LAPORAN PRAKTIKUM
IPA 1
“TEGANGAN PERMUKAAN”
Oleh
:
Kelompok
IV
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
NEGERI YOGYAKARTA
HALAMAN
PENGESAHAN
“TEGANGAN
PERMUKAAN”
Oleh:
Kelompok
IV
Yogyakarta,
8 Desember 2011
Anggota:
|
Nama
|
|
Anifatur
Rosidah
|
|
Wiwik
Susilowati
|
|
Novika
Lestari handayani
|
|
Istika
Arum
|
|
Siti
Sulastri
|
|
Vidya
Putri Sukmasari
|
Diserahkan
pada tanggal…………………………………………..jam……………
Mengetahui :
Dosen
Pembimbing/Asisten Praktikum
(……………………………………….)
A. Judul
Pengaruh Variasi Jenis Air dan Massa Jenis terhadap Tegangan
Permukaan Zat Cair
B. Tujuan
1. Mengetahui
pengaruh variasi zat cair atau larutan terhadap tegangan permukaan
2. Mengetahui
pengaruh jenis uang logam (massa jenis) terhadap tegangan permukaan zat cair
C. Rumusan
Masalah
1. Bagaimana
pengaruh variasi jenis zat cair atau larutan terhadap tegangan permukaan?
2. Bagaimana
pengaruh jenis uang logam(massa jenis) terhadap tegangan permukaan zat cair?
D. Hipotesis
1. Uang
logam akan terapung pada air biasa dan akan tenggelam pada air yang telah
ditambahkan zat terlarut(sunlight, sampoo, sabun cair)
2. Semakin
besar massa jenis benda yang diletakkan di atas permukaan zat cair maka
tegangan permukaan zat cair semakin berkurang dan menyebabkan benda tenggelam.
E. Tinjauan
Pustaka
Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang
terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan zat cair adalah
kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang,sehingga permukaannya seperti
ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Contoh yang menarik tetes air cenderung berbentuk seperti balon (yang
merupakan gambaran luas minimum sebuah volum) dengan zat cair berada di
tengahnya. Hal yang sama terjadi pada jarum baja yang memiliki rapat massa lebih
besar dari air tapi dapat mengambang di permukaan zat cair. Fenomena ini terjadi karena selaput zat cair
dalam kondisi tegang, tegangan fluida ini bekerja paralel terhadap permukaan
dan timbul dari adanya gaya tarik menarik antara molekulnya.
Pnyebab terjadinya tegangan
permukaan dapat digambarkan sebagai berikut: Partikel A dalam zat cair ditarik
oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel
B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga
pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.
Salah satu sifat
permukaan adalah tegangan permukaan. Tegangan permukaan disebabkan adanya
kecenderungan permukaan cairan untuk memperkecil luas permukaan Secara spontan.
Pada tingkat molecular hal ini dapt dijelaskan sebagai berikut: molekul yang
ada di dalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya van der walls)yang
sama besarnya ke segala arah.tetapi, molekul [pada permukaan cairan akan
mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan dan akibatnya molekul di
permukaan cenderung untuk meninggalkan permukaan masuk ke dalam cairan sehingga
permukaan cairan cenderung untuk menyusut. Hal ini pulalah yang menyebabkan
butiran cairan atau gelombang gas cenderung untuk membentuk lingkaran.Tegangan
permukaan yang dapat diukur bukan hanya tegangan permukaan antara permukaan gas
dan cairan,tetapi juga tegangan permukaan antara permukaan dua cairan.Tegangan
permukaan merupakan sifat dari cairan terhadap udara sehingga membuatnya
bertindak seolah-olah dilapisi oleh selaput tipis.Molekul di dalam cairan
saling berinteraksi satu sama lain dengan molekulmolekul lain dari segala sisi,
sedangkan molekul di sepanjang permukaan hanyadipengaruhi oleh molekul yang
berada di bawahnya
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antarmuka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antarmuka. Tarikan antarmolekul dalam dua fas dan tegangan permukaan di antarmuka antara dua jenis partikel ini akan menurun bila tempeartur menurun. Tegangan antarmuka juga bergantung pada struktur zat yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya secara homogen ke segala arah. Namun, molekul di permukaan hanya ditarik ke dalam oleh molekul yang di dalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung berkurang. Inilah asal mula teori tegangan permukaan. Bentuk tetesan keringat maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan permukaan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antarmuka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antarmuka. Tarikan antarmolekul dalam dua fas dan tegangan permukaan di antarmuka antara dua jenis partikel ini akan menurun bila tempeartur menurun. Tegangan antarmuka juga bergantung pada struktur zat yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya secara homogen ke segala arah. Namun, molekul di permukaan hanya ditarik ke dalam oleh molekul yang di dalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung berkurang. Inilah asal mula teori tegangan permukaan. Bentuk tetesan keringat maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan permukaan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan
Tegangan
permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energi kinetik
molekul.
