Ketika berjalan-jalan di sebuah maLL saya mendapati sebuah majaLah yang menarik. Majalah tersebut menceritakan bahwa Facebook adalah sebuah situs jaringan sosial yang berkembang sangat pesat yang bahkan telah menyaingi dan melejit di depan menjauhi para pendahulunya seperti Friendster dan My Space. Facebook sendiri dibangun tahun 2004, tahun yang sama saat saya pertama kali mendaftar Friendster.
Facebook di bangun oleh seorang anak muda Amerika yang kuliah di Harvard. Gak bisa kebayang kan, kenapa orang yang lahir nya jauh di bawah anda malah bisa mengubah kehidupan dunia, khususnya dalam bidang jaringan situs sosial. Sebagai pemuda Indonesia saya juga ingin menyainginya, analoginya kalau dia bisa, kita juga bisa kan ?. Namun sayang saya memiliki banyak sekali keterbatasan. Selain keterbatasan mental :P juga fakta bahwa biaya internet di Indonesia masih tergolong mahal. Btw, saya juga mendapat informasi kalau Indonesia sedang menjalani kerja sama pembangunan kabel serat optik di bawah laut yang menghubungkan Indonesia dengan Hongkong. Yang konon dapat mempercepat dan mempermurah akses internet di Indonesia. Proyek itu rencana nya selesai tahun 2012. (Informasi ini juga saya dapat dari majalah di toko buku itu lho. Majalah Bisnis kalau gak salah.)
Budi anduk : “Loh kok ceritanya merembet-rembet sampai sini. Katanya mau cerita kenapa Facebook dilarang.”
Topan : “Oh iya ya, aku kok jadi lupa. Emang gimana ceritanya ?.”
Budi anduk : “Hyaaaa.. ha ha haiii..”
Topan : “Oke mas Budi saya lanjutkan ceritanya…..”
Sampai mana ya tadi, oh iya..
Facebook dilarang bukan sama pemerintah kok, tapi sama kebijakan sebagian kantor-kantor yang ada di Indonesia. Direksi kantor menganggap Facebook dapat mengurangi kinerja dan produktivitas di karenakan di meja kerjanya para pegawai justru asyik bermain-main dengan Facebook dibanding berkonsentrasi dan fokus pada pekerjaannya.
Tapi menurut saya, sebenarnya tergantung orang nya dan jenis pekerjaannya juga sih. Saya tanya sama teman saya nyatanya justru di malah males buka Facebook di kantornya, katanya sih “Kerja ya kerja, main ya main.” Ga bisa yang namanya “Bekerja sambil bermain”. Seperti slogannya majalah Bobo ya ?, eh bukan, itu kan “Bermain sambil belajar.” Katanya temen saya juga, bahwa tidak ada kebijakan untuk dilarang membuka Facebook di kantor. Mungkin belum aja kale, atau mungkin Direktur perusahannya yang gaptek. :P
Anyway, di Indonesia saya belum pernah mendengar seorang pekerja kantoran di pecat gara-gara Facebook. Tapi di perusahaan Cisco di Amerika hal ini pernah terjadi. Dia menulis di status halaman Facebook nya kalau bos dimana ia bekerja sungguh menyebalkan, dan kalau boleh milih ia ingin keluar saja dari perusahan itu. Keesokan harinya, doanya terkabul, ia mendapat peringatan yang berbuah pemecatan pada dirinya.
Topan : “Hal ini memberikan pelajaran pada kita, berhati-hatilah menulis update status Facebook Anda.
Budi sabun : “Facebook apa an sih ?”
Topan : “Hyaaa.. ha ha haiii.”
Hmm.. sekarang saya akan bercerita manfaat Facebook di lihat dari sudut pandang saya yang seorang mahasiswa semester 12 yang sedang ngerjain skripsi dan kok gak lulus-lulus. ( Loh kok malah curhat :P ).
Bagi saya seperti kebanyakan orang pada umumnya, manfaat Facebook adalah media dimana saya dapat menemukan teman-teman lama saya yang lucu-lucu dan temen-teman baru yang unik. Namun bagi saya pribadi yang saya rasakan, manfaat menggunakan Facebook adalah ia dapat menemani saya saat sedang sendirian. Saat sedang santai dan butuh teman. Saat saya gak bisa tidur. Tinggal koneksikan aja handphone butut saya ke Facebook, saya mungkin bisa ketawa-ketawa sendiri.
Lalu apa jawaban para profesional menanggapi manfaat Facebook. (Bukan jawaban pemuda bego seperti di atas). Manfaat Facebook untuk pebisnis atau pemilik blog ternyata sangat banyak. Salah satunya adalah menciptakan Brand Awareness (Pengenalan produk). Manfaat lainnya adalah berguna untuk SEO (Search Engine Optimizer) atau meningkatkan trafik ke blog kita.
Budi ciduk : “Bagi pemuda bego seperti saya, hal ini tidak begitu berpengaruh, lagian saya juga tidak punya blog.
Topan : “Weww.. bego kok bangga. Emang blog apa an sih.”
Ari buntung : “Blog itu boyband jadul, itu lho New Kid On The Blog.”
