PENGARUH SUHU TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN
SABUN CUCI PIRING CAIR BUATAN SENDIRI, SUNLIGHT,
DAN S.O.S
KARYA ILMIAH
OKIO PATAR SIAHAAN
082401054
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH SUHU TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN SABUN CUCI PIRING CAIR
BUATAN SENDIRI, SUNLIGHT, DAN S.O.S Kategori : KARYA ILMIAH
Nama : OKIO PATAR SIAHAAN Nomor Induk Mahasiswa : 082401054
Program Studi : DIPLOMA-III KIMIA ANALIS Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui
Medan, Mei 2011
Diketahui/ Disetujui Oleh
Departemen Matematika FMIPA USU Komisi Pembimbing
Ketua Pembimbing
PERNYATAAN
PENGARUH SUHU TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN SABUN CUCI PIRING CAIR BUATAN SENDIRI, SUNLIGHT DAN S.O.S
KARYA ILMIAH
Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2011
OKIO PATAR SIAHAAN
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan atas sukacita dan penyertaanNya yang luar biasa, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan judul “ PENGARUH SUHU TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN SABUN CUCI PIRING CAIR BUATAN SENDIRI,SUNLIGHT, DAN S.O.S”. Karya Ilmiah ini disusun untuk melengkapi dan meyelesaikan program Diploma-III Kimia Analis Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Selesainya karya ilmiah ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada Bapak terkasih Ir. T. Siahaan dan Ibu tersayang E.br Panjaitan,dan adik- adik tercinta. Juga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya kepada Ibu Dra. Tirena B. Siregar, M.Eng, selaku dosen pembimbing pada penyelesaian karya
ilmiah ini. Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, M.S.selaku ketua Departemen Kimia, Ibu Dra.Emma Zaidar Nasution,M.Si selaku ketua Program Studi DIII Kimia Analis. Abang dan kakak Asisten Laboratorium Kimia Fisika FMIPA USU.Abang dan kakak Brave yang terus mendukung dan teman- teman seperjuangan mahasiswa kimia analis 2008.
Penulis menyadari atas kekurangan dari materi yang disajikan dalam laporan ilmiah ini disebabkan karena keterbatasan literatur dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan untuk kesempurnaan laporan ilmiah ini. Semoga laporan ilmiah ini berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Mei 2011
ABSTRAK
EFFECT OF TEMPERATURE ON THE SURFACE TENSION OF HOMEMADE DISH SOAP , SUNLIGHT, AND S.O.S
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
KATA PENGANTAR iv
ABSTRAK v
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7 Lokasi Penelitian 3
2.7 Tegangan Permukaan
2.7.1 Tegangan Antar Muka 9
2.7.2 Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi
Tegangan Permukaan 10
2.8 Metode Penentuan Tegangan Permukaan 11 2.7.1 Metode Cincin Du Nuoy 11 2.7.2 Metode Tekanan Gelembung Maksimum 11 2.7.3 Metode Kenaikan Kapiler 15 2.7.4 Metode Lempengan Wilhemly 15 2.9 Bahan Aktif Pembentuk Deterjen 15
2.10 Bahan Baku Pembentuk Deterjen 16
2.11 Resep Sabun Cuci Piring Buatan Sendiri 17
BAB 3 METODE PERCOBAAN 19
3.1. Bahan- Bahan Yang Digunakan 19
3.2 Alat- Alat Yang Digunakan 19
3.4.1 Skema Pembuatan Sampel Sabun Cuci Piring Cair 1000 Ml 21 3.4.2 Skema Penentuan Tegangan Permukaan Sabun Cuci Piring Cair Buatan sendiri, Sunlight, dan S.O.S 22
3.5 Contoh Perhitungan 23
3.5.1 Contoh Perhitungan Densitas Larutan Pencuci Piring Cair 23 3.5.2. Contoh Perhitungan Tegangan Permukaan
Larutan Pencuci Piring Cair 23
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 24
4.1 Hasil
4.1.2 Data 24
4.2 Pembahasan 29
BAB 5 KESIMPULAN 32
5.1 Kesimpulan 32
5.2 Saran 32
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Resep Sabun Cuci Piring Buatan Sendiri 18 Tabel 3.1 Data bahan- bahan yang digunakan dalam penentuan
tegangan permukaan sabun 19
Tabel 3.2 Data alat- alat yang digunakan dalam penentuan
Tegangan permukaan sabun 19
Table 3.3 Komposisi Sabun cuci piring cair 20 Tabel 4.1. Data hasil pengukuran tegangan permukaan
larutan sabun cuci piring buatan sendiri, Sunlight dan S. O. S
dengan variasi suhu 30oC, 40oC, 50oC, dan tanpa pemanasan 24 Tabel 4.2. Data hasil pengukuran densitas larutan sabun
