Home » Tegangan Permukaan Larutan » Penentuan Tegangan Permukaan Larutan

Penentuan Tegangan Permukaan Larutan

11:54
Penentuan Tegangan Permukaan Larutan
Tujuan Percobaan    :
  1. Memahami pengaruh tegangan permukaan dalam pembuatan sediaan farmasi
  2. Mengerti dan dapat menentukan tegangan permukaan dari berbagai macam pelarut dengan metode kenaikan kapiler 


Teori Umum              :
Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis).  Molekul-molekul cairan yang berada dibagian fase cairan seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama ke segala arah sehingga resultan gaya sama dengan nol lain halnya dengan molekul-molekul cairan pada permukaan. Molekul-molekul itu disebelah bawah dikelilingi oleh molekul-molekul cairan sedangkan dibagian atas oleh molekul-molekul dan fasa uap sehingga gaya tarik kebawah lebih besar dari gaya tarik keatas. Hal ini menimbulkan sifat kecenderungan untuk memperkecil luas permukaan. 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.
            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)    
Tegangan muka terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh diudara dan juga antara permukaan cairan dengan cairan lain yang tidak bercampur.
Metoda penentuan tegangan muka:
Ada beberapa metoda penentuan tegangan muka, diantaranya adalah metoda kenaikan pipa kapiler, metoda tekanan maksimum gelembung, metoda tetes, metode Du Nouy ring, dan lempeng Wilhelmy.

Metoda kanaikan pipa kapiler

Bila suatu pipa kapiler dimasukkan kedalam cairan yang membasahi dinding maka cairan akan naik kedalam kapiler karena adanya tegangan muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga terjadi keseimbangan antara gaya keatas dan kebawah (persamaan 1) :
Gaya kebawah, F = p.r2.h.r.g
Dimana         
h : tinggi permukaan.
g : percepatan gravitasi.
r : berat jenis.
r : jejari kapiler.

Persamaan (2) :
Gaya keatas, F’ = 2.p.r.g.cosq
Dimana :
g adalah tegangan muka dan q adalah sudut kontak.
Pada kesetimbangan, gaya kebawah sama dengan gaya keatas (dari persamaan 1 dan 2):
2.p.r.g.cosq  = p.r2.h.r.g
untuk air dan kebanyakan cairan organik umumnya q = 0 atau dapat dianggap batas lapisan pararel dengan kapiler, sehingga harga cos q =1 maka persamaan 3 :
g = ½.r. h.r.g

Daftar tegangan muka beberapa zat pada suhu 200 C, sumber : Young Freedman.1996.University Physics 9th edition.

     
Alat dan Bahan         :
Alat    
1.      Gelas beker
2.      Pipa kapiler dengan diameter tertentu
3.      Hot plate
4.      Piknometer
5.      Termometer
Bahan
1.      Air
2.      Alkohol
3.      Gliserin
4.      Minyak
Prosedur Kerja         :
  1. Larutkan uji dituang ke dalam gelas beker sampai ¾ volume
  2. Masukan pipa kapiler yang telah ditentukan dimeter dalamnya hingga hampir menyentuh dasar gelas beker
  3. Ukur ketinggian naiknya sampel dari permukaan larutan pad gelas beker sampai naiknya sampel
  4. Tentukan tegangan permukaan larutan sampel dengan memasukan kedalam persamaan berikut:
  5. Tegangan permukaan ditentukan pada suhu kamar dan suhu 40 ◦C

 Hasil Percobaan dan Perhitungan   :
Pengolahan Data
Tabel Data Hasil Pengamatan
Kel.
Sample
Berat (gram)
Rambat Kapiler (cm)
Piknometer kosong (W1)
Piknometer
Dan Air (W2)
Piknometer
Dan Sample (W3)
Air
Sample
1
Alkohol
15,4420
40,6014
35,6724
1,5
0,9
2
Gliserin
14,2575
39,3293
45,7398
1,3
0,7
3
Minyak
15,3060
40,2219
36,2550
1,3
1,1
4
Alkohol 400 C
14,9579
39,9098
34,6178
1,2
1
5
Gliserin 400 C
12,7737
22,9801
25,1409
1
0,8
6
Minyak 400 C
15,8935
40,8001
36,4580
1,5
1,3

