Menentukan Jari-Jari Molekul Dengan Metode Viskositas

Laporan Pendahuluan

Percobaan 5

Praktikum Kimia Fisika

MENENTUKAN JARI-JARI MOLEKUL DENGAN METODE VISKOSITAS

Dasar Teori

Ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah benda padat, badan itu akan berubah bentuk sampai mengakibatkan gaya yang berlawanan untuk mengimbangkan, sebuahekuilibrium. Namun, ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah fluid, seperti angin bertiup di atas permukaan samudra, fluid mengalir, dan berlanjut mengalir ketika tekanan diterapkan. Ketika tekanan dihilangkan, umumnya, aliran berkurang karena perubahan internal energi.

Prinsip Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama.

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu caian atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan eat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secaa lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti contohnya air, alkohol, dan bensin karena memiliki nilai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak asto, dan madu karena mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan.

Viskositas (kekentalan) cairan akan menimbulkan gesekan antar- bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lain. Hambatan atau gesekan yang terjadi ditimbulkan oleh gaya kohesi di dalam zat cair. Viskositas gas ditimbulkan oleh peristiwa tumbukan yang terjadi antara molekul-molekul gas.

Kekentalan disebabkan karena kohesi antara patikel zat cair. Zat cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Zat cair mempunyai beberapa sifat sebagai berikut :

a.       Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer.

b.      Mempunyai rapat masa dan berat jenis.

c.       Dapat dianggap tidak termampatkan.

d.      Mempunyai viskositas (kekentalan).

e.       Mempunyai kohesi, adesi dan tegangan permukaan.

Viskositas adalah salah satu sifat polimer yang sangat berpengaruh dalam pembentukan suatu membran, karena viskositas ini menggambarkan cepat atau lambatnya cairan tersebut mengalir. Dalam pembuatan membran serat berongga ada batasan viskositas larutan polimer minimal yang harus dimiliki oleh larutan yang akan dipintal.

 faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

Faktor- fator yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut :

a.       Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.

b.      Temperatur

Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan 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.

c.       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.

d.      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.

e.       Berat molekul

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.

f.       Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.

Metode Pengukuran Viskositas dengan Metode Ostwald

Metode ini ditentukan berdasarkan hukum Poisulle menggunakan alat viskometer oswaltd. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirkan cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan kedalam viskometer yang diletakkan pada thermostat. Cairan kemudian diisap degan pompa kedalam bola csampai diatas tanda a. Cairan dibiarkan mengalir kebawah dan waktu yang diperlukan dari a ke b dicatat menggunakan stowatch.

            Pada metode oswaltd yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sejumlah tertentu cairan dipipet kedalam viskometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu ukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “a”. Cairan dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas “b”, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak antara a dari b dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekanan antaa kedua ujung pipa U dan besarnya diasumsikan sebanding dengan berat jenis cairan.

Viskositas dihitung sesuai persamaan Poisulle berikut: dimana t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolume yang mengalir melalui pipa kapiler, L adalah panjang dan r adalah jari- jari. Tekanan P merupakan perbedaan aliran kedua yang pipa viskometer dan besarnya diasumsikan sebanding dengan berat cairan. Pengukuran viskositas yang tepat dengan cara itu sulit dicapai. Hal ini disebabkan haga r dan L sukar ditentukan secara tepat. Kesalahan pengukuran terutama r sangat besa pengaruhnya karena harga ini dipangkatkan empat. Untuk menghindari kesalahan tersebut dalam prakteknya digunakan suatu cairan pembanding. Cairan yang paling sering digunakan adalah air.

Daftar Pustaka

Anonim. Prinsip Bernouli. http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli, diakses hari rabu tanggal 28 November 2012 pukul 11.07.

Tarie, Ita. 2012. Laporan Kimia Fisika Viskositas Zat Cair. http://itatrie.blogspot.com/2012/10/laporan-kimia-fisika-viskositas-zat-cair.html, diakses hari selasa tanggal 04 Desember 2012 pukul 20.39.

Mandasari, Weni. 2012. Viskositas. http://wenimandasari.blogspot.com/p/laporan-termokimia.html, diakses hari selasa tanggal 04 Desember 2012 pukul 20.30

Kenaikan Titik Didih

Laporan Pendahuluan

Percobaan 3

Praktikum Kimia Fisika

KENAIKAN TITIK DIDIH

Dasar Teori

Titik didih adalah suhu dimana cairan mendidih, dimana tekanan uap sebuah zat cair sama dengan tekanan eksternal yang dialami cairan. Larutan dapat dibagi menjadi dua berdasarkan nilai titik didih zat terlarut. Pertama adalah titik didih zat terlarut lebih kecil daripada pelarutnya sehingga zat terlarut lebih mudah menguap. Yang kedua adalah zat terlarut lebih besar daripada pelarutnya dan jika dipanaskan pelarut lebih dulu menguap. Kenaikan titik didih larutan bergantung pada jenis zat terlarutnya.

