LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN Oleh : Nama : I Gede Dika Virga Saputra NIM : Kelompok : IV.B JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 03

2 Laporan Praktikum Kimia Fisika Viskositas Cairan Berbagai Larutan Oleh : I Gede Dika Virga Saputra ( ) Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana 03 Abstrak Tujuan dari percobaan ini untuk untuk menentukan viskositas cairan dengan metode Ostwald, mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan atau berbagai larutan dan mengetahui hubungan antara koefisien viskositas, massa jenis, dan waktu antara suatu cairan tertentu dengan cairan pembandingnya. Penentuan nilai viskositas dilakukan dengan mengukur aquades sebagai standar pengukuran dengan menggunakan viskometer Ostwald. Setelah diketahui besar viskositas aquades kemudian dilakukan pengukuran pada larutan etanol, aseton, dan CCl 4. Kemudian penentuan densitas dengan menggunakan piknometer. Hasil dari pengamatan dan pengukuran menunjukkan viskositas dan fluiditas yang berbeda-beda. Adapun urutan viskositas dari yang memiliki nilai viskositas tertinggi yaitu etanol > aquades > aseton > CCl4 sedangkan urutan fluiditas dari yang memiliki nilai fluiditas terbesar yaitu CCl4 > aseton > aquades > etanol. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, gaya tarik antar molekul, konsentrasi dan tekanan. Kata kunci : metode ostwald, viskositas ostwald, viskositas, fluiditas,, faktor pengaruh. Pendahuluan Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair dapat kita lihat lebih kental daripada minyak kelapa. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu bagian dan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain. Kekentalan suatu sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir, dimana makin tinggi kekentalan maka makin besar hambatannya. Kekentalan didefenisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk menggerakkan secara berkesinambungan suatu permukaan datar melewati permukaan datar lain dalam kondisi mapan tertentu bila ruang diantara permukaan tersebut diisi dengan cairan yang akan ditentukan kekentalannya Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (hanya untuk fluida), viskositas adalah ketebalan atau pergesekan internal. Oleh karena itu, air memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu atau minyak memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut. Viskositas menentukan kemudahan suatu moleku bergerak karena adanya

3 gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, gaya tarik antar molekul, konsentrasi dan tekanan. Suhu dan viskositas umumnya berbanding terbalik, semakin tinggi suhu maka viskositasnya semakin rendah. Fluida, baik cair maupun gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi atau gaya tarik menarik antara molekul sejenis. Sedangkan pada zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul. Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir contohnya air. Sebaliknya fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir contohnya minyak goreng, oli, madu dll. Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koefisien viskositas (μ). Kebalikan dari viskositas disebut fluiditas yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida. Viskometer adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa kapiler, bila cairan itu mengalir cepat maka viskositas cairan itu rendah misalnya air dan bila cairan itu mengalir lambat maka dikatakan viskositasnya tinggi misalnya madu. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas Ada beberapa viskometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan, yaitu Viskositas Ostwald untuk menentukan laju aliran kuat kapiler, Viskositas Hoppler : laju bola dalam cairan dan Viskositas VT-03E/VT-04E : gaya yang diperlukan untuk memutar silinder yang konsentris pada kecepatan sudut tertentu. Pada viskositas ostwald yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Bahan dan Metode Percobaan Pada percobaan kali ini menggunakan metode viskositas oswald untuk menentukan laju aliran kuat kapiler degan menggunakan alat-alat diantaranya Viskometer Oswald, termostat, stopwatch, pipet ukur 5 ml, gelas beaker, pompa karet, piknometer dan neraca digital. Bahan-bahan yang digunakan seperti aquades (air suling), CCl 4, aseton dan etanol. a. Cara Pengerjaan Percobaan ini dilakukan dengan meletakkan viskometer dalam thermostat pada posisi vertical kemudian 5 ml cairan dimasukkan ke dalam reservoir A sehingga kalau cairan ini dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kira-kira masih terisi setengahnya. Lalu dengan pengisap atau meniup bawa cairan B sampai sedikit diatas garis m. Kemudian cairan tersebut dibiarkan mengalir secara

