LAPORAN PRAKTIKUM
PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOSIMETER OSTWALD & PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN
Dosen Pengampu:
1. Dhadhang Wahyu Kurniawan., P.hD., Apt 2. Apt. Rehana., M. Si
3. Dr. Salman Fareza., M. Si
Disusun Oleh:
Kelompok B2-4
1. Nabila Shafa Rizkitha Ayu (I1C023091)
2. Rizqi Amalia (I1C023092)
3. Aulia Hasna Putri Arulan (I1C023093)
4. Melly Anggraeni (I1C023094)
5. Fahira Baya Urbaningrum (I1C023095)
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS ILMU-ILMU KESEHATAN
JURUSAN FARMASI PURWOKERTO
2023
PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOSIMETER OSTWALD
A. JUDUL PRAKTIKUM
Praktikum yang telah kami lakukan berjudul “Penentuan Viskositas Larutan Newton Dengan Viskosimeter Ostwald”.
B. TUJUAN PRAKTIKUM
Praktikum yang telah dilakukan bertujuan untuk:
1. Menentukan cara penentuan viskositas larutan newton dengan viskosimeter ostwald.
2. Mempelajari pengaruh kadar larutan terhadap viskositas larutan.
C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat
a. Viskometer Ostwald b. Bulb
c. Gelas beaker 250 ml d. Stopwatch
e. Corong
f. Timbangan analitik g. Piknometer 50 ml 2. Bahan
a. Air b. Alkohol
c. Larutan gula (20%, 40%, 60%, X%)
Larutan sampel
Sampel dalam viskosimeter Ostwald
Hasil
D. CARA KERJA CARA KERJA
1. Timbang sampel larutan yang telah disediakan pada timbangan analitik dengan menggunakan piknometer ukuran 50 ml.
2. Tuang sampel larutan yang telah ditimbang ke dalam gelas beker.
3. Masukkan sampel larutan ke dalam viskosimeter Ostwald.
4. Sedot sampel larutan mengguanakan bulb hingga tepat di garis (A).
5. Lepaskan bulb bersamaan dengan dimulainya hitungan stopwatch.
6. Catat waktu yang diperlukan untuk mengalirkan sampel larutan dari garis A ke garis B.
7. Hitung viskositas sampel larutan tersebut.
8. Jika masih terdapat waktu yang memungkinkan, ulangi setiap percobaan dengan 3 kali perhitungan kemudian rata-ratakan setiap hasil perhitungan yang didapat untuk menghasilkan data yang lebih akurat.
E. DATA PENGAMATAN
No. Nama Zat Cair Kerapatan (g/ml)
Waktu (s)
Viskositas (Cps)
1. Air 0,996 27,40 0, 8904
2. Alkohol 1,1526 19,45 0,7307
3. Larutan gula 20% 1,0776 32,14 1,1288
4. Larutan gula 40% 1,1746 20,26 0,7756
5. Larutan gula 60% 1,2298 81,79 3,2177
6. Larutan gula X% 1,207 16,81 0,5818
F. PERHITUNGAN
Rumus Viskositas: η a l k = η air x ρ alk x t alk
ρ air x t air
η gula = η air x ρ gula x t gula
ρ air x t air
Keterangan:
η = Viskositas dengan η air = 0,8904 ρ = Nilai kerapatan
t = Waktu
1. Air
Air memiliki viskositas yang sudah ditentukan yaitu sebesar 0,8904.
2. Alkohol
η alkohol = 0,8904 Cps x 1,1526 g/ml x 19,45 detik
0,996 g/ml x 27,40 detik = 0,7314 Cps
3. Larutan gula 20%
η gula = 0,8904 Cps x 1,0776 g/ml x 32,14 detik
0,996 g/ml x 27,40 detik = 1,1300 Cps
4. Larutan gula 40%
η gula = 0,8904 Cps x 1,1746 g/ml x 20,26 detik
0,996 g/ml x 27,40 detik
= 0,7764 Cps
5. Larutan gula 60%
η gula = 0,8904 Cps x 1,207 g/ml x 81,79 detik 0,996 g/ml x 27,40 detik
= 3,2209 Cps
6. Larutan gula X%
η gula = 0,8904 Cps x 1,0619 g/ml x 16,81 detik
0,996 g/ml x 27,40 detik = 0,5824 Cps
G. PEMBAHASAN
Menurut Parmin dan Erislah (2016) viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida. Semakin besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak dalam fluida tersebut. Viskositas dalam zat cair yang berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair. Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir dengan cepat namun ada yang mengalir secara lambat. Fluida yang mengalir lambat seperti gliserin dan madu ini dikarenakan mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas menentukan kecepatan mengalirnya cairan.
