LAPORAN 1 FSIKA DASARLatar BelakangBanyak fenomena-fenomena alam yang kurang kita perhatikan akan tetapi fenomena-fenomena tersbut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan permukaan. Sering terlihat peristiwa-peristiwa alam yang tidak diperhatikan dengan teliti misalnya tetes-tetes zat cair pada pipa keran yang bukan suatu aliran, laba-laba air yang berada di atas permukaan air, gelembung-gelembung sabun, pisau silet yang diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan zat cair yang terapung, dan naiknya air pada pipa kapile. Hal tersebut dapat terjadi karena adanya gaya-gaya yang bekerja pada permukaan zat cair atau pada batas antara zat cair dengan bahan lain.Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada pada keadaan diam (statis). Suatu molekul dalam fase cair dapat dianggap secara sempurna dikelilingi oleh molekul lainnya yang secara rata-rata mengalami daya tarik yang sama ke semua arah. Gejala ini yang disebut dengan tegangan permukaan. Tegangan permukaan suatu zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik-menarik molekul yang berada dipermukaan zat cair tersebut. Tegangan permukaan untuk zat murni, metode yang didasarkan pada hukum keadaan saling terkait. Untuk campuran zat cair disajikan metode-metode yang dikembangkan dan metode komponen murni. Lapisan permukaan mikroskopik menunjukan bahwa molekul-molekul mengalami tegangan dan cenderung mengerut membentuk ukuran terkecil yang sepadan dengan massa bahan, gaya menahan dari wadah dan gaya-gaya dari luar.Sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. Tegangan permukaan dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.Oleh karena itu dilakukan percobaan penentuan tegangan permukaan zat cair agar dapat mengetahui nilai tegangan permukaan dari suatu larutan dan dapat menganalisa fenomen-fenomena yang berhubungan dalam kehidupan sehari-hari dengan mempelajari tentang tegangan permukaan.

TINJAUAN PUSTAKA2.1 Pengertian Tegangan PermukaanTegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas permukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zat cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil mungkin. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setia garis di permukaan fluida. Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat dari permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin (Dianometer) sehingga tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar :Dimana : = tegangan permukaan (N/m) F = Gaya (Newton) L = Panjang permukaan selaput fluida (m)Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pad tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara (Hamid.2010).

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada setiap garis di permukaan fluida. Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang berupa selaput cairan sangat tipis terdiri atas permukaan bagian atas dan permukaan bagian bawah , sehinggadimana, = tegangan permukaan F = gaya L = panjang keliling permukaan selaput fluida (Dogra ; 1990).

Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Contoh yang menarik tetes air cenderung berbentuk seperti balon (yang merupakan gambaran luas minimum sebuah volum) dengan zat cair berada ditengahnya. Hal yang sama terjadi pada jarum baja yang memiliki rapat massa lebih besar dari air tapi dapat mengembang dipermukaan zat cair. Fenomena ini terjadi karena selaput zat cair dalam kondisi adanya gaya tarik menarik antara molekulnya.Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antara molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-soluble) ; air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Diatas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau permukaan amat halus air dapat membentuk suatu lapisan tipis karena gaya tarik molekular antara gelas dan molekul air (gaya adesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air. Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antar molekul dalam cairan dan didefinisikan pada antar muka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antarmuka. Tarikan antar molekul dalam dua fase dan tegangan permukaan diantarmuka antara dua jenis partikel ini akan menurun bila temperatur menurun. Tegangan antarmuka juga bergantung pada struktur zat yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya secara homogeny kesegala arah. Namun, molekul dipermukaan hanya ditarik kedalam oleh molekul yang didalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung berkurang. Inilah asal mula teori tegangan permukaan. Untuk tetesan keringat maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan permukaan. Cairan naik dalam kapiler, fenomena kapiler juga merupakan fenomena terkenal akibat adanya tegangan permukaan. Semakin besar tarikan antarmolekul cairan dan molekulnya, semakin besar daya basah cairan. Bila gaya gravitasi pada cairan yang naik dan tarikan antara cairan dan titik kapiler menjadi berimbang.Molekul-molekul cairan yang berbeda dibagian fase cairan seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik menarik yang sama kesegala arah sehingga resultan gaya sama dengan nol lain halnya dengan molekul-molekul cairan pada permukaan. Molekul-molekul itu disebelah bawah dikelilingi oleh molekul-molekul cairan sedangkan dibagian atas oleh molekul-molekul dan fase uap sehingga gaya tarik kebawah lebih besar dari gaya tarik keatas. Hal ini menimbulkan sifat kecendurangan untuk memperkecil luas permukaan (Petrucci ; 1987).

2.2 Faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan zat cairFaktor yang mempengaruhiTegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang, sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil dari pada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesiv berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan yang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zat cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya tarik-menarik antara molekul zat yang berbeda (adesi).Molekul biasanya saling tarik-menarik. Dibagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam caian. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan di tarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan : - Metode kenaikan kapilerTegangan 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 (Atfins. 1994).

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.- SurfaktanSurfaktan (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.

Sturktur surfaktan secara 3 dimensi Molekul surfaktan yang bersifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrifobik). Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka baik itu cair/gas (yang tidak saling bercampur). Surfaktan akan selalu berada pada antar muka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil lebih besar lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit berada pada antar muka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil lebih kecil dari lipofil maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan sedikit berada pada antar muka.Surfaktan dapat digunakan menjadi dua golongan besar yaitu, surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam pelarut air.Surfaktan yang larut dalam minyak : Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorocarbon, dan senyawa silicon. Surfaktan yang larut dalam pelarut air : Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zart pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, oencegah korosi, dan lai-lain. Ada empat yang temasuk dalam golongan ini yaitu surfaktan anion yang bermuatan negative, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negative dan positif bergantung pada pH-nya.Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat membentuk misel (miceves), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan mudah akan tersuspensi di dalam air. Larutan surfaktan dalam air menunjukkan perubahan sifat fisik yang mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu. Perubahan yang mendadak ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau penggumpalan dari beberapa molekul surfaktan menjadi satu, yaitu pada konsentrasi kritik misel (KMK).Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antar muka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada tegangan antar muka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antar muka (Douglas.2001).

Atkins, P. W. 1994. Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1. Erlangga: Jakarta.Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika jilid 1. Erlangga: Jakarta.Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik. Universitas Hauoleo: Kendari.Dogra. 1990. Kimia Fisika dan Soal-soal. Jakarta : ErlanggaPetrucci, Ralph. H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Bogor : Erlangga