MAKALAH VISKOSITAS ENGLER (BURET)
Tujuan
Mengukur kekentalan cairan menggunakan viskosimeter engler (buret). Membedakan kekentalan dinamik dan kekentalan kinematik.
Prinsip
Viskositas adalah sifat fluida untuk menghambat pengaliran jika pada fluida tersebut dikenakan suatu gaya. Cairan dengan nilai kekentalan yang tinggi akan sukar mengalir sedangkan cairan dengan nilai kekentalan rendah akan mudah mengalir. Kekentalan zat cair dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kekentalan dinamik dan kekentalan kinematik. Kekentalan dinamik ditetapkan dalam satuan poise, poise, dimana 1 poise = poise = 1 dynesecond per cm². Kekentalan dinamik diukur berdasarkan gaya yang menyebabkan aliran. Kekentalan kinematik ditetapkan dalam satuan stokes, stokes, dimana 1 stokes = 10-4m²/s. Kekentalan kinematik diukur berdasarkan kecepatan alir tanpa memperhitungkan gaya yang menyebabkan aliran.
Dasar Teori
Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka berarti viskositas dari cairan itu rendah (misalnya air). Dan bila cairan itu mengalir lambat, maka dikatakan cairan itu viskositas tinggi. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut poiseulle, jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu. (Dudgale. 1986) Viskositas biasanya diterima sebagai “kekentalan” atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran alir an dapat dipikir sebagai cara untuk mengukur gesekan fluid. Prinsip dasar penerapan viskositas digunakan dalama sifat alir zat cair atau rgeologi. Rheologi merupakan ilmu tentang sifat alir suatu zat. Rheologi terlibat dalam pembuatan, pengemasan atau pemakaian, konsistensi, stabilitas dan ketersediaan hayati sediaan. (Moechtar, 1990) Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada gas, hingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar daripadagas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedang viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tekanan (Martin, 1993). Viskositas merupakan fungsi dari waktu yang artinya dengan bertambahnya waktu viskositas semakin meningkat. Sifat ini penting diketahui sewaktu material cetak dicampur
atau saat dimasukkan ke dalam mulut karena viskositas material cetak kosistensi light pada 5 menit setelah pencampuran akan sama dengan kosistensi regular pada 3 menit. (Martin, 1993). Makin tinggi viskositas maka akan semakin besar tahanannya. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru menurun jika temperaturdinaikkan.(Martin,1993). Pada hukum aliran viskositas Newton menyatakan hubungan antara gaya-gaya mekanika dari suatu aliran viskos. Geseran dalam viskositas (fluida) adlah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskositas dapat digambarkan dengan dua buah bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan permukaan atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang berkerja pada lapidan fluida. (Dudgale, 1986)
Faktor- fator yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut: 1.Tekanan Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. 2.Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, seda ngkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur. 3.Kehadiran zat lain Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat. 4. Ukuran dan berat molekul Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi. 5.Berat molekul Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.
.6. Kekuatan antar molekul Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama. (Bird, 1987).
Berdasarkan hukum Newton tentang sifat alir cairan, maka tipe aliran dibedakan menjadi 2,yaitu: 1 Newtonian Cairannya mengalir mengikuti aturan-aturan viskositas. 2 Non Newtonian Aturannya tidak mengikuti aturan viskositas. Cairan biasanya memiliki ukuran molekul yang paling besar atau mempunyai struktur tambahan, misalnya koloid. Untuk mengalirkan cairan bukan cairan Newton sehingga diperlukan tambahan gaya atau jika perlu memecah strukturnya. (Wiroatmojo, 1988) Macam-macam Viskositas a. Viskositas dinamik, yaitu rasio antara shear, stress, dan shear rate. Viskositas dinamik disebut juga koefisien viskositas. b. Viskositas kinematik, yaitu viskositas dinamik dibagi dengan densitasnya. Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m²/s pada SI. c. Viskositas relatif dan spesifik, pada pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspensi biasanya dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. Untuk mengukur besarnya viskositas menggunakan alat viskometer. Berbagai tipe viskometer dikelompokkan menurut prinsip kerjanya. (Dudgale. 1986) Cara Menentukan Viskositas Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain: 1 Viskometer Brookfield Pada viscometer ini nilai viskositas didapatkan dengan mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sample. Viskometer Brookfield memungkinkan untuk mengukur viskositas dengan menggunakan teknik dalam viscometry. Alat ukur kekentalan (yang juga dapat disebut viscosimeters) dapatmengukur viskositas melalui kondisi aliran berbagai bahan sampel yang diuji. Untuk dapat mengukur viskositas
