SIFAT-SIFAT FISIK DARI ZAT
Yulien Arniansyah 113020065
Noviani Eka Mustikasari
Zat dapat barada dalam tiga bentuk fisik yang berbeda, yaitu padat, cair, dan gas. Setiap zat ditentukan sifatnya atas sifat fisika dan sifat kimia. Sifat fisik gas berbeda dengan bentuk lainnya yaitu sifat pada zat padat dan zat cair. Uap air di udara, air dalam danau, dan air yang membeku di gunung es, semua terbentuk dari zat kimia yang sama. Membuat bentuknya berbeda adalah sifat-sifat fisiknya, sifat-sifat fisik zat sangat dipengaruhi oleh gaya tarik menarik molekulnya. Pada zat yang terbentuk gas, gaya tarik-menarik molekulnya sangat lemah. Gaya yang lemah ini menyebabkan molekul-molekul dapat bergerak dengan cepat dan bebas. Hal inilah yang menyebabkan gas tidak dapat dibuat kecuali yang berwarna (Brady, 1999).
Senyawa-senyawa organik pada umumnya tidak hanya dikarakteristik olehkkomposisi;unsur penyusunnya dan berat molekunya. Sifat fisik adalah karakteristik zat yang biasa diamati dan diukur tanpa mengubah komposisi kimianya. Terdapat tiga bentuk sifat fisik yang berbeda yaitu cair, padat, dan gas.
Setiap zat memiliki dua sifat, yakni sifat fisik dan sifat kimia. Sifat fisik zat meliputi viskositas atau kekentalan, tegangan permukaan, berat jenis, titik leleh, dan titik didih. Menurut Djojodihadjo (1983), di dalam suatu fluida yang viskos, gaya permukaan yang bekerja pada elemen fluida lebih kompleks.Ada dua macam gaya permukaan yaitu pertama gaya normal
atau tegangan normal yang serupa dengan tekanan, tetapi mungkin tidak semua sama besarnya dalam segala arah. Kedua gaya geser atau tegangan yang arahnya sejajar dengan permukaan, pada permukaan mana gaya tersebut bekerja.
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan viskositas (kekentalan) zat cair, menentukan tegangan permukaan, menentukan titik leleh, dan menentukan berat jenis (Bj). Agar praktikan dapat mengetahui sifat-sifat fisika dari suatu zat, menentukan tegangan permukaan cairan dengan metode kapiler.
Prinsip dari percobaan ini, diantaranya viskositas yaitu dengan berdasarkan hukum stokes ”bila fluida sempurna yang viskositasnya mol mengalir melewati sebuah bola bergerak dalam fluida yang diam, baris-baris arusnya akan membentuk pola yang sempurna”. Dan berdasarkan hukum poseville “kecepatan fluida kental yang mengalir melalui pipa tidak sama di seluruh titik penampung lintasannya”. Lapisan paling luar fliuida melekat pada dinding pipa dengan kecepatan volume. Pengaruh pH atau derajat keasaman, berdasakan percobaan yang menguji suatu larutan dengan cara menghitung pH pada sebuah alat yaitu pH meter. Makin kecil harga pH, maka keasaman maka semakin besar atau kebebasan semakin kecil. Tegangan permukaan berdasarkan besarnya gaya melawan tegangan permukaan dan adanya gaya tarik menarik antar zat cair.
Viskositas atau kekentalan dapat dianggap sebagai gesekan dari bagian dalam suatu fluida. Karena adanya viskositas ini, maka untuk menggerakan salah satu fluida diatas lapisan lainnya, atau supaya satu permukaan dapat meluncur diatas lainnya bila diatas permukaan-permukaan ini terdapat lapisan fluida, haruslah dikerjakan gaya. Baik zat cair maupun gas mempunyai viskositas, hanya saja zat cair lebih kental dari pada gas (Hiskia, 1993).
Viskometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur viskositas. Macam-macam viskometer, yaitu: Viskometer kapiler / Ostwald
Gambar Viskometer kapiler / Ostwald Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut (Moechtar,1990).
