laporan viskositas.docx

A. JUDUL PERCOBAAN

Menentukan Kekentalan Relatif Zat Cair dengan Viskometer Ostwald B. TUJUAN PERCOBAAN

1. Terampil menggunakan menggunakan viscometer Ostwald 2. Menentukan sifat-sifat molekul 3. Menyelidiki angka kental relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai  pembanding C. DASAR TEORI

Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk  mengalir yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu (Kramer, 1996).Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut dikenai suatu gaya (Lewis, 1987). Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan (appearance property) 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 karena adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan tersebut 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). Rheologi, istilah ini berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos (ilmu pengetahuan), digunakan oleh Bingham dan Crawford untuk memberikan aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas adalah suatu ungkapan untuk menyatakan tahanan yang mencegah zat cair untuk  mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Zat cair  sederhana dapat diberikan dengan viskositas absolute, sedangkan untuk zat yang

1

terdispersi heterogen tidak dapat langsung dinyatakan dengan satuan tunggal. Rheologi  penting untuk digunakan dalam farmasi terutama dalam hal formulasi dan analisa bentuk  sediaan farmasi tersebut, seperti emulsi, pasta, suppositoria, dan dragee/tablet bersalut. Hal ini penting dalam hal mampu menghasilkan produk dengan konsistensi yang baik dan mampu membuat produk ulang tersebut dengan kualitas yang sama. Viskositas fluida dilambangkan dengan simbol   . Jadi tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koefisien viskositas fluida tersebut. Secara matematis, koofisien viskositas bisa dinyatakan dengan persamaan. Untuk membantu menurunkan  persamaan, kita meninjau gerakan suatu lapisan tipis fluida yang ditempatkan di antara dua pelat sejajar.

Lapisan fluida tipis ditempatkan di antara 2 pelat. Gaya adhesi bekerja antara  pelat dan lapisan fluida yang nempel dengan pelat (molekul fluida dan molekul pelat saling tarik menarik). Sedangkan gaya kohesi bekerja di antara selaput fluida (molekul fluida saling tarik menarik). Mula-mula pelat dan lapisan fluida diam (gambar 1). Setelah itu pelat yang ada di sebelah atas ditarik ke kanan (gambar 2). Pelat yang ada di sebelah bawah tidak  ditarik (pelat sebelah bawah diam). Besar gaya tarik diatur sedemikian rupa sehingga  pelat yang ada di sebelah atas bergeser ke kanan dengan laju tetap (v tetap). Karena ada gaya adhesi yang bekerja antara pinggir pelat dengan bagian fluida yang menempel dengan pelat, maka fluida yang ada di sebelah bawah pelat juga ikut bergeser ke kanan.

2

Karena ada gaya kohesi antara molekul fluida, maka fluida yang bergeser ke kanan menarik yang ada di sebelah bawah. Sedangkan yang ada di sebelah bawah juga ikut  bergeser ke kanan, begitu seterusnya. Pelat yang ada di sebelah bawah diam, karena itu bagian fluida yang menempel dengan pelat tersebut juga ikut diam (ada gaya adhesi). Fluida yang menempel dengan pelat menahan fluida yang ada di sebelah atas. Fluida yang ada di sebelah atas  juga menahan fluida yang ada di sebelah atas, demikian seterusnya. Karena bagian fluida yang berada di sebelah atas menarik fluida sebelah  bawah menahan fluida yang ada di sebelah atas, maka laju fluida tersebut bervariasi. Bagian fluida yang berada di sebelah atas bergerak dengan laju (v) yang lebih besar, sedangkan yang berada di sebelah bawah bergerak dengan v yang lebih kecil, demikian seterusnya. Jadi makin ke bawah v makin kecil. Dengan kata lain, kecepatan lapisan fluida mengalami perubahan secara teratur dari atas ke bawah sejauh l (lihat gambar 2) Perubahan kecepatan lapisan fluida (v) dibagi jarak terjadinya perubahan (l) = v / l. v / l dikenal dengan julukan gradien kecepatan. Pelat yang berada di sebelah atas  bisa bergerak karena ada gaya tarik (F). Untuk fluida tertentu, besarnya Gaya tarik yang dibutuhkan berbanding lurus dengan luas fluida yang menempel dengan pelat (A), laju fluida (v) dan berbanding terbalik dengan jarak l. Secara matematis, dapat ditulis sebagai  berikut :

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, sebaliknya fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir. Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koofisien viskositas, jika fluida makin kental maka gaya tarik yang dibutuhkan juga makin besar. Dalam hal ini, gaya tarik berbanding lurus dengan koofisien kekentalan. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :

3

Keterangan :

Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m 2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, Jean Louis Marie Poiseuille Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu (Bambang Kartika, 1990): 1. Suhu Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya. 2. Konsentrasi larutan Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi

4

larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin  banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. 3. Berat molekul solute Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya. 4. Tekanan Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan  bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm. Pengukuran viskositas absolut secara langsung mendapat banyak kendala yang sukar diatasi. Viskositas relatif suatu cairan merupakan perbandingan viskositas cairan Absolut air pada suhu yang bersamaan. Hubungan ini dapat dinyatakan sebagai berikut: d 1 .t 1