cuci piring buatan sendiri , sunlight, dan S.O.S
dengan variasi suhu 30oC, 40oC, 50oC, dan tanpa pemanasan. 25 Tabel 4.3 Data perhitungan densitas larutan sabun
cuci piring buatan sendiri , sunlight, dan S.O.S
dengan variasi suhu 30oC, 40oC, 50oC, dan tanpa pemanasan. 26 Tabel 4.4 Data perhitungan tegangan permukaan larutan sabun cuci
piring buatan sendiri , sunlight, dan S.O.S
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Pembuatan Deterjen 8
Gambar 2.2 Reaksi pembentukan sodium laurel eter sulfat 15 Gambar 2.3 Reaksi pembentukan natrium alkil benzene sulfonat 16 Gambar 4.1 Pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan
Sabun cuci piring buatan sendiri, sabun cuci piring sunlight,
ABSTRAK
EFFECT OF TEMPERATURE ON THE SURFACE TENSION OF HOMEMADE DISH SOAP , SUNLIGHT, AND S.O.S
ABSTRACT
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan.. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Sedangkan pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya kesamping dan ke bawah. Akibat terdapat perbedaan gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut mengarah ke bawah karena molekul dibawah permukaan jumlahnya lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam
keadaan tegang. Tegangan ini disebut tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh gaya tarik menarik antar
molekul di dalam cairan. Umumnya cairan yang mempunyai gaya tarik antar molekulnya besar seperti raksa, memiliki tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya cairan seperti alkohol gaya tarik- menarik antara molekulnya juga kecil , maka tegangan permukaannya juga kecil. Dalam kehidupan sehari- hari tegangan permukaan cairan banyak dimanfaatkan dalam hubungannya dengan kemampuan cairan tersebut untuk membasahi benda. Deterjen sintetis modern misalnya, di desain untuk meningkatkan kemampuan air untuk membasasi kotoran yang melekat pada gelas, yaitu dengan menurunkan tegangan permukaannya sehingga gelas menjadi
lebih bersih ( Yazid, 2005 ).
Suhu dapat menurunkan tegangan permukaan cairan, karena suhu secara langsung mempengaruhi energi kinetik molekul dalam cairan. Energi kinetik berbanding lurus dengan suhu, setiap kenaikan suhu akan menyebabkan peningkatan kecepatan rata-rata dari molekul. Jika energi kinetik meningkat, gaya antar molekul tarik-menarik akan memiliki lebih sedikit dari efek pada semua molekul,sehingga menyebabkan penurunan nilai tegangan permukaan (Sukardjo, 2002).
Sebagai hasil dari kecenderungan sebuah permukaan cairan mengerut, menunjukkan jika itu merupakan salah satu bagian dari tegangan, dan itu dimungkinkan untuk menjelaskan sebuah arti dari pada sebuah nilai tegangan permukaan, yang mana sama untuk setiap reaksi dan di dalam seluruh arah sepanjang permukaan dari sebuah zat
cair. Simbol untuk tegangan permukaan diberi simbol γ, dan didefinisikan sebagai
satuan dari dynes per cm.
Tegangan permukaan dari sebuah larutan secara umum menurun dengan meningkatnya suhu. Tetapi kecuali untuk pemisahan dari dari larutan kristal, misalnya cadmium, besi dan tembaga, hingga kini belum ada yang dapat menjelaskan dari masalah ini (Glasstone, 1940).
Sabun dapat meningkatkan kemampuan air untuk membasai benda. Dengan penambahan suhu, maka akan semakin mampu untuk menurunkan tegangan permukaan air. Hal inilah yang mendorong penulis untuk meneliti sejauh mana suhu dapat mempengaruhi tegangan permukaan sabun cuci piring komersil karena semakin meningkatnya penggunanan sabun cuci piring untuk keperluan rumah tangga.
1.2. Permasalahan
Apakah ada pengaruh kenaikan suhu sabun cuci piring cair buatan sendiri, Sunlight, dan S.O.S terhadap nilai tegangan permukaan
1.3 Pembatasan Masalah
Pada penilitian ini permasalahan dibatasi pada :
• Sabun cuci piring yang digunakan adalah sabun cuci piring buatan sendiri, Sunlight, dan S.O.S
• Pengukuran tegangan permukaan menggunakan metode penurunan / kenaikan kapiler
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan yang ada, maka tujuan penelitian ini adalah :
- Untuk mengetahui apakah suhu berpengaruh terhadap tegangan permukaan sabun cuci piring cair buatan sendiri, Sunlight, dan S.O.S.
