x 103 kgm-3, g = 9,8 ms-2

2. Jika permukaan air dan benzena yang naik dalam kapiler yang sama masing-masing adalah 9,9 cm dan 4,5 cm, hitung tegangan permukaan benzena. H2O 72,75 dyne/cm pada suhu 200C. Kerapatan H2O dan benzena pada suhu tersebut masing-masing 0,9982 g/mL dan 0,8785 g/mL. Hitung juga jari-jari tabung.

Modifikasi Cara Kapiler Kapiler differensial dengan menggunakan 2 kapiler yang jari-jarinya tidak sama r1 r2h2 hh1h = h1 h2 = h . g . . r = h1 . g . . r1h1 = 2g . . r1I.II. = h2 . g . . r2h2 =2 g . . r2

h = h1 h2 =2 g . . r1-2 g . r2=2 g . (1r1-1r2) h =2 g . (r2 r1)r1 r2 = h . g . 2()r1 r2r2 r1

b. Cara lain untuk menentukan ialah dengan cara berat tetes, yaitu suatu cara untuk membandingkan cairan yang dicari terhadap cairan standar. Cara ini berdasarkan hubungan yang terdapat antara berat setetes cairan (m) yang jatuh dari pipa vertikal dengan tegangan permukaan .Botol timbangBotol kapilerR

Bila nilai tegangan permukaan kedua cairan ialah dan 0 dan jumlah rata-rata tetesan yang jatuh dari pipa yang sama ialah n1 dan n0, maka didapat :Cara berat tetes dengan menggunakan alat stalagnometer2R = mgx=.xnxoono

Pada saat cairan mau menetes, terjadi kesetimbangan cairan.1 fraksi zat : 2 R F = m . gFraksi =m g2 R F.. (1)Misal : - jumlah tetesan = n tetes- volume yang melalui batas a - b = V- = massa jenism untuk satu tetes = V. n(2)

1F . nDari (1) dan (2) =v . g . 2 R F nk=k .pBila F = konstan, maka = k .nKarena penentuan k sulit, maka digunakan penentuan cara relatif.o=k .onoJadi :=.n1 = jumlah tetesan cairan zat xn0 = jumlah tetesan cairan standar1n1oono

c. Tegangan permukaan ditentukan secara cepat dengan hanya menggunakan cairan sedikit, yaitu dengan tensiometer duNoy.Cincin kawat platina yang datar dipasang pada salah satu lengan suatu timbangan; cincin dimasukkan ke dalam cairan yang hendak diselidiki tegangan permukaannya.Dengan menggunakan pemberat atau alat torsi, lengan lain dari timbangan diberi gaya sehingga cincin terangkat dari permukaan cairan. Karena hubungan antara cincin dan cairan harus dipecahkan pada kedua keliling cairan, yaitu keliling dalam dan keliling luar, maka gaya yang diperlukan ialah :F = 2 x 2R 2R ialah keliling cincin yang berjari-jari R. Jadi bila gaya diukur, maka dapat dihitung.

Dengan memakai alat Tensiometer duNoy yang ditentukan disini ialah, gaya yang dapat memecahkan kontak antara cairan dengan cincin platina alat duNoy.F = 4 ( R + r ) R = jari-jari cincin platinar = jari-jari kawat platinaFF = lingkaran silinder dalam + lingkaran silinder luar= 2 R + 2 (R + 2 r) = 2 R + 2 R + 4 r = 4 R + 4 r = 4 (R + r)

d. Pengukuran tegangan permukaan dapat juga dilakukan dengan metode WilhelmyLebar lempeng tipis = Tebal = t 0Saat lempeng terlepas : F = 2 ( + t) F = 2