k.wr ‘14

KONSENTRASI KRITIS MISEL

TUJUAN

Menentukan konsentrasi kritis misel dari gelatin pada pelarut air dan penentuan harga

entalpinya.

DASAR TEORI

Surfaktan atau surface active agents atau wetting agents merupakan bahan organic

yang berperan sebagai bahan aktif pada detergen, sabun, dan sampo. Surfaktam dapat

menurunkan tegangan permukaan sehingga memungkinkan partikel-partikel yang menempel

pada bahan-bahan yang dicuci terlepas dan mengapung atau terlarut dalam air. Surfaktan juga

digunakan dalam industry tekstil dan pertambangan, baik sebagai lubrikan, emulsi, maupun

flokulan. Kadar surfaktan 1 mg/L dapat mengakibatkan terbentuknya busa di perairan.

Meskipun tidak bersifat toksik, keberadaan surfaktan dapat menimbulkan rasa pada air dan

menurunkan absorbs oksigen di perairan (Effendi, 2008).

Pengelompokan surfaktan adalah sebagai berikut (Effendi, 2008):

Surfaktan Anionik Surfaktan Kationik Surfaktan Nonionik Surfaktan Amphoterik

Natrium linear alkyl

benzene sulphonate

Linear alkylbenzene

sulphonate

Petroleum

sulphonate

Natrium lauryl ether

suphate

Alkyl sulphate

Alcohol sulphate

Stearalkonium

chloride

Benzalkonium

chloride

Quaternary

ammonium

compounds

Dodecyl

dimethylamine

Coco

diethanolamide

Alcohol ethoxy lates

Linier primary

alcohol

Alcohol

polyethoxylate

Polymers

Cocoampho

carboxyglycinate

Cocamidopropylbetain

es

Betaines

imidazolines

Misel merupakan koloid sabun asid organic yang molekulnya mempunyai ujung

hidrofobik (tak larut air) dan hidrofilik (larut air). Kehadirannya mungkin akan meningkatkan

kelarutan hidrokarbon dalam air dengan bertindak sebagai penghubung antara radikal OH pada

ujung hidrofilik dan molekul hidrokarbon pada ujung hidrofobil (Selley, 1985).

Konsentrasi minimum pada surfaktan dalam larutan disebut konsentrasi kritis misel

(critical micelle concentration). Nilai CMC mungkin cara paling sederhana untuk

mendeskripsikan perilaku koloid dan permukaan dari surfaktan dan menggambarkan informasi

tentang kegunaan industri dan aktivitas biologi dari detergen. CMC juga dapat digunakan dalam

mempelajari kinetika dan mekanisme reaksi dari beberapa kasus. CMC umumnya mencakup

k.wr ‘14

dispersi amfifil yang menunjukkan perubahan yang tiba-tiba pada sifat fisiknya seperti

konduktivitas, tegangan permukaan, tekanan osmotik, penyebaran cahaya, dan kecepatan

suara (Sun, 2013).

Surfaktan ionic terdiri surfaktan anionic dan kationik. Surfaktan anionic merupakan

surfaktan yang bagian alkilnya mengikat suatu anion dan surfaktan kationik merupakan

surfaktan yang bagian alkilnya mengikat suatu kation. Sedangkan surfaktan nonionic yakni

surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan dan surfaktan amfoter merupakan surfaktan

yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan negative. Surfaktan ionic dapat berfaedah

bila ada asam dan basanya, sedangkan surfaktan nonionic bersifat kovalen dan tak terionisasi

(Hartomo, 1993).

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan hydrogen

pada permukaan. Mereka melakukaannya dengan menaruh kepala hidrofiliknya pada

permukaan air dengan ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air (Fessenden,

1986).

METODE PRAKTIKUM

ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang dibutuhkan pada percobaan ini meliputi labu ukur 1 L, labu ukur

100 ml, gelas beker, gelas arloji, pipet ukur, pipet tetes, pipet pump, thermometer,

pengaduk, dan konduktometri.

Sedangkan bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini meliputi gelatin dan

akuades.

CARA KERJA

Dilarutkan 5 gram gelatin ke dalam 1 liter akuades. Dari larutan tersebut diambil

44,4 ml; 45,2 ml; 46 ml; 46,8 ml; 47,6 ml; dan 50 ml, kemudian diencerkan dengan labu

ukur 100 ml. Untuk masing-masing larutan diukur daya hantar listriknya pada

temperature 30, 32, 34, 36, dan 38 0C.

HASIL DAN PEMBAHASAN

HASIL PERCOBAAN

Volume larutan

gelatin (ml)

Daya Hantar (µs)

300C 320C 340C 360C 380C

44,4

46,0

102,9

109,1

109,4

110,6

105,2

110,4

104,0

106,0

102,9

103,6

k.wr ‘14

46,8

47,6

50

117,4

115,5

120,3

113,6

112,3

116,7

110,2

108,2

113,8

105,2

103,1

109,3

101,2

99,0

104,5

PEMBAHASAN

Pada percobaan ini akan ditentukan konsentrasi kritis misel dan harga entalpi

dari gelatin pada pelarut air. Misel dapat terbentuk jika pada larutan dengan konsentrasi

tinggi, di mana ditunjukkan dengan terjadinya fenomena di mana adanya perubahan

mendadak pada beberapa sifat fisik seperti turbiditas, tekanan osmosis, tegangan muka,

dan daya hantar listrik. Konsentrasi larutan di mana misel terbentuk disebut konsnetrasi

kritis misel (kkm). Pada percobaan ini, penentuan kkm dilakukan dengan mengukur daya

hantar listrik larutan pada variasi konsentrasi dan temperature larutan dengan

menggunakan gelatin pada pelarut air.

