II. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 5.1 Analisis Data
F = m.g F = 4πR . γ
γ
F
; R jari jari jari jari cincin 4π R
4π R 4 3,14 2,95cm
4 3,14 2,95 10 2 m
0,37052 m
a. Cairan Murni Aquades
F = 10,5 mN = 10,5 x 10 -3 N 10,5 10 3 N
γF
4π R
0,37052m 10,5 10
3
Kg.m s
2
0,37052m
2,833 10
Kg
2
s
2
gram 28,33
Kloroform
F = 5 mN = 5 x 10 -3 N 5 10 3 N
γF
4π R
0,37052m 5 10
Kg.m
3
s
2
0,37052m
1,349 10
2
Kg s
2
gram 13,49
s
M in yak yak Goreng Goreng
F = 7 mN = 7 x 10 -3 N 7 10 3 N
γ F
4π R
0,37052m
7 10
b.
3
Kg.m s
0,37052m
Campuran Detergen
D etergen 0,05%
F = 8 mN
2
1,889 10
2
Kg s
2
18,89
gram s
2
2
s
2
= 8 x 10-3 N 8 10 3 N
γ F
4π R
0,37052m
8 10
Kg.m
3
s
0,37052m
2
2,159 10
2
Kg s
2
21,59
gram
Detergen 0,1%
F = 7 mN = 7 x 10-3 N 7 10 3 N
γ F
7 10
4ππ 3
0,37052 m
Kg.m s
2
0,37052m
1,889 10
2
Kg s
2
gram 18,89
s
2
Detergen 0,15%
F = 6, 5 mN = 6,5 x 10 -3 N 6,5 10 3 N
F
4 R
0,37052 m
Kg .m s 0,37052 m
6,5 10
3
2
1,754 10
3
Kg s
2
gram 17,54 s
Detergen 0,20%
F = 6 mN = 6 x 10 -3 N 6 10 3 N
F
4 R
0,37052 m
Kg .m s 0,37052 m
6 10
3
Detergen 0,25%
F = 5,5 mN = 5,5 x 10 -3 N
2
1,619 10
3
Kg s
2
gram 16,19 s
2
2
s
2
5,5 10 3 N
F
4 R
0,37052 m
Kg .m s 0,37052 m
5,5 10
3
2
1,484 10
3
Kg s
2
gram 14,84 s
2
c. Campuran Air dan kloroform
F = 9 mN F = 9 x 10 -3 N 9 10 3 N
γF
4π R
0,37052m
9 10
d.
Kg.m
3
s
0,37052m
2
2,429 10
2
Kg s
2
24,29
Campuran Ai r dan minyak
F = 10 mN = 10 x 10 -3 N 10 10 3 N
γF
4ππ
10 10
e.
3
0,37052m
Kg.m s
2
0,37052m
2,698 10
2
Kg s
2
gram 26,98
s
Campuran air - mi nyak goreng- deter gen
F = 5 mN = 5 x 10 -3mN 5 10 3 N
γ F
4ππ
5 10
f.
3
0,37052 m
Kg.m
0,37052 m
s
2
1,349 10
2
Kg s
2
Campuran air - k lor oform- deter gen
F = 6 mN = 6 x 10 -3mN
13,49
gram s
2
2
gram s
2
6 10 3 N
γF
4ππ
6 10
3
0,37052m
Kg.m s
0,37052 m
2
1,619 10
2
Kg s
2
16,19
gram s
2
5.2 Pembahasan
Data hasil perhitungan di atas kemudian disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Nilai tegangan permukaan pada hasil percobaan Campuran
-2
Tegangan Permukaan (gram/s )
Aquades
28,33
Kloroform
13,49
Minyak goreng
18,89
Campuran detergen 0,05%
21,59
Campuran detergen 0,10%
18,89
Campuran detergen 0,15%
17,54
Air + kloroform
24,29
Air + minyak
26,98
Air-minyak- detergen
13,49
Air- kloroform-detergen
16,19
Dalam percobaan penentuan tegangan permukaan atau antar muka ini digunakan metode tensiometer Du-Nouy Prinsip dari metode du-nouy ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan yang berbentuk lapisan monomolekular atau disebut dengan molekul surfaktan. Berdasarkan tabel diatas dapat dilihat nilai dari tegangan permukaan (γ) cairan murni dan campuran. Dalam hal ini nilai tegangan permukaan cairan murni dan campuran tidak sama antara satu dengan yang lainnya. Hal ini disebabkan oleh kekuatan gaya tarik antara molekul-molekulnya. Tegangan permukaan berbanding lurus dengan besarnya gaya tarik antar molekul, dimana tegangan permukaan akan semakin besar seiring dengan semakin besarnya gaya tarik antar permukaannya.