- Untuk mengetahui metode penentuan tegangan permukaan larutan cuci piring
1.5. Manfaat Penelitian
Dengan diketahuinya pengaruh kenaikan suhu sabun terhadap nilai tegangan permukaan, maka diharapkan akan memberikan informasi tentang pengaruh kenaikan suhu sabun pada sabun cuci piring cair terhadap nilai tegangan permukaan dimana semakin rendah tegangan permukaan sabun tersebut maka semakin baik untuk mengangkat noda minyak atau lemak terhadap piring.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimental laboratorium. Dalam penelitian ini divariasi merek sabun dan suhu. Variasi suhu sabun 28oC, 30oC, 40oC, dan 50o C dalam 10 ml larutan. Sedangkan untuk variasi sabun ditetapkan terlebih dahulu yaitu Sunlight dan S.O.S dan dibandingkan dengan sabun buatan sendiri dengan pemakaian sodium lauril eter sulfat sebagai bahan utama. Penentuan tegangan permukaan sabun dipengaruhi oleh suhu sabun pada pemanasan 28oC, 30oC, 40oC, dan 50o C. Penentuan tegangan permukaan itu sendiri menggunakan tensiometer kapiler dengan diameter 1 mm. Replikasi dilakukan tiga kali untuk setiap perlakuan sampel
1.7. Lokasi Penelitian
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Sabun
Sabun ditemukan oleh orang Mesir kuno beberapa ribu tahun yang lalu. Pembuatan sabun oleh suku bangsa Jerman dilaporkan oleh Julius Caesar. Teknik pembuatan sabun dilupakan orang dalam zaman kegelapan ( Dark Ages), namun ditemukan kembali selama Renaissance. Penggunaan sabun mulai meluas pada bad ke- 18.
Dewasa ini sabun dibuat praktis sama dengan teknik yang digunakan pada zaman yang lampau. Lelehan lemak sapi atau lemak lain dipanaskan dengan lindi ( natrium hidroksida) dan karenanya terhidrolisis menjadi gliserol dan garam natrium dari asam lemak. Dulu digunakan abu kayu ( yang mengandung basa seperti kalium karbonat) sebagai ganti lindi (lye = larutan alkali) (Fessenden, 1992).
2.2. Pengertian Sabun
Sabun adalah garam logam alkali ( biasanya garam natrium) dari asam- asam lemak. Sabun mengandung terutama garam C16 dan C18, namun dapat juga mengandung beberapa karboksilat dengan bobot atom lebih rendah. Sekali penyabunan itu telah lengkap, lapisan air yang mengandung gliserol dipisahkan dan gliserol dipulihkan dengan penyulingan. Gliserol digunakan sebagai pelembab dalam tembakau, industri farmasi dan kosmetik. (sifat melembabkan timbul dari gugus- gugus hidroksil yang dapat berikatan hidrogen dengan air dan mencegah penguapan air itu). Sabun dimurnikan dengan mendidihkannya dalam air bersih untuk membuang lindi yang berlebih, NaCl, dan gliserol. Zat tambahan (additive) seperti batu apung, zat warna dan parfum kemudian ditambahkan.
rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar- benar larut dalam air. Namun sabun mudah tersuspensi dalam air karena membentuk misel (micelles), yakni segerombolan ( 50 -150) molekul yang rantai hidrokarbonnya mengelompok dengan ujung- ujung ionnya yang menghadap ke air.(Fessendan, 1992)
Deterjen berasal dari kata detergene yang berarti “membersihkan”, yang sesuai dengan tujuan semula pembuatan campuran itu. Pada awal abad ke - 19 di Jerman ditemukan bahan sintetik, semula sebagai bahan pencuci pakaian, dan dipakai sebagai bahan pengganti konvensional yang disebut sebagai deterjen sintetik (synthetic detergents = syndet).
Terdapat berbagai nama lain untuk syndet, yaitu cleanser bar, detergent bar, synthetic toilet soap. Istilat tenside yang popular di Eropa merupakan istilah yang semula lebih bersifat teknis untuk menamai mekanisme kerja bahan- bahan ini, yaitu aktif di tegangan permukaan (tenside) namun di negara lain lebih sering disebut sebagai surfaktan ( Wasitaatmaja, 2007 ) .
2.3. Komposisi Sabun
Sabun konvensional yang dibuat dari lemak dan minyak alami dengan garam alkali serta sabun deterjen saat ini yang dibuat dari bahan sintetik, biasanya mengandung surfaktan, pelumas, antioksidan, deodoran, warna, parfum, pengontrol pH, dan bahan tambahan khusus.
• Surfaktan
Surfaktan adalah bahan terpenting dari sabun. Lemak dan minyak yang dipakai dalam sabun berasal dari minyak kelapa ( asam lemak C12), minyak zaitun (asam lemak C16 - C18). Penggunaan bahan berbeda menghasilkan sabun yang berbeda, baik secara fisik maupun kimia.
• Pelumas
meminyaki kulit juga dapat menstabilkan busa dan berfungsi sebagai peramas (plasticizers).
• Antioksidan
Untuk menghindari kerusakan lemak, terutama bau tengik, dibutuhkan bahan penghambat oksidasi, misalnya stearil hidrazid dan butilhydroxytoluene
(0,02%- 0,1%). • Deodoran
Deodoran dalam sabun mulai dipergunakan sejak tahun 1950, namun oleh karena khawatir efek samping, penggunaannya dibatasi. Bahan yang digunakan adalah TCC ( trichloro carbinilide).
• Warna
Pewarna sabun dibolehkan sepanjang memenuhi syarat dan peraturan yang ada, pigmen yang digunakan biasanya stabil dan konsentrasinya kecil sekali (0,01 – 0,5%). Titanium dioksida 0,01% ditambahkan pada berbagai sabun untuk menimbulkan efek berkilau.