Topan, Budi ciduk dan kebo di sawah : “Hyaaaaa…. ternyata ada yang lebih bego dari kita ya.. Hehehe…”
Dan faktanya bukan hanya itu saja, Facebook bisa juga buat jualan. Sebagai contoh misalnya Anda adalah seorang penjual baju distro atau pengusaha telur bebek, dan mempunyai account di Facebook dan kemudian menceritakan tentang produk anda, maka besar kemungkinan teman atau orang yang ada dalam Network atau jaringan Anda akan tertarik untuk membeli.
Dan satu fakta lagi beranggapan bahwa trafik di Google telah menurun ketimbang Facebook dalam data pencarian, orang sekarang lebih cenderung menggunakan facebook dalam melakukan pencarian.
Pertanyaannya adalah : Akan kah Google membeli Facebook seperti yang dilakukannya kepada YouTube, Flickr dan perusahaan-perusahaan besar lainnya. Kita tunggu saja di episode berikutnya…
Itu manfaat Facebook menurut saya, bagaimana dengan anda?
Oli Anda Topan juga kan ? :P
Minggu, 23 Oktober 2011
VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR
I. TUJUAN
1.Menentukan viskositas cairan dengan metode Oswald.
2.Mempelajari pengaruh temperature terhadap viskositas cairan.
3.Mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan
II. LANDASAN TEORI
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 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,T. 1993)
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu .Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.( Bird,T. 1993)
Perlu diketahui bahwa viskositas alias kekentalan cuma ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida ril 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). Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar, padahal dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar tegar/kaku. Tujuannya sama, biar analisis kita menjadi lebih sederhana.( Bird,T. 1993)
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, almahrum Jean Louis Marie Poiseuille.
1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas
Air 0 1,8 x 10-3
20 1,0 x 10-3
60 0,65 x 10-3
100 0,3 x 10-3
Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3
Plasma Darah 37 1,5 x 10-3
Ethyl alcohol 20 1,2 x 10-3
Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3
Gliserin 0 10.000 x 10-3
20 1500 x 10-3
60 81 x 10-3
Udara 20 0,018 x 10-3
Hidrogen 0 0,009 x 10-3
Uap air 100 0,013 x 10-3
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair yang lain. Salah satunya adalah viskositas. Viskositas merupakan tahanan yang dilakukan oleh suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Sifat viskositas ini dimiliki oleh setiap fluida, gas, atau cairan. Viskositas suatu cairan murni adalah indeks hambatan aliran cairan. Aliran cairan dapat dikelompokan menjadi dua yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah pipa dengan garis tengah kecil. Sedangkan aliran turbulen menggambarkan laju aliran yang besar dengan diameter pipa yang besar. Penggolongan ini berdasarkan bilangan Reynoldnya.(Dogra,1984)
Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul dan ukuran serta jumlah molekul terlarut. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. 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,T.1993)
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 (h). Kebalikan dari Koefisien viskositas disebut fluiditas, , yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida. (Dogra,1984)
Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik menarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum sesuatu lapisan melewati lapisan lainnya diperlukan energy tertentu. Sesuai hokum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energy yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh factor e-E/RT dan viskositas sebanding dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empiric. (Dogra,1984)
h = A e-E/RT
A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relative dan volume molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses awal aliran. (Dogra,1984)
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
1. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut. (Soekardjo. 1997)
2. Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel. (Soekardjo. 1997)
3. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat. (Soekardjo. 1997)
4.Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar. (Soekardjo. 1997)
Viskositas cairan juga dapat ditentukan berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair, yaitu berdasarkan hukum Stokes. Dimana benda bulat dengan radius r dan rapat d, yang jatuh karena gaya gravitasi melalui fluida dengan rapat dm/db, akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi sebesar :
F1 = 4/3 πr3 ( d-dm ) g
Perbedaan antara viskositas cairan dengan viskositas gas adalah sebagai berikut :
Jenis Perbedaan Viskositas Cairan Viskositas Gas
Gaya gesek Lebih besar untuk mengalir Lebih kecil disbanding viskositas cairan
Koefisien viskositas Lebih besar Lebih kecil
Temperatur Temperatur naik,viskositas turun Temperatur naik,viskositas naik
Tekanan Tekanan naik,viskositas naik Tidak tergantung tekanan
Pengaruh Temperatur Pada Viskositas
Koefisien viskositas berubah-ubah dengan berubahnya temperature, dan hubungannya adlah :
log η = A + B/T ( a )
dimana A dan B adalah konstanta yang tergantung pada cairan. Persamaan di atas dapat ditulis sebagai:
η = A’eksp ( -∆Evis/RT )
(Soekardjo. 1997)
III. ALAT DAN BAHAN
A. Alat-alat yang digunakan
- Viscometer Oswald 1 buah
- Termometer 1 buah
- Piknometer 1 buah
- Beaker glass 1000 ml 1 buah
- Pipet tetes 1 buah
- Beaker glass 250 ml 1 buah
- Stopwatch 1buah
- Timbangan 1 buah
- Timbangan 1 buah
B. Bahan-bahan yang diperlukan
- Aquqdest
- Sirup obat batuk
IV. SKEMA KERJA
Ditimbang piknometer kosong yang kering dan bersih
Isilah piknometer yang kosong tersebut dengan sirup hingga pikno tersebut terisi penuh
Dengan menggunakan Viskometer tentukanlah Viskositas cairan (aquades dan sirup) yang diukur pada temperature 30,40,dan 50 0C
Piknometer yang telah terisi penuh tersebut ditimbang kembali untuk menentukan berat jenis sirup
Hitunglah dengan menggunakan stopwatch
Catatlah waktu yang diperlukan oleh cairan untuk mengalir,lakukan pekerjaan ini berkali-kali (minimal 3 kali) untuk satu kondisi cairan.
