A. JUDUL PERCOBAAN A. JUDUL PERCOBAAN
Menentukan Kekentalan Relatif Zat Cair dengan Viskometer Ostwald Menentukan Kekentalan Relatif Zat Cair dengan Viskometer Ostwald B. TUJUAN PERCOBAAN
B. TUJUAN PERCOBAAN
1.
1. Terampil menggTerampil menggunakan viscometer unakan viscometer OstwaldOstwald 2.
2. Menentukan Menentukan sifat-sifat molekulsifat-sifat molekul
3. Menyelidiki angka kental relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai 3. Menyelidiki angka kental relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai
pembanding pembanding C. DASAR TEORI C. DASAR TEORI
Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap mengalir yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu (Kramer, deformasi atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu (Kramer, 1996).Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan 1996).Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami aliran cairan karena internal friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut dikenai suatu gaya (Lewis, 1987).
deformasi bila bahan tersebut dikenai suatu gaya (Lewis, 1987).
Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan indera merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perubahan
perubahan bentuk bentuk (deformasi) (deformasi) bila bila suatu suatu bahan bahan mendapat mendapat gaya gaya gesekan gesekan (sheering (sheering fore).fore). Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk cairan yang disebabkan karena Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk cairan yang disebabkan karena adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan tersebut dinamakan gaya adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan tersebut dinamakan gaya irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan pada suatu cairan, tenaga ini akan irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan pada suatu cairan, tenaga ini akan menyebabkan suatu bentuk atau deformasi. Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran menyebabkan suatu bentuk atau deformasi. Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran (Lewis, 1987).
(Lewis, 1987).
Rheologi, istilah ini berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos Rheologi, istilah ini berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos (ilmu pengetahuan), digunakan oleh Bingham dan Crawford untuk memberikan aliran zat (ilmu pengetahuan), digunakan oleh Bingham dan Crawford untuk memberikan aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas adalah suatu ungkapan untuk menyatakan tahanan yang mencegah zat cair untuk adalah suatu ungkapan untuk menyatakan tahanan yang mencegah zat cair untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Zat cair mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Zat cair
terdispersi heterogen tidak dapat langsung dinyatakan dengan satuan tunggal. Rheologi penting untuk digunakan dalam farmasi terutama dalam hal formulasi dan analisa bentuk
sediaan farmasi tersebut, seperti emulsi, pasta, suppositoria, dan dragee/tablet bersalut. Hal ini penting dalam hal mampu menghasilkan produk dengan konsistensi yang baik dan mampu membuat produk ulang tersebut dengan kualitas yang sama.
Viskositas fluida dilambangkan dengan simbol . Jadi tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koefisien viskositas fluida tersebut. Secara matematis, koofisien viskositas bisa dinyatakan dengan persamaan. Untuk membantu menurunkan persamaan, kita meninjau gerakan suatu lapisan tipis fluida yang ditempatkan di antara
dua pelat sejajar.
Lapisan fluida tipis ditempatkan di antara 2 pelat. Gaya adhesi bekerja antara pelat dan lapisan fluida yang nempel dengan pelat (molekul fluida dan molekul pelat saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik).
Mula-mula pelat dan lapisan fluida diam (gambar 1). Setelah itu pelat yang ada di sebelah atas ditarik ke kanan (gambar 2). Pelat yang ada di sebelah bawah tidak ditarik (pelat sebelah bawah diam). Besar gaya tarik diatur sedemikian rupa sehingga pelat yang ada di sebelah atas bergeser ke kanan dengan laju tetap (v tetap). Karena ada gaya adhesi yang bekerja antara pinggir pelat dengan bagian fluida yang menempel dengan pelat, maka fluida yang ada di sebelah bawah pelat juga ikut bergeser ke kanan.
Karena ada gaya kohesi antara molekul fluida, maka fluida yang bergeser ke kanan menarik yang ada di sebelah bawah. Sedangkan yang ada di sebelah bawah juga ikut bergeser ke kanan, begitu seterusnya.
Pelat yang ada di sebelah bawah diam, karena itu bagian fluida yang menempel dengan pelat tersebut juga ikut diam (ada gaya adhesi). Fluida yang menempel dengan pelat menahan fluida yang ada di sebelah atas. Fluida yang ada di sebelah atas juga menahan fluida yang ada di sebelah atas, demikian seterusnya.
Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik fluida sebelah bawah menahan fluida yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar, sedangkan yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, demikian seterusnya. Jadi makin ke bawah v makin kecil. Dengan kata lain, kecepatan lapisan fluida mengalami perubahan secara teratur dari atas ke bawah sejauh l (lihat gambar 2)
Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan (l) = v / l. v / l dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang
dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang menempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l. Secara matematis, dapat ditulis sebagai berikut :
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, sebaliknya fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir. Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koofisien viskositas, jika fluida makin kental maka gaya tarik yang dibutuhkan juga makin besar. Dalam hal ini, gaya tarik berbanding lurus dengan koofisien kekentalan. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :
Keterangan :
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, Jean Louis Marie Poiseuille
Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu (Bambang Kartika, 1990):
1. Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel- partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun
kekentalannya. 2. Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi
larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya
semakin tinggi pula. 3. Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya.