• Parfum
Isi sabun tidak lengkap bila tidak ditambahkan parfum sebagai pewangi. Pewangi ini harus berada dalam pH dan wana yang berbeda pula. Setiap pabrik memilih bau dan warna sabun bergantung pada permintaan pasar atau masyarakat pemakainya.
• Pengontrol pH
Penambahan asam lemak yang lemah, misalnya asam sitrat, dapat menurunkan pH sabun
• Bahan tambahan khusus
Berbagai bahan tambahan untuk memenuhi kebutuhan pasar, produsen, maupun segi ekonomi dapat dimasukkan kedalam formula sabun. Dewasa ini dikenal berbagai macam sabun khusus, misalnya
a. Sabun transparan yang menambahkan sukrosa dan gliserin b. Deodorant, yang menambahkan triklorokarbon, triklosan,
diklorofen.
c. Antiseptik (medicated) yang menambahkan bahan antiseptik, misalnya fenol, kresol, dan sebagainya
d. Sabun bayi yang lebih berminyak
2.4 Cara Kerja Sabun
Kemampuan sabun untuk menyingkirkan lemak dari pakaian juga berpangkal dari “sejenis melarutkan yang sejenis”. Bila sabun bersentuhan dengan minyak atau lemak yang mengotori pakaian , ekor hidrofob dari anion larut dalam lemak. Minyak berangsur- angsur terpisah dari serat pakaian dan terbungkus dalam misel yang menjerat minyak didalamnya. Misel mengemulsikan minyak dan mempertahankannya dalam suspensi sehinggga dapat terbawa oleh air bilasan ( Brady, 1994)
Surfaktan adalah prinsip kerja dari setiap deterjen, yang jika dilarutkan kedalam cairan cenderung memekat pada permukaan cairan tersebut. Kesanggupan ini disebabkan sifat fisiokimia yang dualistik, yaitu mempunyai bagian yang senang pada pelarut (filik) dan bagian yang tidak senang pada pelarut ( fobik). Jika pelarutnya air, maka surfaktan akan berada di batas antara air dan yang dilarutkan dan tegak lurus terhadap
batas tersebut dengan bagian yang bersifat filik berada dalam air Dua jenis surfaktan yang dikenal, yatiu:
1. Surfaktan ionik, yakni surfaktan yang bila terlarut dalam pelarut (air) akan terurai menjadi ion negatif dan positif
2. Surfaktan nonionik ( tidak berionisasi), misalnya poliglikol ester dan alkohol jenuh.
Selain sebagai pelarut, surfaktan dapat bekerja sebagai pembasah, pembentuk busa, dan pengemulsi. Pada sabun, surfaktan bekerja sebagai pelarut ( kotoran dan lemak), pengemulsi, dan pembentuk busa. Meskipun banyaknya busa tidak mempengaruhi daya larut dan daya bersih sabun, namun masih banyak orang menyukai busa sabun dalam pencucian.
O
H2SO4 || NaOH
CH3(CH2)nCH2OH CH3(CH2)nCH2 – O – S - OH
Pekat ||
O Alkil hidrogensulfat n = 10, 12, 14, 16
O ||
CH3(CH2)nCH2 – O – S – OӨNa⊕ ||
O
Na-alkil sulfat ( Deterjen )
Gambar 2.1 Reaksi pembuatan deterjen
2.5. Kegunaan Sabun
Kegunaan sabun adalah kemampuannya mengemulsi kotoran berminyak sehingga dapat dibuang dengan pembilasan. Kemampuan ini disebabkan oleh dua sifat sabun.
1. Rantai hidrokarbon sebuah molekul sabun larut dalam zat non- polar, seperti tetesan- tetesan minyak.
2. Ujung anion molekul sabun, yang tertarik pada air, ditolak oleh ujung anion molekul- molekul sabun yang menyembul dari tetesan minyak lain. Karena tolak
menolak antara tetes sabun- minyak, maka minyak itu tidak dapat saling bergabung tetapi tetap tersuspensi ( Fessenden, 1992).
2.6. Densitas
Rapat massa atau densitas material yang didefinisikan sebagai
ρ.
Dalam beberapa kasus (misalnya, di Amerika Serikat ), kerapatan juga didefinisikan sebaga
Secara matematis, kerapatan didefinisikan sebagai massa dibagi volume:
(2.1)
dimana ρ adalah kerapatan, m adalah massa, dan V adalah volume. Dari persamaan ini, kerapatan massa harus memiliki satuan massa per volume.
Secara umum, kerapatan dapat diubah dengan mengubah baik Meningkatkan tekanan selalu meningkatkan densitas material. Peningkatan suhu umumnya menurun densitas (Anonim1 , 2011).
2.7. Tegangan Permukaan
2.7.1 Tegangan Antar Muka
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan.
Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah. Pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya kesamping dan kebawah, tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara molekul sangat renggang.
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan.