Zat
terlarut (Solut)
Surfaktan
Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan.
Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan.
Tegangan
permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang, sehingga
permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya
kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya
kohesinya lebih kecil daripada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesiv
berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan tang sering digunakan untuk
mengukur tegangan permukaan zar cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran
yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang
dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini
timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya
tarik-menarik antara molekul zar yang berbeda (adesi).
Molekul cairan
biasanya saling tarik-menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan
dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya, tetapi di permukaan
cairan hanya ada molekul-molekul caoran di samping dan di 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
• Konsentrasi zat terlarut
• Konsentrasi zat terlarut
Konsentrasi zat terlarut (solut)
suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk
tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut
yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena
mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam
larutan.Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan
muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam
larutan.
Cara
menentukan tegangan permukaan dengan metode cincin
Metode ini digunakan untuk mengukur
tegangan permukan atau tegangan
antarmuka, dimana yang diukur adalah tarikan maksimum cincin pada
permukaan cairan atau gaya yang dibutuhkan untuk mengangkut cincin dari permukaan cairan. Gaya ini diukur dengan jalan mencelupkan cincin yang digantungkan pada lengan neraca dan perlahan-lahan mengangkatnya sampai cincin tersebut meninggalkan cairan tersebut. Metode ini tidak hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan cairan udara, tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan cairan-cairan seperti tegangan permukaan benzen-air.
antarmuka, dimana yang diukur adalah tarikan maksimum cincin pada
permukaan cairan atau gaya yang dibutuhkan untuk mengangkut cincin dari permukaan cairan. Gaya ini diukur dengan jalan mencelupkan cincin yang digantungkan pada lengan neraca dan perlahan-lahan mengangkatnya sampai cincin tersebut meninggalkan cairan tersebut. Metode ini tidak hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan cairan udara, tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan cairan-cairan seperti tegangan permukaan benzen-air.
Adapun alat yang digunakan pada
metode ini adalah tensiometer, yaitu alat dengan cincin platinumiridium yang
bergerak secara vertikal terhadap cairan dalam tabung. Cincin
digantung dan dibenamkan dalam zat cair kemudian ditarik ke atas perlahan
melalui permukaan zat cair. Tegangan permukaan diukur berdasarkan gaya
maksimum yang dibutuhkan untuk menarik cincin keluar dari permukaan
cairan.
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan air dapat dihitung dari persamaan:
(13.5)
Keterangan:
R=Jari-jari rata-rata cincin
digantung dan dibenamkan dalam zat cair kemudian ditarik ke atas perlahan
melalui permukaan zat cair. Tegangan permukaan diukur berdasarkan gaya
maksimum yang dibutuhkan untuk menarik cincin keluar dari permukaan
cairan.
Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan air dapat dihitung dari persamaan:
(13.5)
Keterangan:
R=Jari-jari rata-rata cincin
F= Gaya yang dibutuhkan untuk
mengangkut cincin dari permukaan
= Faktor koreksi yang dapat
dihitung dengan persamaan 13.5 dimana:
0.725
b=0.090 75 m-1 det2
b=0.090 75 m-1 det2
c=0.045 34 – 1.679 ϒ/R
r=Jari-jari kawat yang digunakan
untuk membuat cincin
R=Jari-jari rata-rata lingkungan
ρ1=massa jenis cairan yang berada
di bawah
ρ2=massa jenis cairan yang berada
di atas
Ketika mengukur tegangan permukaan
cairan-cairan, harus diperhatikan bahwa cairan yang ada di bawah benar-benar
membasahi cincin. Jadi, bila hendak mengukur tegangan permukaan antara benzene
dan air, harus digunakan cincin platina (hidrofilik). Tetapi, kalau yang hendak
diukur adalah tegangan permukaan air-karbontetraklorida, harus digunakan cincin
yang terbuat dari bahan yang hidrofobik atau bila digunakan cincin platina,
cincin tidak diangkat melainkan
Tegangan permukaan g didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L
yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida.
Permukaan fluida
yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan dalam (selaput
cairan sangat tipis tapi masing jauh lebih besar dari ukururan satu molekul
pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat perlahan
dari permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengimbangi
gaya-gaya permukaan fluida 2gL
dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin
(Dinamometer). Sehingga tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar,
dimana,g = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya (Newton)
L = panjang permukaan selaput
fluida (m)
Penurunan
Rumus
Rumus tegangan permukaan
Ƴ = F/ d
Dalam kasus ini d = 2l, sehingga
Ƴ = F /2 * l
Keterangan:
Ƴ=perbandingan antara gaya tegangan
permukaan
F=tegangan permukaan
d=dimana gaya itu bekerja
Satuannya = N/m (atau N m-1)
Percobaan
yang Terkait
Untuk lebih memahami Tegangan
permukaan zat Dapat diamati pada percobaan dengan menggunakan gelas yang berisi
air kemudian Diletakkan jarum diatasnya,maka jarum akan mengapung.Apabila dicampur
dengan deterjen,maka jarum akan tenggelam. Dan juga dapat diamati pada
percobaan dengan menyiapkan gabus yang dibentuk menyerupai
perahu.Kemudian,apabila diletakkan sabun dilekukan perahu tersebut,maka perahu
akan bergerak.
Pengertian
gejala kapiler:
Gejala yang disebabkan oleh gaya
kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dan tabung kaca.
Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari:
-mencuci dengan air panas jauh lebih bersih
dibandingkan dengan air yang bersuhu normal
-antiseptik yang dipakai untuk mengobati luka,selain dapat mengobati luka juga dapat membasahi seluruh luka.
-antiseptik yang dipakai untuk mengobati luka,selain dapat mengobati luka juga dapat membasahi seluruh luka.
Surfaktan
Surfaktan
adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk
terkonsentrasi pada permukaan (antar muka), atau zat yang dapat menaik dan
menurunkan tegangan permukaan.
Tegangan
permukaan adalah gaya dalam dyne yang bekerja pada permukaan sepanjang
1 cm dan dinyatakan dalam dyne/cm, atau energi yang diperlukan untuk
memperbesar permukaan atau antarmuka sebesar 1 cm2 dan dinyatakan
dalam erg/cm2. Surface tension umumnya terjadi antara gas
dan cairan sedangkan Interface tension umumnya terjadi antara cairan
dan cairan lainnya atau kadang antara padat dan zat lainnya (namun hal ini
belum diteliti).
Beberapa
kegunaan surfaktan antara lain yaitu : Deterjen, pelembut kain, pengemulsi,
cat, adesif, tinta, anti – fogging, remidiasi tanah, pendispersi,
pembasah, Ski wax dan snowboard wax, daur ulang kertas,
pengapungan, pencuci, zat busa, penghilang busa, laxatives, formula
agrokimia, herbisida dan insektisida, coating, sanitasi, sampo, pelembut rambut, spermicide,
pemipaan pemadam kebakaran, pendeteksi kebocoran, dsb.
Surfaktan
(surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena
cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan
mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun
merupakan salah satu contoh dari surfaktan.
Molekul
surfaktan yang bersifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung
yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik)
. Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka
baik itu cair/gas ataupun cair/cair (yang tidak saling bercampur).
Surfaktan
akan selalu berapa pada antarmuka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah
gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki
gugus hidrofil > lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan
sedikit berada pada antarmuka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus
hidrofil < lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan
sedikit berada pada antarmuka.