Viskometer Hoppler
Gambar Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Moechtar,1990).
Viskometer Cup dan Bob
Gambar Viskometer Cup dan Bob Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,1990).
Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,1990).
Sifat fisik adalah segala aspek dari suatu objek atau zat yang dapat diukur atau dipersepsikan tanpa mengubah identitasnya. Sifat fisik dapat berupa sifat intensif atau ekstensif. Sifat intensif; tidakl tergantungl pada ukuran danl jumlah materi pada oobjek, sedangkan sifat ekstensif bergantung pada hal tersebut. Sebagai tambahan, suatu sifat dapat pula berupa isotropik jika nilainya tidak tergantungb
arahw pengamatanj atau anisotropik jika sebaliknya. beberapa sifat fisik zat yang berhubungan dengan dunia pangan di antaranya viskositas dan titik leleh (Anonim.2011).
Poisueille mempelajari gejala ini berdasarkan metode tabung kapiler, menemukan rumusan viskositas zat cair yang dinyatakan sebagai berikut :
Dengan η adalah koefisien viskositas, P adalah tekanan pada ujung tabung, r adalah jari-jari tabung kapiler, t adalah untuk yang dibutuhkan sejumlah volume V zat cair yang bergerak sepanjang l. Dalam stuan SI viskositas memiliki satuan m-1s-1.
Besarnya nilai viskositas suatu cairan dipengaruhi oleh suhu, viskositas zat cair menurun dengan naiknya suhu. Penurunan mengikuti persamaan Andrade, yang dirumuskan sebagai berikut :
dengan A dan B adalah suatu tetapan untuk cairan. Setara dengan persamaan
Arrchenius. B merupakan energi aktivis untuk aliran viskos (Brady, 1999).
Titik leleh adalah suhu dimana terjadi keseimbangan antara fase padat dan fase cair suatu zat. Titik leleh dari sebuah kristal padat merupakan suhu dimana bentuk padat mulai berubah menjadi bentuk cairan dibawah tekanan satu atmosfir. Proses perubahan ini tentu saja memerlukan kalor, yang disebut dengan kalor lebur atau kalor leleh.
Tegangan permukaan adalah salah satu sifat khas yang dihasilkan dari gaya antar molekul dalam wujud cair. Adanya ketidaksetimbangan antaraksi di sepanjang permukaan cairan dan di bagian interior cairan mengakibatkan terbentuknya tegangan pada permukaan cairan. Molekul dalam interior cairan cenderung mengadakan bakutarik secara sama dalam semua arah, sehingga tidak terdapat resultan gaya. Dilain pihak, molekul-molekul pada permukaan cairan merasakan tarikan dari molekul-molekul lain ke arah interior cairan untuk mereduksi sekecil mungkin gaya tarik tersebut.
Berat jenis adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat dengan massa jenis air murni. Air murni bermassa jenis 1 g/cm³ atau 1000 kg/m³. Berat jenis tidak mempunyai satuan atau dimensi.lBeratkjenispmempunyailrumus m.g/v atau w/v dengan satuan n/m^3 dengan m = massa, g = gravitasi, v = volume dan w = weight (berat) (Anonim.2011).
Alat yang digunakan dalam percobaan sifat-sifat dari zat ini diantaranya gelas kimia, pipa kapiler, botol semprot, termometer, benang, pembakar bunsen, statif dan klem, pipet tetes, gelas ukur, viskometer, spindle, kawat kasa, dan kaki tiga.
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah aquadest, naftalen, susu kental manis, susu bantal, kecap, selai dan saos.
Titik Leleh, pipa kapiler dibilas hingga bersih oleh aquades, lalu dikerigkan dan dilap tisu.
Gambar 1. Bilas Pipa Kapiler 1 gram naftalen dimasukkan dengan cara diketok hingga 1cm. Pipa kapiler diikat pada termometer digantung pada statif, lalu dimasukkan dalam gelas kimia yang berisi aquades, lalu dipanaskan. Catat titik awal aquadest, titik awal leleh, dan titik akhir leleh.
