TEGANGAN PERMUKAAN

I. TUJUAN PERCOBAAN
 Menentukan tegangan muka cairan secara relatif dengan air sebagai zat pembanding
 Menentukan tegangan muka cairan dengan metode tetes
 Memahami konsep kepolaran cairan yang berpengaruh pada tegangan muka cairan
 Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan.

II. DASAR TEORI
Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antar 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. Di atas sebuah permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air. Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+) dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen) memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen. Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-polar-annya.
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair 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 cairan (γ) adalah kerja yang dilakukan untuk memperluas permukaan cairan dalam satuan luas. Molekul-molekul dalam suatu cairan ditarik kesegala arah oleh gaya antar molekul; tidak ada kecenderungan untuk ditarik kearah tertentu. Tetapi molekul-molekul pada permukaan ditarik ke bawah dan ke samping oleh molekul-molekul lainnya, tapi tidak keatas keluar permukaan . jadi, tarik-menarik antar molekul ini cenderung menarik molekul-molekul kedalam cairan dan menimbulkan sifat kecenderungan untuk memperkecil luas permukaan, sehingga menyebabkan permukaan meregang seperti lapisan tipis elastic
Berikut ini beberapa nilai Tegangan Permukaan yang diperoleh berdasarkan percobaan.
Zat cair yang bersentuhan dengan udara Suhu (oC) Tegangan Permukaan (mN/m = dyn/cm)
Air 0 75,60
Air 20 72,80
Air 25 72,20
Air 60 66,20
Air 80 62,60
Air 100 58,90
Air sabun 20 25,00
Minyak Zaitun 20 32,00
Air Raksa 20 465,00
Oksigen -193 15,70
Neon -247 5,15
Helium -269 0,12
Aseton 20 23,70
Etanol 20 22,30
Gliserin 20 63,10
Benzena 20 28,90











Berdasarkan data Tegangan Permukaan, tampak bahwa suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan mengalami penurunan Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan.
Tegangan permukaan cairan dapat diukur dengan cara:

1. Metode tetes atau drop out

2. Metode tekanan maksimum gelembung atau buble pressure

3. Metode cincin atau tensiometer

4. Metode kenaikan kapiler atau capilary rise

1. Metode Drop Out (Tetes)
Bila cairan tepat akan menetes, maka gaya tegangan permukaan sama dengan gaya yang disebabkan oleh massa cairan sebagai gaya berat itu sendiri
Gaya berat cairan = m.g
Gaya tegangan muka =
Maka :
Dalam percobaan ini cairan juga akan ditentukan dengan membandingkan cairan yang telah diketahuinya. Diambil volume tertentu yang sama dan dihitung jumlah tetesan yang terjadi. Missal volume = V; berat jenis = d; massa = m;tetesan zat cair; jumlah tetes dalam volume V = n, maka :
Sehingga persamaannya menjadi :


2. Metode Kenaikan Kapiler (capilary rise)
Bila suatu kapiler dimasukkankedalam cairan yang membasahi dinding, maka cairan akan naik kedalam kapiler sampai pada tinggi tertentu dimana gaya kebawah sama dengan gaya keatas dikarenakan adanya tegangan muka.
Percobaan ini dilakukan dengan membandingkan cairan yang akan ditentukan tegangan mukanya, dengan cairan yang telah diketahui tegangan mukanya, misalnya air. Dengan menggunakan persamaan
karena dan , maka

Maka diperoleh persamaan untuk menentukan tegangan permukaan cairan, yaitu :
Ket : h = tinggi permukaan d = berat jenis
g = percepatan gravitasi r = jari - jari kapiler
γ = tegangan permukaan








III. ALAT DAN BAHAN
Alat - alat
 Alat untuk metode kenaikan kapiler
 Alat untuk metode tetes
 Bola hisap
 Beaker glass
 Erlenmeyer
 Buret
 Statif
Bahan - bahan
 Aseton
 Zat X
 Air Murni

