Kimia Fisika 01Jumat / 28 November 2014Nama: Pangiastika Putri WulandariNPM: 1306370493LTM 4 Kimia Fisika 01 ~ Tegangan PermukaanPengertian Tegangan PermukaanTegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis (Kanginan, 2009). 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 untuk membentuk luas permukaan baru (Wavega, 2008). 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 tempat silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zar cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaannya sekecil mungkin.Terjadinya Tegangan PermukaanTegangan permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang, sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesif berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil daripada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesif berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan tang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zar 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 zar yang berbeda (adesi).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 caoran 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 cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak di permukaan 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.

(a) (b) (c)Gbr. 1. Tegangan Permukaan pada (a) Nyamuk, (b) Jarum, (c) Clip kertas di atas airFaktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor 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 mempengaruhi adalah sebagai berikut :a. SuhuTegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul. Tegangan permukaan menurun dengan kenaikan temperatur dan sifatnya hampir linear. Tegangan permukaan menurun seiring dengan peningkatan suhu karena energi kinetik (atau kecepatan). Dengan demikian, kekuatan gaya antarmolekul menurun mengakibatkan penurunan tegangan permukaan. Misalnya, pakaian yang dicuci lebih efisien dalam air panas daripada di air dingin karena tegangan permukaan menurun dalam air panas.b. 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.c. SurfaktanSurfaktan (surface active agents), yaitu 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.d. Adanya pengotor dalam cairanKotoran mempengaruhi tegangan permukaan. Kotoran yang cenderung berkumpul pada permukaan cairan dapat menurunkan tegangan permukaan. Zat seperti deterjen, sabun,alkoholmenurunkan tegangan permukaan air, sementara kotoran anorganik ada di sebagian besar cairan seperti NaCl cenderung meningkatkan tegangan permukaan air.e. TekananPeningkatan tekanan pada permukaan cairan meningkatkan tegangan permukaan. Efek tersebut tidak besar terhadap tegangan permukaan.Berikut dua fenomena penting adalah karena adanya tegangan permukaan :1. Bentuk tetesan adalah bulatTetes cairan memiliki bentuk hampir bulat. Karena tegangan permukaan, permukaan bebas dari cairan cenderung untuk mencapai luas permukaan minimum. Karena bola memiliki luas permukaan minimum untuk volume tertentu cairan, cairan mencoba untuk mengadopsi bentuk bola. Contohnya adalah tetesan air atau tetesan merkuri.2. KapilaritasKetika salah satu ujung tabung kapiler yang dimasukkan ke dalam cairan yang membasahi kaca, cairan naik ke dalam pipa kapiler pada ketinggian tertentu dan kemudian berhenti. Kenaikan cairan dalam kapiler karena tarikan tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan, yang mendorong cairan ke dalam tabung kapiler. Fenomena ini disebut kapilaritas. Kenaikan cairan dalam kapiler sangat penting. Air di bawah permukaan bumi naik ke tanaman melalui akar, minyak naik ke sumbu lampu minyak, tinta meningkat dalam kertas merupakan contoh peristiwa kapilaritas.Persamaan Tegangan PermukaanSan (2009) memberi contoh pada seutas kawat dibengkokkan hingga berbentukU,dan seutas kawat kedua dapat meluncur pada kaki-kaki kawatU. Ketika alat ini dicelupkan dalam larutan sabun dan dikeluarkan, akan berbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus, sehingga kawat lurus dapat bergerak ke atas. Untuk menahan kawat ini agar tidak meluncur ke atas (kawat berada pada keadaan setimbang), kita perlu mengerjakan gayaTke bawah. Total gaya ke bawah yang menahan kawat kedua adalahF = T + w.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 kelilingLyang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gayaFyang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin. Misalkan panjang kawat kedua adalahl. Larutan sabun menyentuh kawat kedua memiliki dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja2lpanjang permukaan. Kanginan (2006) menyimpulkan bahwa tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F) dan panjang (l) tempat gaya itu bekerja.Secara matematis, kita tulis:Rumus Tegangan Permukaan:

Keterangan: = Tegangan permukaan (N/m)F=Gaya tegangan permukaan (N)l = Panjang permukaan (m)Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara gaya tegangan permukaan dan satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyne/cm).Sifat cairanTegangan permukaan cairan dipengaruhi oleh kekuatan gaya tarik menarik antarmolekul. Misalnya urutan kekuatan tarik antar molekul dan tegangan permukaan air, etil alkohol daneterberturut-turut adalah Air (72,8) > Etil alkohol (22,3) > Eter (17,0).

DAFTAR PUSTAKAAnonymous. (2012). Tegangan Permukaan Zat Cair. [Online], Dari :http://www.ilmukimia.org/2012/12/tegangan-permukaan-zat-cair.html[diakses pada 26 November 2014]Giancoli, Douglas C. (2001). Fisika jilid 1. Erlangga: JakartaSan. (2009). Tegangan Permukaan, [Online], dari :http://www.gurumuda.com/tegangan-permukaan/[diakses pada 26 November 2014]4 | Tegangan Permukaan