sampel dalam viskometer Brookfield, bahan harus diam didalam wadah sementara poros bergerak sambil direndam dalam cairan. (Atkins 1994) Pada metode ini sebuah spindle dicelupkan ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindle dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan. Sebuah spindle dimasukkan ke dalam cairan dan diputar dengan kecepatan tertentu. Bentuk dari spindle dan kecepatan putarnya inilah yang menentukan Shear Rate. Oleh karena itu untuk membuat sebuah hasil viskositas dengan methode pengukuran Rotational harus dipenuhi beberapa hal sebagai berikut: a. Jenis Spindle b. Kecepatan putar Spindle c. Type Viscometer d. Suhu sample e. Shear Rate (bila diketahui) f. Lama waktu pengukuran (bila jenis sample-nya Time Dependent). (Sukardjo. 1997) Viskometer Brookfield merupakan salah satu viscometer yang menggunakan gasing atau kumparan yang dicelupkan kedalam zat uji dan mengukur tahanan gerak dari bagian yang berputar. Tersedia kumparan yang berbeda untuk rentang kekentalan tertentu, dan umumnya dilengkapi dengan kecepatan rotasi. (FI IV,1038). Prinsip kerja dari viscometer Brookfield ini adalah semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar. (Moechtar,1990) 2 Viskometer Oswald Pada viscometer ini yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume V (antara ta nda a dan b) melalui pipa kapiler yang vertical. Jumlah te kanan (P) dalam hokum Poiseuille adalah perbedaan tekanan antara permukaan cairan, dan berbanding lurus dengan r. (Moechtar,1990) 3 Viskometer Hoppler Yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu. Karena adanya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan dicapai jika gaya gravitasi (g) sam a dengan gaya tahan medium (f) besarnya gaya tahan (frictional r esistance) untuk benda yang berbentuk
bola stokes. (Moechtar,1990) 4 Viskometer Cup dan Bob Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,1990) 3.5.5 Viskometer Cone dan Plate Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,1990). Cairan yang mengikuti hukum Newton, viskositasnya tetap, t idak dipengaruhi oleh kecepatan geser. Sehingga untuk menentukan viskositas cairan Newton dapat ditentukan hanya menggunakan satu titik rate og shear saja. Cairan non Newton ini dibagi ke dalam ke dalam dua kelompok, yaitu: 1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu, diantaranya: a. Aliran plastis b. Aliran pseudoplastis c. Aliran dilatan 2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu, diantaranya: a. Aliran thisotropik b. Aliran rhepeksi c. Aliran antihitksotropik Viskositas cairan non Newton bervariasi pada setiap rate of shear, sehingga untuk mengetahui sifat alirannya harus dilakukan pengamatan pada berbagi rate of shear. Nilai viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik, kinematik dan instrinsik. Viskositas spesifik ditentukan dengan membandingkansecara langsung kecepatan aluran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan memperhitungkan densitas larutan. Baik viskositas spesifik maupun kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde yang termasuk jenis viskometer kapiler. Untuk penentuan viskometer larutan primer, viskometer kapiler yang paling tepat adalah viskometer Ubbelohde. (Wiroatmojo, 1988)
Nilai viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik, kinematik dan intrinsik. Viskositas spesifik ditentukan dengan membandingkan secara langsung kecepatan aliran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan memperhitungkan densitas larutan. Baik viskositas spesifik maupun kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde yang termasuk jenis viskometer kapiler. Untuk penentuan viskometer larutan polimer, viskometer kapiler yang paling tepat adalah viskometer Ubbelohde. (Wiroatmojo, 1988)
Cara Kerja
a. Air Suling Disiapkan buret 50 mL.
Dicatat waktu sebagai Tair .
Diisi buret dengan air suling hingga hampir penuh dari atas hingga bawah.
Diberhentikan stopwatch saat aliran mencapai volume 30 mL.
Dibuka cerat buret.
Dinyalakan stopwatch saat aliran mencapai volume 5 mL.
Dilakukan 4x pengulangan.
b. Sampel (Air Sabun)
Disiapkan buret 50 mL.
Dicatat waktu sebagai Tsabun.
Diisi buret dengan air sabun hingga hampir penuh dari atas hingga bawah.
Diberhentikan stopwatch saat aliran mencapai volume 30 mL.
Dibuka cerat buret.
Dinyalakan stopwatch saat aliran mencapai volume 5 mL.
Dilakukan 4x pengulangan.