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik antara V
m
=
permukaan besar. Sebaliknya, cairan seperti bensin yang tersusun atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah.
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya. Pelarut hidrokarbon, misalnya nafta atau bensin, menyebar pada kaca maupun permukaan berminyak dengan mudahnya, sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon sangat lemah. Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan, akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun ( Brady, 1994 ).
2.7.2 Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
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 antara molekul 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
2.8. Metode Penentuan Tegangan Permukaan
2.8.1. Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen, serum, suspensi, koloid dan lain- lain.
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan air dapat dihitung dari persamaan :
RF
F = gaya yang dibutuhkan untuk mengangkut cincin dari permukaan
β = faktor koreksi yang dihitung dengan persamaan berikut :
(
)
2r = Jari- jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin R = jari- jari rata- rata lingkaran
P1 = massa jenis cairan yang ada di bawah P2 = massa jenis cairan yang berada di atas
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan, harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird , 1987)
2.8.2. Metode Tekanan Gelembung Maksimum
Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung. Tekanan pada sisi yang cembung. Ketika pertama
ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas. Bila tekanan terus dinaikkan, jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan, jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum. Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung, tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan ). Jadi tekanan maksimum yang terbaca pada manometer adalah :
h = jarak ujung tabung gelas dari permukaan cawan
ρ = Massa jenis cairan
ρ0 =Massa jenis uap cair ( biasanya diabaikan karena ρ0 << ρ ) ( Bird, 1987) Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 %, yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat. Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1/ sek (Adamson 1990).
2.8.3. Metode Kenaikan Kapiler
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapat mengalami kenaikan
atau penurunan. Apabila cairan membasahi bejana ( θ < 90 ) maka permukaan cairan akan naik. Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ > 90 ) permukaan cairan
akan turun. Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam kapiler ini disebut dengan kapilaritas.
sepanjang keliling pipa. Akibat tegangan permukaan ini pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan
( Yazid, 2005 ).
Pada peristiwa terangkatnya cairan pada kolom pipa, besarnya gaya keatas akibat tegangan permukaan diberikan persamaan :
F1 = 2 π r γ cos θ (2.5)
F1 = Gaya ke atas akibat tegangan permukaan r = Jari- jari kapiler
γ = tegangan permukaan
θ = sudut kontak
Kenaikan cairan tidak dapat berlangsung terus, karena pada permukaan cairan juga bekerja gaya akibat berat cairan ( F2 ) yang arahnya ke bawah sebesar :
F2 = d V g (2.6)
Karena V = π r2 h, maka :
F2 = π r2 h d g (2.7)
d = rapatan cairan g = percepatan grafitasi
h = kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler
Pada saat setimbang berlaku F1 dan F2 , sehingga diperoleh :
Untuk cairan yang membasahi bejana seperti air θ≈ 0, sehingga cos θ = 1. Persamaan
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140, sehingga cos θ = - 0,766 ( berharga negatip). Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler.
2.8.4. Metode Lempengan Wilhelmy
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan. Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat. Pada saat pelat terlepas berlaku hubungan :
F = W + 2 lγ (2.11)
Sehingga tegangan permukaan dapat dihitung sebagai :
2 = faktor karena ada dua permukaan pada lempeng
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00, dan pengaruh dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid, 2005 ).
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen, prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy, tetapi faktor koreksi hanya 0,1 % ( Adamson, 1990).
2.9. Bahan Aktif Pembentuk Deterjen
Bahan aktif merupakan bahan inti dari detergen sehingga bahan ini harus ada dalam proses pembuatan deterjen. Secara fungsional bahan aktif ini mempunyai andil dalam meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif adalah busanya sangat banyak.
1. Sodium lauril eter sulfat (SLES)
Sodium lauril sulfat dibuat dari lauril alkohol diperoleh dengan hidrolisis lemak sodium laurel eter sulfat
Gambar 2.2 Reaksi pembentukan sodium lauril eter sulfat
Sifat- sifat : - merupakan surfaktan anionik - ramah lingkungan
- merupakan bahan pembuat busa
- merupakan surfaktan dengan produksi terbesar karena biaya yang relatif rendah
(http://www.chemicalland21.com)
Sodium alkil benzene sulfonat dihasilkan dari 1 dedosin melalui reaksi
rantai lipofilik, non polar
Gambar 2.3 Reaksi Pembentukan sodium alkil benzene sulfonat (Bahl, 1984)
Sifat- sifat : - merupakan surfaktan anionik - merupakan bahan pembuat busa
- bersifat biodegradable karena mengandung rantai atom C yang panjang
(www.scienceinthebox.com)
2.10 Bahan Baku Pembentuk Deterjen
Bahan aktif merupakan bahan inti dari detergen sehingga bahan ini harus ada dalam proses pembuatan deterjen. Dalam penelitian ini menggunakan sodium lauril eter sulfat dengan nama dagang Texapon. Secara fungsional bahan aktif ini mempunyai andil dalam meningkatkan daya bersih. Ciri dari bahan aktif adalah busanya sangat banyak.