Kekentalan (viskositas) merupakan fenomena fisis yang nilainya dapat diukur dalam penentuan sifat fluida. Fluida dengan nilai viskositas tinggi akan sulit untuk mengalir dan benda yang ada di dalamnya juga akan sulit bergerak.
Viskositas adalah sifat fluida yang erat hubungannya dengan hambatan untuk mengalir, semakin tinggi kekentalan suatu fluida maka semakin besar hambatannya. (Dewita and Harmadi, 2019).
Sehingga dapat disimpulkan bahwa viskositas adalah ukuran kekentalan suatu fluida yang menunjukkan ukuran (besar kecilnya) gesekan di dalam fluida tersebut atau gaya gesek internal yang dihasilkan oleh gaya kohesi antar molekul suatu cairan. Viskositas atau kekentalan hanya terdapat pada zat cair nyata dengan sifat-sifatnya yang kompresibel atau dapat dimampatkan, memiliki viskositas atau mengalami gesekan saat mengalir, serta alirannya bersifat turbulen.
Viskositas dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Menurut Parmin dan Erislah (2016) faktor yang mempengaruhi viskositas diantaranya adalah suhu.
Suhu sangat berhubungan erat dengan viskositas, karena viskositas berbanding terbalik dengan suhu, jika suhu mengalami penurunan maka viskositas akan naik atau semakin besar nilainya dan begitu pula sebaliknya jika temperatur atau suhu mengalami kenaikan maka viskositas akan mengalami penurunan. Adanya pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekul memperoleh energi.
Molekul-molekul cairan bergerak sehingga interaksi antar molekul melemah.
Dengan demikian viskositas akan turun dengan adanya kenaikan temperatur.
Selain itu, tekanan menjadi faktor lainnya yang dapat mempengaruhi viskositas. Viskositas cairan akan mengalami kenaikan dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. Begitu juga dengan kehadiran zat lain, adanya zat lain memberikan penambahan zat tertentu yang dapat meningkatkan atau menurunkan viskositas atau kekentalan cairan.
Contohnya dengan adanya bahan tambahan suspensi seperti gula tebu mampu menyebabkan viskositas air. Sedangkan, pada minyak atau gliserin yang diberikan tambahan air akan menimbulkan kebalikannya yaitu viskositas menjadi turun karena minyak maupun gliserin akan semakin encer dan menjadikan waktu alir menjadi semakin cepat. Lalu berat molekul, jika semakin tinggi atau jika ikatan rangkap semakin banyak, maka akan semakin tinggi dan naik juga viskositas cairannya. Selanjutnya yaitu kekuatan antar molekul menjadi salah satu faktor yang dapat mempengaruhi viskositas, viskositas cairan layaknya seperti air yang akan mengalami peningkatan dengan adanya ikatan hydrogen yang dikandungnya. Faktor lainnya yang mempengaruhi vioskositas yaitu konsentrasi larutan, semakin tingginya viskositas atau kekentalan larutan disebabkan oleh adanya peningkatan pada konsentrasi larutan (Hapsari, 2019).
Secara umum viskositas terdapat pada zat alir (fluida) seperti zat cair dan gas. Untuk pengukuran viskositas lebih banyak digunakan orang untuk zat cair ketimbang zat gas, tidak sedikit bidang profesi yang membutuhkan data viskositas diantaranya fisikawan, kimiawan, analisis kimia industri, dokter, kimia farmasi, kimia lingkungan, perminyakan, biokimia dan lain sebagainya (Apriyanto, et al., 2013).
Untuk menentukan atau mengukur kekentalan (viskositas) pada zat cair memerlukan alat ukur yang disebut viskometer. Viskometer adakah sebuah alat untuk mengukur besar kecilnya kekentalan dari suatu fluida (cairan). Beberapa tipe viskometer antara lain viskometer kapiler Ostwald, viskometer Hoppler, viskometer Cup dan Bob, dan viskometer Cone dan Plate. Viskometer Ostwald merupakan alat yang digunakan dalam pecobaan praktikum yang telah kami lakukan. Viskometer ostwald merupakan tipe viskometer dimana cairan ditentukan melalui waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara dua tanda saat mengalir karena adanya gravitasi dari metode ostwald tersebut. Waktu alir dari cairan yang diuji lalu dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan untuk suatu zat yang viskositasnya telah diketahui seperti air agar
lewat 2 tanda tersebut. Keunggulan dari viskometer Ostwald dalam mengukur viskositas yaitu pengambilan datanya relatif lebih cepat (Burhanudin, 2013).
Besarnya viskositas ini dinyatakan sebagai koefisien viskositas. Satuan faktor viskositas dalam SI adalah Ns/m2 = kg m/s. Jika dinyatakan dalam sistem cgs, satuan koefisien viskositas atau koefisien viskositas adalah Dyne s/cm2 atau Poise (P) (Oktabella, dkk; 2018).