Gambar 2. Titik Leleh
Viskositas, viskometer dijepit oleh statif. Sampel dimasukkan ke dalam wadah yang terlebih dahulu dibersihkan. Spindel ditentukan sesuai dengan besar kekentalannya spindel nomor 1 berukuran 3-100 DPaS, spindel 2 berukuran 100-400 DPaS, dan spindle 3 berukuran 0,3-13 DPaS. Apabila sudah ditentukan spindel mana yang akan dipakai, maka putar balik viskometer hingga terbalik. Spindel dipasangkan pada sekrup, dengan cara diputarkan berlawanan dengan arah jarum jam. Apabila sudah, maka putarkan kembali ke keadaan semula. Wadah dan spindel dipasang sedemikian rupa, sehingga spindel tidak menyentuh dasar dari wadah itu. Lalu kunci spindel, dan tombol ditekan, maka spindel akan berputar. Jarum penunjuk kekentalan dilihat hingga stabil, apabila sudah dicatat. Selesai menggunakan alat ini,
wadah haruslah dibersihkan seperti semula berikut dengan spindelnya.
spindel visometer
wadah
Gambar 3 Viskositas Tabel 1. Pengamatan Titik Didih NO PENGAMATAN HASIL 1 T. Awal Aquades 27o C 2 T. Awal Lelehan 81o C 3 T. Akhir Lelehan 85o C Tabel 2. Pengamatan Viskositas
NO SAMPEL SPINDEL HASIL 1 Sampel 1 3 < 0,3 DPaS 2 Sampel 2 1 35 DPaS 3 Sampel 3 3 0,7 DPaS 4 Sampel 4 1 14 DPaS 5 Sampel 5 1 50 DPaS Keterangan :
- spindel 1 = 3- 150 DPaS (untuk larutan dengan kekentalan yang sedang) - spindel 2 = 100 – 4000 DPaS (Untuk
larutan dengan kekentalan besar) - spindel 3 = 0,3 – 13 DPaS (untuk
larutan dengan kekentalan kecil) - Sampel 1 = Susu Ultra
- Sampel 2 = Susu Kental Manis - Sampel 3 = Minyak Bimoli - Sampel 4 = Kecap
- Sampel 5 = Saos
Naftalena atau rumus kimianya C10H8 merupakan zat padat lebur, berbau kapur barus yang tajam, titik leleh 80 derajat Celcius. Titik didih 218 derajat
Celcius (C). Sifatnya mudah terbakar, menguap dan mudah menyublim jika dipanaskan. Tidak larut dalam air, sedikit larut dalam alkohol, larut dalam bensena dan sangat larut dalam eter, chlorofoam dan karbon disulfida.
Sifat fisika adalah perubahan yang dialami suatu benda tanpa membentuk zat baru. Contohnya es mencair, air menguap, air mendidih dll. Sedangkan Sifat kimia adalah perubahan yang dialami suatu benda yang membentuk zat baru. Contohnya kertas yang dibakar.
Termometer yang berfungsi sebagai alat pengukur suhu ini berbacam-macam jenisnya. Seperti termometer raksa, alkohol, digital, dll. Pada percobaan kali ini termometer yang di gunakan adalah termometer alkohol. Bila dengan menggunakan termometer alkohol perubahan suhu yang terjadi pada saat reaksi lebih cepat berubahnya daripada termometer raksa.
Titik didih adalah temperatur atau suhu, dimana tekanan uap sebuah zat cair sama dengan tekanan luar yang dialami oleh cairan.
Titik leleh adalah keadaan setimbang antara zat padat dan zat cair dalam 1 atm.
Titik beku adalah titik dimana larutan cair berubah wujud menjadi zat padat pada suhu 0o C dalan tekanan 1 atm.
Viskositas adalah besarnya gaya gesekan yang terjadi antara zat cair yang bergerak dengan permukaan wadah atau tabung yang relatif diam. Viskositas berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan yang berhubungan dengan indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perubahan bentuk (deformasi) bila suatu bahan mendapat gaya gesekan (sheering fore). Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk cairan yang disebabkan adanya resistensi secara berlawanan yang diberikan cairan
yang dinamakan gaya irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan pada suatu cairan, tenaga ini akan menyebabkan suatu bentuk atau deformasi. Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran (Lewis, 1987).