2. Bahan pengisi ( Filler )
Biasanya garam dapat yang tersedia secara umum adalah Natrium Klorida (NaCl). Senyawa natrium adalah penting dalam perindustrian kimia, kaca, logam, kertas, petrolium, sabun dan tekstil. Sabun pada umumnya merupakan garam natrium dengan beberapa jenis asam lemak. Bahan ini berfungsi sebagai pengisi dari seluruh campuran bahan baku. Pemberian bahan ini berguna untuk memperbanyak atau memperbesar volume.
3. Bahan tambahan ( aditif )
Keberadaan bahan aditif dapat meningkatkan nilai jual deterjen. Dalam penelitian ini menambahkan EDTA sebagai pengikat logam sadah dan
pengawet.
4. Bahan pewarna
Bahan pewarna dalam pembuatan sabun dimaksudkan untuk meningkatkan nilai jual. Dalam penelitian ini menggunakan pewarna hijau sintetik
5. Bahan pewangi ( parfum )
Keberadaan parfum memegang peranan besar dalam hal keterkaitan konsumen akan produk deterjen. Dalam penelitian ini, digunakan bahan pewangi beraroma lemon.
Adalah penting dalam kandungan deterjen pembersih piring untuk memiliki karakteristik tertentu seperti baik membersihkan lemak dan memungkinkan untuk menguras tanpa goresan pada piring. Bahan ini harus memiliki sifat berbusa.. Seperti telah dibahas dalam formulasi untuk deterjen serbuk, yang konvensional mengandung fosfat, silakat, dan alkali lainnya. Tetapi memiliki kelemahan tertentu seperti menyebabkan bercak, bergaris, terutama saat deterjen ini untuk digunakan di daerah air sadah. Terlepas dari itu kelemahan lain adalah bahwa konstituen padat yang dilarutkan ke dalam air sadah sulit untuk mengukur jumlah partikel padat yang larut di dalam cairan.
Berikut ini adalah kandungan dalam pembuatan deterjen sabun cuci piring cair yang dapat digunakan secara manual maupun mekanik.
Bahan Persen (%)
Sodium alkil aril sulfonat 35
Minyak kelapa 5
Etil alkohol 4.2
Parfum, pewarna, dan bahan pengawet 0.8
Air 50
Tabel 2.1 Resep sabun cuci piring buatan sendiri
(Board, 2002)
METODE PERCOBAAN 3.1. Bahan- Bahan Yang Digunakan
Adapun bahan- bahan yang digunakan dalam penentuan tegangan permukaan sabun disusun dalam tabel 3.1
No Nama Kadar (%) Merek
1 Sodium lauril eter sulfat 33 % -
2. Sodium lauril sulfat 3% -
3. NaCl 20%
4. etilen diamina tetra asetat (EDTA)
- -
5. Zat warna hijau sintetik 0,5% Light green
6. Parfum lemon 0,5% -
3.2. Alat- Alat Yang Digunakan
Adapun alat - alat yang digunakan dalam penentuan tegangan permukaan sabun disusun dalam tabel 3.2
No Nama Ketelitian Merek
1 Neraca analitik ± 0,0001 g Sartorius
2. Tensiometer kapiler ± 1 mm Fisher
3. Termometer 00 C - 1100 C Pyrex
4. Pelat Pemanas ( Hot Plate) 00 C - 5400 C Cimarec
No Nama Sabun Bahan aktif Zat warna Pewangi
1. Sabun cuci piring buatan sendiri
sodium lauril eter sulfat
hijau Lemon
2. Sunlight natrium alkil benzena sulfonat
hijau Lemon
3. S.O.S sodium lauril eter sulfat
kuning Lemon
3.4 Skema Penelitian
Catatan: 280 C adalah suhu tanpa pemanasan
3.4.1. Skema Pembuatan Sampel Sabun Cuci Piring Cair 1000 Ml Pembuatan sabun
cuci piring cair
Sunlight S.O.S
Pengaruh suhu dengan variasi suhu 280C,300C, 400,
dan 500C
Pengukuran densitas
Pengukuran tegangan permukaan
Ditambahkan 30 ml larutan sodium lauril sulfat
Diaduk hingga homogen
ditambahkan 300 ml larutan NaCl
Ditambahkan 4 ml parfum lemon
Ditambahkan 5 g etilen diamina tetra asetat
Ditambahkan 0,5 g pewarna hijau sintetik
Diaduk dengan kecepatan 2000 rpm
Ditambahkan aquadest sampai volume larutan 1000 ml dan diaduk hingga homogen
Didiamkan selama 24 jam
( Board, 2002 )
3.4.2. Skema Penentuan Tegangan Permukaan Sabun Cuci Piring Cair Buatan Sendiri, Sunlight, dan S.O.S
Larutan Surfaktan
Larutan surfaktan kental
Diukur 10 ml dengan gelas ukur Dimasukkan kedalam beaker glass
Dipanaskan masing- masing sabun dengan variasi suhu 280C, 300C, 400C, dan 500C
Ditimbang piknometer kosong dimasukkan 10 ml larutan
sabun tensiometer kapiler
Dimasukkan sabun cuci piring dihisap larutan sabun yang telah dipanansakan ke dalam hingga naik ke skala 10
piknometer cm
ditutup dan dikeringkan dilepas bola karet piknometer penghisap hingga larutan ditimbang piknometer berisi sabun turun sampai
setimbang
diulangi percobaan yang sama diulangi percobaan yang sama sebanyak 3 kali
3.5. Contoh Perhitungan
3.5.1 Contoh Perhitungan Densitas Larutan Pencuci Piring Cair Sabun cuci piring cair buatan sendiri,
Sunlight dan S.O.S
Pengukuran densitas
Pengukuran tegangan permukaan
Nilai Densitas dihitung berdasarkan rumus :
m1 = massa piknometer berisi larutan sabun cuci piring cair (g)
m2 = massa piknometer kosong (g)
3.5.2. Contoh Perhitungan Tegangan Permukaan Larutan Pencuci Piring Cair
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil
4.1.2. Data
Tabel 4.3 : Data hasil perhitungan densitas larutan sabun cuci piring buatan sendiri , sunlight, dan S.O.S dengan variasi suhu 30oC, 40oC, 50oC, dan tanpa pemanasan.