Surfaktan
dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam
minyak dan surfaktan yang larut dalam air.
F. Alat
dan bahan
1. Wadah buah
2. Uang
logam 4 versi
3. Gelas
ukur
4. Larutan
sabun
5. Air
6. Kertas
7. Gunting
8. Jangka
sorong
9. Neraca
digital
G. Metode
Percobaan
Waktu : Kamis, 1 Desember 2011
Tempat : Laboratorium IPA 2
Prosedur :
H. Hasil
Pengamatan
|
No.
|
Jenis
Larutan
|
Jenis
Uang
|
|
|
Logam
Kuningan
|
Logam
Alumunium
|
||
|
1.
|
Air
biasa
|
Tenggelam
|
Terapung
|
|
2.
|
Air
Hangat
|
Tenggelam
|
Terapung
|
|
3.
|
Air
es
|
Tenggelam
|
Terapung
|
|
4.
|
Air
sampo
|
Tenggelam
|
Tenggelam
|
|
5.
|
Larutan
sabun
|
Tenggelam
|
Tenggelam
|
|
6.
|
Larutan
sunlight
|
Tenggelam
|
Tenggelam
|
I. Pembahasan
Pada percobaan
yang berjudul pengaruh jenis-jenis air terhadap tegangan permukaan air
bertujuan untuk mengetahui Mengidentifikasi adanya gejala permukaan dan untuk
mengetahui pengaruh zat tertentu terhadap tegangan permukaan. Variabel kontrol
dalam percobaan ini yaitu jenis benda (uang logam), vairabel bebasnya adalah
jenis-jenis air, sedangkan variabel terikatnya adalah kemampuan jenis air dalam
membasahi benda. Langkah-langkah dalam percobaan ini yaitu mengisi 2 botol aqua
dengan air biasa kemudian memasukkan dengan menggunakan secarik kertas kecil
uang logam kuningan pada aqua A dan uang alumunium pada aqua B secara perlahan.
Mengamati kejadian yang terjadi. Kemudian mengganti botol aqua dengan jenis
larutan yang lain. Larutan yang lain ang digunakan yaitu adalah air hangat, air
es, air sabun, larutan sampo, dan larutan sunlight.
Hal-hal yang
dapat diamati dari percobaan ini yaitu keadaan berbagai jenis air dalam
membasahi benda. Dalam percobaan ini diperoleh faktor-faktor yang berpengaruh
terhadap tegangan permukaan.
Pada jenis
larutan pertama, yaitu air biasa uang logam alumunium jika diletakkan dengan
cepat akan tenggelam, namun jika dimasukkan perlahan-lahan menggunakan kertas,
uang logam alumunium terapung pada permukaan air. Hal tersebut terjadi karena
pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada
gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam
pada permukaan cairan. Hal ini dapat digambarkan pada gambar berikut ini.
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang,
sehingga permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Molekul
di permukaan menerima gaya yang kuat dari samping, bawah, depan, dan belakang
dan molekul di bagian dalam menerima gaya yang lebih lemah dari segala arah. 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. Sehingga
menyebabkan adanya kecenderungan permukaan cairan untuk memperkecil luas
permukaan secara spontan, sehingga permukaan cairan cenderung untuk menyusut.
Oleh karena itulah uang logam alumunium dapat terapung pada permukaan air. Sedangkan
untuk uang logam kuningan mengalami tenggelam karena terdapat gaya adhesi yang
lebih besar dari gaya kohesi akibat pengaruh dari kuningan yang mempunyai massa
jenis lebih besar dari air. Kemudian menyebabkan logam kuningan tenggelam.
Untuk
cairan selanjutnya yaitu menggunakan air hangat. Pada percobaan tersebut, uang
logam kuningan tenggelam dan uang logam alumunium terapung. Hal ini dapat
terjadi karena dipengaruhi oleh suhu. Pada prinsipnya yaitu, 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). Namun pada percobaan ini
dengan menggunakan air hangat juga masih terapung. Hal ini disebabkan suhu pada
air tersebut hampir sama dengan suhu air biasa, dalam artian tidak mengalami
kenaikan suhu secara signifikan.