4. Tekanan
Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.
Pengukuran viskositas absolut secara langsung mendapat banyak kendala yang sukar diatasi. Viskositas relatif suatu cairan merupakan perbandingan viskositas cairan Absolut air pada suhu yang bersamaan. Hubungan ini dapat dinyatakan sebagai berikut:
2 2 1 1 2 1 . . t d t d
D. ALAT dan BAHAN Alat - Viskometer Ostwald - Pipet Volume 5 ml - Stopwatch - Beker glass Bahan
- Alkohol dan aseton - Aquades
- Larutan Gliserol 1 M - Larutan Gliserol 0,75 M - Larutan Gliserol 0,5 M - Larutan Gliserol 0,25 M
E. VARIABEL
–
VARIABEL1. Variabel Kontrol : Volume Larutan 2. Variabel Manipulasi : Larutan yang dicuci 3. Variabel Respon : Harga t
F. DEFINISI OPERASIONAL
- Viskositas fluida : Sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viscositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viscositas yang lebih besar.
- Viscometer Ostwald : Suatu Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas dari cairan newton dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara dua tanda ketika ia mengalir.
- Viskositas Relatif : Pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspensi yang dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. Pada percobaan ini viskositas gliserol pada berbagai konsentrasi dibandingkan dengan viskositas air.
- Angka kental relative : Ukuran gaya internal atau resistensi yang diberikan oleh suatu zat cair terhadap gaya gesek terapan.
- Aseton : Suatu alcohol yang bersifat polar, digunakan untuk mencuci viscometer Ostwald, karenaalkohol memiliki sifat volatile sehingga tidak akan meninggalkan sisa di dalam viscometer Ostwald.
- Larutan gliserol : Larutan yang digunakan sebagai variabel manipulasi. Konsentrasi gliserol yang akan digunakan adalah 0,25 M; 0,5 M; 0,75 M; 1,0 M. Viskositas gliserol yang diperoleh kemudian akan dibandingkan dengan viskositas air yang telah diketahui.
- Aquades : Larutan yang bersifat polar yang digunakan sebagai pembanding untuk mengukur viskositas relative gliserol pada beberapa konsentrasi.
G. CARA KERJA
Direplikasi sebanyak dua kali
Mengulangi langkah yang sama untuk larutan gliserol dengan konsentrasi yang
berbeda : 0,25 M ; 0,5 M ; 0,75 M ; 1 M dan juga aquades
H. HASIL PENGAMATAN
Perlakuan Hasil Pengamatan Dugaan/Reaksi Kesimpulan Sebelum Sesudah
Aseton = larutan tidak berwarna
Dimasukkan 5 mL gliserol
Tiup sampai cairan berada di atas tanda bagian atas viskometer
Dibiarkan mengalir turun
Dicatat waktu untuk melewati 2 tanda tersebut
Lalu dialiri dengan zat yang akan dicari viskositasnya
Digunakan untuk mencuci Viskometer Ostwald
Aseton
Viskometer Ostwald bersih
Viskometer Ostwald siap dipakai
Waktu (t) Larutan Aseton Digunakan untuk mencuci viscometer ostwald Viskometer
Air = larutan tidak berwarna Gliserol = larutan tidak berwarna M piknometer = 20,669 gram V piknometer = 50mL M pikno+air = 70,068 gram M pikno+gli 0,25M = 70,323 gram M pikno+gli 0,5M = 70,693 gram M pikno+gli 0,75M = 71,035 gram M pikno+gli 1M= 71,341 gram Air t1= 10,1 s t2 = 10,2 s Gliserol 0,25M t1= 10,5 s t2 = 10,6 s Gliserol 0,5M t1= 11,1 s t2 = 11,2 s Gliserol 0,75M t1= 11,7 s t2 = 11,5 s Gliserol 1M t1= 12,5 s t2 = 12,4 s Semakin besar konsentrasi pada larutan semakin besar waktu laju
alirnya
I. PEMBAHASAN
Pada percobaan ini bertujuan menyelidiki angka kental relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai pembanding dengan menggunakan viskometer Ostwald. Zat cair yang digunakan ialah gliserol dengan berbagai konsentrasi : 0,25 M ; 0,5 M ; 0,75 M ; 1 M dan air sebagai pembandingnya. Sebelum ke langkah pertama, mencari berat jenis dari masing – masing larutan terlebih dahulu dengan menggunakan piknometer. Sehingga diperoleh data sebagai berikut :
5ml Larutan Gliserol - Dimasukkan ke dalam viscometer Ostwald siap pakai - Tiup larutan sampai cairan berada di atas tanda pada bagian atas viscometer - dibiarkan mengalir turun -dicatat t untuk melewati 2 tanda yaitu upper mark dan lower mark
Viskometer Ostwald bersih
Zat cair Berat Jenis (gram/mL) Air 0.9879 Gliserol 0,25 M 0.9930 Gliserol 0,5 M 1.000 Gliserol 0,75 M 0.9873 Gliserol 1 M 1.013
Langkah pertama membilas viskometer Ostwald dengan menggunakan alkohol atau aseton. Fungsi pembilasan dengan aseton atau alkohol adalah agar zat cair yang dimasukkan dalam viskometer Ostwald setelah digunakan tidak tercampur dengan zat cair dengan konsentrasi yang berbeda yang akan dimasukkan dalam viskometer Ostwald. Fungsi lain ialah alkohol atau aseton bersifat lebih volatil (mudah menguap) daripada air sehingga dapat mempercepat proses pengeringan. Selanjutnya di dalam viskometer Ostwald dialiri dengan zat cair yang akan dicari viskositasnya, setelah itu dimasukkan sebanyak 5 mL gliserol. Untuk mengukur waktu yang diperlukan gliserol untuk melewati jarak antara dua tanda yang terdapat pada viskometer (waktu alir), caranya adalah dengan
memberi tekanan dengan cara meniup larutan gliserol sampai berada di atas kedua tanda pada viskometer Ostwald.
