PENETAPAN VISKOSITAS RELATIF LARUTAN GARAM 75%, 50%, DAN 25% TERHADAP AIR I.
TUJUAN
1. Mempelajari prinsip kerja Viskosimeter Ostwald. 2. Menentukan angka viskositas relatif larutan garam 100%, 75%, dan 50% terhadap air.
II. DASAR TEORI
A. Pengertian Viskositas. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan –bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam (viskositas) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser dengan kecepatan gesernya adalah konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Indeks kekentalan atau indeks viskositas adalah perubahan nilai viskositas akibat adanya perubahan temperatur. Perubahan ini timbul akibat adanya perubahan ikatan molekul yang menyusun fluida tersebut. Akibatnya, apabila sebuah fluida, misalnya minyak pelumas, dikenakan sebuah temperatur yang berbeda, maka kekentalannya akan berubah. Perubahan tersebut tergantung dari sifat fisika maupun kimia fluida tersebut. Ada fluida yang jika terkena temperatur tinggi akan semakin mengental dan ada pula yang semakin encer. B. Menetapkan Viskositas Larutan Garam dengan Viskosimeter Ostwald. Menurut hukum Poiseuille besarnya kekentalan suatu cairan adalah:
1
Dengan P = ρ.g.h maka persamaan 1 bisa kita rubah menjadi berikut
2
Dengan, η
= Kekentalan, (centipoises) Hal 1
P
= tekanan yang menyebabkan cairan mengalir,
ρ
= densitas zat alir, (g/ml)
g
= gaya gravitasi bumi, (m/s )
h
= tinggi zat alir, (cm)
r
= jari-jari pipa kapiler, (cm)
t
= waktu alir zat cair sebanyak volume dengan beda tinggi h, (detik)
v
= volume cairan, (ml)
l
= panjang pipa kapiler,cm
2
pada kenyataannya untuk mengukur jari-jari pipa kapiler (r ) dan panjang pipa kapiler (l ) bukanlah suatu hal yang dapat dilakukan dengan mudah, akan tetapi dengan menggunakan air sebagai pembanding maka kita bisa mencari kekentalan contoh yang diperiksa, kekentalan ini disebut kekentalan jenis atau kekentalan relatif contoh terhadap air.
⁄ ⁄
3
Bila kita menggunakan alat yang sama dengan jumlah volume cairan yang sama maka faktor π, g, h, r, v , dan l adalah sama sehingga rumusnya dapat ditulis sebagai berikut.
⁄ ⁄
4
Dengan, ηcontoh = Kekentalan contoh, (centipoises) ηair
= Kekentalan air, (centipoises)
ρc
= densitas zat alir contoh, (g/ml)
ρa
= densitas air, (g/ml)
t c
= waktu alir zat cair contoh sebanyak volume dengan beda tinggi h, (detik)
t a
= waktu alir air sebanyak volume dengan beda tinggi h, (detik)
Hal 2
nilai ρc dapat dicari dengan menggunakan piknometer, dimana
5
Dengan, ρc
= densitas zat alir contoh, (g/ml)
m
= massa contoh dalam piknometer, (gram)
v
= volume piknometer, (ml)
Setelah mendapatkan nilai ρc, nilai t c dan nilai t a dari percobaan, dan mendapatkan nilai ηair pada suhu tertentu dari tabel, maka besarnya ηcontoh akan dapat dihitung.
III. ALAT DAN BAHAN
Alat alat yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai be rikut: Keterangan: 1. Cawan Porselin 2. Thermometer 3. Piknometer 25 ml 4. Gelas ukur 100 ml 5. Sendok sungu 6. Stop watch 7. Batang magnet 8. Viskosimeter Ostwald 9. Piala gelas 100 dan 250 ml Gambar 2. Alat-alat yang Digunakan dalam Praktikum.
Bahan yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut: 1. Garam dapur halus. 2. Air (Aquadest).
