PRAKTIKUM FARMASI FISIKA II

PERCOBAAN II

PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER DENGAN

VISKOMETER OSTWALD

OLEH

NAMA : MUH. ZULFIKAR TAHIR

NIM : F1F111014

KELOMPOK : I

ASISTEN : HARJUN SANTRI SYAPUTRA S.

LABORATORIUM FARMASI

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2012

PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER DENGANVISKOMETER OSTWALD

A. Tujuan

Tujuan dalam percobaan ini adalah untuk menentukan berat molekul

primer dengan menggunakan viskometer ostwald.

B. Tinjauan Pustaka

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau

fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan

hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat,

sedangkan lainnya mengalir secara lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti

air, alkohol dan bensin mempunyai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang

mengalir lambat seperti gliserin, minyak castor dan madu mempunyai

viskositas besar (Sutiah et al, 2008).

Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran 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 yang sulit mengalir dikatakan memiliki

viskositas yang tinggi (Samdara et al, 2008).

Viskositas dihitung sesuai persamaan Poisulle berikut: 

η = π P r4 t8 V I

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 (Sutiah et al, 2008).

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan

viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain:

1. Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang

dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir

karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji

dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang

viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut

(Moechtar, 1990).

2. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi

keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip

kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui

tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola

merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Moechtar, 1990).

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari

bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah.

Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan

geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan

penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab bagian tengah

zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,

1990).

4. Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan,

kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh

motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang

semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,

1990).

Polimer alam saat ini menjadi perhatian peneliti untuk dimanfaatkan

sebagai bahan baku berbagai keperluan industri. Kitosan adalah polisakarida

yang banyak terdapat di alam setelah selulosa. Kitosan merupakan suatu

senyawa poli (N-amino-2 deoksi β-D-glukopiranosa) atau glukosamin hasil

deasetilasi kitin/poli (N-asetil-2 amino-2-deoksi β-D-glukopiranosa) yang

diproduksi dalam jumlah besar di alam, yaitu terdapat pada limbah udang dan

kepiting yang cukup banyak terdapat di Indonesia. Pemanfaatan limbah kulit

udang sebagai kitosan selain dapat mengatasi masalah lingkungan juga dapat

menaikan nilai tambah bagi petani udang (Ramadhan et al, 2010).

Polimer pada umumnya meliputi plastik dan bahan-bahan yang bersifat

karet. Banyak diantaranya yang merupakan senyawa organik yang secara

kimia berbasis karbon (C), hidrogen (H), dan unsur-unsur nonmetal lainnya.

Polimer memiliki struktur molekul yang sangat besar, densitas yang rendah,

dan sangat fleksibel (Firdaus, 2012).

Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih tergantung pada 

molekul yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih

kecil. Makin bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat (sites) yang

berinteraksi di anatara berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini

menyebabkan sifat kimia, fisika, dan mekanik dari suatu polimer akan

bervariasi. Manfaat dari mengetahui berat molekul polimer antara lain:

Menentukan aplikasi polimer tersebut

Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer

Studi kinetika reaksi polimerisasi

Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk

(Firdaus, 2012).

C. Alat dan Bahan

Alat :

Adapun alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

- Gelas ukur

- Pipet tetes

- Filler

- Tabung silinder

- Viskometer Ostwald

- Timbangan Analitik

Bahan :

Adapun bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

- Larutan asam asetat 1%

- Kitosan 2%, 4%, 6% dan 8%

- Akuades

D. Prosedur Kerja

- dipipet sebanyak 10 ml

- dimasukkan dalam viskometer ostwald

- diisap sampai garis m (garis atas)

- dibiarkan mengalir sampai garis n

- dicatat waktu alirnya

- dilakukan triplo

- dihitungη−¿nya viskositas intrisiknya

Hasil Pengamatan..?

Asam asetat 1% %

%%

- dipipet sebanyak 10 ml

- dimasukkan dalam viskometer ostwald

- diisap sampai garis m (garis atas)

- dibiarkan mengalir samapi garis n

- dicatat waktu alirnya

- dilakukan triplo

- diulangi langkah di atas untuk kitosan

dengan konsentrasi 4%, 6% dan 8%

- dihitung η−¿nya viskositas intrisiknya

- dihitungηrel,ηsps, dan ηred

- diplot hubungan antara C dan ηred

- dihitung (Mv) menggunakan persamaan

Mark Houwink

Hasil Pengamatan..?