Dalam melakukan kerjanya, terdapat hubungan kerapatan (massa jenis) pada suatu zat atau cairan yang akan berbanding lurus terhadap viskositas.
Ketika hanya kerapatan suatu zat meningkat, hal ini akan memperbesar nilai bagian (Pb – Pf) dari zat tersebut serta akan membuat nilai dari viskositas zat tersebut juga meningkat atau mengalami perbedaan nilai (Nadhira, 2022).
Untuk menentukan viskositas larutan dengan viskosimeter Ostwald tentu memerlukan cara kerja yang tepat untuk menghasilkan data yang sesuai dan akurat. Langkah kerjanya diawali dengan menghitung berat jenis sampel pada timbangan analitik menggunakan piknometer. Kemudian dilanjutkan pengukuran viskositas menggunakan alat viskometer Ostwald. Dimasukkan sampel yang telah ditimbang melalui tabung A kemudian dihisap menggunakan bulb agar masuk ke tabung B, tepat sampai batas A dan siapkan stopwatch sebagai pengukur waktu. Kemudian lepas bulb, sampel dibiarkan turun sampai garis B. Catat waktu yang dibutuhkan untuk mengalir dari garis A ke garis B.
Setelah itu viskometer dicuci bersih dan keringkan kembali. Ulangi langkah- langkah kerja seperti diatas sampai menghasilkan data yang diinginkan (Irawati dkk, 2017).
Pada saat melakukan percobaan, suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan berapa banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Hal ini berarti memberikan fungsi penambahan konsentrasi pada viskositas yang berfungsi untuk menambah nilai viskositas suatu zat atau cairan tersebut.
Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi, selain itu viskositasnya semakin tinggi pula. Berat molekul terlarut ialah viskositas berbanding lurus dengan berat molekul terlarut (Sani, 2010).
Dalam melakukan kerjanya atau pada saat melakukan percobaan praktikum, terdapat beberapa perlakuan agar terciptanya ketepatan dalam menggunakan alat dan bahan praktikum. Langkah pertama yaitu lakukan pengukuran berat jenis
suatu larutan pada timbangan analitik menggunakan piknometer. Larutan yang dimasukkan ke piknometer harus diisi sampai penuh dan tanpa menyisakan gelembung atau rongga sedikitpun, usahakan sampai tumpah lalu tutup.
Kemudian, sebelum menggunakan timbangan analitik, bersihkan bagian dalam timbangan analitik, begitupun sesudah digunakan. Hal ini dilakukan agar hasil pengukuran berat jenis lebih akurat dan terhindar dari debu dan kotoran.
Selanjutnya, pasangkan bulb ke dalam lubang viskometer Ostwald yang kecil serta perhatikan penggunaan simbol-simbol yang tersedia seperti aspirate (A), exhaust (E) dan suction (S) kemudian masukkan larutan pada bagian lubang besarnya. Lepaskan bulb, lalu ukur waktu suatu larutan untuk turun dari batas A ke batas B pada Viskometer Ostwald. Untuk memasukkan larutan ke dalam pipa A viskometer sebaiknya menggunakan corong agar mudah memasukkan larutan dan tidak tumpah. Suatu larutan yang dimasukkan ke pipa A jangan terlalu banyak, cukup sampai lingkaran yang ada pada pipa A. Hal ini agar larutan tersebut mudah turun ke batas B setelah dihisap ke batas A menggunakan bulb.
Lakukan langkah-langkah ini berurutan pada larutan yang telah ditentukan. Jika masih memiliki waktu yang memungkinkan, ulangi pengukuran setiap larutan sebanyak 3x agar mendapatkan hasil yang lebih akurat (Wati, 2017).
Fungsi alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini berbeda- beda. Alat dan bahan yang digunakan antara lain Viskometer Ostwald, bulb, corong, gelas beaker, labu takar, stopwatch, timbangan analitik, piknometer, air, alkohol, dan larutan gula (20%, 40%, 60%, X%). Viskometer Ostwald berfungsi untuk mengukur waktu yang dibutuhkan oleh suatu larutan sampel untuk turun dari batas A ke batas B pada pipa B. Kemudian, bulb berfungsi untuk menghisap larutan sampel hingga batas A pada viskometer pipa B. Corong berfungsi untuk memudahkan memasukkan larutan ke pipa A viskometer Ostwald. Gelas beaker berfungsi sebagai wadah larutan sampel sebelum dimasukkan ke Viskometer Ostwald. Selanjutnya, labu takar berguna untuk mengukur jumlah larutan sampel. Stopwatch berguna sebagai alat ukur pada pengukuran waktu yang dibutuhkan sampel untuk turun dari batas A ke batas B.
Lalu timbangan analitik berfungsi untuk mengukur berat jenis suatu larutan.