Untuk
larutan selanjutnya yaitu mnggunakan air es. Pada percobaan ini yang terjadi
adalah uang logam alumunium terapung. Hal ini sesuai dengan teori yang
mengatakan bahwa tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena
meningkatnya energi kinetik molekul.
Begitu juga sebaliknya bahwa semakin rendah suhu maka dapat meiningkatkan
tegangan permukaan.
Selajutnya
yaitu larutan sampo. Larutan ini dapat menenggelamkan uang logam alumunium
maupun uang logam kuningan. Pada sampo terdapat suatu zat yaitu surfakatan yang
bersifat sebagai pembasah. Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan
turunnya tegangan permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu,
tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan.
Jadi, seberapapun tigkatan surfaktan pada suatu larutan akan tetap membasahi. Selain
itu dikarenakan juga oleh faktor gaya kohesi. Surfaktan (surface active agents), adalah
suatu zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk
terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi
yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Berikut adalah cara kerja
sampo:
Surfaktan menurunkan
tegangan permukaan air → meningkatkan kemampuan air untuk membasahi kotoran
yang melekat (Makin kecil nilai tegangan permukaan air, makin besar kemampuan
air membasahi benda).
Surfaktan
bergerak di bawah lapisan berminyak → mengangkat dan permukaan → partikel
berbentuk bola.
Kemampuan
sampo dalam membasahi kotoran semakin besar jika konsentrasinya juga semakin
besar, yang pada percobaan ini membuat permukaan air menjadi mudah menerima
benda apapun yang ada di atasnya, sehingga koin logam tidak dapt terapung di
permukaan air sampo.
Jika dicontohkan pada dinding laveolus kita yang
kerjanya adalah Molekul surfaktan mengalir di antara
molekul cairan dan mengurangi gaya kohesi mereka, memungkinkan alveolus tetap
mengembang.
Selanjutnya yaitu adala larutan sabun dan larutan
sunlight. Karena pada kedua produk ini terdapat zat yang bernama surfaktan mak
cara kerjanya sama dengan penjelasan sebelumnya yang terdapat sampo, yaitu
penambahan surfaktan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan. Surfaktan
menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada
permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada
permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air.
Sabun dapat membentuk misel (micelles), suatu molekul sabun mengandung suatu
rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul
sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung
ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon,
sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air,
tetapi dengan mudah akan tersuspensi di dalam air.
Larutan surfaktan dalam air menunjukkan perubahan
sifat fisik yang mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu. Perubahan yang
mendadak ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau penggumpalan dari
beberapa molekul surfaktan menjadi satu, yaitu pada konsentrasi kritik misel
(KMK) .
Apabila zat (surfaktan) yang berada dipermukaan cairan
membentuk lapisan monomolekular, maka akan menurunkan tegangan permukaan.
Adanya surfaktan pada permukaan menyebabkan gaya adhesi antara zat cair dan
udara meningkat, sehingga tegangan permukaannya menurun. Surfaktan (surface
active agents) cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka.
Surfaktan
menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada
permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada
permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air.
|
Nama zat
|
ρ dalam
kg/m3
|
ρ dalam
gr/cm3
|
|
1.000 kg/m3
|
1 gr/cm3
|
|
|
800 kg/m3
|
0,8 gr/cm3
|
|
|
13.600
kg/m3
|
13,6 gr/cm3
|
|
|
2.700 kg/m3
|
2,7 gr/cm3
|
|
|
7.900 kg/m3
|
7,9 gr/cm3
|
|
|
19.300
kg/m3
|
19,3 gr/cm3
|
|
|
8.400 kg/m3
|
8,4 gr/cm3
|
|
|
10.500
kg/m3
|
10,5 gr/cm3
|
|
|
21.450
kg/m3
|
21,45
gr/cm3
|
|
|
7.140 kg/m3
|
7,14 gr/cm3
|
|
|
1,2 kg/m3
|
0,0012
gr/cm3
|
|
|
920 kg/m3
|
0,92 gr/cm3
|
Pada praktikum kali ini mengenai
tegangan permukaan. Tujuan dari praktikum kali ini adalah untuk mengetahui
gejala tegangan permukaan yang terjadi pada berbagai jenis zat cair.
