ABSTRAK: pada percobaan ini dilakukan percobaan viskositas cairan untuk menentukan Praktikan melakukan percobaan viskositas cairan untuk
menentukan sifat-sifat molekul menggunakan pengukuran viskositas, menentukan
jari-jari molekul senyawa sederhana dan massa molekul relatif suatu
makromolekul. Pada percobaan ini praktikan mengukur waktu alir larutan gliserol
dengan konsentrasi 1 ; 0,75 ; 0,5 dan 0,25M, serta waktu alir pelarut aquades dan larutan amilum dengan
variasi konsentrasi (g/mL) yang sama dengan gliserol menggunakan viskometer. Setalah melakukan
percobaan, praktikan memperoleh data waktu alir larutan gliserol dan amilum lebih
besar daripada waktu alir pelarut aquades yang menunjukkan bahwa viskositas
larutan gliserol dan amilum lebih besar daripada viskositas pelarut. Semakin
besar konsentrasi larutan menyebabkan waktu alir larutan juga semakin besar
(lambat) yang artinya viskositas meningkat seiring meningkatnya konsentrasi
larutan. Data waktu alir larutan dan pelarut dapat digunakan untuk mententukan
jari-jari molekul gliserol yaitu 2,96 x 10-8 Å, sedangkan perhitungan
teoritis, jari-jari gliserol adalah 7,55 Ǻ dan massa molekul relatif amilum
secara teoritis yaitu 3272,30 g/mol sedangkan berdasarkan percobaan yaitu 8,72
g/mol.
I.
PENDAHULUAN
Viskositas adalah indeks
hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran
cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Viskositas ini juga disebut
sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah
volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu (Bird, 1993)
Makin kental suatu cairan,
makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan
tertentu. Viskositas disperse koloid dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase
dispersi dengan viskositas rendah, sedang sistem dispersi yang mengandung
koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan
viskositas merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel (Respati, 1981).
Aliran cairan dapat
dikelompokkan ke dalam dua tipe. Yang pertama adalah aliran “laminar” atau
aliran kental, yang secara umum menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah
pipa dengan garis tengah kecil. Aliran yang lain adalah aliran “turbulen”, yang
menggambarkan laju aliran yang besar melalui pipa dengan diameter yang lebih
besar. (Dogra, 1990).
Bila
viskositas gas meningkat dengan naiknya temperature, maka viskositas cairan
justru akan menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan
yang merupakan kelebihan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya
temperature (Bird,1993).
Cara-cara penentuan viskositas:
·
Viscometer Ostwald
Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang
dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler
dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. (Respati,1981).
·
Viskometer hoppler
Pada viscometer ini yang diukur adalah waktu yang
dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setinggi tertentu.
Suatu benda karena adanya gravitasi akan jatuh melalui medium yang
berviskositas (seperti cairan misalnya), dengan kecepatan yang semakin besar
sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila
gravitasi sama dengan fictional resistance medium (Bird,1993).
Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi
keseimbangan sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes (Streeter,1996)
:
Ŋ = { 2/g r3 (ρbola – ρcair) g } / Vmax
Vmax = h / t
Dimana : t = waktu jatuh bola pada ketinggian h
Konsep Viskositas
Fluida,
baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan
yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan
antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang
membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida-fluida tersebut
mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya
tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas
disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Bird, 1993).
Perlu diketahui
bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill = nyata).
Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari,
seperti air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan
fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari.
Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis
aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok bahasan fluida
dinamis) (Bird, 1993).
Satuan sistem
internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S (pascal
sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah
dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp).
1 cp = 1/1000 p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan
Prancis, almarhum Jean Louis Marie Poiseuille(While, 1988).
1 poise =
1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida
adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair.
Jarak antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel
itu. Molekul-molekul itu tidak terikat
pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Jadi
kecepatan fluida atau massanya kecepatan volume tidak mempunyai makna yang
tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus berubah
(While, 1988).
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas (Dudgale,1986) :
1.
Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik
maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena
adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu
ditingkatkan dan menurun kekentalannya.
2. Konsentrasi
larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan.
Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula,
karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap
satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikrl
semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.
3. Berat molekul
solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute.
Karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban yang
berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.
4. Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu
cairan.
Tujuan dari percobaan ini adalah menggunakan pengukuran
viskositas untuk menentukan
sifat-sifat molekul, menentukan jari-jari molekul senyawa sederhana dan
menentukan massa molekul relatif suatu makromolekul
II.
METODOLOGI
II.1.
Alat dan Bahan
Alat
yang digunakan adalah 1 buah viskometer canon fenske dan stopwatch. Sedangkan
bahan yang digunakan yaitu larutan gliserol 1M atau 92,1 g/L, etanol 96%/
aseton, dan larutan amilum serta aquades.
II.2. Prosedur
Pada penentuan dimensi molekul praktikan menyiapkan
larutan gliserol dengan konsentrasi 1,0 ; 0,75; 0,5; dan 0,25 M dari stok 1 M.
Lalu praktikan membersihkan bagian dalam viskometer dengan menggunakan alkohol/
aseton dan mengeringkannya dengan hair dryer. Praktikan memasukkan 8-10 mL
larutan gliserol 0,25 M ke dalam viskometer dengan menggunakan pipet ukur,
kemudian menempatkan viskometer pada penyangga dan membiarkannya selama 10
menit agar tecapai suhu kesetimbangan. Setelah itu, praktikan mengukur waktu
yang diperlukan larutan gliserol untuk melewati jarak antara dua tanda yang
terdapat pada viskometer(waktu alir), dengan menghisap larutan melalui ujung
alat menggunakan bola hisap, sampai cairan berada di bawah tanda viskometer.