Larutan
Sabun pencuci piring
Variasi suhu (oC) Densitas (gr / mL)
Sabun buatan sendiri
Tanpa pemanasan
(28)
1.032
30 1.026
40 1.028
50 1.022
Sunlight
Tanpa pemanasan
(28)
1.038
30 1.034
40 1.03
50 1.024
S.O.S
Tanpa pemanasan
(28)
1.032
30 1.024
40 1.02
Gambar 4.1 Pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan dari sabun cuci piring buatan sendiri, sabun cuci piring sunlight, dan sabun cuci pirng S.O.S
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dimana dengan menggunakan tensiometer kapiler, secara umum diperoleh hasil bahwa adanya pengaruh kenaikan suhu terhadap tegangan permukaan larutan sabun cuci piring cair . Pengaruh penambahan suhu ini dapat dilihat dari nilai tegangan permukaan yang diperoleh sebelum dan sesudah dipanaskan. Sebagai contoh pada larutan Sabun Sunlight yang ditunjukkan pada Tabel 4.4 didapat nilai tegangan permukaannya sebelum pemanasan yaitu 19,83 dyne/ cm. Tetapi setelah dipanaskan pada suhu 500 C, tegangan permukaan larutan sabun Sunlight tersebut turun hingga mencapai 8, 02 dyne/ cm.
Dari Tabel 4.4 dapat ditarik kesimpulan berdasarkan data percobaan dimana larutan sabun pencuci piring S.O.S memiliki daya pembersih lemak/ minyak lebih baik dibandingkan dengan kedua sabun pembanding lain. Hal ini didasarkan pada nilai tegangan permukaannya yang tanpa pemanasan sudah rendah, dan pasti akan lebih ampuh lagi untuk mengangkat lemak/ minyak jika dipanaskan pada suhu sekitar 400C -500C.
Dari gambar 4.1 juga dapat diberikan kesimpulan bahwa tegangan permukaan akan semakin rendah jika suhu dinaikkan. Dimana grafik menggambarkan penurunan nilai tegangan permukaan sabun pencuci piring cair.
4.2. Pembahasan
Dari hasil percobaan yang diperoleh, menunjukkan bahwa ada perbedaan signifikan
terhadap nilai tegangan permukaan larutan pencuci piring cair sebelum dan sesudah pemanasan. Dalam hal ini, sebelum dipanaskan nilai tegangan permukaan sabun tinggi dan setelah dipanaskan pada suhu 30o C, nilai tegangan permukaan akan turun, dan akan semakin rendah jika pemanasan dilakukan pada suhu 40oC dan 50oC.
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh
interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.Hal ini dipengaruhi karena suhu berbanding lurus dengan energi kinetik. Setiap kenaikan suhu akan meningkatkan kecepatan rata- rata dari molekul cairan tersebut. Jika energi kinetik meningkat, gaya tarik menarik antar molekul akan memberikan efek yang lebih sedikit pada setiap molekul sehingga tegangan permukaan akan menurun.
Sabun komersil memiliki bahan aktif berupa surfaktan yang berbeda- beda. Untuk sabun cuci piring buatan sendiri dan S.O.S mempunyai bahan aktif sodium lauril eter sulfat yang mana sodium lauril eter sulfat (SLES) adalah surfaktan anionik yang digunakan sebagai agen foaming (untuk membersihkan dan membuat busa) yang banyak terdapat dalam berbagai produk yang umum digunakan. Sodium lauril eter sulfat (SLES) digunakan pada sediaan pasta gigi, sabun pembersih wajah, sabun mandi serta deterjen.
menghilangkan noda serta sisa-sisa minyak diwajah. Sodium lauril eter sulfat (SLS) adalah komponen penting dalam formulasi untuk menghasilkan busa karena
kemampuannya untuk membuat sabun berbuih..