Piknometer berfungsi sebagai tempat suatu larutan pada pengukuran berat jenis di timbangan analitik. Serta larutan sampel (air, alkohol, larutan gula 20%, 40%, 60%, X%) berfungsi sebagai objek yang akan diuji viskositasnya (Meliana, dkk;
2022)
Dari hasil praktikum yang diperoleh, dapat diketahui bahwa semakin besar kerapatan suatu cairan, viskositas semakin meningkat. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil kerapatan suatu cairan, viskositasnya semakin menurun. Lalu, semakin cepat waktu alir, viskositas cairan tersebut semakin menurun. Begitu juga sebaliknya, semakin lama waktu alir, viskositas semakin meningkat.
Berdasarkan pendapat Sihombing, R. P., Sudarman, R., & Ngatin, A. (2020) menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai konsentrasi, viskositas semakin meningkat. Namun, pada hasil praktikum ini, viskositas larutan gula 20% lebih besar daripada larutan gula 40%. Hal ini bisa disebabkan oleh kesalahan saat menghitung waktu alir, seperti terlalu cepat atau terlalu lama saat menekan stopwatch. Bisa juga disebabkan karena adanya perbedaan suhu. Pengaruh suhu ekstraksi terhadap viskositas yaitu semakin tinggi suhu maka viskositas akan menurun (Jayanudin, Lestari, A. Z., & Nurbayanti, F., 2014). Kesalahan ini juga bisa disebabkan saat mencuci Viskometer Ostwald menggunakan air, tapi air tersebut masih ada yang tersisa. Sehingga, saat larutan gula tersebut dimasukkan ke viskometer ostwald, larutan gula tersebut mendapat tambahan air yang dapat menyebabkan viskositasnya menurun. Perubahan ini terjadi karena semakin banyak jumlah air yang ditambahkan terhadap ekstrak maka viskositas produk akan semakin kecil dan begitupun sebaliknya, semakin sedikit air yang ditambahkan terhadap ekstrak maka viskositasnya pun akan semakin tinggi (Afrianti, L. H., Taufik, Y., & Gustianova, H., 2014).
Mempelajari penentuan viskositas larutan newton dalam bidang Farmasi dapat memberikan manfaat yang begitu banyak, yaitu misalnya ketika seorang farmasis ingin membuat suatu sediaan obat, maka sebelum mencampur bahan- bahan yang ada seorang farmasis perlu mengetahui terlebih dahulu bagaimana kekentalan atau viskositas dari tiap bahan yang akan digunakan. Misalnya dalam pembuatan emulsi, contohnya emulsi spuria atau emulsi buatan (HJ Edy, 2023).
H. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang dilakukan, maka disimpulkan bahwa untuk menentukan viskositas suatu larutan dapat dilakukan dengan menggunakan viscometer Ostwald, yaitu dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan bagi
sampel untuk melewati antara dua tanda ketika mengalir karena gravitasi yang mengalir melalui suatu tabung kapiler vertikal. Pengaruh kadar larutan terhadap viskositas berbanding lurus, dimana jika larutan memiliki konsentrasi tinggi maka akan tinggi pula viskositasnya. Hal tersebut disebabkan 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 juga.
I. DAFTAR PUSTAKA
Afrianti, L. H., Taufik, Y., & Gustianova, H. (2014) 'Karakteristik Fisiko-Kimia dan Sensorik Jus Ekstrak Buah Salak (Salacca edulis Reinw) Varietas Bangkok', Chimica et Natura Acta, 2(2), pp.128-129.
Apriyanto, D. K., et al., (2013) ‘Pemanfaatan Hukum Snellius Dasar Alat Ukur Indeks Bias dan Viskositas Larutan Garam Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega8535’, Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 1(1).
Burhanudin, M. (2013) ‘Panduan Praktikum Kimia Fisika 2’, Jakarta: P.IPA FITK Press.
Dewi Hapsari, C. (2019) ‘Beda Waktu Dan Bukaan Valve Filtrasi CaCO3 Menggunakan Plate and Frame Filter Press’, Doctoral Dissertation, Undip Vokasi.
Dewita, N. R. dan Harmadi (2019) ‘Rancang Bangun Alat Ukur Viskositas Darah Berbasis Metode Falling Ball Viscometer Small Tube Menggunakan Transmisi Ethernet Shield’, Jurnal Fisika Unand, 8(2).
Edy, H. J., & Farm, S. (2023). ‘FARMASI FISIKA: Teori Dan Aplikasi.’
Penerbit Underline.
Irawati, S.P., Rahmawanty, D., dan Fitriana, M. (2017) ‘Karakterisasi Mikroemulsi Minyak Nilam (Pogostemon cablin Benth Dengan Pembawa Virgin Coconut Oil (VCO), Polisorbat 80 dan Sorbitol’, Jurnal Pharma Science, 4(1), pp.109-115.
