Penentuan Tegangan Permukaan Dengan Menggunakan Metode Sugden

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN

DENGAN MENGGUNAKAN METODE SUGDEN

1.      Latar belakang

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi.  Fenomena alam seperti laba-laba air yang berada di atas permukaan air, silet yang diletakkan perlahan lahan di atas permukaan zat cair akan terapung merupakan contoh dari tegangan permukaan.

Kini penerapan fenomena tegangan permukaan semakin luas, khususnya dalam bidang industri seperti pembuatan detergen, detergen sengaja dibuat untuk mengurangi tegangan permukaan air sehingga meningkatkan kemampuan air untuk membersihkan pakaian bukan hanya itu alkohol dan antiseptik memiliki kemampuan untuk membunuh kuman dan mempunyai tegangan permukaan rendah sehingga dapat membasahi seluruh permukaan kulit yang luka.  

Fenomena tegangan permukaan merupakan fenomena yang sangat menarik dan perlu dikaji lebih mendalam. Sebagai mahasiswa teknik kimia mempelajari lebih lanjut mengenai tegangan permukaan menjadi hal yang sangat penting karena sangat erat kaitannya dengan dunia industri. Oleh karena itu, dilakukan percobaan untuk menentukan tegangan permukaan dan bagaimana pengaruh zat terlarut terhadap tegangan permukaan.

2.      Prosedur kerja

Hal pertama yang dilakukan dalam praktikum ini yaitu menyusun alat sugden. Seperti gambar di samping. Sebelum menggunakan alat tersebut harus dikalibrasi terlebih untuk mendapatkan nilai k; dalam hal ini digunakan air suling. Isilah botol hingga kurang lebih setengahnya. Catatlah tinggi manometer dalam keadaan setimbang. Setelah itu tutup G dan buka kran E secara perlahan-lahan aturlah supaya satu gelembung yang keluar dari pipa C dapat diamati . catatlah perbedaan  tekanan maksimum yang  ditunjukkan manometer. Kemudian buka kran G aturlah supaya satu gelembung yang keluar dari pipa B dapat diamati . catatlah perbedaan  tekanan maksimum yang  ditunjukkan manometer. Lanjutkan percobaan pada larutan rinso 0,05 %, larutan rinso 0,1 %, larutan rinso 0,15% dan larutan rinso 0,2 %. Larutan rinso dengan berbagai konsentrasi ini dibuat dengan cara menimbang rinso kemudian melarutkannya dalam aquades dengan volume tertentu.

3.      Perhitungan

Bahan	Pipa	Kiri(mmHg)	Kanan(mmHg)	P (mmHg)
Aquades	C(P2)	12,6	14,8	2,2
	B(P1)	12,5	14,5	2
Sabun 0,05 %	C(P2)	13,2	14,4	1.2
	B(P1)	13,2	14,3	1.1
Sabun 0,1 %	C(P2)	13,1	14,4	1.3
	B(P1)	13,2	14,4	1.2
Sabun 0,15 %	C(P2)	13,2	14,3	1,1
	B(P1)	15,1	14,4	0,7
Sabun 0,2 %	C(P2)	13,0	14,4	1.4
	B(P1)	13,1	14,3	1.2

-          Penentuan nilai K

Berdasarkan  literatur hubungan tegangan permukaan dengan suhu(aquadest) dapat digunakan rumus interpolasi untuk menentukan tegangan  permukaan pada suhu 27 ° C

Y   =  Y1 + X-X1/X2-X1.(Y2-T1)

      = 71,18 + 27-25/30-25.(71,97-71,18)

= 71,18 + 0,316

      = 71,496 dyne/cm

Jadi tegangan aquadest permukaan pada suhu 27° C = 71,496 dyne/cm

k    = g/(P2-P1 )

      =357.48 dyne/cm

-          Tegangan permukaan sabun 0,05%

g    = k(P2-P1 )

      = 357.48 (1,2-1,1)

      = 357.48 (0,1)

      = 35,748 dyne/cm

-          Tegangan permukaan sabun 0,1 %

g    = k(P2-P1 )

= 357.48 (1,3-1,2)

= 357,48(0,1)

= 35,748 dyne/cm

-          Tegangan permukaan sabun 0,15 %

g   = k(P2-P1 )

= 357.48 (1,1-0,7)

= 357,48(0,4)

= 143 dyne/cm

Tegangan permukaan sabun 0,2 %

g    = k(P2-P1 )

= 357,48(0,2)