Sedangkan bahan aktif permukaan yang terdapat dalam sabun cuci piring sunlight yaitu natrium alkil benzen sulfonat yang mana bahan ini biasanya digunakan untuk berbagai bahan kosmetik. Bahan ini sangat aktif sebagai bahan aktif pembersih wajah.
Penurunan nilai tegangan permukaan juga karena ada pengaruh surfaktan (zat aktif permukaan) yang dikandung sabun tersebut. Dalam sabun yang dianalisa, zat aktif yang digunakan yaitu sodium lauril eter sulfat dan natrium alkil benzena sulfat. Penurunan tegangan permukaan disebabkan surfaktan sodium lauril eter sulfat dan sodium lauril eter sulfat menempati ruang-ruang diantara molekul air. Ikatan hidrogen antar molekul-molekul air pada permukaan akan digantikan dengan ikatan dari gaya Van der Waals yang lebih lemah.Gaya Van der Waals yang terbentuk merupakan interaksi antar molekul-molekul surfaktan yang mengadsorpsi permukaan.
(Hargreaves 2003)
Sodium alkil benzen sulfonat mampu menurunkan nilai tegangan permukaan deterjen
pencuci piring pada suhu 500C.Ttegangan permukaannya turun drastis dari 19.82 dyne/ cm ( tanpa pemanasan ) menjadi 8.02 dyne/ cm. Kemampuan SABS dalam menurunkan
nilai tegangan antarmuka sabun ini disebabkan karena.gugus hidrofilik dan lipofilik dalam
satu molekul. Dengan kedua gugus ini, surfaktan tersebut mampu meningkatkan gaya
tarik-menarik antara dua fasa yang berbeda polaritasnya. Gugus hidrofilik akan berikatan
dengan air yang polar dan gugus lipofilik akan berikatan dengan alkil yang bersifat
nonpolar.Perilaku ini menyebabkan tegangan permukaanmenjadi turun.
Penurunan nilai tegangan permukaan natrium alkil benzena sulfonat lebih besar daripada
tegangan permukaan sodium lauril eter sulfat pada suhu 500C karena natrium alkil benzena sulfonat mengandung dua gugus hidrofil yaitu benzil dan alkil. Adanya dua
gugus ini menyebabkan surfaktan tersebut lebih aktif dalam menurunkan tegangan
permukaan surfaktan tersebut.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan sabun cuci piring buatan sendiri, Sunlight, dan SOS Dalam hal ini parameter yang digunakan adalah variasi suhu 280C ( tanpa pemanasan ), 300C, 400C dan 500C,. Sabun piring buatan sendiri dibuat dengan menggunakan bahan aktif .Bahan aktif deterjen pencuci piring cair yang digunakan yaitu sodium lauril eter sulfat, natrium alkil benzena sulfonat , sodium lauril eter sulfat, berurutan.
Penentuan tegangan permukaan didasarkan atas kenaikan suhu yang menyebabkan penurunan nilai tegangan permukaan. Nilai tegangan permukaan larutan sabun pencuci piring yang terendah yaitu pada pemanasan sabun pada suhu 50 0C . Masing- masing nilai tegangan permukaan pada suhu 500C yaitu:
• Sabun cuci piring buatan sendiri = 9.16 dyne/cm
• Sunlight = 8.02 dyne/cm
• S.O.S = 5.96 dyne/ cm
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Adamson, A.W. 1990. Physical Chemistry of Surface. Fifth Edition. New York: John Wiley & Sons
Anonim1.
Anonim2.http://www.chemicalland21.com/specialchem/sodium lauryl sulfate.htm. Diakses tanggal 23 Juni 2011
Anonim3 . http:// scienceinthebox.com.un/pdf/LAS. Diakses tanggal 23 Juni 2011 Atkins,P.W. 1990. Kimia Fisika. Edisi Keempat. Jakarta : Penerbit Erlangga
Bahl,A.1948. A Textbook of Organic Chemistry. New Dehli : S. Chand & Co. Bird, T. 1987. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : Gramedia
Board, N. 2002 . Soaps, Detergents, & Acid Slurry. Dehli : Asia Pasifik Business Press
Brady, J . 1994. Kimia Universitas . Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga Denbigh, K. 1993. Prinsip- prinsip Kesetimbangan Kimia. Jakarta : UI- Press Fessenden, F . 1992. Kimia Organik. Jilid 2. Jakarta : Erlangga
Glasstone, S. 1940. Textbook of Physical Chemistry. Second edition. Princeton : Van
Nostrand Company.
Hargreaves, T . 2003. Chemical Formulation. Cambridge :RSC Paperbacs Hart, H . 1991 . Organic Chemistry. Boston : Houghton Mifflin Company. Poedjiadi, A. 2004. Dasar- Dasar Biokimia. Jakarta : Erlangga
Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta
Wasitaatmadja, S. 1997. Penuntun Ilmu Kosmetik Medik . Jakarta : UI- Press