Larutan kitosan 2%

E. Hasil Pengamatan

1) Tabel Pengamatan

Sampel konsentrasi kitosan gr/mlwaktu (detik)

t rata-rata ɳ rel ɳ sps ɳ redt1 t2 t3

Cs1 2% 4,11 3,96 3,91 3,993 1,434 0,434 43,4

Cs2 4% 4,32 4,44 4,22 4,326 1,554 0,554 55,4

Cs3 6% 5,06 5,22 5,09 5,123 1,84 0,84 84

Cs4 8% 8,93 8,81 8,81 8,85 3,18 2,18 218

Asam Asetat 10 ml 2,79 2,75 2,81 2,783 - - -

2) Perhitungan

ηr tiap bahan

1. CS1 = t rata−rata

t0

=3,9932,783

=1,434

2. CS2 = t rata−rata

t0

=4,3262,783

=1,554

3. CS3 = t rata−rata

t0

=5,1232,783

=1,84

4. CS4 = t rata−rata

t0

= 8,852,783

=3,180

ηsps tiap bahan

1. CS1 = ηr – 1 = 1,434 – 1 = 0,434

2. CS = ηr – 1 = 2,554 –1 = 0,554

3. CS3 = ηr – 1 = 1,84 –1 = 0,84

4. CS4 = ηr – 1 = 3,18 –1 = 2,18

ηred tiap bahan

1. CS1 = η sps

C=0,434

0,01=43,4

2. CS2 = η sps

C=1,554

0,01=55,4

3. CS3 = η sps

C=0,84

0,01=84

4. CS4 = η sps

C=2,18

0,01=¿218

Kurva hubungan antara konsentrasi pelarut dan ηred

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.090

50

100

150

200

250

f(x) = 2762 x − 37.9R² = 0.787572112307305

Y-Values

Y-ValuesLinear (Y-Values)Linear (Y-Values)

konsentrasi

red

Bobot molekul polimer kitosan

Persamaan garis lurus yang diperoleh yaitu :

Y= 2762x - 37,9 ≈ ηred = [η] + km [η]2 C

[η] = km [Mv]a, dimana η =37,9 ; km = 1,81 x 10-3 ; dan a = 0,93

37,9 = 1,81 x 10-3[Mv]0,93

20,94 x 103 = [Mv]0,93

log 20,94 x 103 = 0,93 log [Mv]

4,65 = log [Mv]

Mv = 44668,36 g/mmol = 44,668 g/mol

F. Pembahasan

Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous. Suatu bahan

apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dahulu menjadi viscous

yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan. Viskositas dapat dinyatakan

sebagai tahanan aliran 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 yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi

Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tekanan

temeperatur, ukuran dan berat molekul, serta kehadiran zat lain. Viskositas

cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak

dipengaruhi oleh tekanan. 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. Selain

irtu, 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. 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.

Dalam percobaan ini sampel diukur viskositasnya menggunakan

viscometer ostwald. Pada viskometer 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. Cairan yang

digunakan dalam percobaan ini adalah kitosan yang masing-masing

berkonsentrasi 2%, 4%, 6%, dan 8%. Dan sebagai pelarutnya digunakan

larutan asam asetat. Pada percobaan ini 10 ml masing-masing larutan kitosan

dipipet dan dimasukkan ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap

menggunakan filler sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “m” atau

garis atas. Cairan dibiarkan turun karena pengaruh gaya gravitasi hingga

permukaan cairan turun melewati batas “n” atau garis bawah. Waktu yang

dibutuhkan cairan untuk melewati jarak dari m ke n inilah yang digunakan

untuk menentukan viskositas larutan tersebut. Perlakuan ini dilakukan

sebanyak tiga kali (triplo) yang bertujuan untuk mendapatkan keakuratan data

jika dibandingkan dengan perlakuan hanya satu kali.