DpaS atau Disenti Pascal Second merupakan satuan dari viskositas, dengan metode semakin cepat perputaran spindel yang terjadi pada suatu larutan, maka skala yang terbaca pada viskometer akan semakin tinggi. Karena perputaran spindel berpengaruh pada pergerakan jarum dalam viskometer tersebut.
Spindel adalah alat yang digunakan pada alat viskometer yang berfungsi untuk mengetahui kekentalan suatu larutan. Spindel terbagi menjadi tiga yaitu spindel 2 untuk menghitung kekentalan zat dengan ukuran 100-400 Dpas atau untuk mengukur suatu laruatan yang kekentalannya kental, spindel 1 untuk menghitung zat dengan ukuran 3-150 Dpas atau untuk mengukur suatu laruatan yang kekentalannya agak kental seperti susu kental manis, saos, kecap, dll, spindel 3 untuk menghitung keenceran suatu zat dengan ukuran 0,3-13 Dpas atau untuk mengukur suatu laruatan yang kekentalannya cair seperti cucu, minyak, dll.
Viskometer ada beberapa macam, diantara viskometer kapiler / Ostwald, viskometer Hoppler, viskometer cup and bob, dan viskometer cone and plate. Viskometer kapiler / Ostwald visa ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer. Viskometer Hoppler yang berdasarkan pada hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Viskometer Cup and Bob cara kerjanya adalah sample dimasukkan kedalam
gelas kemudian masukan spindel kedalam gelas, lalu nyalakan viskometer tersebut. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Viskometer Cone and Plate cara penggunaanya dengan menempatkan sampel di tengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut, yang digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar
Pada percobaan ini viskometer yang digunakan adalah viskometer cup and bob. Bagian cup (gelas) dugunakan sebahai tempat sampel. Kemudian pasang spindel pada bagian bawah viskometernya dengan membuka slot locknya kaku putar berlawanan jarum jam lakukan sebaliknya bila ingin membuka spindel. Setelah itu atur ketinggian viskometer, usajakan spindel tercelup semua pada sampel, tapi usahakan jangan sampai menyentuh dasar helas (cup), karena akan mempengaruhi kerja spindel tersebut. Lalu nyalakan viskometer lalu baca skalanya sesuai dengan nomor spindel yang dipasang.
Susu UHT adalah susu yang berasal dari kambing atau sapi sehat, diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, kemudian diperoleh dengan cara mensterilkan susu minimal pada suhu 135º C selama 2 detik, dengan atau tanpa penambahan bahan makanan dan bahan tambahan makanan yang diijinkan, serta dikemas secara aseptik.
Susu kental manis adalah produk susu berbentuk cairan kental yang diperoleh dengan menghilangkan sebagian air dari susu segar yang telah ditambah gula, atau hasil rekonstitusi susu bubuk berlemak penuh atau hasil
rekombinasi susu bubuk tanpa lemak dengan lemak susu/lemak nabati dengan penambahan gula, dengan atau tanpa penambahan bahan tambahan makanan dan bahan lain yang diizinkan.
Kecap kedelai adalah produk cair yang diperoleh dari hasil fermentasi dan atau cara kimia (hidrolisis) kacang kedelai (Glycine max L.) dengan atau tanpa penambahan bahan makanan lain dan bahan tambahan makanan yang diizinkan.
Minyak goreng adalah minyak yang berasal dari lemak tumbuhan atau hewan yang dimurnikan dan berbentuk cair dalam suhu kamar dan biasanya digunakan untuk menggoreng makanan. Minyak goreng dari tumbuhan biasanya dihasilkan dari tanaman seperti kelapa, biji-bijian, kacang-kacangan, jagung, kedelai, dan kanola.
Saus cabe, saus yang diperoleh dari bahan utama cabe (capsium sp) yang baik, yang diolah dengan penambahan bumbu-bumbu dengan atau tanpa penambahan bahan makanan kain bahan tambahan pangan yang diizinkan.