IV. CARA KERJA
1) Tabung A diisi sampai lebih tinggi sedikit dari tanda tertentu
2) Pada tabung B diisap dengan pompa sehingga ada tetes air melewati kapiler, dibiarkan menetes sampai tanda tertentu
3) Dihitung banyaknya tetes mulai dari tanda sampai tanda dibawahnya lagi
4) Percobaan ini diulangi 3 kali untuk setiap cairan yang akan diselidiki


V. DATA PENGAMATAN
1. Aquades
Percobaaan Volume Jumlah tetes
I
II
III 2 - 5 ml
2 - 5 ml
2 - 5 ml 30
30
30

2. Aseton
Percobaaan Volume Jumlah tetes
I
II
III 2 - 5 ml
2 - 5 ml
2 - 5 ml 70
70
70

2. Zat X (CCl4)
Percobaaan Volume Jumlah tetes
I
II
III 2 - 5 ml
2 - 5 ml
2 - 5 ml 120
120
120









VI. PERHITUNGAN
Dengan membandingkan tegangan permukaan air dengan tegangan permukaan cairan maka ;


Dengan diketahui bahwa pada suhu 20 ° C, maka
 Untuk aseton
Dik : dx = n air = 30 tetes
da = n aseton = 70 tetes
Dit : = .........?
Jawab :







Dengan cara yang sama di peroleh data sebagai berikut :
Percobaan



1
2
3 24,648
24,648
24,648 24,648 0
0
0 0
0
0
γx = 73,944
= 0


Standar deviasi =
Simpangan baku =
Kesalahan praktikum =
Kebenaran praktikum = 100% - 0% =100%

 Untuk Zat X ( CCl4)
Dik : dx = n air = 30 tetes
da = n CCl4 = 120 tetes
Dit : = .........?
Jawab :







Dengan cara yang sama di peroleh data sebagai berikut :

Percobaan



1
2
3 28,756
28,756
28,756 28,756 0
0
0 0
0
0
γx = 86,268
= 0


Standar deviasi =
Simpangan baku =
Kesalahan praktikum =
Kebenaran praktikum = 100% - 0% =100%