Jayanudin, Lestari, A. Z., & Nurbayanti, F. (2014) 'Pengaruh Suhu dan Rasio Pelarut Ekstraksi terhadap Rendemen dan Viskositas Natrium Alginat dari Rumput Laut Cokelat (Sargassum sp)', Jurnal Integrasi Proses, 5(1), pp.54.
Lumbantoruan, P., dan E. Yulianti (2016) ‘Pengaruh suhu terhadap viskositas minyak pelumas (oli)’, Sainmatika, 3(2), pp.26-34.
Meliana, Syahputra, R., Fauzan (2022) 'Pengaruh Suhu terhadap Viskositas Minyak Pelumas Shell Mysella S3N40 pada Mesin Gas type W18V50SG di PLTMG SUMBAGUT -2 Peaker', Tektro, 6(1), pp.94-95.
Nadhira Sekarputri (2022) Viskositas: Pengertian, Jenis, Rumus, dan Contoh Penerapan. Tersedia di; https://solarindustri.com/blog/apa-itu-viskositas/
(diakses: tanggal 7 September 2023)
Parmin Lumbantoruan dan Erislah Yulianti (2016) ‘Pengaruh Suhu Terhadap Viskositas Minyak Pelumas (Oli)’, Jurnal Sainmatika, 13(2), pp.26–34.
Regina, O., Sudrajad, H.,and Syaflita, D. (2018) ‘Measurement of viscosity uses an alternative viscometer’, Jurnal Geliga Sains, 6(2), pp.127-132.
Sani, M. T. (2010) ‘Pengaruh Pelarut Phenol Pada Reklamasi Minyak Pelumas’, Unesa University Press.
Sihombing, R. P., Sudarman, R., & Ngatin, A. (2020) 'Pengaruh Konsentrasi Surfaktan Non-Ionik terhadao Viskositas Perekat Polivinil Asetas Berbasis Air', Jurnal Riset Kimia, 6(3), pp.169.
Wati, L. K. (2017) 'Formulasi Sirup Ekstrak Daun Sendok ( Plantago mayor L.) sebagai Eskpektoran dengan Parameter Uji Mokulitik', As-Syifaa Jurnal Farmasi, 9(1), pp.46-49.
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN A. JUDUL PRAKTIKUM
Praktikum yang telah kami lakukan berjudul “Penentuan Tegangan Permukaan”.
B. TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mampu melakukan pengukuran tegangan muka cairan/larutan.
2. Mengetahui cara pengukuran tegangan antar muka 2 cairan tak bercampur.
3. Mampu menentukan konsentrasi misel kritik surfaktan.
C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat
a. Gelas beker 50 ml b. Gelas beker 250 ml c. Gelas ukur 50 ml d. Gelas ukur 100 ml e. Piknometer 50 ml
f. Timbangan analitik g. Pipa kapiler
2. Bahan a. Air
b. Na. Lauril Sulfat (0,1%; 0,01%; 0,05%) c. Paraffin cair
D. CARA KERJA
Air, larutan Na. Lauril Sulfat (0,01%; 0,05%;
0,1%), dan paraffin cair
1. Dimasukkan ke dalam gelas beker 2. Dimasukkan pipa kapiler dan biarkan 3. Diukur tingginya
4. Dihitung tegangan permukaannya Piknometer 50 ml kosong
1. Ditimbang dan dicatat beratnya
Piknometer + Air, larutan Na. Lauril Sulfat (0,01%; 0,05%;
0,1%), dan paraffin cair
1. Ditimbang dan dicatat beratnya 2. Dihitung kerapatannya
Kerapatan
E. DATA PENGAMATAN
F. PERHITUNGAN
Rumus tegangan muka = ½ rhdg
Diketahui : r = 0,5 mm = 0,05 cm ; g = 9,8 m/s = 980,7 cm/s2 1. Air
Tegangan muka = ½ x 0.05 x 0,7 x 0,997 x 980.7 = 17,11076325 dyne/cm
2. SLS 0,01%
Tegangan muka = ½ x 0,05 x 0,9 x 1,09036 x 980,7 = 24,0596117 dyne/cm
3. SLS 0,05%
Tegangan muka = ½ x 0,05 x 0,63 x 0,97052 x 980,7 = 14,990676183 dyne/cm
4. SLS 0,1%
Tegangan muka = ½ x 0,05 x 0,2 x 0,97998 x 980,7 = 4,80533193 dyne/cm
Nama zat cair Kerapatan (gr/ml)
Tinggi Kenaikan
(cm)
Tegangan Muka (dyne/cm)
Air 0,997 0,7 17,11076325
Larutan Na. Lauril
Sulfat 0.01% 1,09036 0,9 24,0596117
Larutan Na. Lauril Sulfat 0.05%
0,97052 0,63 14,990676183
Larutan Na. Lauril Sulfat 0.1%
0,97998 0,2 4,80533193
Paraffin cair 0,97222 1 23,83640385
5. Paraffin cair
Tegangan muka = ½ x 0,05 x 1 x 0,97222 x 980,7 = 23,83640385 dyne/cm
G. PEMBAHASAN
Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan ke dalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya khohesi (antara molekul cairan), sehingga menyebabkan terjadinya gaya ke dalam pada permukaan cairan (Giancoli, 2001). Gaya tarik molekul-molekul dalam cairan adalah sama ke segala arah, tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan lebih tertarik ke dalam cairan. Hal ini disebabkan oleh jumlah molekul dalam fase uap lebih sering daripada fase cair. Akibatnya, zat cair selalu berusaha mendapatkan luas permukaan terkecil, karena itu cairan cenderung mengambil bentuk bulat. Efek tegangan permukaan akan paling nyata teramati pada gravitasi = 0, yaitu cairan akan mengapung kemana-mana sebagai tetesan bulat karena merupakan bulatan membentuk geometri dengan volume besar tetapi luas permukaannya paling kecil (Ali dkk, 2022).