1.Menentukan viskositas cairan dengan metode Oswald.
2.Mempelajari pengaruh temperature terhadap viskositas cairan.
3.Mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan
II. LANDASAN TEORI
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 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,T. 1993)
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu .Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.( Bird,T. 1993)
Perlu diketahui bahwa viskositas alias kekentalan cuma ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida ril 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). Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar, padahal dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar tegar/kaku. Tujuannya sama, biar analisis kita menjadi lebih sederhana.( Bird,T. 1993)
Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, almahrum Jean Louis Marie Poiseuille.
1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas
Air 0 1,8 x 10-3
20 1,0 x 10-3
60 0,65 x 10-3
100 0,3 x 10-3
Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3
Plasma Darah 37 1,5 x 10-3
Ethyl alcohol 20 1,2 x 10-3
Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3
Gliserin 0 10.000 x 10-3
20 1500 x 10-3
60 81 x 10-3
Udara 20 0,018 x 10-3
Hidrogen 0 0,009 x 10-3
Uap air 100 0,013 x 10-3
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair yang lain. Salah satunya adalah viskositas. Viskositas merupakan tahanan yang dilakukan oleh suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Sifat viskositas ini dimiliki oleh setiap fluida, gas, atau cairan. Viskositas suatu cairan murni adalah indeks hambatan aliran cairan. Aliran cairan dapat dikelompokan menjadi dua yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah pipa dengan garis tengah kecil. Sedangkan aliran turbulen menggambarkan laju aliran yang besar dengan diameter pipa yang besar. Penggolongan ini berdasarkan bilangan Reynoldnya.(Dogra,1984)
Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul dan ukuran serta jumlah molekul terlarut. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. 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,T.1993)
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 (h). Kebalikan dari Koefisien viskositas disebut fluiditas, , yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida. (Dogra,1984)
Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik menarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum sesuatu lapisan melewati lapisan lainnya diperlukan energy tertentu. Sesuai hokum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energy yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh factor e-E/RT dan viskositas sebanding dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empiric. (Dogra,1984)
h = A e-E/RT
A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relative dan volume molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses awal aliran. (Dogra,1984)
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
1. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut. (Soekardjo. 1997)
2. Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel. (Soekardjo. 1997)
3. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat. (Soekardjo. 1997)
4.Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar. (Soekardjo. 1997)
Viskositas cairan juga dapat ditentukan berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair, yaitu berdasarkan hukum Stokes. Dimana benda bulat dengan radius r dan rapat d, yang jatuh karena gaya gravitasi melalui fluida dengan rapat dm/db, akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi sebesar :
F1 = 4/3 πr3 ( d-dm ) g
Perbedaan antara viskositas cairan dengan viskositas gas adalah sebagai berikut :
Jenis Perbedaan Viskositas Cairan Viskositas Gas
Gaya gesek Lebih besar untuk mengalir Lebih kecil disbanding viskositas cairan
Koefisien viskositas Lebih besar Lebih kecil
Temperatur Temperatur naik,viskositas turun Temperatur naik,viskositas naik
Tekanan Tekanan naik,viskositas naik Tidak tergantung tekanan
Pengaruh Temperatur Pada Viskositas
Koefisien viskositas berubah-ubah dengan berubahnya temperature, dan hubungannya adlah :
log η = A + B/T ( a )
dimana A dan B adalah konstanta yang tergantung pada cairan. Persamaan di atas dapat ditulis sebagai:
η = A’eksp ( -∆Evis/RT )
(Soekardjo. 1997)
III. ALAT DAN BAHAN
A. Alat-alat yang digunakan
- Viscometer Oswald 1 buah
- Termometer 1 buah
- Piknometer 1 buah
- Beaker glass 1000 ml 1 buah
- Pipet tetes 1 buah
- Beaker glass 250 ml 1 buah
- Stopwatch 1buah
- Timbangan 1 buah
- Timbangan 1 buah
B. Bahan-bahan yang diperlukan
- Aquqdest
- Sirup obat batuk
IV. SKEMA KERJA
Ditimbang piknometer kosong yang kering dan bersih
Isilah piknometer yang kosong tersebut dengan sirup hingga pikno tersebut terisi penuh
Dengan menggunakan Viskometer tentukanlah Viskositas cairan (aquades dan sirup) yang diukur pada temperature 30,40,dan 50 0C
Piknometer yang telah terisi penuh tersebut ditimbang kembali untuk menentukan berat jenis sirup
Hitunglah dengan menggunakan stopwatch
Catatlah waktu yang diperlukan oleh cairan untuk mengalir,lakukan pekerjaan ini berkali-kali (minimal 3 kali) untuk satu kondisi cairan.