IV. LANGKAH PERCOBAAN
A. Pembuatan larutan garam 75%, 50%, dan 25%. 1. Diambil 100 ml aquadest dan dimasukkan ke dalam piala gelas 250 ml. 2. Ditambahkan garam dapur sedikit demi sedikit hingga larutan jenuh dan ada garam yang tidak terlarut (larutan garam 100%). Hal 3
3. Larutan garam 75% dibuat dengan cara memasukkan 30 ml larutan garam 100% ke dalam piala gelas 100 ml, dan ditambahkan air sebanyak 10 ml. 4. Larutan garam 50% dibuat dengan cara memasukkan 20 ml larutan garam 100% ke dalam piala gelas 100 ml, dan ditambahkan air sebanyak 20 ml. 5. Larutan garam 25% dibuat dengan cara memasukkan 10 ml larutan garam 100% ke dalam piala gelas 100 ml, dan ditambahkan air sebanyak 30 ml. B. Percobaan penentuan waktu alir (t ) larutan garam 75%, 50%, 25% dan air. 1. Diambil 25 ml larutan garam 75% lalu dimasukkan ke dalam viskosimeter Ostwald melalui pipa yang berdiameter lebih besar. 2. Larutan dihisap dengan bantuan bulp pipet melalui ujung pipa viskosimeter yang lebih kecil hingga larutan garam naik melebihi batas skala atas (posisi 3 pada Gambar 2)
Keterangan gambar: 1. Statif 2. Viscosimeter
Ostwald
yang
berisi
contoh 3. Tinggi pemipetan zat cair awal 4. Batas atas skala pengukuran (stop watch dinyalakan). 5. Batas bawah skala pengukuran (stop watch dimatikan). Gambar 2. Viskosimeter Ostwald.
3. Larutan dibiarkan turun, saat permukaan atas cairan berada tepat pada batas atas skala pengukuran (titik 4 pada Gambar 2) maka stop watch dinyalakan. 4. Disaat permukaan atas cairan berada tepat pada batas bawah skala pengukuran (titik 5 pada Gambar 2) maka stop watch dimatikan, di catatat sebagai waktu alir larutan garam 75%. 5. Diulangi langkah 2-4 sampai diperoleh tiga (3) data percobaan. 6. Setelah selesai larutan garam dikembalikan ke dalam piala gelas 100 ml dan diukur suhunya. 7. Dilakukan langkah percobaan 1-6 untuk larutan garam 50% dan larutan garam 25% dan air.
Hal 4
C. Penentuan densitas larutan garam 75%, 50%, dan 25%. 1. Ditimbang sebuah piknometer 25 ml yang masih kosong dan kering, dicatat sebagai bobot piknometer kosong. 2. Dimasukkan larutan garam 75% ke dalam piknometer hingga penuh . 3. Piknometer ditutup hingga larutan garam muncrat dari dalam tutup piknometer. 4. Bagian luar piknometer dibersihkan dari larutan garam yang muncrat hingga kering. 5. Piknometer yang berisi larutan garam 75% lalu ditimbang dan dicatat sebagai bobot piknometer + contoh. 6. Setelah selesai larutan dalam piknometer dibuang lalu piknometer dibersihkan dan dikeringkan. 7. Dilakukan langkah percobaan 1-6 untuk larutan garam 50% dan larutan garam 25%.
V. DATA HASIL PERCOBAAN
Berikut ini adalah data-data yang diperoleh dari hasil percobaan. o
T air
= 29 C o
ρ air 29 C o
η air 29 C
= 0.99545 = 0.8180 cp
Tabel 1. Data Hasil Pengamatan Percobaaan Viskositas.
Data pengamatan
Data ke-
Larutan garam 75%
garam 50%
larutan 25%
aquadest
1
180
161
146
138
2
179
160
145
138
3
179
160
144
138
massa pikno + zat cair
46.894
45.746
44.483
-
massa pikno kosong (g)
18.457
18.457
18.457
-
massa zat cair (g)
28.437
27.289
26.026
24.8986
volume zat cair (ml)
25
25
25
25
densitas (g/ml)
1.13748
1.09156
1.04104
0.99594
waktu alir (detik)
VI. PENGOLAHAN DATA
A. Menghitung nilai viskositas larutan garam 75 % (untuk data percobaan ke
satu).