= 71,496  dyne/cm

4.      Pembahasan

Praktikum ini bertujuan untuk menentukan tegangan permukaan dan bagaimana pengaruh detergen terhadap tegangan permukaan.  Tegangan permukaan adalah gaya tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Tegangan permukaan dapat menjelaskan  bagaimana benda-benda dapat mengapung pada permukaan cairan, karena adanya gaya tarik-menarik antar molekul cairan pada permukaan cairan  (kohesi). Ada beberapa macam metode untuk menentukan tegangan permukaan cairan seperti metode kenaikan kapiler, metode berat tetesan, tekanan gelembung dan lainnya (Anonim,2018). Metode yang digunakan dalam praktikum ini yaitu metode sugden. Metode ini didasarkan pada hubungan antara perbedaan tekanan excesss. Perbedaan tekanan ini dapat dilihat dari tekanan yang ditunjukkan pada manometer rangkaian alat sugden. Alat sugden  ini harus dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan untuk mengukur tegangan permukaan. Alat ini dikalibrasi menggunakan air suling untuk mendapatkan nilai k(konstanta) yang selanjutnya akan digunakan dalam perhitungan. Nilai tegangan permukaan air dapat dilihat pada literatur. Nilai tegangan permukaan air didasarkan pada suhu air yang digunakan. Hal ini sesuai dengan teori yang mengatakan bahwa tegangan permukaan dipengaruhi oleh temperatur, zat terlarut dan massa jenis. Dalam percobaan ini suhu air yang diperoleh adalah 27 °C dalam literatur yang digunakan nilai tegangan permukaan air pada suhu 27 °C tidak dicantumkan oleh karena itu untuk mendapatkan nilai tegangan permukaan digunakan rumus interpolasi. Tegangan permukaan zat cair berkurang secara linear dengan bertambahnya temperatur karena meningkatnya energi kinetik dari molekul. Tegangan permukaan disimbolkan  dan memiliki satuan dyne/cm. Adapun nilai tegangan permukaan air yang diperoleh 71,496 dyne/cm. Setelah mendapatkan nilai tegangan permukaan selanjutnya mencari nilai dengan menggunakan rumus k= g /(P2-P1 )merupakan nilai tekanan yang ditunjukkan pada pipa C dan P₂ merupakan nilai tekanan yang ditunjukkan pada pipa B. Nilai k ini diperlukan untuk menghitung tegangan permukaan detergen menggunakan rumus g = k(P2-P1). Adapun tegangan permukaan detergen yang diperoleh dengan beberapa konsentrasi sebagai berikut:

o   Sabun 0,05 % g=35,748 dyne/cm

o   Sabun 0,1% g=35,748 dyne/cm

o   Sabun 0,15 % g=143 dyne/cm

o   Sabun 0,2 % g=71,496  dyne/cm

Atau dapat dinyatakan dalam bentuk grafik sebagai berikut.

Kurva diatas menunjukkan hubungan antara tegangan permukaan terhadap konsentrasi detergen. Berdasarkan data yang diperoleh sabun dengan konsentrasi 0,05 % dan 0,1 % memiliki tegangan permukaan yang lebih rendah dari pada tegangan permukaan air. Sabun dengan konsentrasi 0,15 % memiliki tegangan permukaan 143 dyne/cm jauh lebih besar dari tenggangan permukaan air sedangkan sabun dengan konsentrasi 0,2 % memiliki tegangan permukaan yang sama dengan tegangan permukaan air yaitu  71,496  dyne/cm . Dari hasil yang diperoleh dalam praktikum ini tidak sesuai dengan teori yang mengatakan bahwa makin tinggi konsentrasi detergen maka makin rendah tegangan permukaan nya, begitupun sebaliknya.  Yang  membuat detergen dapat menurunkan tegangan permukaan air adalah adanya zat di dalam detergen yang dinamakan surfaktan (surface active agents).  Surfaktan merupakan zat aktif permukaan yang termasuk bahan kimia organik yang dapat menjadi penurun tegangan permukaan. Surfaktan yang menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Sehingga gaya kohesi atau gaya tarik menarik antar molekul pada air menurun. Ketidak sesuaian antara teori dan percobaan ini mungkin disebabkan karena:

1.   Kesalahan pada saat melihat gelembung yang  keluar dari masing-masing pipa dimana terdapat busa yang menutupi penglihatan saat  mengamati gelembung yang keluar dari pipa.

2.      Kurang telitinya praktikan dalam pembacaan manometer

3.      Kurang tepatnya konsentrasi detergen yang dibuat

5.      Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan  dapat disimpulkan bahwa:

-          Tegangan permukaan adalah gaya tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang.

-          Tetapan k yang diperoleh adalah 35,748 dyne/cm. Adapun Tegangan permukaan detergen yang diperoleh dengan beberapa konsentrasi sebagai berikut:

o   Sabun 0,05 % g  = 35,748 dyne/cm

o   Sabun 0,1% g  35,748 dyne/cm

o   Sabun 0,15 % g = 143 dyne/cm

o   Sabun 0,2 % g = 71,496  dyne/cm

-          Konsentrasi detergen semakin tinggi maka makin rendah tegangan permukaan nya, begitupun sebaliknya konsentrasi detergen makin rendah maka tegangan permukaannya semakin tinggi.  Atau dengan kata lain tegangan permukaan berbanding terbalik dengan konsentrasi detergen.