ISOTERM ADSORBSI
Tujuan
Menentukan isotherm adsorbsi Freundlich
Teori
Adsorbsi merupakan gejala pengempulan molekul suatu zat pada permukaan zat lain. Sebagai akibat dari pada ketidak jenuhan gaya pada permukaan tersebut. untuk proses dalam larutan zat teradsorbsi tergantung pada beberapa faktor, yaitu :
Jenis absorban (zat yang mengadsorbi)
Jenis absorbat (zat yang diadsorbsi)
Luas permukaan adsorben
Konsentrasi zat terlarut
Temperature
Bagi suatu system adsorbsi tertentu, hubungan antara banyaknya zat yang teradsorbsi persatuan luas atau persatuan berat absorban dengan konsentrasi zat terlarut pada temperature tertentu disebut dengan isotherm adsorbsi ini dinyatakan sebagai :
x/m=K.c^n………………( 1 )
Dalam hal ini
x = jumlah zat yang teradsorbsi (gram)
m = jumlah absorban (gram)
c = konsentrasi zat terlarut dalam larutan
Setelah tercapai kesetimbangan adsorbs K dan n = tetapan
Maka persamaan ( 1 ) menjadi :
log x/m=log K+n log c……………….( 2)
Persamaan ini mengungkapkan bila suatu proses adsorbsi menurut isoterm freundlich, maka dialuan log X lim terhadap log c akan merupakan garis lurus. Dari garis dapat dievaluasi tetapan-tetapan K dan n.
Panas reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan energi produksi dan reaktan pada volume konstan (Δt) atau pada tekanan konstan (ΔH) sebagai contoh :
Reaktan (T) produk (r)
ΔE = E produk – E reaktan
Pada temperatur konstan dan volume konstan maka :
ΔH = H produk – H reaktan
Pada temperature konstan
Jika ΔE atau ΔH + reaksi endotermis
Jika ΔH atau ΔH - reaksi eksotermis
Adsorbsi molekul pada permukaan padatan melibatkan perubahan gerakan molekul gas tersebut dari tiga dimensi menjadi dua dimensi. Jadi dalam hal ini akan terjadi pemurnian entalphi adsorbsi juga disertai dengan penurunan energi bebas.
ΔG = ΔH . TΔS
ΔH adsorbsi juga disertai dengan penurunan energi bebas. ΔH adsorbsi fisik sama dengan nilai ΔH untuk kondensasi.
Adsorbsi gas padat
Absorban padat yang baik ialah yang porosifnya tinggi ………… halus, arang, silikal gel. Permukaan zat ini sangat halus sehingga adsorbsi dapat terjadi pada banyak tempat, namun dengan adsorbs dapat terjadi beberapa faktor yaitu ansorbens, jenis absorbat, luas permukaan absorbens, konsentrasi zat terlarut, temperature, tekanan adsorbsi merupakan proses revesibel.
Jenis adsorbsi ada dua macam :
Adsorbansi fisik atau vander waals
Panas absorban rendah ( h 10000 kal/mol)
Kesetimbangan adsorbasi gas pada charcoal.
Adsorbsi kimia atau aktivasi
Panas adsorbsi tinggi (20.000 – 100.000 kal/mol)
Adsorbsi disini terjadi dengan pembentukan senyawa kimia.
Hingga ikatannya lebih kuat misalnya :
Adsorbsi CO pada Ni
Adsorbsi O2 pada Ag, Au, Pt, C
Adsorbsi H2 pada Ni.
Penggunaan adsorbsi
Adsorbsi oleh zat padat digunakan pada :
Gasmaster (berisi arang halus yang berfungsi menyerap gas yang tidak diinginkan seperti gas racun.
Arang aktif pada tabung dewar
Katalisator pada reaksi gas
Adsorbsi molekul pada permukaan padatan melibatkan perubahan gerakan molekul gas tersebut dari tiga dimensi menjadi dimensi.
Jadi dalam hal ini akan terjadi penurunan padatan melibatkan entalphi adsorbsi juga disertai dengan penurunan energy bebas. Penyerapan zat dalam larutan, mirip dengan penyerapan bersifat selektif yang diserap hanya berlarut atau pelarut dalam dua larutan ada dua zat yang satu akan diserap lebih kuat dari yang lain. Zat tersebut dapat menurunkan tegangan maka antara lebih kuat diserap.
Makin komplek zat terlarut, makin kuat diserap oleh absorban. Makin tinggi temperatur makin kuat diserap oleh absorbans. Makin rendah temperatur, makin kecil daya serap, namun pengaruh temperatur tidak sebesar seperti pada absorbansi gas.