Besarnya daya hantar listrik dapat diketahui dengan menggunakan

konduktometer. Konduktometer dapat menentukan besarnya daya hatar suatu larutan

karena alat ini dilengkapi oleh konduktor (yang dicelupkan ke dalam larutan). Konduktor

ini akan menerima rangsangan dari suatu ion-ion pada larutan gelatin yang menyentuh

permukaan konduktor dan hasilnya akan diproses dan dilanjutkan pada outpunya

berupa angka/bilangan.

Bahan yang digunakan sebagai surfaktan dalam percobaan ini yakni gelatin.

Gelatin adalah suatu jenis protein yang diekstraksi dari jaringan kolagen kulit, tulang

atau ligamen (jaringan ikat) hewan. Susunan asam aminonya hampir mirip dengan

kolagen.

Gelatin memiliki gugus yang bermuatan dan bagian tertentu dari rangkaian

kolagen mengandung asam amino hidrofobik dan hidrofilik. Bagian hidrofobik dan

hidrofilik dapat berpindah di permukaan, sehingga dapat mengurangi tegangan muka

larutan. Pada saat yang sama, gelatin memiliki beberapa sifat melindungi stabilitas

permukaan yang dibentuk. Oleh karena itu, pada percobaan ini digunakan gelatin

karena sifatnya itu yang mirip dengan surfaktan.

Sebelum digunakan, gelatin perlu dilarutkan terlebih dahulu ke dalam akuades

panas. Penggunaan akuades panas karena jika menggunakan akuades biasa (tidak

panas), gelatin akan sulit larut. Sehingga adanya akuades panas akan mempermudah

dan mempercepat proses pelarutannya.

Gelatin yang dilarutkan dalam akuades akan menghasilkan busa. Busa ini

terbentuk karena sifat surfaktan yang dimilikinya. Daerah hidrofobik pada rantai peptida

gelatin bertanggung jawab untuk menyediakan gelatin pengemulsi dan sifat berbusa.

Adanya busa menunjukkan adanya dispersi gas dalam cairan atau padatan. Busa yang

terbentuk terdapat di permukaan air karena pembentukan busa hanya terjadi pada saat

k.wr ‘14

surfaktan yang berada pada antar muka air-udara, dengan gugus hidropobik memanjang

pada bagian fase gas. Pada saat fase gas terbagi, maka busa akan terbentuk. Pada

keadaan ini, udara merupakan media nonpolar.

Untuk mengetahui besarnya konsentrasi kritis misel pada gelatin dalam pelarut

air, dilakukan pengukuran daya hantar listriknya dengan konduktometer. Pengukuran

dilakukan dengan konsentrasi gelatin tertentu dan dalam temperature yang bervariasi.

Misel dapat terbentuk karena di bawah konsentrasi kritis misel, konsentrasi

surfaktan yang mengalami adsorpsi pada antar muka akan bertambah jika konsentrasi

surfaktan total dinaikkan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan

akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan

melebihi konsentrasi ini dapat tercapai suatu titik dimana baik antar muka maupun

dalam cairan menjadi jenuh dengan monomer. Jika konsentrasi surfaktan terus

ditambah hingga berlebihan, maka mereka akan beragregasi terus membentuk misel.

Konsentrasi terbentuknya misel disebut Critical Micelle Concentration (CMC/kkm).

Tegangan muka akan menurun hingga kkm tercapai. Setelah kkm tercapai, tegangan

permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan

terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.

Berdasarkan hasil percobaan, terlihat bahwa pada konsentrasi larutan yang

sama, semakin tinggi temperaturenya menyebabkan nilai daya hantar listriknya juga

semakin tinggi. Adanya pertambahan temperatur menunjukkan pertambahan kalor

dalam larutan yang bertujuan untuk mempercepat laju reaksinya. Hal ini dikarenakan

senyawa pada temperatur yang tinggi menyebabkan partikel secara tidak langsung akan

mendapat tambahan energy dari luar, sehingga energy kinetic yang dimiliki suatu

partikel akan bertambah besar. Hal ini yang menyebabkan pergerakan partikel akan

semakin cepat, sehingga partikel akan lebih sering menyentuh/mengenai konduktor

pada konduktometer, sehingga daya hantar listrik yang dihasilkan pun semakin besar.