 Perhitungan

Kelompok 1 :
Massa Jenis Alkohol (ρ) = 35,6724 - 15,4420  = 20,2304 = 0,8041 g/mol
                                           40,6014 - 15,4420      25.1594
Kelompok 2 :
Massa Jenis Gliserin (ρ) = 45,7398 - 14,2575 = 31,4823 = 1,2557 g/mol
                                          39,3293 - 14,2575     25.0718
Kelompok 3 :
Massa Jenis Minyak  (ρ) = 36,2550 - 15,3060=  20,9490 = 0,8408 g/mol
                                           40,2219 - 15,3060     24,9159
Kelompok 4 :
Massa Jenis Alkohol 400 C (ρ) = 34,6178 - 14,9579 = 19,6599 = 0,7879 g/mol
                                                       39,9098 - 14,9579   24,9519
Kelompok 5 :
Massa Jenis Gliserin 400 C (ρ) = 25,1409 - 12,7737 = 12,3672 = 1,2117 g/mol
                                                     22,9801 - 12,7737   10,2064
Kelompok 6 :
Massa Jenis Minyak 400 C (ρ) = 36,4580 - 15,8935 = 20,5645 = 0,8257 g/mol
                                                     40,8001 - 15,8935    24,906


Catatan            :  Diameter pipa kapiler (r) = 1,1 mm = 0,11 cm
                           Gaya Gravitasi (g) = 981 cm/s2                   
Kelompok 1 :
Tegangan permukaan Air : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1,5 =  80,9325 dyne/cm
Tegangan permukaan Alkohol : ½ x 0,11 cm x 0,8041 x 981 x 0,9 =  39,0467 dyne/cm

Kelompok 2 :
Tegangan permukaan Air : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1,3 =  70,1415 dyne/cm
Tegangan permukaan Gliserin : ½ x 0,11 cm x 1,2557 x 981 x 0,7 =  47,4259 dyne/cm

Kelompok 3 :
Tegangan permukaan Air : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1,3 =  70,1415 dyne/cm
Tegangan permukaan Minyak : ½ x 0,11 cm x 0,8408  x 981 x 1,1 =  49,9019 dyne/cm

Kelompok 4 :
Tegangan permukaan Air 400 C : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1,2 =  64,746 dyne/cm
Tegangan permukaan Alkohol 400 C : ½ x 0,11 cm x 0,7879  x 981 x 1 = 42,5111 dyne/cm

Kelompok 5 :
Tegangan permukaan Air 400 C : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1 =  53,955 dyne/cm
Tegangan permukaan Gliserin 400 C : ½ x 0,11 cm x 1,2117  x 981 x 0,8 = 52,3018 dyne/cm

Kelompok 6 :
Tegangan permukaan Air 400 C : ½ x 0,11 cm x 1 x 981 x 1,5 =  80,9325 dyne/cm
Tegangan permukaan Minyak 400 C : ½ x 0,11 cm x 0,8257  x 981 x 1,3 = 57,9159 dyne/cm

Tabel Kesimpulan
Kelompok
Sample
Kerapatan (g/mol)
Ketinggian Sampel (cm)
Tegangan Permukaan (dyne/cm)
1
Air
1
1,5
80,9325
Alkohol
0,8041
0,9
39,0467
4
Air 400 C
1
1,2
64,746
Alkohol 400 C
0,7879
1
42,5111
2
Air
1
1,3
70,1415
Gliserin
1,2557
0,7
47,4259
5
Air 400 C
1
1
53,955
Gliserin 400 C
1,2117
0,8
52,3018
3
Air
1
1,3
70,1415
Minyak
0,8408
1,1
49,9019
6
Air 400 C
1
1,5
80,9325
Minyak 400 C
0,8257
1,3
57,9159
     