Tegangan permukaan suatu cairan terjadi akibat molekul-molekul dalam suatu cairan ditarik ke segala arah oleh gaya tarik antar molekul, dan tidak ada kecenderungan untuk ditarik ke arah tertentu. Oleh karena itu, gaya tarik menarik antar molekul ini cenderung menarik molekul-molekul ke dalam cairan dan menyebabkan tegangan permukaan menegang seperti lapisan tipis elastis. Ukuran gaya elastis pada permukaan cairan tersebut disebut dengan tegangan permukaan. Selain itu, tegangan permukaan juga dipengaruhi oleh luas permukaan cairan. Dari percobaan yang telah dilakukan, diperoleh gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin platinum saja adalah 15 mN. Berdasarkan percobaan pengukuran tegangan permukaan terhadap cairan murni diperoleh tegangan permukaan air/udara sebesar 28,33 g/s 2 dimana gaya yang diperlukan sebesar 10,5 mN. Tegangan permukaan cairan murni kloroform/udara adalah 13,49 g/s 2 dan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin sebesar 5 mN. Tegangan permukaan minyak goreng/udara adalah 18,89 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin sebesar 7 mN. Berdasarkan nilai yang diperoleh, maka dapat ditentukan besar tegangan permukaan aquades/udara adalah yang paling besar, diikuti oleh minyak goreng/udara dan yang terakhir adalah kloroform/udara. Tegangan permukaan suatu cairan berbanding terbalik dengan luas permukaan cairan. Luas permukaan air lebih kecil daripada luas permukaan dari minyak dan kloroform. Pada molekul air terdapat perbedaan keelektonegatifan yang besar antara atom O dan atom H penyusun air, dimana perbedaan kelektronegatifan tersebut menyebabkan adanya momen dipol yang besar, sehingga air bersifat sangat polar. Adanya momen dipol tersebut menyebabkan ikatan/interaksi antara molekul-molekul air sangat kuat (ikatan hidrogen) sehingga luas permukaan air kecil. Molekul minyak memiliki rantai karbon yang terikat pada gugus karboksilat. Rantai hidrokarbon minyak menyebabkan minyak memiliki sifat tidak polar sedangkan gugus karboksilat yang terikat pada rantai tersebut memiliki sifat polar mengingat gugus karboksilat terdiri dari atom O yang memiliki keelektronegatifan besar. Dalam minyak, atom O akan membentuk ikatan hidrogen dengan atom H dari gugus karboksilat pada molekul minyak lainya. Namun, besarnya interaksi ini tidaklah lebih besar daripada interaksi yang terjadi pada air. Hal tersebut dikarenakan gugus karboksilat mengikat rantai hidrokarbon panjang yang bersifat non polar, dimana interaksi gugus karboksilat tersebut akan direduksi oleh adanya rantai hidrokarbon tersebut melalui rintangan sterik. Hal tersebut menyebabkan luas permukaan minyak lebih besar dari air.
Kloroform memiliki tegangan permukaan terkecil atau memiliki luas permukaan terbesar diantara cairan lainya. Hal tersebut dikarenakan pada molekul kloroform terdapat tiga buah atom Cl dan sebuah atom H yang terikat pada sebuah atom H. Adanya tiga buah atom Cl yang memiliki keelektronegatifan besar tersebut menyebabkan momen dipol yang terbentuk sangat kecil. Selain itu, dengan adanya tiga buah atom Cl yang terikat pada atom C menyebabkan secara keseluruhan distribusi elektron pada molekul kloroform berbentuk bola (terpusat) sehingga tidak memungkinkan terjadi interaksi. Tidak terjadinya interaksi tersebut dikarenakan tidak adanya perbedaan dipol pada molekul kloroform, sehingga menyebabkan luas permukaannya besar. Pada percobaan selanjutnya dilakukan pengukuran tegangan permukaan campuran detergen dengan berbagai konsentrasi, meliputi 0,05% ; 0,10% ; 0,15%. ; 0,20% dan 0,25% Dari hasil pengukuran diperoleh untuk campuran
detergen 0,05% memiliki tegangan