Berdasarkan hasil pengamatan yang
dilakukan diperoleh hasil bahwa dari dua jenis bahan uang logam menunjukkan
hasil yang berbeda. Dua buah bahan uang logam yang digunakan adalah alumunium
dan kuningan. Menurut literatur yang ada, massa jenis kedua bahan tersebut
adalah secara berurutan adalah 2,7 gr/cm3 dan 8.4 gr/cm3.
Pada beberapa kejadian yang sama dalam
percobaan menunjukkan bahwa uang logam dengan bahan alumunium dapat terapung
sedangkan uang logam berbahan kuningan tidak. Menurut hukumnya, seharusnya
seluruh benda dengan massa jenis yang lebih besar dari massa jenis air akan
tenggelam. Tetapi pada contoh ketika uang
logam alumunium dimasukkan ke dalam air biasa, air hangat dan air dingin
masih bisa terapung. Kejadian tersebut menunjukkan bahwa massa jenis suatu
benda yang dimasukkan tidak mempengaruhi tegangan permukaan secara
langsung. Air (zat cair) memiliki
tegangan permukaan zat cair yang berdefinisi kecenderungan permukaan zat cair untuk
menegang, sehingga pemukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.
Sedangkan uang logam (zat padat) tidak. Sehingga jika air dalam keadaan diam
(tak begelombang) dapat menahan benda di atasnya dalam jumlah massa tertentu
(sangat kecil). Dikatakan hanya mampu menahan benda dalam jumlah massa kecil
karena ketika benda dengan massa jenis besar, air tidak mampu menahan. Contoh
dalam percobaan ini adalah uang logam kuningan yang tidak mampu terapung dalam
kondisi yang sama pada saat uang logam alumunium terapung. Alasannya karena
massa untuk tiap satuan volume antara alumunium dan kuningan lebih besar
kuningan. Oleh karena itu, massa kuningan tersebut berada pada batas yang tidak
mampu tertahan oleh tegangan permukaan zat cair. Besarnya massa tersebut juga
membuat gaya berat yang memiliki arah ke bawah semakin besar sehingga membuat
uang tersebut cenderusng tenggelam. Jadi, untuk kedua kondisi tersebut tegangan
permukaan tetap ada tetapi pada kejadian
kedua, tegangan permukaan lebih kecil dan terkalahkan dengan gaya berat ke
bawah uang logam kuningan. Oleh karena itu, untuk selanjutnya logam kuningan
tidak dibahas lebih lanjut untuk tiap jenis zat cair.
Pada percobaan menggunakan air hangat,
air biasa(kran), dan air yang diberi es(dingin) terdapat perbedaan hasil secara
kualitatif. Secara keseluruhan hasilnya menunjukkan bahwa uang (alumuium) dapat
terapung di permukaan atau gejala tegangan permukaan terlihat jela. Kertas yang
digunakan sebagai alat bantu untuk meletakkan uang di atas permukaan air dingin
ketika akan ditarik membutuhkan waktu yang cukup lama dibandingkan pada air
biasa dan air hangat. Waktu yang paling singkat adalah pada air yang hangat.
Jika menggunakan uang logam sebagai parameter pengamatan maka hasil yang
diperoleh secara kualitatif adalah sama yaitu semua uang (alumunium) terapung
maka sebagai pembandingnya dilihta dari kertas yang digunakan pada saat
meletakkan uang. Pada dasarnya tegangan permukaan berhubungan dengan
kemampuannya membasahi benda. Oleh karena itu kertas dapat digunakan sebagai
obyek pengamatan yang berkaitan dengan kemampuan air untuk membasahinya. Dari
ketiga kondisi air yang ada tersebut dapat terlihat adanya perbedaan suhu. Suhu
air biasa lebih besar dibanding dengan air yang ditambah dengan es. Sedangkan
air hangat suhunya lebih tinggi dibanding suhu air biasa. Oleh karena itu, hal
lain yang berpengaruh pada tegangan permukaan adalah suhu zat cair atau
pelarut. Suhu yang semakin tinggi akan semakin meningkatkan energi kinetik
molekul air. Energi kinetik yang semakin besar akan menimbulkan gaya tarik
antar molekul air (kohesi) semakin berkurang dan membuat permukaan air seperti
sudah tidak tertutupi oleh suatu lapisan elastis. Pada saat itulah tegangan permukaannya
menurun. Kejadian seperti di atas dapat dijelaskan lebih lanjut dengan tabel
hasil pengamatan besar tegangan permukaan yang didapat dari literatur dibawah
ini.