VII. PEMBAHASAN
Percobaan ini bertujuan untuk menentukan nilai tegangan muka pada aseton dan zat X (CCl4) dengan menggunakan metode tetes dengan air sebagai zat pembanding. Sejumlah volume tertentu dari zat tersebut diambil kemudian dengan skala volume tetap (2 – 4 ml) dihitung jumlah tetesan yang terjadi. Dari jumlah tetesan cairan tersebut dapat ditentukan tegangan permukaan dari cairan tersebut dengan membandingkan dengan tegangan permukaan air.
Besarnya tegangan permukaan suatu cairan dipengaruhi oleh banyak factor, salah satunya adalah kepolaran dari cairan tersebut. Setiap zat cair memiliki kepolaran yang berbeda tergantung ada tidaknya momen dipole pada zat tersebut. Dimana semakin besar perbedaan momen dipole antar unsure-unsur penyusun suatu senyawa, maka senyawa tersebut akan semakin bersifat polar. Dengan semakin polarnya suatu senyawa maka nilai tegangan permukaannya pun semakin besar, karena kekuatan gaya tarik-menarik antara dipol-dipol pada senyawa yang lebih polar lebih kuat dari gaya tarik-menarik pada senyawa yang kurang polar ataupun non polar, sehingga tegangan permukaan yang terbentuk pada senyawa polar akan semakin besar.
Satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen membuat air bersifat polar. Bentuk molekul CCl4, yang mempunyai bentuk molekul tetrahedaral dengan atom C sebagai pusat dan atom-atom Cl pada sudut-sudutnya. Sekalipun ikatan C – Cl bersifat polar, karena struktur molekul tersebut simetris maka momen dipol yang terjadi saling meniadakan dan bersifat non-polar. Sedangkan aseton bersifat polar, tetapi tingkat kepolarannya lebih rendah daripada air.
Selain itu nilai tegangan permukaan juga dipengaruhi oleh jumlah tetesan dan suhu percobaan. Percobaan ini dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama, sehingga suhu mempengaruhi pada hasil percobaan. Tegangan permukaan semua zat cair turun bila suhu naik dan menjadi nol pada suhu atau temperature kritis. Pengaruh jumlah tetesan pada tegangan permukaan cairan adalah semakin banyak tetesan yang jatuh makan tegangan permukaannya semakin kecil. Sedangkan jika dilihat dari bentuk tetesanya maka akan berbanding lurus dengan tegangan permukaan, yaitu semakin besar bentuk tetesan maka makin besar pula nilai tegangan permukaannya. Hal ini dikarenakan semakin polar suatu larutan atau senyawa (air) maka semakin kuat gaya tarik menarik antar molekul dengan fase uapnya yang menyebabkan tetesan yang terjadi lambat. Begitu pula sebaliknya jika semakin nonpolar suatu larutan atau senyawa (CCl4) maka semakin lemah gaya tarik menarik antar molekul dengan fase uapnya sehingga tetesannya cepat.
Dari hasil perhitungan dan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa γ untuk CCl4 adalah 28,756 dyne/cm dengan kebenaran praktikum 100% dan γ untuk aseton adalah 24,648 dyne/cm juga dengan kebenaran praktikum 100% dan γ air adalah 72,8 dyne/cm. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa air memiliki jumlah tetesan paling sedikit dengan bentuk tetesan yang besar sehingga tegangan permukaan dari air dan dapat disimpulkan air bersifat paling polar diantara zat yang diujikan. bersifat paling polar dan. hal ini sudah sesuai dengan tori yang ada. Namun nilai γ untuk CCl4 yang bersifat non polar dengan jumlah tetesan paling banyak dan bentuk tetesannya paling kecil, memiliki nilai γ yang lebih besar daripada aseton yang lebih bersifat polar. Hal ini tidak sesuai dengan literature yang ada, dimana seharusnya nilai γ air > γ aseton > γ CCl4. Perbedaan hasil yang diperoleh berbeda dengan literatur, hal ini dapat disebabkan karena kurang telitinya praktikan pada saat menghitung jumlah tetesan dan suhu dalam ruangan yang tidak stabil. Massa piknometer dan massa cairan + piknometer tak diukur dalam percobaan ini. Sehingga nilai berat jenis masing-masing cairan diperoleh dari literature yang ada

VIII KESIMPULAN
1. Tegangan permukaan cairan dapat ditentukan dengan metode tetes
2. Tegangan permukaan suatu cairan dipengaruhi oleh kepolaran, suhu, jumlah tetesan, dan bentuk tetesannya
3. Semakin polar dan semakin besar perbedaan momen dipole antara unsur-unsur penyusun senyawa tersebut maka makin besar pula tegangan permukaannya.
4. Semakin rendah suhu pada saat melakukan percobaan, semakin kecil tegangan permukaan cairan
5. Semakin banyak jumlah tetesan suatu cairan, tegangan permukaanya semakin kecil
6. Semakin polar suatu cairan, semakin kuat gaya tarik menarik antar molekul dan fase uapnya sehinga makin lambat tetesannya
7. Semakin nonpolar suatu cairan, semakin lemah gaya tarik menarik antar molekul dengan fase uapnya sehingga semakin cepat tetesannya.
8. Tegangan permukaan air adalah 72,8 dyne/cm
9. Tegangan permukaan CCl4 adalah 28,756 dyne/cm
10. Tegangan permukaan aseton adalah 24,648 dyne/cm
11. Berdasarkan tingkat kepolarannya air > aseton > CCl4
12.
IX. DAFTAR PUSTAKA
http://community.um.ac.id/archive/index.php/t-72458.html