Jumlah zat yang diserap setiap berat absorbans tergantung konsentrasi dari zat terlarut bila absorbans sudah jenuh, konsentrasi tidak lagi berpengaruh.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan :
Cawan porselen
Elemenyer bertutup 250 ml
Elemenyer 150 ml
Pipet volume
Buret
Corong
Bahan yang digunakan :
Larutan aktat 0,5 N atau HCl 0,5 N
Arang
Larutan standar NaOH
Indikator PP
Msds H2SO4 :
Nama Produk : asam asetat
Kode catalog : SLA4784, SLA1438, SLA2101
Sinonim : asam asetat glisial
Rumus kimia : C2H4O2
Bentuk fisik : liquid
Besar molekul : 60.05 gr/mol
Warna : tidak berwarna
Bp : 118.1o C (244.6 o F)
Mp : 16.6o C (61.9o F)
Sifat : korosif, permeator
PH : 2
Msds HCl : asam klorida
Sinonim : asam mariatik, klorida hydrogen, aqua
Berat : 36.46 gr/mol
Rumus kimia : HCl
Bentuk fisik : liquid
Warna : tidak berwarna
Bp : 140-221 oF (60-105 oC)
PH : 2
Sifat : korosif
Msds : NaOH
Nama : natrium oksida
Kode catalog : SLS4090
Sinonim : soda kostile
Bentuk fisik : solid
Berat molekul : 40 gr/mol
Sifat : korosif, ivitasi, permeator
PH : 13.5
Skema Kerja
Arang diaktifkan dengan memanaskan dalam cawan porselen.
Masukkan masing-masing 1 gr arang kedalam 6 buah elemenyer.
Larutan asam disiapkan dengan konsentrasi 1.5 N, 0.125 N, 0.625 N masing-masing sebanyak 100 ml dan dimasukkan masing-masing larutan kedalam elemenyer yang berisi arang.
Lalu ditutup dan dibiarkan selama 30 menit sambil dikocok selama 1 menit secara teratur selama 10 menit.
Larutan disaring dengan menggunakan kertas saring yang kering
Filtratnya dititrasi yaitu dua larutan dengan konsentrasi tinggi diambil 10 ml. larutan berikut diambil 25 ml dan larutan ketiga dengan konsentrasi rendah diambil masing-masing 50 ml, lalu dititrasi dengan larutan NaOH 0.1 N dengan menggunakan indicator PP
Rabu, 13 Juli 2011
REAKSI PERTUKARAN KATION
I. Tujuan
a. Menentukan konsentrasi total kation di dalam air alami
b. Memahami Prinsip-prinsip reaksi pertukaran kation
c. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi pertukaran kation
II. Teori
Kromatografi penukar kation merupakan metode yang tepat untuk mengukur total kation atau anion di dalam larutan berair. Jika air dilewatkan melalui kolom penukar kation dengan resin H+, maka kation-kation di dalam air akan akan menghalangi pertukaran dengan ion H+ dari resin. Ion hydrogen yang dibebaskan dihitung melalui titrasi dengan standar alkali. Di dalam analisis air dikenal satuan “keasaman mineral ekivalen” (sma) yang menyatakan konsentrasi total kation sebagai ppm dari CaCO3 (mg CaCO3 perliter air) (Tim Labor Kimia Fisika, 2010)
Resin penukar ion merupakan salah satu metoda pemisahan menurut perubahan kimia. Resin penukar ion ada dua macam yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Begitupun pada resin penukar anion maka anion yang terikat pada resin akan digantikan pleh anion pada larutan yang dilewatkan ( Wahono,2007 ).
Prinsip dari percobaan ini adalah mengganti atau mempertukarkan ion yang terikat pada polimer pengisi resinnya dengan ion yang dilewatkan. Selain itu jangan melakukan kesalahan ataupun kecerobohan sehingga dapat merusak peralatan yang digunakan ( Wahono,2007 ).
Pengertian Penukar Ion
Penukar ion dapat berupa suatu zat dan penukar itu sendiri adalah zat padat tertentu yang dapat membebaskan ionnya kedalam larutan ataupun menggantikan ion lain dari ion larutan. Berupa butiran, biasa disebut resin yang tidak larut dalam air. Dalam strukturnya, resin ini mempunyai gugus ion yang dapat dipertukarkan. Contoh : pengolahan air dengan penukaran ion untuk produksi uap didalam sebuah ketel uap. Air umumnya mengandung ion kalsium. Karena terjadi penguapan,konsentrasi kapur didalam ketel akan meningkat sehingga menimbulkan kerak. Kerak ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,karena menghambat panas. Oleh karena itu kadar kapur harus seminimal mungkin. Salah satu caranya adalah dengan penukar ion dengan penukar resin yang mengandung gugus natrium. Air dilewatkan ke dalam tumpukan butiran resin.