Molekul biasanya saling tarik-menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul cairan di bagian samping dan bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis (Juliyanto dkk, 2017). Fenomena tersebut dikenal dengan istilah tegangan permukaan.
Sedangkan tegangan antar muka (interfacial) adalah tegangan yang diukur pada bidang batas dua zat cair yang tidak dapat bercampur. Tegangan antar muka adalah suatu gaya per satuan panjang yang bekerja pada dua fase cairan yang tidak saling bercampur. Tegangan antarmuka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesif dua fase cair yang membentuk suatu antarmuka adalah lebih besar daripada bila suatu fase cair dan suatu fase gas berada bersama-sama. Jadi, bila cairan bercampur dengan sempurna, tidak ada tegangan antarmuka yang terjadi (Sinala, 2016).
Tegangan antar muka antara dua cairan yang berbeda polaritasnya menunjukkan seberapa besar kekuatan tarik antar molekul yang berbeda dari dua fasa cairan tersebut. Tegangan antar muka menjadi penting diperhatikan daripada tegangan permukaan, ketika pembahasannya menyangkut sistem emulsi. Kemampuan molekul surfaktan dalam menurunkan tegangan permukaan dan antar muka disebabkan oleh sifat ampifilik dari surfaktan, yaitu adanya gugus hidrofilik dan hidrofobik pada molekul yang sama. Molekul- molekul aktif permukaan akan terakumulasi pada antar muka dan menghubungkan dua fasa yang berbeda polaritasnya seperti antara air-minyak, udara-air, air-padatan, sehingga akan mempengaruhi pembentukan ikatan hidrogen dan interaksi struktur hidrofilik dan hidrofobik. Efektifitas surfaktan ditunjukkan oleh kemampuannya dalam menurunkan tegangan permukaan serta tegangan antar muka dari dua fasa yang berbeda derajat polaritasnya (Syamsu, 2007).
Tegangan permukaan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Menurut (Salam, 2017) faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan di antaranya:
1. Suhu
Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu karena adanya peningkatan energi kinetik molekul. Akibatnya gaya interaksi antar molekul zat cair akan meregang. Sehingga dapat diartikan bahwa seiring bertambahnya suhu, maka tegangan permukaan zat cair akan semakin berkurang.
2. Adanya zat terlarut
Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan memengaruhi 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 (Yazid, 2005).
3. Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan karena memiliki kecenderungan untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka.Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus.
4. Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besar, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya, cairan yang memiliki gaya tarik kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil.
5. Konsentrasi zat terlarut
Konsentrasi zat terlarut (solute) merupakan suatu larutan yang mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan absorbsi pada permukaan larutan. Solute yang ditambahkan ke dalam larutan akan menurunkan tegangan muka karena mempunyai konsentrasi di permukaan yang lebih besar daripada di dalam larutan.
Untuk mengukur atau menentukan tegangan permukaan, dapat menggunakan beberapa metode. Menurut (Udeagbara, 2010) metode penentuan tegangan permukaan dibagi menjadi dua, yakni metode statis dan metode dinamis. Untuk metode statis contohnya yaitu, metode kenaikan kapiler, metode sessile drop, metode pendant drop, metode drop weight (lambat), metode maximum bubble pressure, dan metode Wilhelmy plate. Sedangkan metode dinamis terdiri dari metode gelombang kapilaritas, metode unstable jets, metode DeNouy ring, metode drop weight (cepat), dan metode spinning drop.