Titik didih suatu larutan dapat lebih tinggi ataupun lebih rendah dari titik didih pelarut, bergantung pada kemudahan zat terlarut tersebut menguap. Selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikan titik didih ( ΔTb ).

ΔTb = titik didih larutan – titik didih pelarut

Menurut hukum Raoult, besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan hasil kali dari molalitas larutan (m) dengan kenaikan titik didih molal (Kb). Oleh karena itu, kenaikan titik didih dapat dirumuskan seperti berikut.

ΔT = Kb .  m

Keterangan:

 ΔT = kenaikan titik didih molal

Kb = tetapan kenaikan titik didih molal

m = molalitas larutan

Hukum Roult

Tekanan parsial uap komponen yang mudah menguap dari larutan sama dengan tekanan uap murni dikali fraksi molalnya.

Bila dalam larutan biner, komponen suatu mudah menguap (volatile) dan komponen lain sukar menguap (non volatile), makin rendah. Dengan adanya zat terlarut tekanan uap pelarut akan berkurang dan ini mengakibatkan kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan uap osmose. Keempat sifat ini hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut dan tidak ditentukan oleh jenis zat terlarut. Seperti telah disebutkan, sifat-sifat ini disebut sifat koligatif larutan. Adanya zat terlarut (solute) yang sukar menguap (non volatile), tekanan uap dari larutan turun dan ini akan menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi dari pada titik didih pelarutnya. Ini disebabkan karena untuk mendidih, tekanan uap larutan sama dengan tekanan udara dan untuk temperatur harus lebih tinggi

Dalam dunia industry, kenaikan titik didih sangat diperlukan pemahaman mengenai kenaikan titik didih. Banyak kegiatan industry yang menerapkan ilmu kenaikan titik didih. Oleh karena itu penting untuk melakukan percobaan ini untuk meningkatkan pemahaman mengenai kenaikan titik didih untuk diterapkan di dunia industry.

Setiap zat cair pada suhu tertentu mempunyai tekanan uap jenuh tertentu dan mempunyai harga yang tetap. Zat cair akan mendidih dalam keadaan terbuka jika

tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan atmosfer. Pada saat udara mempunyai tekanan 1 atm, air mendidih pada suhu 100°C, tetapi jika dalam zat cair itu dilarutkan suatu zat, maka tekanan uap jenuh air itu akan berkurang. Penurunan tekanan uap jenuh larutan yang lebih rendah dibanding tekanan uap jenuh pelarut murni menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni.

Diagram penurunan tekanan uap, titik beku, dan kenaikan titik didih

Selisih antara titik didih suatu larutan dengan titik didih pelarut murni disebut kenaikan titik didih larutan (ΔTb).

ΔTb = Tb larutan −Tb pelarut murni

Berdasarkan gambar di atas, dapat dilihat bahwa tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni. Hal ini menyebabkan penurunan titik beku

larutan lebih rendah dibandingkan dengan penurunan titik beku pelarut murni. Selisih temperatur titik beku larutan dengan titik beku pelarut murni disebut penurunan titik

beku (ΔTf).

ΔTf = Tf pelarut murni −Tf larutan

Menurut Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding langsung dengan molalitas yang terlarut di dalamnya.

Hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

ΔTb = m×Kf

ΔTf = m×Kf

Keterangan:

ΔTb = kenaikan titik didih

Kb = tetapan kenaikan titik didih molal

ΔTf = penurunan titik beku

Kf = tetapan titik beku molal

m = molalitas

Syarat Hukum Backman dan Raoult adalah sebagai berikut.

a. Rumus di atas berlaku untuk larutan nonelektrolit.

b. ΔTb tidak berlaku untuk larutan yang mudah menguap.

c. Hanya berlaku untuk larutan yang sangat encer, pada larutan yang pekat terdapat penyimpangan.

Tekanan Osmosis

Osmosis adalah proses merembesnya atau mengalirnya pelarut ke dalam larutan melalui selaput semipermiabel. Proses perembesan hanya terjadi dari larutan yang mempunyai konsentrasi yang kecil ke dalam larutan berkonsentrasi besar atau peristiwa mengalirnya molekul-molekul zat pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat. Selaput permeabel merupakan selaput yang hanya dapat dilewati oleh partikel-partikel dengan ukuran tertentu. Tekanan osmosis atau osmosa adalah tekanan yang diperlukan untuk menghentikan aliran pelarut ke dalam larutan.