Gambar 3. Viskometer Ostwald
pada lower mark . Selanjutnya langkah tersebut diulangi sebanyak dua kali. Hal yang sama dilakukan untuk air dan gliserol dengan berbagai konsentrasi. Sehingga didapat data sebagai berikut :
Cairan Waktu alir (sekon)
t1 t2 trata-rata Air 10.2 10.3 10.25 Gliserol 0,25 M 10.4 10,6 10.5 Gliserol 0,5 M 11,1 11,2 11.15 Gliserol 0,75 M 11.5 11.6 11.55 Gliserol 1 M 12.3 12.5 12.4
Setelah mengetahui waktu dari masing-masing konsentrasi, kemudian membandingkan dengan harga viskositas dari air. Dengan mengetahui viskositas air, maka penentuan viskositas larutan gliserol untuk masing-masing konsentrasi dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
2 2 1 1 2 1 . . t d t d
Dari hasil perhitungan viskositas di atas terlihat bahwa nilai rata-rata dari η gliserol 0,25 M, 0,50 M , 0,75 M dan 1 M berturut-turut adalah 1,0296 Pa.s ; 1,1011 Pa.s ; 1,1261 Pa.s ; dan 1,2405 Pa.s. Nilai viskositas pada gliserol naik seiring dengan bertambahnya konsentrasi. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki
viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan men yatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.
Nilai viskositas absolute gliserol di dapat dengan membandingkan nilai viskositas larutan gliserol dengan air. Dasar dari teknik ini tidak didasarkan bahwa gliserol larut dalam air. Gliserol larut dalam n-butana karena merupakan golongan lipid yang mengacu pada golongan senyawa hidrokarbon alifatik nonpolar dan hidrofobik.
Karena nonpolar, lipid tidak larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar, seperti alkohol, eter atau kloroform.
Semakin besar viskositas cairan, maka semakin sulit cairan tersebut mengalir. Dengan konsentrasi yang besar, maka semakin kuat ikatannya, semakin kuat ikatannya maka semakin kecil kemampuan untuk mengalir karena untuk dapat mengalir, harus mengatasi gaya Van Der Walls. Jika zat cair tersebut sudah dapat mengalir, maka proporsi kecepatan molekul sesuai dengan Distribusi Boltzman.
J. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambiul beberapa kesimpulan: 1. Viskometer Ostwald bekerja berdasarkan prinsip pipa kapiler.
2. Zat-zat yang mempunyai konsentrasi tinggi, maka ikatan molekulnya kuat, sehingga kemampuan mengalir kecil, karena untuk mengalir harus dapat mengatasi gaya Van der Walls.
3. Dari hasil perhitungan viskositas di atas terlihat bahwa nilai rata-rata dari η gliserol 0,25 M, 0,50 M , 0,75 M dan 1 M berturut-turut adalah 1,0296 Pa.s ; 1,1011 Pa.s ; 1,1261 Pa.s ; dan 1,2405 Pa.s.
K. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P. W. 1996. Kimia Fisik Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal . Jakarta: UI-Press
Nasruddin, Harun, dan Bertha Yonata.2011. Panduan Praktikum Mata Kuliah Kimia Fisika IV . Surabaya: Laboratorium Kimia Fisikan Jurusan Kimia FMIPA Unesa. Pratama, dkk. 2000. Buku Materi Pokok Kimia Fisika II. Jakarta: Universitas Terbuka.
LAMPIRAN
Alat – Alat yang diperlukan