Lalu praktikan membiarkan cairan mengalir naik, dan mencatat waktunya dengan
mengulangi langkah ini dua kali. Praktikan mengulangi prosedur penentuan
dimensi molekul untuk larutan gliserol 0,5; 0,75 dan 1 M dengan waktu alir
akuades sebagai pembanding.
Pada menentuan massa molekul polimer praktikan menyiapkan
larutan amilum dengan konsentrasi 1,0; 0,75; 0,5 dan o,25 M dari stok 1 M . Lalu
praktikan membersihkan bagian dalam viskometer dengan menggunakan alkohol atau
aseton dan mengeringkannya dengan hair dryer. Praktikan memasukkan 8-10 mL
larutan amilum 0,25 M ke dalam viskometer dengan menggunakan pipet ukur,
kemudian menempatkan viskometer pada penyangga dan membiarkannya selama 10
menit agar tecapai suhu kesetimbangan. Setelah itu, praktikan mengukur waktu
yang diperlukan larutan amilum untuk melewati jarak antara dua tanda yang
terdapat pada viskometer(waktu alir), dengan menghisap larutan melalui ujung
alat menggunakan bola hisap, sampai cairan berada di bawah tanda viskometer.
Lalu praktikan membiarkan cairan mengalir naik, dan mencatat waktunya dengan
mengulangi langkah ini dua kali. Praktikan mengulangi prosedur penentuan
dimensi molekul untuk larutan amilum 0,5; 0,75 dan 1 M dengan waktu alir
akuades sebagai pembanding.
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah melakukan praktikum kali ini didapat data sebagai
berikut :
Penentuan Dimensi Molekul
Dari data yang diperoleh, grafik hubungan antara
konsentrasi dan η/ηo naik. Hal ini terjadi karena viskositas dipengaruhi
oleh konsentrasi larutan. Semakin besar konsentrasi larutan, maka viskositas
larutan tersebut juga besar. Selain itu, viskositas juga mempengaruhi waktu
alir larutan gliserol. Semakin besar viskositas suatu larutan maka semakin
banyak waktu yang dibutuhkan larutan tesebut untuk mengalir. Pada penentuan
dimensi gliserol, waktu yang dibutuhkan gliserol untuk mengalir bertambah
seiring dengan bertambahnya konsentrasi atau jumlah zat terlarut pada larutan
gliserol.
Dari data tersebut juga dapat diperoleh jari-jari molekul
gliserol. Jari-jari molekul gliserol adalah 2,96 x 10-8 Ǻ. Sedangkan
berdasarkan perhitungan teoritis, jari-jari gliserol adalah 7,55 Ǻ. Perbedaan
tersebut dikarenakan adanya gaya tarik menarik antarmolekul dan intramolekul.
Pada perhitungan teoritis, jari-jari hanya dihitung pada 1 molekul. Sedangkan
pada hasil percobaan, jari-jari molekul gliserol dipengaruhi oleh gaya tarik
antarmolekul gliserol. Sehingga jari-jari molekul gliserol pada percobaan lebih
pendek daripada jari-jari dari perhitungan teoritis.
Penentuan Massa Molekul
Dari data dan grafik yang di dapat, diketahui bahwa setiap
konsentrasi meningkat maka viskositas dari larutan tersebut semakin meningkat.
Konsentrasi mempengaruhi viskositas karena konsentrasi berhubungan dengan
banyaknya jumlah molekul pada suatu larutan, sehingga jika semakin besar konsentrasinya
akan semakin kental. Oleh karena itu, konsentrasi berbanding lurus dengan
peningkatan viskositas. Viskositas juga mempengaruhi waktu, jika waktu alir
yang digunakan semakin lama maka viskositas larutan juga tinggi, sehingga waktu
juga berbanding lurus dengan peningkatan viskositas. Berdasarkan data yang
diperoleh, didapatkan suatu persamaan dimana digunakan untuk menentukan massa
atom relatif dari amilum. Massa molekul relatif secara teoritis dari amilum
didapatkankan sebesar 3272,30 g/mol, sedangkan massa molekul relatif dari data
percobaan sebesar 8,72 g/mol.
IV.
KESIMPULAN
Dari praktikum ini dapat
disimpulkan bahwa viskositas
dapat menentukan massa molekul relatif dan jari-jari molekul suatu senyawa. Massa
molekul relatif secara teoritis dari amilum sebesar 3772,30 g/mol sedangkan
massa molekul relatif dari percobaan sebesar 8,72 g/mol. Jari-jari molekul
gliserol dari percobaan sebesar 2,9x10-8 Ǻ. Berdasarkan
perhitungan teoritis, jari-jari gliserol adalah 7,55 Ǻ. Perbedaan tersebut
dikarenakan adanya gaya tarik menarik antarmolekul dan intramolekul.
V.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Bird,
T., 1993, Kimia Fisik Untuk Universitas,
PT Gramedia, Jakarta
[2]Dudgale,
1986, Mekanika Fluida Edisi 3,
Erlangga, Jakarta
[3]Respati,
H., 1981, Kimia Dasar Terapan Modern,
Erlangga, Jakarta
[4]Streeter,
V. L. dan Benjamin, E., 1996, Mekanika
Fluida Edisi Delapan jilid I, Erlangga, Jakarta
[5]While,
F. M., 1988, Mekanika Fluida edisi ke-2
jilid I, Erlangga, Jakarta
[6]Dogra,
1990, Kimia Fisik dan Soal-Soal, UI-Press,
Jakarta
Tidak ada komentar:
Posting Komentar