NAMA : MUCH.BAYHAKI
NIM : 103234027
KELAS : KIMIA A 2010
Mengukur Tegangan Permukaan Tegangan permukaan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas tegangan permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan -1
permukaan (γ) adalah (Jm ) atau dyne cm
-1
-1
atau Nm . Metode yang paling umum
untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan dalam pipa kapiler yaitu:
dimana d adalah kerapatan cairan, r a dalah jari-jari kapiler, l adalah panjang cairan yang ditekan atau yang akan naik dan g adalah konstanta gravitasi (Dogra, 1990). Kita mempertimbangkan untuk menarik suatu zat sampai itu, maka biasanya kita memikirkan mengenai benda padat, akan tetapi cairan juga mempunyai kecenderungan yang kuat untuk tetap kuat. Sebagai contoh, jika air murni tanpa ada udara yang dilarutkan di dalamnya ditekan antara dua pelat lain, maka gaya yang sangat besar diperlukan untuk memisahkan pelat-pelat tersebut. Seperti di dalam benda padat, kekohesifan cairan diakibatkan oleh tarikan diantara molekul-molekul. Karena tarikan ini, suatu cairan mempunyai suatu permukaan yang jelas, seperti selaput yang diregangkan atau lembaran karet yang diregangkan, yang cenderung mempunyai luas permukaan yang minimum. Riak di dalam sebuah kolam yang tenang ditekan karena riak itu memerlukan pertambahan luas permukaan. Serangga air mampu bergerak pada permukaan karena berat serangga itu dilawan oleh hambatan permukaan terhadap deformasi (Atkins, 1994). Di dalam cairan, sebuah molekul mengalami gaya tarik dari molekul tetangganya, tetapi pada permukaannya, sebuah molekul hanya dikelilingi sebagian saja dan akibatnya molekul pada permukaan ini hanya mengalami gaya tarik ke arah badan cairannya (dapat dikatakan seolah-olah kadar cairan dibungkus oleh suatu membran atau lapisan yang tidak nampak). Perilaku cairan pada permukaan cairan dapat ini yang disebut tegangan permukaan, dan sifat ini pula yang menyebabkan cairan dapat jatuh membentuk tetesan, dapat merambat pada pembuluh atau pipa
NAMA : MUCH.BAYHAKI
NIM : 103234027
KELAS : KIMIA A 2010
kapiler atau dapat mengembangkan selembar kertas logam. Dan terdapat banyak fenomena-fenomena tersebut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan permukaan (Atkins, 1994). Cara-cara penentuan tegangan muka: 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 antar muka. Menurut rumus: y = ½ h.d.g.r Karena
kadang-kadang
penentuan
jari-jari
kapiler
(v)
itu
sukar,
maka
dipergunakan cairan pembanding yang telah diketahui tegangan mukanya. 2. Metode Tetes Cairan diteteskan melalui suatu pipa kapiler, waktu jatuh maka berat tetes: 2πvγ Jadi,
Harus dinyatakan supaya jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat tetesan saja (tidak ada faktor-faktor lain yang mempengaruhinya). Disini biasa digunakan metode perbandingan. Dihitung tetesan (n) untuk semua volume tertentu (v). Berat 1 tetesan:
Untuk cairan pembandingan:
Sehingga:
(Respati, 1992)
NAMA : MUCH.BAYHAKI
NIM : 103234027
KELAS : KIMIA A 2010
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. 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. Akibatnya tidak terdapat sisa (resulton) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya ke samping dan ke bawah, tetapi tidak ditarik oleh molekul di atasnya karena di atas permukaan cairan berupa fase uap (udara) dengan jarak antara molekul sangat renggang. Akibatnya terdapat perbedaan gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut mengarah ke bawah karena molekul di bawah permukaan cairan jumlahnya lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan. Adanya tegangan permukaan menyebabkan permukaan cairan seperti ditutupi oleh hamparan selaput yang elastis, sehingga mampu menahan suatu benda untuk terapung. Selain itu, akibat adanya tegangan permukaan zat cair selalu berusaha untuk menyusut atau mendapatkan luas permukaan terkecil karena bentuk ini dianggap mempunyai energi yang paling rendah (paling stabil). Bentuk yang paling memenuhi keadaan ini adalah bujur telur (sferik). Sifat cenderung untuk memperkecil luas permukaan inilah yang menyebabkan tetesan-tetesan cairan berbentuk bulat. Tegangan permukaan cairan γ, berbeda-beda bergantung pada jenis cairan dan suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun. Adanya zat terlarut ada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan tergantung sifat zat terlarutnya. Zat terlarut dengan susunan kimia sama hampir tidak berpengaruh. Untuk air adanya elektrolit
NAMA : MUCH.BAYHAKI
NIM : 103234027
KELAS : KIMIA A 2010
anorganik dan nonelektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan adanya zat-zat seperti sabun, detergen dan alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Zat ini sering disebut dengan surface active agents atau surfactance (Yazid, 2005) ·
Metode tersiometer Du-Nouy Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Pada percobaan tegangan permukaan atau antar muka ini metode yang digunakan yakni tensiometer Du-Nouy dimana Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Untuk penentuan tegangan permukaan saja dapat menggunakan metode kenaikan kapiler. Sedangkan Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dengan molekul surfaktan. Persamaan Tegangan Permukaan Pada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan . Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika dirimu bermain gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah
NAMA : MUCH.BAYHAKI
NIM : 103234027
KELAS : KIMIA A 2010
panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam
kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus. Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang
ditimbulkan
oleh
lapisan
air
sabun
bekerja
sepanjang
2l. Tegangan
permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandinganantara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus
ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis : Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaan dengan Satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah
Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm). -3 1 dyn/cm = 10 N/m = 1 mN/m