Hal 5
⁄ ⁄ Dengan cara yang sama maka akan kita dapatkan nilai ηcontoh untuk data ke-2 dan ke3 seperti pada tabel berikut. Tabel 3. Hasil Perhitungan ηcontoh untuk Larutan Garam 75%, 50% dan 25%.
Pengamatan
ηcontoh (cp)
Percobaan ke-
Larutan garam 75%
garam 50%
larutan 25%
1
1.2186
1.0460
0.9046
2
1.2118
1.0395
0.8984
3
1.2118
1.0395
0.8922
Nilai rata-rata ηcontoh untuk larutan garam 75%:
) ( ) ( ) (
Nilai rata-rata ηcontoh untuk larutan garam 50%:
Nilai rata-rata ηcontoh untuk larutan garam 25%:
Hal 6
Menghitung Nilai Ralat Rambang Tabel 4. Nilai Deviasi Kuadrat untuk ηcontoh larutan Garam 75%, 50% dan 25%.
Larutan
garam 75%
data
η contoh
deviasi
deviasi kuadrat
deviasi mutlak
1
1.2186
-0.0045
0.0045
0.00002025
2
1.2118
0.0023
0.0023
0.00000529
3
1.2118
0.0023
0.0023
0.00000529
Jumlah
3.6422
0.00003083
Rata-rata
1.2141
1.02767E-05
Deviasi Standar
garam 50%
0.0032
1
1.0460
-0.0043
0.0043
0.00001849
2
1.0395
0.0022
0.0022
0.00000484
3
1.0395
0.0022
0.0022
0.00000484
Jumlah
3.1249
0.00002817
Rata-rata
1.0416
0.00000939
Deviasi Standar
garam 25%
0.0031
1
0.9046
-0.0062
0.0062
0.00003844
2
0.8984
0.0000
0
0
3
0.8922
0.0062
0.0062
0.00003844
Jumlah
2.6952
0.00007688
Rata-rata
0.8984
2.56267E-05
Deviasi Standar
0.0051
Deviasi Standard untuk viskositas larutan garam 75% :
s = 0.0032 centipoise
Deviasi Standard untuk viskositas larutan garam 50% :
√
= 0.0031 centipoise
Hal 7
Deviasi Standard untuk viskositas larutan garam 25% :
s = 0.0051 centipoise
Nilai viskositas (η) untuk larutan garam 75% adalah : η
contoh = 1.2141 ± 0.0032 centipoise
Nilai viskositas (η) untuk larutan garam 50% adalah: η
contoh = 1.0416 ± 0.0031 centipoise
Nilai viskositas (η) untuk larutan garam 25% adalah: η
contoh = 0.8984 ± 0.0051 centipoise
VII. PEMBAHASAN
Larutan garam 100% yang dimaksud dalam penetapan ini bukanlah 100 gram garam yang dilarutkan hingga volume 100 ml (% w/v) melainkan larutan garam yang dibuat jenuh. Dari larutan tersebut lalu dibuatlah larutan garam 75% yaitu dengan mengencerkan larutan garam 100% (lebih tepat dianggap 100%) dengan mencampur 3 bagian larutan garam 75% dengan satu bagian air aquadest (3 : 1). Begitu pula dengan larutan 50% dan 25% yang dibuat dengan cara yang sama dengan komposisi larutan garam 100% dengan aquadest adalah 2 : 2 dan untuk 1 : 3. Untuk nilai densitas air, nilai tersebut diperoleh dari tabel dan tidak diukur dengan menggunakan piknometer, hal ini dilakukan untuk mengatasi adanya pengaruh suhu terhadap densitas larutan, dengan mencari nilai densitas air pada suhu ruangan, diharapkan nilai yang diberikan akan mendekati dengan nilai benarnya. Akan tetapi cara ini juga memiliki kelemahan karena menganggap air aquadest yang digunakan memiliki kesamaan dengan air murni yang digunakan sebagai standar dalam menentukan densitas air pada suhu tertentu, padahal bisa saja air aquadest yang digunakan tidak sama mutunya dengan air murni sehingga memiliki nilai densitas yang berbeda walaupun nilainya kecil.