 1 

 2

d 2 .t 2

D. ALAT dan BAHAN

Alat -

Viskometer Ostwald

-

Pipet Volume 5 ml

-

Stopwatch

-

Beker glass

Bahan -

Alkohol dan aseton

-

Aquades

-

Larutan Gliserol 1 M

-

Larutan Gliserol 0,75 M

-

Larutan Gliserol 0,5 M

-

Larutan Gliserol 0,25 M

5

E. VARIABEL  –  VARIABEL

1. Variabel Kontrol

: Volume Larutan

2. Variabel Manipulasi

: Larutan yang dicuci

3. Variabel Respon

: Harga t

F. DEFINISI OPERASIONAL

- Viskositas fluida

: Sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viscositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viscositas yang lebih  besar.

- Viscometer Ostwald : Suatu Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas dari cairan

newton dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara dua tanda ketika ia mengalir. - Viskositas Relatif

: Pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspensi yang dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. Pada percobaan ini viskositas gliserol pada berbagai konsentrasi dibandingkan dengan viskositas air.

- Angka kental relative : Ukuran gaya internal atau resistensi yang diberikan oleh suatu zat

cair terhadap gaya gesek terapan. - Aseton

: Suatu alcohol yang bersifat polar, digunakan untuk mencuci viscometer Ostwald, karenaalkohol memiliki sifat volatile sehingga tidak akan meninggalkan sisa di dalam viscometer Ostwald.

- Larutan gliserol

: Larutan yang digunakan sebagai variabel manipulasi. Konsentrasi gliserol yang akan digunakan adalah 0,25 M; 0,5 M; 0,75 M; 1,0 M. Viskositas gliserol yang diperoleh kemudian akan dibandingkan dengan viskositas air yang telah diketahui.

- Aquades

: Larutan yang bersifat polar yang digunakan sebagai pembanding untuk mengukur viskositas relative gliserol pada beberapa konsentrasi.

6

G. CARA KERJA

Aseton Digunakan untuk mencuci Viskometer Ostwald



Viskometer Ostwald bersih 

Lalu dialiri dengan zat yang akan dicari viskositasnya

Viskometer Ostwald siap dipakai 

Dimasukkan 5 mL gliserol



Tiup sampai cairan berada di atas tanda bagian atas viskometer 



Dibiarkan mengalir turun



Dicatat waktu untuk melewati 2 tanda tersebut

Waktu (t)



Direplikasi sebanyak dua kali



Mengulangi langkah yang sama untuk larutan gliserol dengan konsentrasi yang  berbeda : 0,25 M ; 0,5 M ; 0,75 M ; 1 M dan juga aquades

H. HASIL PENGAMATAN

Perlakuan

Larutan Aseton

Hasil Pengamatan Sebelum

Sesudah

Dugaan/Reaksi

Kesimpulan

Aseton = larutan tidak berwarna

Digunakan untuk  mencuci viscometer  ostwald Viskometer  Ostwald bersih

7

5ml Larutan Gliserol - Dimasukkan ke dalam viscometer  Ostwald siap  pakai

Air = larutan

Air 

Semakin besar 

tidak berwarna

t1 = 10,1 s

konsentrasi pada

Gliserol = larutan

t2 = 10,2 s

larutan semakin

tidak berwarna

Gliserol 0,25M  besar waktu laju t1 = 10,5 s

M piknometer  =

t2 = 10,6 s

20,669 gram

Gliserol 0,5M

V piknometer  = 50mL

t1 = 11,1 s

M pikno+air  = 70,068

t2 = 11,2 s

gram

Gliserol 0,75M

M pikno+gli 0,25M =

t1 = 11,7 s

- dibiarkan mengalir turun

70,323 gram

t2 = 11,5 s

M pikno+gli 0,5M =

Gliserol 1M

-dicatat t untuk  melewati 2 tanda yaitu upper mark dan lower mark 

70,693 gram

t1 = 12,5 s

M pikno+gli 0,75M =

t2 = 12,4 s

- Tiup larutan sampai cairan  berada di atas tanda pada  bagian atas viscometer 

Viskometer  Ostwald bersih

alirnya

71,035 gram M pikno+gli 1M = 71,341 gram

I. PEMBAHASAN

Pada percobaan ini bertujuan menyelidiki angka kental relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai pembanding dengan menggunakan viskometer Ostwald. Zat cair  yang digunakan ialah gliserol dengan berbagai konsentrasi : 0,25 M ; 0,5 M ; 0,75 M ; 1 M dan air sebagai pembandingnya. Sebelum ke langkah pertama, mencari berat jenis dari masing  –  masing larutan terlebih dahulu dengan menggunakan piknometer. Sehingga diperoleh data sebagai berikut :

8

Zat cair

Berat Jenis (gram/mL)

