Laporan KF G-3

Laporan Praktikum KI3141 Kimia Fisik Percobaan G-3 Tegangan Permukaan Cairan Cara Cincin Du Nouy Nama

: Gayatri Ayu Andari

NIM

: 10511053

Kelompok

: 05

Tanggal Percobaan

: 29 Oktober 2015

Tanggal Pengumpulan

: 05 November 2015

Asisten

: Kak Tania

(20515044)

LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2015

Percobaan G-3 Tegangan Permukaan Cairan Cara Cincin Du Nouy A. TUJUAN 1. Menentukan tegangan permukaan cairan tunggal atau larutan 2. Menentukan tegangan antarmuka dua cairan yang tak saling bercampur B. TEORI DASAR Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antarmolekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan. Tegangan antarmuka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak salingbercampur. Tegangan antarmuka selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tersebutlebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara. Metoda yang dapat digunakan untuk mengukur keduanya adalah cincin Du Nouy dengan prinsip gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin Pt-Ir sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Cincin digantungkan pada neraca torsi, kemudian cincin yang semula tercelup diangkat dengan memutar kawat torsi. C. DATA PENGAMATAN Suhu ruang = 26,5O C ρair T=26,5 = 0,996649 g/mL Massa jenis udara = 0,001195 g/mL R/r = 53,748889 C cincin = 6 cm 1. Data Piknometer Piknometer Pikno kosong Pikno+air Pikno+NaCl Pikno+aseton Pikno+toluen Pikno+kloroform Pikno+MgCl2 Pikno+metanol

Massa (g) 19,54 45,28 46,33 39,90 41,34 57,87 47,20 40,00

2. Data Beban 1 Beban 2 Beban 3

Kalibrasi oleh Beban = 0,041 g = 0,1009 g = 0,1506 g

Beban 1 1+2 1+2+3

Massa (g) 0,041 0,1419 0,2925

Pbaca (dyne/cm) 2,1 5,2 10,7

3. Data Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka Zat Air NaCl Aseton Toluen Kloroform MgCl2 Metanol Air + Kloroform Air + Toluen Sunlight D. PENGOLAHAN DATA 1. Penentuan massa jenis larutan Vpikno1

=

W pikno+air −W pikno kosong ρair

=

( 45,28−19,54 ) g g 0,996649 mL

= 25,83 mL Contoh perhitungan massa jenis larutan: W NaCl −W pikno kosong ρ NaCl = V pikno =

( 46,33−19,54 ) g 25,83 mL

Pbaca (dyne/cm) 37,6 34,8 19,5 17,9 16,4 35,4 16,7 18,8 16,8 31,6

= 1,037166 g/mL Dengan cara yang sama, didapatkan: Larutan

ρ (g/cm)

NaCl

1,037166

Aseton

0,788231

Toluen

0,84398

Kloroform

1,483933

MgCl2

1,070848

Metanol

0,792102

2. Penentuan faktor kalibrasi Pnyata =

mg dynes x 102 2C gram 2

Untuk beban 1: Pnyata =

0,041 gram x 9,8 m/s dynes x 102 2 x 6 cm gram

= 3,348333333 dyne/cm

Dengan cara yang sama maka diperoleh: Beban 1 1+2 1+2+3

Massa (g) 0,041 0,1419 0,2925

Pbaca (dyne/cm) 2,1 5,2 10,7

Pnyata (dyne/cm) 3,348333333 11,5885 23,8875

30 25 f(x) = 2.37x - 1.28 R² = 1

20 P nyata (dyne/cm

15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

P Baca (dyne/cm)

12

Faktor kalibrasi sama dengan kemiringan kurva, sehingga faktor kalibrasi = 2,37 3. Penentuan faktor koreksi (Fr) dan tegangan permukaan nyata (γ)

√

r 0,01452 ( P baca ) 0,725+ 0,04534−1,679 + Fr = R ( D−d ) C 2

( )

D = rapat massa fasa dibawah antar muka d = rapat massa fasa diatas antar muka

√

0,01452 ( 34,8 ) Fr NaCl = 0,725+ 0,04534−1,679 (1 /53,748889 ) + ( 1,037166−0,001195 ) 62 = 0,725765 γ = Pbaca x faktor kalibrasi x Fr γNaCl = 34,8 dynes/cm x 2,37 x 0,725765 = 59,85816 dyne/cm