Hal 8
Dari hasil percobaan diperoleh hasil waktu alir rata-rata larutan dengan kadar garam 75%, 50%, dan 25% masing-masing secara berurutan adalah 179,33 detik, 160,33 detik, dan 145 detik. Dari data ini kita dapat mengetahui bahwa semakin tinggi kadar garam dalam larutan contoh, maka semakin lama pula waktu alir larutan tersebut. Untuk lebih jelasnya hubungan antara antara konsentrasi larutan garam dengan waktu alirnya dapat dilihat pada Gambar 3.
Grafik Hubungan Konsentrasi Larutan Garam dengan Waktu Alir ) k i t e d ( , r i l A u t k a W
200 180 160 140 120 100 0
20
40
60
80
100
Kadar Garam (%)
Gambar 3. Grafik Hubungan Konsentrasi Larutan Garam (%) de ngan Waktu Alir (detik). Hal ini dapat dimaklumi karena adanya garam dalam larutan air akan memperbesar gaya gesek antar partikel yang ada di dalam larutan tersebut sehingga waktu alir larutan akan semakin lama seiring dengan meningkatnya jumlah partikel garam di dalam larutan.
Grafik Hubungan Antara Konsentrasi Larutan Garam (%) dengan Viskositas Larutan (η) 1.5 ) p c ( , 1 s a t i s o 0.5 k s i V 0 0
20
40
60
80
100
Kadar Garam, (%)
Gambar 4. Grafik Hubungan Konsentrasi Larutan Garam(%) dengan Viskositas Larutan(η).
Hal 9
Dari hasil percobaan diperoleh hasil nilai viskositas larutan dengan kadar garam 75%, 50%, dan 25% masing-masing secara berurutan adalah 1.2141 ± 0.0032 centipoise, 1.0416 ± 0.0031 centipoise, dan 0.8984 ± 0.0051 centipoise. Dari data ini kita bisa mengetahui bahwa semakin tingginya kadar garam dalam larutan contoh, maka nilai viskositasnya akan semakin tinggi. Artinya adalah bahwa semakin tinggi kandungan garam dalam larutan maka akan membuat larutan semakin kental. Hubungan antara konsentrasi larutan garam dengan nilai viskositas larutan dapat dilihat pada Gambar 4.
VIII.
KESIMPULAN
1. Nilai viskositas larutan garam 75% adalah sebesar 1.2141 ± 0.0032 centipoise. 2. Nilai viskositas larutan garam 50% adalah sebesar 1.0416 ± 0.0031 centipoise. 3. Nilai viskositas larutan garam 25% adalah sebesar 0.8984 ± 0.0051 centipoise. 4. Semakin tinggi konsentrasi larutan garam maka waktu alir larutannya semakin lama. 5. Semakin tinggi konsentrasi larutan garam maka nilai viskositasnya semakin tinggi.
IX. DAFTAR PUSTAKA
1. Abidin, Zaenal. 2005. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta: Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir. Hal. 31-38 2. Kisrahmawati, Dyah. 2003. Laboratory Report Nuclear Chemistry Engineering: Kekentalan Larutan. Yogyakarta: Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir. 3. http://www.ccitonline.com/mekanikal kata kunci: viskositas 4. http://id.wikipedia.org/wiki/Viskositas kata kunci: viskositas Yogyakarta, 2 Januari 2009 Asisten,
Esis Witanto, ST
Praktikan,
Haries Handoyo
Hal 10