Di antara banyaknya metode yang ada, metode yang kami gunakan dalam praktikum ini adalah metode kenaikan pipa kapiler. Selain karena cara kerjanya yang lebih sederhana, metode pipa kapiler ini membutuhkan waktu yang relatif singkat dalam pengerjaannya. Metode pipa kapiler diukur dengan mengamati ketinggian zat cair yang naik melalui pipa kapiler. Ketika salah satu ujung pipa tersebut dicelupkan ke dalam permukaan zat cair, maka zat cair tersebut akan naik sampai pada ketinggian tertentu. Prinsip kerja pipa kapiler adalah gaya adhesif antara molekul zat cair dan dinding kapiler itu lebih besar daripada gaya kohesif antara molekul–molekul zat cair, sehingga cairan dapat membasahi dinding kapiler, dan dapat mengalir naik di dalam pipa kapiler. Selain dipengaruhi oleh gaya adhesi yang besar, kenaikan zat cair dalam pipa kapiler juga dipengaruhi oleh tegangan muka yang dimiliki zat aktif yang menyebabkan suatu gaya untuk naik. Kenaikan zat cair pada pipa kapiler dapat berhenti pada saat gaya tekan ke atas sama dengan gaya gravitasi (gaya tekan ke bawah). Saat zat cair pada pipa kapiler tersebut berhenti, maka di situlah kita dapat memperoleh nilai tinggi kenaikan.
Salah satu faktor lain yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah kerapatan (densitas). Semakin besar kerapatan berarti semakin rapat juga muatan-muatan atau partikel-partikel dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik-menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya, cairan yang memiliki kerapatan kecil akan mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula.
Praktikum pengukuran tegangan permukaan dengan metode pipa kapiler dapat dimulai dengan dimasukkannya pipa kapiler ke dalam gelas beker yang berisi larutan sampel. Lalu, tunggu hingga kenaikan zat cair berhenti (stabil).
Kemudian, ukur ketinggiannya dan hitung tegangan permukaannya dengan rumus yang ada. Langkah selanjutnya, menentukan kerapatan sampel (cairan uji) melalui perhitungan berat jenis sampel pada timbangan analitik menggunakan piknometer. Ulangi langkah-langkah kerja tersebut pada sampel lain yang sudah ditetapkan.
Dalam melakukan langkah-langkah pada praktikum tersebut, terdapat beberapa perlakuan agar terciptanya ketepatan dalam hasil pengukuran. Pada setiap langkah, pastikan semua alat yang dipakai dalam kondisi bersih dan kering, Hal tersebut dilakukan supaya terhindar dari debu, kotoran, ataupun tercampurnya cairan lain pada alat dan bahan yang digunakan. Lalu, pada langkah pertama saat dimasukkannya pipa kapiler ke dalam gelas beker yang berisi larutan sampel, pastikan pipa kapiler yang ada di dalam gelas beker posisinya lurus atau tegak. Dimaksudkan supaya titik kenaikan sampel tepat di satu garis. Pada langkah kedua, ketika pengukuran berat jenis suatu larutan pada timbangan analitik menggunakan piknometer. Piknometer yang digunakan harus dicuci dahulu sebelumnya menggunakan cairan sampel yang akan diuji. Hal tersebut untuk memastikan bahwa sampel uji tidak terkontaminasi dengan cairan atau larutan lain. Lalu, larutan yang dimasukkan ke piknometer harus diisi sampai penuh dan tanpa menyisakan gelembung atau rongga sedikitpun, usahakan sampai tumpah lalu tutup. Jika masih memiliki waktu yang memungkinkan, ulangi pengukuran setiap larutan sebanyak tiga kali. Semua perlakuan itu dikerjakan supaya memperoleh hasil yang tepat dan akurat.
Dalam setiap kegiatan praktikum, kita tidak dapat lepas dari penggunaan alat dan bahan. Alat dan bahan yang digunakan pastinya mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Misalnya, alat dan bahan yang digunakan saat praktikum pengukuran tegangan permukaan yaitu gelas beker, yang dalam praktikum ini berfungsi sebagai tempat menampung sampel (larutan zat uji). Lalu, gelas ukur yang berfungsi untuk mengukur volume sampel secara tepat. Piknometer, sebagai tempat suatu larutan pada pengukuran berat jenis di timbangan analitik.
Ada timbangan analitik yang digunakan untuk mengukur massa akurat dalam kisaran sub-miligram pada sampel. Lalu ada pipa kapiler yang berfungsi sebagai media untuk melihat kenaikan cairan. Selanjutnya, larutan Natrium Lauril Sulfat (0,1%; 0,01%; 0,05%) dan paraffin cair yang berfungsi sebagai objek uji untuk pengukuran tegangan permukaan.