Zat Air NaCl Aseton Toluen Kloroform MgCl2 Metanol Air + Kloroform Air + Toluen Sunlight

Fr

γ 0,725861 0,725765 0,725581 0,725514 0,725345 0,725754 0,725512 0,72588 0,728421 0,725809

Karena dari literatur hanya diperoleh beberapa zat dan tegangan permukaan hanya ada suhu 25°C bukan 26,5°C maka diperoleh persen galat sebagai berikut: % Error % Error =

ref −perhitungan ref

x 100 %

64,68289 59,85816 33,53271 30,77847 28,19269 60,88927 28,71502 32,34231 29,00279 54,35728

% Error air =

71,99−64,68289 71,99

¿ 22,07−28,71502∨

% Error metanol =

% Error aseton =

¿ ¿ 23,46−33,53271∨ ¿

% Error kloroform =

% Error touluen =

x 100 % = 10,15%

¿ 22,07

¿ 23,46

¿ 26,67−28,19269∨ ¿

¿ 27,93−30,77847∨ ¿

x 100 % = 30,1 %

= 42,9%

¿ 26,67

¿ 27,93

= 5,7 %

= 10,2%

E. PEMBAHASAN Pada percobaan kali ini akan ditentukan tegangan permukaan dari beberapu zat. Tegangan permukaan merupakan suatu kencenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi suatu lapisan tipis. Penyebab terjadinya tegangan permukaan karena adanya kohesi di bawah zat cair lebih besar dibandingkan kohesi di permukaan zat cair sehingga permukaan zat cair cenderung mengerut dan membentuk luas permukaan sekecil mungkin. Tegangan permukaan juga dapat diartikan sebagai gaya persatuan panjang yang di kerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan

kedalam pada cairan, hal tersebut karena gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan. Nilai tegangan permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: a. Jenis cairan Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil. b. Suhu Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh

interaksi antarmolekul

berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun. c. Adanya zat terlarut Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan 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 d. 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. Dengana adanya penambahan surfaktan maka akan menurunkan tegangan permukaan dari suatu zat cair. e. Konsentrasi zat terlarut Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifatsifat 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. Terdapat beberapa metode untuk menentukan besarnya tegangan permukaan, yaitu :

1. Metode kenaikan kapiler Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka. 2. Metode tersiometer Du-Nouy Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Pada Du-Nouy digunakan cincin Pt, karena walaupun harganya mahal, logam platinum ini sangat ringan dan tidak mudah bereaksi dengan suatu zat ketika zat tersebut mengenai cincin platina. Tegangan permukaan sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya dalam bidang farmasi maka tegangan permukaan digunakan untuk: 1. Mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat 2. Penetrasi molekul melalui membrane biologis 3. Pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi Selain itu dapat digunakan untuk pembuatan surfaktan dalam industri tekstil. F. KESIMPULAN G. DAFTAR PUSTAKA F.Daniels et al., Experimental Physical Chemistry ed. 7, McGraw-Hill, New York, 1970.Hal. 357-365 F.Daniels and R.A.Alberty, Physical Chemistryed. 14, John Wiley, New York, 1974.Hal. 252-259 R.Lide, David, CRC Handbook of Chemistry and Physic,ed. 87th, 2006-2007. Hal. 64– 65

H. LAMPIRAN

F. JAWABAN PERTANYAAN 1. γi lebih kecil daripada γ cairan-cairan murninya karena gaya adhesi dari dua cairan yang tak saling campur lebih besar dari gaya adhesi antara cairan dan udara. Cara penentuannya adalah dengan metode maximum bubble pressure. Pada metode ini, gelembung akan bergantung pada tekanan yang diberikan. 2. Penentuan γ dengan prinsip yang sama dapat dilakukan pula dengan menggunakan kawat lurus yang dibengkokkan. Kawat diletakkan dalam keadaan setimbang sehingga diperlukan gaya agar setimbang. Kawat kemudian digeser sejauh jarak tertentu. Usaha yang dilakukan per satuan luas adalah tegangan permukaan sama dengan besarnya energi per satuan luas. 3. Ramsay shields merupakan persamaan yang menghubungkan tegangan permukaan dan suhu γ ( Mv)2/3= k(tc– 6 – t) Semakin