permukaan 21,59 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin adalah 8 mN. campuran detergen 0,10% memiliki tegangan permukaan 18,89 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin adalah 7 mN. Untuk campuran detergen 0,15% memiliki tegangan permukaan 17,54 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin adalah 6,5 mN. Untuk campuran detergen 0,20% memiliki tegangan permukaan 16,19 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangakat cincin adalah 6 mN. Sedangkan untuk campuran detergen 0,25% memiliki tegangan permukaan 14,84 g/s 2 dengan gaya yang diperlukan untuk mengangkat cincin adalah 5,5 mN Dari hasil di atas, diketahui bahwa semakin besar konsentrasi detergen, maka semakin kecil tegangan permukaan atau dengan kata lain semakin besar luas permukaannya. Hal tersebut dikarenakan pada detergen mengandung senyawa (surfaktan) yang bersifat emulsifier. Senyawa yang dimaksud merupakan senyawa yang terdiri dari gugus fungsi (kepala) dan ekor (rantai). Jika senyawa ini ditambahkan ke dalam air, maka ikatan hidrogen akan rusak. Rusaknya ikatan hidrogen diakibatkan oleh adanya rantai nonpolar (ekor) yang menyebabkan adanya rintangan sterik sehingga jarak atom H dan atom O menjauh dan akhirnya ikatan hidrogen putus. Oleh karena itu, luas permukaan akan semakin besar atau dengan kata lain tegangan permukaan semakin kecil dengan semakin banyak penambahan detergen. Pengukuran selanjutnya dilakukan terhadap campuran antara kloroform dengan aquades dan campuran antara air (aquades) dengan minyak goreng. Campuran air-minyak dan air-kloroform memerlukan gaya masing-masing sebesar 10 mN dan 9 mN. Tegangan permukaan campuran air-minyak goreng adalah 26,98 g/s2 sedangkan tegangan permukaan air-kloroform sebesar 24,29 g/s2. Jika dibandingkan dengan tegangan permukaan air
murni/udara, maka tegangan permukaan campuran cairan-cairan tersebut adalah lebih kecil daripada zat murninya. Hal ini disebabkan karena pengukuran tegangan permukaan dilakukan pada perbatasan antara dua lapisan yang terbentuk dari campuran air dan kloroform serta perbatasan antara dua lapisan yang terbentuk dari campuran air dan minyak. Molekulmolekul kloroform dan minyak yang tersebar dalam air ini akan mengganggu daya tarik antar molekul-molekul air, dalam hal ini adalah ikatan hidrogen antara air itu sendiri. Dengan demikian, gaya tarik molekul air dengan campurannya (kloroform dan minyak) akan menjadi lebih lemah dibandingkan dengan air murni sehingga luas permukaan campuran air dengan kloroform dan air dengan minyak akan menjadi lebih besar dan tegangan permukaan akan lebih kecil. Pengukuran selanjutnya dilakukan terhadap campuran antara air- minyak- detergen dengan air-kloroform-detergen. Campuran air-minyak-detergen memerlukan gaya sebesar 5mN. Sedangkan campuran air-kloroform-detergen memrlukan gaya sebesar 6mN. Jika dibandingkan dengan tegangan permukaan campuran air-minyak dan air-kloroform, maka tegangan permukaan campuran tersebut lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh penambahan detergen pada air yang berminyak mengakibatkan butiran-butiran detergen akan hancur dan memenuhi bagian permukaan sehingga luas permukaan bertambah dan tegangan permukaan kecil. Pada campuran air-kloroform-detergen memiliki tegangan permukaan lebih besar dari campuran air-minyak-detergen. Hal ini disebabkan karena penambahan kloroform yang memiliki sifat non polar dapat berinteraksi secara van der Waals dengan gugus hidrofobik dari
molekul detergen yang akan meningkatkan tegangan permukaan. Penambahan
kloroform mencegah pembentukan misel sehingga permukaan cairan menjadi lebih kaku. III. SIMPULAN
Berdasarkan analisis data dan pembahasan, maka dapat ditarik beberapa simpulan sebagai berikut. 1. Besarnya tegangan permukaan dari cairan murni yaitu air = 268,33 gram/s -2, kloroform = 13,49 gram/s -2 dan minyak = 18,89 gram/s -2. Sedangkan tegangan permukaan dari campuran yaitu detergen dengan konsentrasi 0,05% = 21,59 gram/s -2, konsentrasi 0,10% = 18,89 gram/s -2, konsentrasi 0,15% = 17,54 gram/s -2, konsentrasi 0,20% = 16,19 gram/s 2
, dan konsentrasi 0,25% = 14,84 gram/s -2 . Campuran minyak dan air = 26,98 gram/s -2
serta campuran kloroform dan air = 24,29 gram/s -2. Campuran air-minyak-detergen = 13,49 gram/s-2, dan campuran air-kloroform-detergen 16,19 gram/s -2.
2. Penambahan surface active agent (surfaktan) ke dalam air dapat mengurangi tegangan permukaan (γ) air, dimana semakin besar konsentrasi surfaktan yang digunakan maka tegangan permukaan air akan semakin kecil. Detergen dalam air akan membentuk misel yang bersifat polar sehingga akan menarik molekul air yang juga bersifat polar (prinsip like dissolve like), dimana molekul air yang semula terakumulasi banyak pada permukaan akan tertarik ke dalam misel. Hal ini selanjutnya menyebabkan tegangan permukaan air berkurang.
