TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN METODE KAPILER

Molekul-molekul cairan yang berada dibagian fase cairan seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama ke segala 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 fasa uap sehingga gaya tarik kebawah lebih besar dari gaya tarik keatas. Hal ini menimbulkan sifat kecenderungan untuk memperkecil luas permukaan. Besar gaya yang bekerja tegak lurus pada satu satuan panjang permukaan disebut tegangan muka, yang dapat dinyatakan dengan satuan dyne per cm dalam cgs.

Tegangan muka terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh diudara dan juga antara permukaan cairan dengan cairan lain yang tidak bercampur.

Metoda penentuan tegangan muka:Ada beberapa metoda penentuan tegangan muka, diantaranya adalah metida

kanaikan pipa kapiler, metoda tekanan maksimum gelembung, metoda tetes atau metoda cincin.

Metoda kanaikan pipa kapiler.Bila suatu pipa kapiler dimasukkan kedalam cairan yang membasahi dinding maka cairan akan naik kedalam kapiler karena adanya tegangan muka. Kenaikan cairan sampai pada suhu tinggi tertentu sehingga terjadi keseimbangan antara gaya keatas dan kebawah (persamaan 1) :

Gaya kebawah, F = .r 2.h. .gDimana h : tinggi permukaan. g : percepatan gravitasi. : berat jenis. r : jejari kapiler.Persamaan (2) :

Gaya keatas, F’ = 2. .r. .cos� � ��

Dimana : adalah tegangan muka dan adalah sudut kontak.

Pada kesetimbangan, gaya kebawah sama dengan gaya keatas (dari persamaan 1 dan 2) :

2. .r. .cos = .r� � � � 2.h. .guntuk air dan kebanyakan cairan organik umumnya 0 atau dapat dianggap batas lapisan pararel dengan kapiler, sehingga harga cos =1 maka persamaan 3 :�

= ½.r. h. .g sehingga :

air ½.r. hair.�air.g x

= ½.r. hx.�x.g

x hx.�x.g

PENGARUH KONSENTRASI ZAT TERLARUTKonsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap

sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan.Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.

Untuk larutan ideal, = C.R.T dan d /dc = R.T dimana R dan T adalah tetapan gas umum dan temperatur kelvin penggabungan seluruh persamaan didapatkan : = -1 d��

R.T dlnC

=====================================================================

TEORI:Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama kesegala arah. Sedangkan molekul pada permukaan mengalami tarikan ke dalam rongga cairan karena gaya tarik- menarik di dalam rongga cairan lebih besar dari pada gaya tarik-menarik oleh molekul uap yang berada di atas permukaan cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung mengkerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin.Tegangan permukaan (g) didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang bekerja pada permukaan untuk melawan pembesaran permukaan, atau sebagai energi persatuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu satuan luas pada suhu, tekanan, dan komposisi tetap.Metode penentuan tegangan permukaan diantaranya ialah:1. Metode kenaikan kapiler

Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu cairan yang membasahi dinding, maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya teganganLaboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (21)permukaan. Kenaikan cairan sampai ketinggian tertentu, sehingga terjadi keseimbangan antara gaya ke atas dan gaya ke bawah menyebabkan tinggi permukaan cairan akan stabil.Gaya ke atas : 2πrγ cos θ Gaya ke bawah : πr2 h d gGaya ke atas sama dengan gaya ke bawah sehingga didapat persamaan

untuk tegangan permukaan yaitu:

dimana: h =Tinggi permukaan cairan pada kapiler d = Massa jenis cairan g = Gaya gravitasir = Jari-jari pipa kapilerγ = Tegangan permukaanθ = Sudut kontak

Tinggi permukaan cairan pada kapiler Massa jenis cairan Gaya gravitasiJari-jari pipa kapiler Tegangan permukaanSudut kontakLaboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(22)

Percobaan ini dilakukan menggunakan zat cair yang telah diketahui tegangan permukaannya sebagai pembanding.2. Metode Berat TetesSuatu cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa vertikal. Mula-mula tetesan berupa setengah bola, kemudian memanjang dan membentuk pinggang. Pada saat akan jatuh bebas, gaya ke bawah pada tetesan (mg) akan sama dengan gaya ke atas yang menahan tetesan (2πrγ), sehingga menurut Hukum Tate diperoleh:

Berat tetesan yang jatuh bukan berat yang ideal, karena sekitar 40% dari cairan masih tertinggal pada ujung pipa, oleh karena itu diperlukan suatu faktor koreksi (Fd) sehingga:

Dimana Fd merupakan faktor koreksi yang bergantung pada V/r3, jika V adalah volume suatu tetesan. Nilai ini dapat dicari pada tabel Harkins dan Brown (lihat pustaka). Nilai Fd untuk percobaan dapat dicari dengan menggunakan grafik V/r3 terhadap Fd.Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika

(23)

ParakhorOleh Sugden parakhor didefinisikan sebagai:

Dimana M adalah berat molekul zat, d adalah massa jenis zat dan γ adalah tegangan permukaan.Parakhor bersifat aditif dan dapat dihitung dari parakhor ekivalen unsur-unsur pembentuknya dengan mengingat ikatan-ikatan kimia yang dimiliki senyawa tersebut.

Tabel faktor koreksi untuk berat tetes:

arhie_hend@yahoo.com

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi den benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapilerdan bentuk suatu tetesan kecil cairan. tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis).

Besarnya tegangan permukaan diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis cairan, suhu, dan, tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. salah satu factor yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah massa jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya caiarn yang mempunyai densitas kecil akan mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula.

Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan. Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang, sehingga permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik antar partikel sejenis didalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resultan) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Adanya gaya atau tarikan kebawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. tegangan ini

disebut dengan tegangan permukaan (Herinaldi, 2004).

Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama ke segala arah. Sedangkan molekul pada permukaan mengalami tarikan kedalam rongga cairan karena gaya tarik-menarik di dalam rongga cairan lebih besar daripada gaya tarik-menarik oleh molekul uap yang diatas permukaa cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung mengerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin (Halliday dan Resnick, 1991 ).

Tegangan permukaan bervariasi antara berbagai cairan. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi dan merupakan agen pembasah yang buruk karena air membentuk droplet, misalnya tetesan air hujan pada kaca depan mobil. Permukaan air membentuk suatu lapisan yang cukup kuat sehingga beberapa serangga dapat berjalan diatasnya (Suminar, 2001).

Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit, tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu antara lain sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut akan mudah bercampur (Mawarda, 2009).

http://undecimpharmacist.wordpress.com/2012/04/24/4/