Alat penukar ion organik banyak sekali digunakan pada industri-industri. Dan hanya terbagi menjadi dua macam yaitu :
a. Resin Penukar Kation
Adalah resin yang akan menukar atau mengambil kation dari larutan. Apabila yang dialirkan larutan garam, MX kedalam buret yang telah berisi resin penukar kation, maka akan terjadi suatu reaksi pertukaran :
MX (aq) + Res-H → HX (aq) + Res- M
b. Resin Penukar Anion
Adalah resin yang akan menukar dan mengambil anion dari larutan. Apabila dialirkan suatu larutan dalam buret yang telah berisi resin penukar anion, maka akan terjadi suatu reaksi penukaran :
MX (aq) + Res-H → H2O (aq) + Res-X
Resin penukar anion yang positif adalah gugus yang dapat terionisasi memberikan ionnya, misalnya penukar anion amkuartener, merupakan penukar anion yang sangat kuat, sedangkan resin penukar anion basa lemah yang mengandung gugus ion. Baik penukar anion maupun penukar kation dapat dianggap sebagai resin suatu senyawa asam atau basa yang tidak larut dan dapat berreaksi sebagai asam atau basa. Tetapi bagian yang terikat pada struktur atomnya tidak dapat lepas.
Ion yang dapat menggantikan muatannya dengan ion disebut counter ion, digunakan untuk penukar kation dalam kation dan penukar anion dalam anion. Tipe penukar ion dalam suatu reaksi tertentu, misalnya resin asam salah satu caranya adalah H+ atau muatan lain yang sama muatannya, penukar ion kita pilih sedemikian rupa sehingga ion yang digantikan adalah H+ atau OH-.
Dalam pertukaran ion, suatu larutan resin dibiarkan mengalir melewati suatu susunan bahan yang terbuat dari butiran zeolit atau suatu resin pertukaran ion. Ion-ion dalam larutan menjadi terikat pada bahan itu dan kemudian menggeser ion yang sama tandanya. Pertukaran ion digunakan dalam pelunakan ion. Pertukaran ion dalam desalinasi adalah sebagian pasangan dari salah satu proses lain.
Resin pertukaran ion organik menunjukkan sifat-sifat yang menguatkan untuk tujuan-tujuan pemisahan. Untuk memisahkan ion sering digunakan resin penukar anion, hal ini disebabkan pada kondisi tertentu ion-ion logam dapat membentuk senyawa komplek anion dengan ciri-cirinya ion yang bermuatan negatif, dan memiliki pasangan ion yang dapat disumbangkan untuk membentuk ikatan koordinasi yang baik ( Hiskia, 1994 ).
Resin penukar ion merupakan suatu polimer dengan berat molekul yang cukup tinggi dan memiliki gugus-gugus tertentu . Resin penukar kation mengandung gugus karboksilat, sufanoat, fenolat atau gugus lain dan sejumlah kation ekivalen. Resin penukar kation mengandung kation bebas yang dapat dipertukarkan dengan kation dalam suatu larutan. resin penukar kation dapat dipertukarkan dengan kation lain, seperti reaksi:
2(Res. SO3-)H+ + Na+(lar) —–> 2(Res. SO3-)Na+ + H+(lar)
Dalam reaksi diatas, kation H dapat ditukar dengan kation Na secara ekivalen. Pertukaran ion terjadi secara stoikiometri deimana setiap satu ion H diganti oleh satu ion Na. Sedangkan dua atom H diganti dengan satu ion Ca(II) dan seterusnya. Ion yang dapat ditukar merupakan ion lawan yang tidak terikat dengan kuat pada matrik polimer.
Apabila larutan NaCl dialirkan melalui kolom resin penukar kation, maka dapat terjadi peristiwa:
NaCl + H-Res —–> Na-Res + HCl
Reaksi kesetimbangan di atas menunjukkan bahwa H-Res menggambarkan resin dalam lingkar hidrogen. Dari reaksi tersebut terlihat bahwa jumlah ion Na+ diganti dengan jumlah ion H+ setara dengan jumlah Na+ tersebut. Kesimpulannya adalah bahwa meskipun dimasukkan larutan NaCl, larutan yang keluar adalah HCl.
Jumlah NaCl yang dapat diubah menjadi HCl, tergantung pada kapasitas resin dan jumlah resin yang terdapat dalam kolom. Apabila resin mencapai batas kapasitas penukaran, arah reaksi dapat dibalik (seperti diatas) yang disebut dengan proses regenerasi.
Resin penukar kation dapat dibagi menjadi dua yaitu asam kuat dan asam lemah. Resin penukar kation asam kuat misalnya yang mengandung gugus sulfanoat sehingga atom H dapat diganti oleh atom Na dari NaCl. Resin penukar kation asam lemah mengandung gugus karboksilat yang memerlukan larutan dengan pH>7 untuk dapat mengganti atom H.