Air

0.9879

Gliserol 0,25 M

0.9930

Gliserol 0,5 M

1.000

Gliserol 0,75 M

0.9873

Gliserol 1 M

1.013

Langkah pertama membilas viskometer Ostwald dengan menggunakan alkohol atau aseton. Fungsi pembilasan dengan aseton atau alkohol adalah agar zat cair yang dimasukkan dalam viskometer Ostwald setelah digunakan tidak tercampur dengan zat cair  dengan konsentrasi yang berbeda yang akan dimasukkan dalam viskometer Ostwald. Fungsi lain ialah alkohol atau aseton bersifat lebih volatil (mudah menguap) daripada air  sehingga dapat mempercepat proses pengeringan. Selanjutnya di dalam viskometer  Ostwald dialiri dengan zat cair yang akan dicari viskositasnya, setelah itu dimasukkan sebanyak 5 mL gliserol. Untuk mengukur waktu yang diperlukan gliserol untuk melewati  jarak antara dua tanda yang terdapat pada viskometer (waktu alir), caranya adalah dengan memberi tekanan dengan cara meniup larutan gliserol sampai berada di atas kedua tanda  pada viskometer Ostwald.

Gambar 3. Viskometer Ostwald

Kemudian membiarkan cairan mengalir turun, pada saat cairan tepat berada pada upper mark mencatat waktu yang dibutuhkan cairan tersebut untuk mengalir turun sampai

9

 pada lower mark . Selanjutnya langkah tersebut diulangi sebanyak dua kali. Hal yang sama dilakukan untuk air dan gliserol dengan berbagai konsentrasi. Sehingga didapat data sebagai berikut : Cairan

Waktu alir (sekon)

t1

t2

trata-rata

Air

10.2

10.3

10.25

Gliserol 0,25 M

10.4

10,6

10.5

Gliserol 0,5 M

11,1

11,2

11.15

Gliserol 0,75 M

11.5

11.6

11.55

Gliserol 1 M

12.3

12.5

12.4

Setelah mengetahui waktu dari masing-masing konsentrasi, kemudian membandingkan dengan harga viskositas dari air. Dengan mengetahui viskositas air, maka penentuan viskositas larutan gliserol untuk masing-masing konsentrasi dapat ditentukan dengan persamaan berikut: d 1 .t 1

 1 

 2

d 2 .t 2

Dari hasil perhitungan viskositas di atas terlihat bahwa nilai rata-rata dari η gliserol 0,25 M, 0,50 M , 0,75 M dan 1 M berturut-turut adalah 1,0296 Pa.s ; 1,1011 Pa.s ; 1,1261 Pa.s ; dan 1,2405 Pa.s. Nilai viskositas pada gliserol naik seiring dengan  bertambahnya konsentrasi. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan men yatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar   partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.  Nilai viskositas absolute gliserol di dapat dengan membandingkan nilai viskositas larutan gliserol dengan air. Dasar dari teknik ini tidak didasarkan bahwa gliserol larut dalam air. Gliserol larut dalam n-butana karena merupakan golongan lipid yang mengacu pada golongan senyawa hidrokarbon alifatik  nonpolar  dan hidrofobik.

10

Karena nonpolar, lipid tidak larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi larut dalam  pelarut nonpolar, seperti alkohol, eter atau kloroform. Semakin besar viskositas cairan, maka semakin sulit cairan tersebut mengalir. Dengan konsentrasi yang besar, maka semakin kuat ikatannya, semakin kuat ikatannya maka semakin kecil kemampuan untuk mengalir karena untuk dapat mengalir, harus mengatasi gaya Van Der Walls. Jika zat cair tersebut sudah dapat mengalir, maka  proporsi kecepatan molekul sesuai dengan Distribusi Boltzman.

J. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diambiul beberapa kesimpulan: 1.

Viskometer Ostwald bekerja berdasarkan prinsip pipa kapiler.

2.

Zat-zat yang mempunyai konsentrasi tinggi, maka ikatan molekulnya kuat, sehingga kemampuan mengalir kecil, karena untuk mengalir harus dapat mengatasi gaya Van der Walls.

3.

Dari hasil perhitungan viskositas di atas terlihat bahwa nilai rata-rata dari η gliserol 0,25 M, 0,50 M , 0,75 M dan 1 M berturut-turut adalah 1,0296 Pa.s ; 1,1011 Pa.s ; 1,1261 Pa.s ; dan 1,2405 Pa.s.

K. DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1996. Kimia Fisik Jilid 2. Jakarta: Erlangga Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal . Jakarta: UI-Press  Nasruddin, Harun, dan Bertha Yonata.2011.  Panduan Praktikum Mata Kuliah Kimia  Fisika IV . Surabaya: Laboratorium Kimia Fisikan Jurusan Kimia FMIPA Unesa. Pratama, dkk. 2000. Buku Materi Pokok Kimia Fisika II. Jakarta: Universitas Terbuka.

11

LAMPIRAN

Alat – Alat yang diperlukan

Proses peniupan viscometer ostwald

12