|
Angka – angka percobaan dari
tegangan permukaan Cairan yang berhubungan ke air
|
Temperatur
( o C )
|
Tegangan Permukaan
(m N/m atau dyne/cm)
|
|
Benzena
|
20
|
28.9
|
|
Karbon Tetraklorida
|
20
|
26.8
|
|
Etanol
|
20
|
22.3
|
|
Gliserin
|
20
|
63.1
|
|
Air raksa
|
20
|
465.0
|
|
Minyak zaitun
|
20
|
32.0
|
|
Sabun cair
|
20
|
25.0
|
|
Air
|
0
|
75.6
|
|
Air
|
20
|
72.8
|
|
Air
|
60
|
66.2
|
|
Air
|
100
|
58.9
|
|
Oksigen
|
-193
|
15.7
|
|
Neon
|
-247
|
5.15
|
|
Helium
|
-269
|
0.12
|
Tegangan permukaan akan semakin
berkurang dengan bertambahnya suhu zat pelarutnya(air). Suatu benda akan lebih
cepat terbasahi dalam air dalam suhu yang lebih tinggi(panas). Oleh karena itu,
tegangan permukaan berbanding terbalik dengan suhu. Apabila dibuat grafik
hubungan tegangan permukaan terhadap suhu maka terbentuk garis persamaan yang
condong ke kiri. Kemampuan uang logam (jenis alumunium) untuk tetap dapat
terapung dalam air (tanpa zat terlarut)
adalah karena gaya kohesi antar molekul air yang besar.
J. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil
percobaan yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa
1.
Pada air sabun,
sunlight, dan shampoo terdapat satu jenis zat yang sama yaitu surfaktan yang
mampu menurunkan tegangan permukaan air. Sedangkan air dengan suhu yang semakin
tinggi menyebabkan tegangan permukaan semakin berkurang sehingga benda akan
lebih mudah terbasahi.
2.
Massa jenis
benda tempat gaya bekerja tidak berpengaruh secara langsung terhadap tegangan
permukaan. Massa jenis benda hanya berpengaruh pada gaya tekan ke atas yang
diberikan suatu zat cair. Sedangkan tegangan permukaan adalah berupa gaya ke
arah bawah yang dimiliki pada permukaan zat cair.
K. Daftar
pustaka
Anief. Handbook Of Pharmaceutical Exipent hal.479 – 482.Farmasetika Gajah Mada University Press:
Yogyakarta.
Anonim .1979
. Farmakope Indonesia Ed . III . Depkes RI : Jakarta
Anonim.1985. Formularium Kosmetika Indonesia. Depkes RI : Jakarta
Anonim.2010.Materi
Kimia dari http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-lingkungan/pencemaran_lingkungan/sabun-dan-deterjen/20
diakses tanggal 4 Desember 2011
Ansel, H.C. 1989. Pengantar
Bentuk Sediaan Farmasi. Ed 4.
Universitas Indonesia Press: Jakarta.
Depkes RI. 1995. Farmakope
Indonesia Edisi IV. Jakarta : Depkes RI.
http://scribd.com/ Stabilitas Obat.
Diakses pada tanggal 4 Desember 2011.
http://riyanpharmacy.blogspot.com/ Emulsi. Diakses pada 4 desember 2011
Kanginan, Marthin. 2000. Fisika.
Jakarta : Erlangga.
Martin, A et.al. 1993. Farmasi
Fisika. Jakarta: Universitas Indonesia Press.
wah cukup lengkap terimaksh
BalasHapussama-sama mbak..:-)
BalasHapus