III. Alat dan Bahan
a. Peralatan yang digunakan
1. Kolom penukar kation 1 buah
2. Erlemeyer 250 ml 3 buah
3. Erlemeyer 50 ml 1 buah
4. Pipet tetes 3 buah
5. Gelas ukur 10 ml 1 buah
6. Gelas ukur 50 ml 1 buah
7. Gelas ukur 100 ml 1 buah
8. Beaker glass 250 ml 2 buah
9. Spatula 2 buah
10. Statip 2 buah
11. Corong kaca 1 buah
12. Botol semprot 1 buah
13. Batang pengaduk 1 buah
14. Labu ukur 25 ml 1 buah
15. Labu ukur 50 ml 1 buah
16. Labu ukur 250 ml 1 buah
17. Labu ukur 500 ml 2 buah
b. Bahan Kimia yang digunakan
1. Resin penukar kation
2. NaOH 0,002 N
3. HCl 2 N dan 0,02 N
4. Indikator Phenil Phtalein
5. Indikator Methyl orange
a. Menentukan konsentrasi total kation di dalam air alami
b. Memahami Prinsip-prinsip reaksi pertukaran kation
c. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi pertukaran kation
II. Teori
Kromatografi penukar kation merupakan metode yang tepat untuk mengukur total kation atau anion di dalam larutan berair. Jika air dilewatkan melalui kolom penukar kation dengan resin H+, maka kation-kation di dalam air akan akan menghalangi pertukaran dengan ion H+ dari resin. Ion hydrogen yang dibebaskan dihitung melalui titrasi dengan standar alkali. Di dalam analisis air dikenal satuan “keasaman mineral ekivalen” (sma) yang menyatakan konsentrasi total kation sebagai ppm dari CaCO3 (mg CaCO3 perliter air) (Tim Labor Kimia Fisika, 2010)
Resin penukar ion merupakan salah satu metoda pemisahan menurut perubahan kimia. Resin penukar ion ada dua macam yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Jika disebut resin penukar kation maka kation yang terikat pada resin akan digantikan oleh kation pada larutan yang dilewatkan. Begitupun pada resin penukar anion maka anion yang terikat pada resin akan digantikan pleh anion pada larutan yang dilewatkan ( Wahono,2007 ).
Prinsip dari percobaan ini adalah mengganti atau mempertukarkan ion yang terikat pada polimer pengisi resinnya dengan ion yang dilewatkan. Selain itu jangan melakukan kesalahan ataupun kecerobohan sehingga dapat merusak peralatan yang digunakan ( Wahono,2007 ).
Pengertian Penukar Ion
Penukar ion dapat berupa suatu zat dan penukar itu sendiri adalah zat padat tertentu yang dapat membebaskan ionnya kedalam larutan ataupun menggantikan ion lain dari ion larutan. Berupa butiran, biasa disebut resin yang tidak larut dalam air. Dalam strukturnya, resin ini mempunyai gugus ion yang dapat dipertukarkan. Contoh : pengolahan air dengan penukaran ion untuk produksi uap didalam sebuah ketel uap. Air umumnya mengandung ion kalsium. Karena terjadi penguapan,konsentrasi kapur didalam ketel akan meningkat sehingga menimbulkan kerak. Kerak ini akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,karena menghambat panas. Oleh karena itu kadar kapur harus seminimal mungkin. Salah satu caranya adalah dengan penukar ion dengan penukar resin yang mengandung gugus natrium. Air dilewatkan ke dalam tumpukan butiran resin.
Alat penukar ion organik banyak sekali digunakan pada industri-industri. Dan hanya terbagi menjadi dua macam yaitu :
a. Resin Penukar Kation
Adalah resin yang akan menukar atau mengambil kation dari larutan. Apabila yang dialirkan larutan garam, MX kedalam buret yang telah berisi resin penukar kation, maka akan terjadi suatu reaksi pertukaran :
MX (aq) + Res-H → HX (aq) + Res- M
b. Resin Penukar Anion
Adalah resin yang akan menukar dan mengambil anion dari larutan. Apabila dialirkan suatu larutan dalam buret yang telah berisi resin penukar anion, maka akan terjadi suatu reaksi penukaran :
MX (aq) + Res-H → H2O (aq) + Res-X
Resin penukar anion yang positif adalah gugus yang dapat terionisasi memberikan ionnya, misalnya penukar anion amkuartener, merupakan penukar anion yang sangat kuat, sedangkan resin penukar anion basa lemah yang mengandung gugus ion. Baik penukar anion maupun penukar kation dapat dianggap sebagai resin suatu senyawa asam atau basa yang tidak larut dan dapat berreaksi sebagai asam atau basa. Tetapi bagian yang terikat pada struktur atomnya tidak dapat lepas.
Ion yang dapat menggantikan muatannya dengan ion disebut counter ion, digunakan untuk penukar kation dalam kation dan penukar anion dalam anion. Tipe penukar ion dalam suatu reaksi tertentu, misalnya resin asam salah satu caranya adalah H+ atau muatan lain yang sama muatannya, penukar ion kita pilih sedemikian rupa sehingga ion yang digantikan adalah H+ atau OH-.
Dalam pertukaran ion, suatu larutan resin dibiarkan mengalir melewati suatu susunan bahan yang terbuat dari butiran zeolit atau suatu resin pertukaran ion. Ion-ion dalam larutan menjadi terikat pada bahan itu dan kemudian menggeser ion yang sama tandanya. Pertukaran ion digunakan dalam pelunakan ion. Pertukaran ion dalam desalinasi adalah sebagian pasangan dari salah satu proses lain.