4 bebas. Waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari m ke n dicatat. Pengerjaan ini dilakukan sebanyak 3 kali. Rapat massa cairan pada suhu cairan ditentukan dengan piknometer. Viskometer yang digunakan sama dengan viskometer sebelumnya yang telah digunakan. Data Pengamatan Pengukuran Viskositas Waktu (s) Percobaan I II III Aquades,60 5,45 5,65 CCl 4 7,0 9,8 7,5 Aseton 8,7 9,8 7, Etanol 5,39 5,70 49,87 V cairan = 5 ml Pengukuran Densitas dengan Piknometer Percobaan Berat (gram) I II III Aquades,50,50,50 CCl 4 8,03 8,03 8,03 Aseton 0,3 0,3 0,3 Etanol,4,4,4 Berat kosong piknometer 0 ml =,59 g Etanol t etanol(s) Aseton CCl 4 air = etanol (g/ml) ηair etanol 5,39 0,99,005,085 5,70 0,99,005, ,87 0,99,005,035 t aseton(s) aseton ηair etanol =,0688 cp aseton 8,7 0,780,005 0,597 9,8 0,780,005 0,69 7, 0,780,005 0,549 t CCl 4 (s) CCl 4 (g/ml) aseton = 0,586 cp ηair CCl 4 7,0,558,005,0846 9,8,558,005,86 7,5,558,005,0993 CCl4 =,375 cp Hasil Perhitungan Standar = Aquades (Air Suling) Massa Air = (m piknometer+air) m piknometer kosong =,50,59 = 9,9 gram Volume air = 0 ml η air

5 Hasil dan Pembahasan Dalam percobaan yang berjudul Viskositas cairan berbagai larutan bertujuan untuk menentukan viskositas cairan dengan metode Ostwald, mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan atau berbagai larutan dan mengetahui hubungan antara koefisien viskositas, massa jenis, dan waktu antara suatu cairan tertentu dengan cairan pembandingnya. Viskositas merupakan kekentalan zat cair, dapat didefinisikan sebagai sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser (t) pada waktu bergerak atau mengalir dan disebabkan juga oleh kohesi antar partikelnya. Pada percobaan kali ini metode yang digunakan yaitu metode Oswald dengan Viskometer Oswald. Prinsip kerja dengan menggunakan viskometer Oswald yaitu pertama tama cairan yang akan dimasukkan ke dalam reservoir A di ambil 5 ml. Kemudian viskometer diletakkan dalam termostat pada posisi vertikal, kemudian dimasukkan cairan melewati garis m dan reservoir A masih terisi setengahnya. Dengan penghisap, cairan B dibawa sampai sedikit melewati garis m dan dibiarkan mengalir secara bebas ke n. Waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari garis m ke garis n diukur dengan menggunakan stopwatch lalu dicatat dalam data pengamatan. Percobaan diulangi sebanyak dua kali lagi untuk tiap tiap cairan. Dalam percoban ini, tidak hanya nilai viskositas yang diukur, melainkan nilai dari fluiditas juga diukur. Fluiditas merupakan kebalikan dari koefisien viskositas, selain itu fluiditas juga merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Semakin kecil fluiditas suatu cairan maka semakin lama waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir. Dan sebaliknya, semakin besar fluiditasnya maka semakin sedikit waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir. Pada percobaan kali ini cairan yang ditentukan viskositasnya yaitu aquades (air suling), aseton, etanol dan CCl4. Setiap cairan ini, memiliki viskositas yang berbeda-beda Dari hasil pengamatan, didapatkan bahwa masing-masing cairan mempunyai waktu yang berbeda untuk mengalir dalam viskometer, untuk etanol dibutuhkan waktu (5,39 ; 5,70 ; 49,87) detik, aseton membutuhkan waktu (9,7 ; 9,8 ; 7,) detik dan CCl4 membutuhkan waktu (7,0 ; 9,8 ; 7,5) detik. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa cairan yang memerlukan waktu paling banyak untuk mengalir dalam viskometer adalah etanol dan yang memerlukan waktu paling sedikit adalah CCl 4, sedangkan air suling yang digunakan sebagai cairan pembanding memerlukan waktu yang lebih banyak dari aseton dan CCl4 yaitu (,60 ; 5,45 ; 5,65) detik. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat kekentalan CCl 4 lebih kecil daripada tingkat kekentalan larutan lainnya, sedangkan etanol memiliki kekentalan yang lebih besar dibandingkan aseton, CCl 4 dan aquades. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, gaya tarik antar molekul, konsentrasi dan tekanan. Hasil ini sesuai dengan teori yang ada dimana makin kental suatu cairan, maka besar gaya yang dibutuhkan untuk mengalir dari garis m ke n sehingga memerlukan