Besarnya tekanan Osmosis larutan oleh Van’t Hoff, dinyatakannya dengan rumus:

∏ = M R T

∏ = tekanan osmotik larutan (atmosfir)

M = molaritas larutan (mol/L)                              

R = konstanta gas = 0,08205 L atm mol-1 K-1

T = suhu mutlak (°C + 273) K

Daftar Putaka

Dina. 2012. Laporan Praktikum Kenaikan Titik Didih. http://mizuc.blogspot.com/2012/06/laporan-praktikum-kenaikan-titik-didih.html, diakses hari rabu pada tanggal 21 Nopember 2012 pukul 10.47.

Reni. Kenaikan Titik Didih Larutan. http://renideswantikimia.wordpress.com/kimia-kelas-xii-3/semesteri/1-sifat-koligatif-larutan/3-kenaikan-titik-didih-larutan/, diakses hari rabu pada tanggal 21 Nopember 2012 pukul 11.31.

Sarianto, Ari. 2011. Tekanan Osmosis Larutan. http://arisarianto.wordpress.com/2011/08/10/tekanan-osmosis-larutan/, diakses hari rabu pada tanggal 21 Nopember 2012 pukul 11.37.

Sundus, Maria. 2011. Kenaikan Titik Didih tb dan Penurunan. http://kimia-asyik.blogspot.com/2011/02/kenaikan-titik-didih-tb-dan-penurunan.html, diakses hari rabu pada tanggal 21 Nopember 2012 pukul 11.23.

Tegangan Permukaan

Laporan Pendahuluan

Percobaan 4

Praktikum Kimia Fisika

TEGANGAN PERMUKAAN

Dasar Teori

Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L.

Definisi Tegangan Permukaan Cairan.

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang,sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.

Penyebab Terjadinya Tegangan Permukaan.

Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.

Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :

-          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.

-          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 dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa factor 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 dngan molekul surfaktan. Faktor-faktor yang menpengaruhi :

-          Suhu

            Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul

-          Zat terlarut (solute)

            Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan.

-       Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cnderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan.

Penerapan Konsep Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari

“Tegangan permukaan air berhubungan dengan kemampuan air untuk membasahi benda. Makin kecil tegangan permukaan air, makin baik kemampuan air untuk membasahi benda, dan ini berarti kotoran-kotoran pada benda lebih mudah larut dalam air.

-   Mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang lebih bersih.

Tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air, makin kecil tegangan permukaan air dan ini berarti makin baik kemampuan air untuk membasahi benda. Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan kotoran pada pakaian lebih mudah larut dan cucian menjadi lebih bersih. Detergen sintetis modern juga didesain untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan air. Banyak kotoran yang tidak larut dalam air segar, tetapi larut dalam air yang diberi detergen.

-    Gelembung sabun atau air berbentuk bulat

Gelembung sabun atau tetes air berbentuk bulat karena dipengaruhi oleh adanya tegangan permukaan. Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput (tekanan atmosfir) turut mendorong selaput air sabun ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.

Pada tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada bagian luar tetes air. Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya kohesi, maka timbul tegangan permukaan. Bagian tetes air ditarik ke dalam, akibatnya air berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Tekanan atmosfir yang berada di luar turut membantu menekan tetes air. Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput air.

- Klip tidak tenggelam dalam air

Ketika klip diletakkan secara hati-hati ke atas permukaan air, molekul-molekul air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya berat klip tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah memberikan gaya pemulih ke atas untuk menopang klip tersebut. Biasanya klip terbuat dari logam, sehingga kerapatannya lebih besar dari kerapatan air. Karena massa jenis klip lebih besar dari massa jenis air, maka seharusnya klip tenggelam. Tapi kenyataannya klip terapung. Fenomena ini merupakan salah satu contoh dari adanya tegangan permukaan. Dalam kenyataannya, bukan hanya klip (penjepit kertas), tetapi juga bisa benda lain seperti jarum. Apabila kita meletakkan jarum secara hati-hati di atas permukaan air, maka jarum akan terapung. Adanya tegangan permukaan cairan juga menjadi alasan mengapa serangga bisa mengapung di atas air.

Daftar Pustaka

Andini. 2010. Tengangan Permukaan. http://andinicahyanintyas-maniac.blogspot.com/2010/12/tegangan-permukaan.html, diakses hari selasa tanggal 27 november 2012 pukul 08.30

Anonim. Tegangan Permukaan. http://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_permukaan, diakses hari selasa tanggal 27 november 2012 pukul 08.27

Ratri. 2010. Tegangan Permukaan. http://ratriagust.blogspot.com/2010/01/tegangan-permukaan.html, diakses hari selasa tanggal 27 november 2012 pukul 08.40

Trie, Ita. 2012. Laporan Kimia Fisika Penentuan Tegangan. http://itatrie.blogspot.com/2012/10/laporan-kimia-fisika-penentuan-tegangan.html, diakses hari selasa tanggal 27 november 2012 pukul 08.32