Hasil yang diperoleh dari penentuan tegangan permukaan tidak dapat dibandingkan dengan literatur, karena perbedaan volume zat yang dipakai dalam pengujian belum tentu sama dengan yang ada pada literatur, sehingga tidak dapat dihitung penyimpangan kesalahan yang terjadi. Perbandingan antara
literatur dan hasil percobaan hanya dapat dilakukan untuk kerapatan zat, karena kerapatan ini berbanding lurus dengan tegangan permukaan. Semakin besar nilai kerapatan suatu zat akan semakin besar tegangan permukaannya, hal ini sama dengan jari-jari pipa kapiler, semakin besar jari-jari pipa kapiler, maka tegangan permukaannya juga semakin besar. Hasil percobaan memperoleh nilai kerapatan masing-masing zat sebesar:
1. Air = 0,997 gr/ml
2. Larutan Na. Lauril Sulfat 0,01% = 1,09036 gr/ml 3. Larutan Na. Lauril Sulfat 0.05% = 0,97052 gr/ml 4. Larutan Na. Lauril Sulfat 0.1% = 0,97998 gr/ml
5. Paraffin Cair = 0,97222 gr/ml
Hasil yang diperoleh terdapat adanya penyimpangan antara hasil percobaan bila dibandingkan dengan literatur, hal ini dapat mempengaruhi hasil perhitungan tegangan permukaan. Pada literatur telah disebutkan bahwa kerapatan suatu zat berbanding lurus dengan tegangan permukaan. Semakin besar nilai kerapatan suatu zat, semakin tinggi tegangan permukaan zat tersebut.
Akan tetapi, pada percobaan kali ini, tegangan muka pada paraffin cair lebih besar daripada tegangan muka pada air. Padahal, kerapatan air lebih tinggi daripada paraffin cair. Begitu pula dengan larutan Na. Lauril Sulfat 0,05%
dengan larutan Na. Lauril Sulfat 0,1%. Dimana seharusnya, larutan Na. Lauril Sulfat 0,1% memiliki tegangan muka yang lebih besar daripada larutan Na.
Lauril Sulfat 0,05%. Hal ini bisa saja terjadi karena dipengaruhi oleh perbedaan suhu. Sehingga tegangan muka tidak sesuai dengan literatur yang tersedia.
Ketika suhu suatu zat meningkat, maka tegangan permukaan zat tersebut akan menurun. Selain itu, kurang teliti dalam mengukur jari-jari pipa kapiler dan kenaikannya, serta peletakkan pipa kapiler pada gelas beker juga mempengaruhi hasil daripada percobaan kali ini. Keberadaan zat terlarut yang terdapat pada sampel atau alat-alat yang digunakan juga mempengaruhi tegangan permukaaan.
H. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa dalam penentuan tegangan permukaan suatu zat dapat dilakukan dengan metode kenaikan kapiler. Prinsip kerja pada metode ini yaitu dipengaruhi oleh gaya adhesif antara molekul zat dan dinding kapiler yang lebih besar daripada gaya kohesifnya. Ketika pipa kapiler dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi suatu larutan, cairan pada gelas beker tersebut akan naik ke dalam pipa kapiler karena tegangan muka larutan tersebut menimbulkan suatu gaya yang memicu larutan tersebut untuk naik ke dalam pipa kapiler. Ketika larutan pada pipa kapiler tersebut berhenti karena adanya kesamaan gaya tekan ke atas dan ke bawah, maka pada saat itu tegangan muka larutan tersebut dapat dicari.
Pengaruh kerapatan suatu zat pada tegangan muka berbanding lurus. Semakin besar kerapatan suatu zat, maka semakin besar pula tegangan muka zat tersebut.
Hal ini disebabkan karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik-menarik antar molekul yang kuat.
I. DAFTAR PUSTAKA
Bird, T. (1993) Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.
Dekpes RI. (1995) Farmakope Indonesia Edisi IV. Jakarta: Departemen Kesehatan Republik Indonesia.
Yazid, E. (2005) Kimia Fisika Untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi.
Sinala, S. (2016) Farmasi Fisik. Jakarta Selatan: Badan Pengembangan dan Pemberdayaan Sumber Daya Manusia Kesehatan.
Juliyanto, E., Rofingah, J., Sejati, A. F., Hakim, F. H. (2017) ‘Menentukan Tegangan Permukaan Zat Cair’, SPEKTRA: Jurnal Kajian Pendidikan Sains, 2(2), pp.176-186. DOI (http://dx.doi.org/10.32699/spektra.v2i2.18).
Ali, M., Ikbal, M. S., Jusman. (2022) ‘Determining The Surface Tension of A Liquid and The Drop Comparison Method’, JPF: Jurnal Pendidikan Fisika, 11(1), pp. 143-150. DOI (10.24252/jpf.v11i1.34113).
Ariyanti, K. (2014) Pengukuran Tegangan Permukaan. Tersedia di:
https://www.academia.edu/10158367/laporan_praktikum_farmasi_fisika_t egangan_permukaan (diakses: 5 September 2023).
Udeagbara, S. G. (2010) Effect of Temperature and Impurities on Surface Tension of Crude Oil. Boca Raton: Universal Publisher.