6 waktu yang cukup lama. Nilai viskositas dapat dilihat dari waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir. Etanol memiliki nilai viskositas paling besar karena adanya ikatan OH pada strukturnya dan bekerjanya dua macam gaya, salah satunya adalah gaya dipol-dipol yang dapat mempertahankan ikatan antar molekul tetap kuat. Dalam percobaan ini, menunjukkan bahwa etanol memiliki viskositas yang tinggi dibandingkan dengan aquades, aseton, dan CCl 4. Adapun urutan viskositas dari yang memiliki nilai viskositas tertinggi yaitu etanol > aquades > aseton > CCl 4. Viskositas yang diukur dengan menggunakan viskometer Oswald maka viskositas cairan dapat ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu. Jika waktu yang diperlukan sedikit, maka viskositas larutan tersebut tinggi, demikian pula sebaliknya jika waktu yang diperlukan oleh suatu larutan untuk mengalir dari garis m ke n maka larutan tersebut memiliki nilai viskositas yang rendah. Sedangkan etanol memiliki nilai fluiditas (ukuran kemudahan mengalir suatu fluida) yang paling kecil, sementara CCl 4 memiliki nilai fluiditas paling besar. Adapun urutan fluiditas dari yang memiliki nilai fluiditas terbesar yaitu CCl 4 > aseton > aquades > etanol. Untuk mengetahui kebenaran praktikum yang dilakukan maka dilakukan ralat untuk perhitungan. Berdasarkan ralat keraguan dimana nilai kebenaran praktikum yang diperoleh sebagian besar mendekati 00 %. Untuk pengukuran viskositas aseton, kebenaran praktikum yang diperoleh sebesar 96,9%, untuk etanol diperoleh sebesar 98,907 %, dan untuk CCl 4 diperoleh sebesar 95,977%. Hal ini menunjukkan bahwa dalam melakukan percobaan cukup teliti, namun terjadi sedikit kesalahan yang dilakukan praktikan pada saat percobaan seperti pada saat pengukuran yang tidak teliti sehingga mempengaruhi nilai kebenaran praktikum yang tidak mencapai angka 00%. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan viskositas atau derajat kekentalan merupakan tahanan yang dilakukan oleh suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Metode yang dipergunakan dalam percobaan ini yaitu metode Oswald dengan menggunakan Viskometer Oswald, yang memiliki prinsip dasar yaitu aliran cairan dan pipa kapiler. Viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu. Semakin besar viskositas suatu cairan, maka semakin lama waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari garis m ke n. Demikian pula sebaliknya, semakin kecil viskositas suatu cairan, maka semakin cepat waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari garis m ke n. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti suhu, gaya tarik antar molekul, konsentrasi dan tekanan. Adapun urutan viskositas dari yang memiliki nilai viskositas tertinggi yaitu etanol > aquades > aseton > CCl 4 sedangkan urutan fluiditas dari yang memiliki nilai fluiditas terbesar yaitu CCl 4 > aseton > aquades > etanol. Daftar Pustaka Arto Fluida dan viskositas. Dapat diakses di Diakses pada tanggal mei 03. Chang, Raymond Kimia Dasar Konsep-konsep Inti. Erlangga : Jakarta Bird, Tony Kimia Fisik untuk Universitas. Alih Bahasa: Kwee Ie Tjen. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama

7 Dogra,S.K.990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. UI-Press : Jakarta Nindia. 00. Viskositas. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Padjadjaran Reid, C. Rober, dkk. 99.Sifat Gas dan Zat Cair, Edisi Ketiga. PT Gramedia Pustaka : Jakarta. LAMPIRAN Tim Laboratorium Kimia Fisika. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. 03. Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Udayana : Bukit Jimbaran Jawaban Pertanyaan. Bilangan Reynold adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/l) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude. Untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis. Bilangan Reynold (Re) merupakan bilangan tak berdimensi yang dipakai untuk menentukan distribusi kecepatan suatu aliran sehingga dapat menentukan sifat suatu aliran ( Re <00 : Laminer, Re >00 : Turbulen ). Dimana nilai bilangan reynold dapat ditentukan dengan persamaan : Keterangan : D v ρ = diameter = laju alir = densitas µ = viskositas. Cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan adalah dengan metode bola jatuh. Metode ini menyangkut gaya gravitasi yang seimbang dengan gerak alirannya pekat. Dimana benda yang jatuh mempunyai kecepatan yang semakin besar, namun juga diimbangi dengan besarnya gaya gesek, saat setimbang kecepatan benda jatuh tetap. η = dimana : b adalah bola jatuh g adalah gaya gravitasi v adalah volumen Re.v. D rb ( dh d) g gv

8 η adalah viskositas dengan perbandingan digunakan rumus : ( ab d = ) t ( ab d ) t