Data Pengamatan
a. Deskripsi Bahan Nama
Deskripsi Fisik Wujud
Warna
Bau
Aquades
Cairan
Tak berwarna
Tak berbau
Air Sabun
Cairan
Hijau
Khas Lemon
b. Data Kuantitatif Waktu Alir SD Aquades (s) 7.06 0.01 7.09 0.02 7.05 0.02 7.07 0.02 (7.07 ± 0.02) sekon
Ulangan 1 2 3 Rerata Nilai
Waktu Alir Air SD Sabun (s) 498.96 23.96 474.01 0.99 452.02 22.98 475.00 15.98 (475.00 ± 15.98) sekon
c. Kerapatan Sabun Ulangan 1 2 3 Rerata Nilai
ρ Sabun
SD
(g/mL) 1.02 0.00 1.02 0.00 1.02 0.00 1.02 0.00 (1.02 ± 0.06) g/mL
Perhitungan
a. Kerapatan Sabun
=
Keterangan: m = Bobot Sabun (g) v = Volume Labu Takar (mL) 1. = 2. = 3. =
. . . . . .
b. Viskositas Sabun
= 1.02 / = 1.02 / = 1.02 /
ɳ Sabun
SD
(m²/s) 6.642E-05 3.250E-06 6.283E-05 3.400E-07 6.026E-05 2.910E-06 6.317E-05 2.167E-06 (6.317E-05 ± 2.167E-06) m²/s
Bobot SD Sabun (g) 25.5406 0.0003 25.5403 0.0000 25.5401 0.0002 25.5403 0.0002 (25.5403 ± 0.0004) g
ɳ =
1. ɳ = 2. ɳ = 3. ɳ =
498.96 7.06 474.01 7.09 452.02 7.05
× × ×
×
25.5406
. . . . .
× ɳ
× 9,131 × 10− = 6,642. 10− × 9,131 × 10− = 6,283. 10− × 9,131 × 10− = 6,026. 10−
Pembahasan
Pada praktikum kali ini, memiliki tujuan untuk menetapkan viskositas (kekentalan) menggunakan metode Engler. Viskositas merupakan derajat kekentalan sebuah fluida. Viskositas juga dapat dikatakan sebagai gesekan internal yang terjadi pada fluida. Viskositas memberikan gaya perlawanan terhadap sebuah objek yang berada didalam fluida sehingga mengakibatkan interaksi antara objek dan fluida berupa gesekan.Untuk Viskositas engler ini kita menggunakan buret, dimana buret diisi dengan sampel yang akan kita tentukan viskositasnya sampai tanda tera. Waktu alir dari sampel mulai dari angka 5 sampai dengan 30. Diulang minimal 3 kali, sehingga akan diketahui nilai ketidakpastiannya. Pada percobaannya kita menggunakan sampel air suling dan air sabun, dimana melihat dari kekentalannya memang sudah bisa dipastikan bahwa air sabun memiliki kekentalan yang lebih besar dari air suling. Dapat dibuktikan pada percobaan ini, bahwa pada air suling memiliki waktu alir sebesar ( 7.07 ± 0.02) sekon dan untuk air sabun yaitu sebesar (475.00 ± 15.98) sekon. Dan untuk kerapatan air sabun berdasarkan perhitungan yaitu (1.02 ± 0.06) g/mL dan viskositas air sabunnya sebesar (6.317E-05 ± 2.167E-06) m²/s. Bila dibandingkan dengan viskositas air sebesar 9.317.10E-07 m²/s. Dapat dibuktikan bahwa viskositas air lebih kecil daripada viskositas air sabun. Dan berdasarkan konversi ke satuan poise didapatkan hasil sebesar 6,44.10E-05 poise , nilai tersebut merupakan viskositas air sabun yang didapatkan. Titik kritis dari percobaan ini adalah, ketelitian dalam melihat skala buret saat telah di anka 5 sampai 30, dan ketelitian setiap orang memanglah berbeda-beda. Namun data yang kami dapatkan masih memasuki range ketidakpastian, sehingga data dapat dilaporkan. Kesimpulan
Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa viskositas sabun yang didapat adalah 6,44.10E-05 poise.
Daftar Pustaka
Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisika jilid I. Jakarta : Erlangga Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga Martin, A. 1993. Farmasi Fisika, edisi II, Jilid 3. Jakarta: UI Press. Moechtar. 1990. farmasi fisik. Yogyakarta : UGM-press. Sukardjo. 1997. Kimia Fisika I . Jakarta : Rineka Cipta. Wiroatmojo. 1988. Kimia Fisika. Jakarta: Depdikbud
Nama dan Nim
Anisah Azizah (1617503) Ira Juliana Lestari (1617592) Mohammad Faizal R. (1617623) Ridwan Andri Y. (1617702) Kelas II A/ kelompok 2