Akan tetapi, terdapat ketidaksesuaian nilai pada beberapa kondisi di mana pada

temperature yang lebih tinggi justru nilai daya hantar listriknya menurun. Hal tersebut

dimungkinkan karena saat proses percobaan, larutan harus dipanaskan dahulu

(disesuaikan temperaturnya) sampai terperatur yang diinginkan. Namun, saat

dipanaskan ternyata tidak semua bagian larutan terkena kalor (panas tidak merata).

Sehingga, sesekali larutan perlu diaduk agar pemerataan panas dalam larutan dapat

merata dan ketidaksesuaian hasil dapat dihindari.

Jika dilihat dari konsentrasi gelatin yang bervariasi, hasil percobaan

menunjukkan pada temperature yang sama, konsentrasi gelatin yang lebih tinggi, akan

menghasilkan daya hantar listrik yang lebih tinggi juga. Hal ini dikarenakan semakin

besar konsentrasi gelatin menyebabkan pembentukan misel yang terjadi dalam larutan

k.wr ‘14

juga semakin banyak. Sehingga, semakin banyak ion-ion larutan yang menyentuh

konduktor dan nilai daya hantar lintriknya tentu akan lebih tinggi pula.

Berdasarkan fakta hasil percobaan, dapat diketahui bahwa terdapat dua factor

penting yang menyebabkan pembentukan misel yakni temperature dan konsentrasi

larutan. Jika parameter penentuan konsentrasi kritis misel berdasarkan penentuan daya

hantar listriknya, diperoleh hasil bahwa saat temperature dinaikkan (mempercepat

pembentukan misel) maka daya hantar listriknya semakin tinggi dan jika konsentrasi

larutan dinaikkan daya hantar listriknya juga semakin tinggi. Daya hantar yang semakin

tinggi menunjukkan semakin banyaknya ion misel yang terbentuk dalam larutan.

Nilai konsentrasi kritis misel (kkm) gelatin dalam pelarut air dapat diketahui

dengan membuat grafik hubungan antara konsentrasi (C) vs daya hantar listrik (DHL)

pada setiap temperaturnya. Pada grafik akan diperoleh kondisi pada konsnetrasi di

mana ada penyimpangan nilai DHL paling tinggi (sudutnya paling kecil). Hal ini

menunjukkan adanya perubahan mendadak yang menunjukkan terbentuknya misel,

sehingga konsnetrasi tersebut merupakan konsentrasi kritis miselnya.

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh pada temperature 30⁰C nilai kkm-nya

2,38 g/L, pada temperature 32⁰C nilai kkm-nya 2,38 g/L, pada temperature 34⁰C nilai

kkm-nya 2,38 g/L, pada temperature 36⁰C nilai kkm-nya 2,34 g/L, dan pada temperature

38⁰C nilai kkm-nya 2,34 g/L. Jika dilihat hasilnya, nilai kkm tidak sesuai dengan

teoritisnya karena seharusnya semakin tinggi konsentrasi semakin besar pula nilai kkm-

nya. Sementara itu, nilai entalpi atau energy miselisasi dari gelatin dalam pelarut air

dapat ditentukan dengan dibuat grafik antara 1/T vs ln kkm, di mana pada grafik ini akan

terbentuk garis lurus dengan persamaan y = 239,2 + 0,081 di mana slope menyatakan

. Sehingga, diperoleh besarnya ΔH yaitu 1,989 kJ.

KESIMPULAN

... (cari sendiri ya :D ) ^^

DAFTAR PUSTAKA

... (cari sendiri ya :D ) ^^

k.wr ‘14

GRAFIK

Penentuan Nilai kkm

Nilai kkm pada suhu 30⁰C

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada suhu 30⁰C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL paling tinggi terjadi saat konsentrasi 2,38 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai kkm pada suhu 30⁰C yakni 2,38 g/L.

Nilai kkm pada suhu 32⁰C

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada suhu 32⁰C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL

k.wr ‘14

paling tinggi terjadi saat konsentrasi 2,38 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai kkm pada suhu 32⁰C yakni 2,38 g/L.

Nilai kkm pada suhu 34⁰C

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada suhu 34⁰C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL paling tinggi terjadi saat konsentrasi 2,38 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai kkm pada suhu 34⁰C yakni 2,38 g/L.

Nilai kkm pada suhu 36⁰C

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada suhu 36⁰C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL

k.wr ‘14

paling tinggi terjadi saat konsentrasi 2,34 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai kkm pada suhu 36⁰C yakni 2,34 g/L.

Nilai kkm pada suhu 38⁰C

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara C vs DHL pada suhu 38⁰C. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa perubahan nilai DHL paling tinggi terjadi saat konsentrasi 2,34 g/L. Sehingga, dapat dikatakan nilai kkm pada suhu 38⁰C yakni 2,34 g/L.

Penentuan Energi Miselisasi (ΔH)

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara 1/T vs ln kkm pada penentuan

nilai konsentrasi kritis misel gelatin dalam pelarut air. Berdasarkan grafik tersebut

diperoleh persamaan garis y = 239,2x + 0,081 dan R2 = 0,746. Persamaan garis

k.wr ‘14

tersebut menyatakan . Gradient garis dinyatan , sehingga

diperoleh nilai yakni 1988,709 J atau 1,989 kJ.