Pertama-tama yang akan diukur waktu alirnya adalah asam asetat dan

diperoleh waktu rata-ratanya sebesar  2,783 detik. Kemudian dilanjutkan

dengan larutan kitosan dengan berbagai konsentrasi. Diperoleh waktu rata-rata

yaitu kitosan 2% sebesar 3,993 detik, kitosan 4% sebesar 4,326 detik, kitosan

6% sebesar 5,123 detik dan  kitosan 8% sebesar 8,85 detik. Dari hasil yang

diperoleh, dapat  dilihat bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan waktu

yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Artinya semakin tinggi konsentrasi

dari larutan kitosan  maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan larutan

kitosan tersebut untuk mengalir. Hal ini disebabkan konsentrasi larutan

menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin

banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan

viskositasnya semakin tinggi pula.

Dari waktu rata-rata tersebut dapat ditentukan nilai ȵrel dengan membagi

nilai rata-rata kitosan dengan pelarutnya yaitu CH3COOH. Didapatkan

ȵrelmasing-masing kitosan berturut-turut sebesar 1,434; 1,554; 1,84; dan 3,18.

Kemudian ditentukan nilai viskositas spesifik (ȵsps) larutan kitosan yang

dihitung berdasarkan perbandingan antara kecepatan aliran suatu larutan

dengan pelarutnya sehingga didapatkan hasil berturut-turut sebesar 0,434;

0,554; 0,84; dan 2,18. Selanjutnya ditentukan lagi ȵred yang merupakan

perbandingan antara viskositas spesifik dengan konsentrasi larutan. Diperoleh

ȵred untuk masing-masing larutan kitosan yaitu kitosan 2% sebesar 43,4;

kitosan 4% sebesar155,4; kitosan 6% sebesar 84 dan kitosan 8% sebesar 218.

Berat molekul kitosan diukur berdasarkan viskositas instrinsik Larutan

kitosan dibuat dalam variasi konsentrasi 2% sampai 8% dalam pelarut asam

asetat. Data yang diperoleh dipetakan pada grafik ȵsp/C terhadap C.

Viskositas intrinsik adalah titik pada grafik yang menunjukkan nilai C=0.

Berat molekul ditentukan berdasarkan persamaan Mark-Houwink dan hasil

yang didapatkan sebesar 44,668 g/mol.

Kitosan dan turunannya telah banyak dimanfaatkan secara komersial

dalam industri pangan, kosmetik, pertanian, farmasi pengolahan limbah dan

penjernihan air. Dalam bidang pangan, kitosan dapat dimanfaatkan dalam

pengawetan pangan, bahan pengemas, penstabil dan pengental, antioksidan

serta penjernih pada produk minuman. Selain itu, kitosan banyak

diaplikasikan sebagai pangan fungsional karena dapat berfungsi sebagai serat

makanan, penurun kadar kolesterol, antitumor serta prebiotik.

G. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dalam pecobaan ini adalah untuk

menentukan berat molekul primer digunakan metode viskosimeter ostwald

dan dengan menggunakan persamaan Mark-Houwink maka didapatkan

berat molekul kitosan sebesar 44,668 g/mol.

D A F T A R P U S T A K A

Firdaus, Muhammad Yusuf, 2012, Penentuan Berat Molekul Polimer, http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com.

Moechtar, 1990, Farmasi Fisik, UGM-press, Yogyakarta.

Ramadhan, LOAN., Radiman, CL., Wahyuningrum D., Suendo V., Ahmad, LO., Valiyaveetiil, S., 2010, “Deasetilasi Kitin secara Bertahap dan Pengaruhnya terhadap Derajat Deasetilasi serta Massa molekul Kitosan”, Jurnal Kimia Indonesia. Vol. 5(1) : 17-21.

Samdara, R., Bahri, S., Muqorobin, A., 2008, “Rancangan Bangun Viskometer Dengan Metode Rotasi Berbasis Komputer”, Jurnal Gradien, Vol. 4 (2) : 342-348.

Sutiah.,Firdausi, KS., Budi, ST., 2007, “Studi Kualitas Minyak Goreng Dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias”. Jurnal Berkala Fisika. Vol. 11 (2) : 53-58.