Pembahasan              :
            Dalam praktikum kali ini. Digunakan metode kenaikan pipa kapiler untuk dapat mengetahui tegangan permukaan beberapa pelarut yaitu ait, alkohol, minyak, dan gliserin pada suhu kamar (27cC) dan ketika dinaikkan menjadi 40 cC. Dalam hal ini, kelompok empat mengukur tegangan permukaan air (aquadest) dan alkohol.
            Untuk mengukur tegangan permukaan, kerapatan yang dimiliki masing-masing senyawa harus diketahui terlebih dahulu, untuk itu digunakan piknometer, dimana ditimbang massa piknometer kosong (W0), massa piknometer berisi air (W1), dan piknometer yang berisi senyawa (W2) pada suhu 270C dan suhu 400C, dengan menggunakan rumus :
            Setelah mengetahui kerapatan masing-masing senyawa, barulah dapat dihitung tegangan permukaannya. Berdasarkan data percobaan, pada suhu 270C air memiliki tegangan permukaan sebesar 70,1415 dyne/cm, minyak memiliki tegangan permukaan sebesar 49,9019 dyne/cm, gliserin memiliki tegangan permukaan 47,4259 dyne/cm, dan alkohol memiliki tegangan permukaan sebesar 39,0467 dyne/cm. Sedangkan pada suhu 400C air memiliki tegangan permukaan sebesar 64,746 dyne/cm, minyak memiliki tegangan permukaan sebesar 57,9159 dyne/cm, gliserin memiliki tegangan permukaan sebesar 52,3018 dyne/cm, dan alkohol memiliki tegangan permukaan sebesar 42,5111 dyne/cm.
            Dari data tersebut dapat dilihat bahwa yang memiliki tegangan permukaan paling besar adalah air. Jika dilihat dari kepolaritasan keempat senyawa tersebut, air bersifat paling polar. Hal ini sesuai dengan teoritis dimana semakin polar suatu senyawa maka semakin besar tegangan permukaan senyawa tersebut. Namun, terdapat beberapa kesalahan pada hasil percobaan. Seharusnya minyak memiliki tegangan permukaan paling rendah namun pada hasil percobaan tidak sesuai.
Selain itu dapat dilihat pula bahwa tegangan permukaan pada suhu 270C lebih besar dari pada tegangan permukaan pada suhu 400C. Hal ini sesuai pula dengan literatur dimana semakin tinggi suhu suatu senyawa maka tegangan permukaannya semakin kecil dan begitu pula sebaliknya. Namun, terdapat pula beberapa hasil percobaan yang tidak sesuai dengan literatur.
Dari data tersebut dapat diketahui bahwa percobaan yang telah dilakukan ternyata mengalami sedikit penyimpangan dengan data pada literatur. Hal ini mungkin disebabkan beberapa hal, diantaranya adalah :
1.      Tegangan permukaan dipengaruhi  juga oleh suhu. Pada praktikum ini dilakukan pada suhu 270C dan 400C. Kemungkinan terjadi ketidaksamaan suhu antar kelompok satu dengan kelompok lainnya.
2.      Kekurang telitian praktikan dalam membaca skala pada pipa kapiler.
3.      Kekurang telitian praktikan dalam penimbangan massa piknometer dalam menentukan kerapatan senyawa.

 Kesimpulan                :
Dari data pengamatan dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa :
  • Untuk mengetahui tegangan permukaan beberapa senyawa dapat digunakan Metode Kenaikan Pipa Kapiler.
  • Nilai tegangan permukaan paling besar adalah air.
  • Tegangan permukaan pada suhu 270C lebih besar dari pada tegangan permukaan pada suhu 400C.
  • Semakin tinggi sifat kepolaran suatu senyawa maka semakin besar tegangan permukaan.
  • Semakin tinggi suhu suatu senyawa maka tegangan permukaannya semakin kecil dan begitu pula sebaliknya.
  • Tegangan permukaan suatu senyawa berbeda-beda.
Daftar Pustaka
Martin, A., 1993,Farmasi Fisika, Buku II, 1022-1023, 1036-1038, UI Press, Jakarta
Moechtar, 1990, Farmasi Fisika, 169, UGM Press, Yogyakarta 


Share This Story

Tags:

Delvina Ginting : Quality Assurance Validation Support at Boehringer Ingelheim Provinsi Jawa Barat, Indonesia Farmasi. Saat Ini : Boehringer Ingelheim. Sebelumnya : Berkala Ilmiah Mahasiswa Kesehatan Indonesia (BIMKES). Pendidikan : Universitas Padjadjaran (Unpad).

You Might Also Like

0 komentar