9 LAMPIRAN Perhitungan Data A. Perhitungan Massa Jenis dan Viskositas Air (Aquadest) Standar = Air Suling Massa Air = ( massa Piknometer + Air ) Massa Piknometer kosong =,50,59 = 9,9 gram Volume air = 0 ml η air air = Etanol Diketahui : Massa piknometer kosong Massa piknometer + etanol Massa etanol air Massa air =,59 g =,4 g = 9,83 g = g/ml = 9,9 g t air = 4,57 s Ditanya : a. etanol.? b. etanol.? Jawab : g/ml etanol air =,085 cp

10 Dengan cara yang sama didapat perhitungan untuk x pengulangan berikutnya: t etanol t air air etanol η air etanol (detik) (detik) (g/ml) (g/ml) 5,70 4,57 0,99,005, ,87 4,57 0,99,005,035 etanol =,0688 cp Aseton Diketahui : Massa piknometer kosong Massa piknometer + Aseton Massa Aseton air Massa air =,59 g = 0,3 g = 7,73 g = g/ml = 9,9 g t air = 4,57 dtk Ditanya : a. aseton.? Jawab : b. aseton.? g/ml aseton air = 0,597 cp Dengan cara yang sama didapat perhitungan untuk x pengulangan berikutnya:

11 t aseton t air air aseton η air aseton (detik) (detik) (g/ml) (g/ml) 9,8 4,57 0,780,005 0,69 7, 4,57 0,780,005 0,549 aseton = 0,586 cp CCl 4 Diketahui : Massa piknometer kosong Massa piknometer + CCl 4 Massa CCl 4 air Massa air =,59 g = 8,03 g = 5,44 g = g/ml = 9,9 g t air = 4,57 dtk Ditanya : a. CCl 4.? Jawab : b. CCl 4 g/ml air =,0846 cp Dengan cara yang sama didapat perhitungan untuk x pengulangan berikutnya:

12 t CCl 4 t air air CCl4 η air CCl4 (detik) (detik) (g/ml) (g/ml) 9,8 4,57,558,005,86 7,5 4,57,558,005,0993 CCl 4 =,375 cp B. Perhitungan Fluiditas Fluiditas CCl 4 CCl 4,0846 cp CCl CCl CCl CCl,0846 cp 0,99 4 Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut: Percobaan CCl 4 I,0846 0,99 II,86 0,839 III,0993 0,9097 CCl 4 = 0,888 Fluiditas Etanol Etanol =,085 cp Etanol Etanol Etanol,085cp Etanol 0,4796 Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut:

13 Percobaan Etanol Etanol I,085 0,4796 II,0977 0,4767 III,035 0,494 Etanol= 0,4835 Fluiditas Aseton Aseton Aseton Aseton Aseton 0,597 cp Aseton,6745 Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut: Percobaan Aseton Aseton I 0,597,6745 II 0,69,634 III 0,549,8 Aseton =,7099 I. RALAT KERAGUAN ETANOL Viskositas etanol Percobaan (cp) (cp) ( ) (cp) ( ) (cp).,085 0,034,7956 x 0-4.,0977,0688 0,089 8,35 x ,035-0,0453 0,509 x 0-4 ( ) 30,6686 x 0-4

14 ( ) n( n ) 30,6686x 0 3(3 ) ( ) (,0688,608x 0 ) cp,608x0 Ralat nisbi x 00%,0688 Kebenaran 00%,093% 98,907% -4,6080 cp x00%,093% ASETON Viskositas aseton Percobaan (cp) (cp) ( ) (cp) ( ) (cp). 0,597 0,0,3 x ,69 0,586 0,058 6,6564 x ,549-0,037 3,6900 x 0-4 ( ) 9,467 x 0-4 ( ) n( n ) 9,467 x0 3(3 ) ( ) (0,586,60 Ralat nisbi 4 ) cp,60 x00% 0,586 Kebenaran 00% 3,78% 96,9%,6 x 0 cp x00% 3,78% CCl 4 Viskositas CCl 4 Percobaan (cp) (cp) ( ) (cp) ( ) (cp).,0846-0,059 7,984 x 0-4.,86,375 0,09 8,99 x ,0993-0,038 4,594 x 0-4 ( ) 5,5686 x 0-4

15 95,977% 4,03% 00% 4,03 % 00%, , % ) 0 4,5747 (,375 ) ( 0 4,5747 ) 3(3 0 5,5686 ) ( ) ( 4 Kebenaran x x nisbi Ralat cp cp n n