Aplikasi di bidang pangan pada viskositas adalah sebagai alat untuk mengukur kekentalan dari suatu zat yang akan diuji baik berupa cairan maupun gas, mengukur atau menentukan berat jeni suatu larutan, menentukan titik leleh suatu obat.
Berdasarkan percobaan ini dapat disimpulkan bahwa titik leleh adalah suhu dimana fasa antara zat padat dan zat cair setimbang. Seperti pada percobaan ini tutuk awal leleh yaitu pada suhu 81o C dan suhu dimana percobaan leleh semua (habis meleh) yaitu pada suhu 85o C. Viskometer adalah alat yang digunakan untuk mrngukur viskositas (kekentalan suatu larutan, dengan satuan yaitu DPaS (Desenti Pascal Second).
Saran dari penulis adalah agar lebih teliti saat mencatat perubahan suhu
pada percobaan ini, agar tidak terjadi kesalahan pada saat pencatatan suhu dalam percobaan tersebut. Selain itu bagi praktikan dihimbau untuk berhati-hati dalam menggunakan alat dan bahan pada percobaan di laboratorium, terutama saat melakukan percobaan yang menggunakan api.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2011.Sifat Fisik Larutan.
http://id.wikipedia.org/wiki/Sifat_fi sik. date Accessed: 1 Desember 2011
Anonim.2011.Berat Jenis. Larutan http://id.wikipedia.org/wiki/Bera t_jenis. date Accessed: 1 Desember 2011
Brady.E.J.1999.Kimia Universitas Asas dan Struktur. Edisi Kelima, Jilid Kesatu. Binarupa Aksara, Jakarta.Indonesia. Hiskia.A.1993.Dasar-dasar Praktikum
Kimia untuk Universitas.PT
Gelora Aksara Pratama.Jakarta .Indonesia.
Sutrisno.E.T dan I.S.Nurminabari.2010 .Penuntun lPraktikum Kimia Dasar.Universitas Pasundan: Bandung.Indonesia.
LAMPIRAN INTERNET Viskositas Fluida
Viskositas adalah ukuran hambatan aliran yang ditimbulkan fluida bila fuida tersebut
mengalami tegangan geser.Biasanya diterima sebagai "kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluida kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluida. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi.
Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas A dan letaknya pada jarak y dari suatu permukaan yang tidak
bergerak,dinyatakan oleh
Penurunan Rumus
F = η Av/y Keterangan:
η =koefisien viskositas
Av = besar gaya f yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida Y =letak sesuatu dari permukaan yang tidak bergerak
Satuannya kg m-1 s-1
Hukum Stokes untuk Fluida Kental
Viskositas dalam aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal,viskositas η = 0,sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan oleh fluida.Akan tetapi,bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental,maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut.Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan oleh persamaan sebagai berikut:
Penurunan rumus hukum stokes
Ff = η A v = A η v =k η v / y y
Dengan memasukkan nilai k ini ke dalam Persamaandi atas,dapat diperoleh: Ff = 6πηrv
Penemu hukum stokes:
Pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes pada tahun 1845,sehingga persamaan ini dikenal dengan hukum stokes
Kecepatan Terminal
Pada suatu benda yang jatuh bebas dalam fluida kental,selama geraknya,pada benda
tersebut bekerja tiga buah gaya, yaitu gaya berat, w = mg, gaya ke atas yang dikerjakan fluida Ff.Seperti telah dinyatakan benda akan bergerak makin cepat sampai mencapai kecepatan terminal yang konstan.Pada saat kecepatan terminal Vt tercapai,gaya-gaya yang bekerja pada benda adalah seimbang.
Penurunan rumus
VT = g Vb (P b – P f ) / 6 π η r
Untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r,volume benda V b = 4πr3
Kecepatan terminal dalam fluida kental
LAPORAN MINGGUAN
PRAKTIKUM KIMIA DASAR
SIFAT-SIFAT FISIK DARI ZAT
ARTIKEL
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Praktikum Kimia Dasar
