Laporan Praktikum KI3141 Kimia Fisik
Percobaan G-3
Tegangan Permukaan Cairan Cara Cincin Du Nouy Nama : Gayatri Ayu Andari
NIM : 10511053
Kelompok : 05
Tanggal Percobaan : 29 Oktober 2015 Tanggal Pengumpulan : 05 November 2015 Asisten : Kak Tania (20515044)
LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Percobaan G-3
Tegangan Permukaan Cairan Cara Cincin Du Nouy
A. TUJUAN1. Menentukan tegangan permukaan cairan tunggal atau larutan
2. Menentukan tegangan antarmuka dua cairan yang tak saling bercampur
B. TEORI DASAR
Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antarmolekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.
Tegangan antarmuka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak salingbercampur. Tegangan antarmuka selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tersebutlebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara.
Metoda yang dapat digunakan untuk mengukur keduanya adalah cincin Du Nouy dengan prinsip gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin Pt-Ir sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Cincin digantungkan pada neraca torsi, kemudian cincin yang semula tercelup diangkat dengan memutar kawat torsi.
C. DATA PENGAMATAN Suhu ruang = 26,5O C ρair T=26,5 = 0,996649 g/mL
Massa jenis udara = 0,001195 g/mL R/r = 53,748889 C cincin = 6 cm 1. Data Piknometer Piknometer Massa (g) Pikno kosong 19,54 Pikno+air 45,28 Pikno+NaCl 46,33 Pikno+aseton 39,90 Pikno+toluen 41,34 Pikno+kloroform 57,87 Pikno+MgCl2 47,20 Pikno+metanol 40,00
2. Data Kalibrasi oleh Beban Beban 1 = 0,041 g
Beban 2 = 0,1009 g Beban 3 = 0,1506 g
Beban Massa (g) Pbaca (dyne/cm)
1 0,041 2,1
1+2 0,1419 5,2
1+2+3 0,2925 10,7
3. Data Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka
Zat Pbaca (dyne/cm)
Air 37,6 NaCl 34,8 Aseton 19,5 Toluen 17,9 Kloroform 16,4 MgCl2 35,4 Metanol 16,7 Air + Kloroform 18,8 Air + Toluen 16,8 Sunlight 31,6 D. PENGOLAHAN DATA
1. Penentuan massa jenis larutan
Vpikno1 =
Wpikno+air−Wpikno kosong ρair = (45,28−19,54 ) g 0,996649 g mL = 25,83 mL
Contoh perhitungan massa jenis larutan: ρ NaCl =
WNaCl−Wpikno kosong Vpikno
= 1,037166 g/mL Dengan cara yang sama, didapatkan:
Larutan ρ (g/cm) NaCl 1,037166 Aseton 0,788231 Toluen 0,84398 Kloroform 1,483933 MgCl2 1,070848 Metanol 0,792102
2. Penentuan faktor kalibrasi
Pnyata =
m g
2 C x 10 2dynes
gram
Untuk beban 1: Pnyata =
0,041 gram x 9,8 m/s2 2 x 6 cm x 10
2dynes
gram = 3,348333333 dyne/cm
Dengan cara yang sama maka diperoleh:
Beban Massa (g) Pbaca (dyne/cm) Pnyata (dyne/cm)
1 0,041 2,1 3,348333333 1+2 0,1419 5,2 11,5885 1+2+3 0,2925 10,7 23,8875 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 30 f(x) = 2.37x - 1.28 R² = 1 P Baca (dyne/cm) P nyata (dyne/cm
Faktor kalibrasi sama dengan kemiringan kurva, sehingga faktor kalibrasi = 2,37
3. Penentuan faktor koreksi (Fr) dan tegangan permukaan nyata (γ)
Fr = 0,725+
√
0,04534−1,679(
Rr)
+0,01452(D−d) C(
Pbaca)2 D = rapat massa fasa dibawah antar mukad = rapat massa fasa diatas antar muka
Fr NaCl = 0,725+
√
0,04534−1,679 (1 /53,748889)+0,01452 (34,8) (1,037166−0,001195) 62
= 0,725765
γ = Pbaca x faktor kalibrasi x Fr
γNaCl = 34,8 dynes/cm x 2,37 x 0,725765 = 59,85816 dyne/cm Zat Fr γ Air 0,725861 64,68289 NaCl 0,725765 59,85816 Aseton 0,725581 33,53271 Toluen 0,725514 30,77847 Kloroform 0,725345 28,19269 MgCl2 0,725754 60,88927 Metanol 0,725512 28,71502 Air + Kloroform 0,72588 32,34231 Air + Toluen 0,728421 29,00279 Sunlight 0,725809 54,35728
Karena dari literatur hanya diperoleh beberapa zat dan tegangan permukaan hanya ada suhu 25°C bukan 26,5°C maka diperoleh persen galat sebagai berikut:
% Error
% Error air = 71,99−64,6828971,99 x 100 % = 10,15% % Error metanol = ¿22,07−28,71502∨ ¿ 22,07 ¿ x 100 % = 30,1 % % Error aseton = ¿23,46−33,53271∨ ¿ 23,46 ¿ = 42,9% % Error kloroform = ¿26,67−28,19269∨ ¿ 26,67 ¿ = 5,7 % % Error touluen = ¿27,93−30,77847∨ ¿ 27,93 ¿ = 10,2% E. PEMBAHASAN
Pada percobaan kali ini akan ditentukan tegangan permukaan dari beberapu zat. Tegangan permukaan merupakan suatu kencenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi suatu lapisan tipis. Penyebab terjadinya tegangan permukaan karena adanya kohesi di bawah zat cair lebih besar dibandingkan kohesi di permukaan zat cair sehingga permukaan zat cair cenderung mengerut dan membentuk luas permukaan sekecil mungkin. Tegangan permukaan juga dapat diartikan sebagai gaya persatuan panjang yang di kerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan, hal tersebut karena gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.
Nilai tegangan permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: a. Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil.
b. Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antarmolekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.
c. Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan. Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun, detergen, dan alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan
d. Surfaktan
Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Dengana adanya penambahan surfaktan maka akan menurunkan tegangan permukaan dari suatu zat cair.
e. Konsentrasi zat terlarut
Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan. Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.
1. Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka.
2. Metode tersiometer Du-Nouy
Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Pada Du-Nouy digunakan cincin Pt, karena walaupun harganya mahal, logam platinum ini sangat ringan dan tidak mudah bereaksi dengan suatu zat ketika zat tersebut mengenai cincin platina.
Tegangan permukaan sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya dalam bidang farmasi maka tegangan permukaan digunakan untuk:
1. Mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat 2. Penetrasi molekul melalui membrane biologis
3. Pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi
Selain itu dapat digunakan untuk pembuatan surfaktan dalam industri tekstil.
F. KESIMPULAN G. DAFTAR PUSTAKA
F.Daniels et al., Experimental Physical Chemistry ed. 7, McGraw-Hill, New York, 1970.Hal. 357-365
F.Daniels and R.A.Alberty, Physical Chemistryed. 14, John Wiley, New York, 1974.Hal. 252-259
R.Lide, David, CRC Handbook of Chemistry and Physic,ed. 87th, 2006-2007. Hal. 64– 65
F. JAWABAN PERTANYAAN
1. γi lebih kecil daripada γ cairan-cairan murninya karena gaya adhesi dari dua cairan yang tak saling
campur lebih besar dari gaya adhesi antara cairan dan udara. Cara penentuannya adalah dengan metode maximum bubble pressure. Pada metode ini, gelembung akan bergantung pada tekanan yang diberikan.
2. Penentuan γ dengan prinsip yang sama dapat dilakukan pula dengan menggunakan kawat lurus yang dibengkokkan. Kawat diletakkan dalam keadaan setimbang sehingga diperlukan gaya agar setimbang. Kawat kemudian digeser sejauh jarak tertentu. Usaha yang dilakukan per satuan luas adalah tegangan permukaan sama dengan besarnya energi per satuan luas.
3. Ramsay shields merupakan persamaan yang menghubungkan tegangan permukaan dan suhu
γ ( Mv)2/3= k(t
c– 6 – t)