Resin pertukaran ion organik menunjukkan sifat-sifat yang menguatkan untuk tujuan-tujuan pemisahan. Untuk memisahkan ion sering digunakan resin penukar anion, hal ini disebabkan pada kondisi tertentu ion-ion logam dapat membentuk senyawa komplek anion dengan ciri-cirinya ion yang bermuatan negatif, dan memiliki pasangan ion yang dapat disumbangkan untuk membentuk ikatan koordinasi yang baik ( Hiskia, 1994 ).
Resin penukar ion merupakan suatu polimer dengan berat molekul yang cukup tinggi dan memiliki gugus-gugus tertentu . Resin penukar kation mengandung gugus karboksilat, sufanoat, fenolat atau gugus lain dan sejumlah kation ekivalen. Resin penukar kation mengandung kation bebas yang dapat dipertukarkan dengan kation dalam suatu larutan. resin penukar kation dapat dipertukarkan dengan kation lain, seperti reaksi:
2(Res. SO3-)H+ + Na+(lar) —–> 2(Res. SO3-)Na+ + H+(lar)
Dalam reaksi diatas, kation H dapat ditukar dengan kation Na secara ekivalen. Pertukaran ion terjadi secara stoikiometri deimana setiap satu ion H diganti oleh satu ion Na. Sedangkan dua atom H diganti dengan satu ion Ca(II) dan seterusnya. Ion yang dapat ditukar merupakan ion lawan yang tidak terikat dengan kuat pada matrik polimer.
Apabila larutan NaCl dialirkan melalui kolom resin penukar kation, maka dapat terjadi peristiwa:
NaCl + H-Res —–> Na-Res + HCl
Reaksi kesetimbangan di atas menunjukkan bahwa H-Res menggambarkan resin dalam lingkar hidrogen. Dari reaksi tersebut terlihat bahwa jumlah ion Na+ diganti dengan jumlah ion H+ setara dengan jumlah Na+ tersebut. Kesimpulannya adalah bahwa meskipun dimasukkan larutan NaCl, larutan yang keluar adalah HCl.
Jumlah NaCl yang dapat diubah menjadi HCl, tergantung pada kapasitas resin dan jumlah resin yang terdapat dalam kolom. Apabila resin mencapai batas kapasitas penukaran, arah reaksi dapat dibalik (seperti diatas) yang disebut dengan proses regenerasi.
Resin penukar kation dapat dibagi menjadi dua yaitu asam kuat dan asam lemah. Resin penukar kation asam kuat misalnya yang mengandung gugus sulfanoat sehingga atom H dapat diganti oleh atom Na dari NaCl. Resin penukar kation asam lemah mengandung gugus karboksilat yang memerlukan larutan dengan pH>7 untuk dapat mengganti atom H.
III. Alat dan Bahan
a. Peralatan yang digunakan
1. Kolom penukar kation 1 buah
2. Erlemeyer 250 ml 3 buah
3. Erlemeyer 50 ml 1 buah
4. Pipet tetes 3 buah
5. Gelas ukur 10 ml 1 buah
6. Gelas ukur 50 ml 1 buah
7. Gelas ukur 100 ml 1 buah
8. Beaker glass 250 ml 2 buah
9. Spatula 2 buah
10. Statip 2 buah
11. Corong kaca 1 buah
12. Botol semprot 1 buah
13. Batang pengaduk 1 buah
14. Labu ukur 25 ml 1 buah
15. Labu ukur 50 ml 1 buah
16. Labu ukur 250 ml 1 buah
17. Labu ukur 500 ml 2 buah
b. Bahan Kimia yang digunakan
1. Resin penukar kation
2. NaOH 0,002 N
3. HCl 2 N dan 0,02 N
4. Indikator Phenil Phtalein
5. Indikator Methyl orange
Jumat, 01 Juli 2011
TEGANGAN PERMUKAAN
Daerah Antar Muka
Pada pembahasan termodinamika terdahulu, setiap fasa dari suatu sistem termodinamika dianggap sangat homogen, dengan sifat – sifat intensif yang dianggap tetap. Tetapi jika efek permukaan diperhitungkan, maka terlihat bahwa sifat – sifat molekul atau atom pada permukaan tidak sama jika dibandingkan dengan molekul atau atom pada fasa ruah. Daerah tiga dimensi yang membatasi dua fasa yang berbeda disebut sebagai daerah antar muka (interphase / interface / interfacial region). Bila salah satu fasa yang terlibat adalah fasa gas (udara), maka daerah antar muka dapat disebut permukaan (surface region).
Gambar 5.1. Ilustrasi sistem dua fasa dengan dan tanpa daerah antar muka
α dan β merupakan fasa ruah. Daerah antar muka adalah daerah terarsir antara kedua fasa ruah, dengan ketebalan kurang lebih 3 molekul. Efek permukaan / daerah antar muka sangat berpengaruh untuk sistem – sistem seperti koloid (dimana perbandingan permukaan terhadap volume tinggi) atau sistem gas – padat (dimana sejumlah gas dapat teradsorpsi pada padatan). Pengetahuan tentang efek permukaan sangat penting dalam dunia industri dan biologi. Banyak reaksi kimia yang berlangsung dengan bantuan katalis heterogen, yang berfungsi sebagai permukaan tempat terjadinya reaksi.
Tegangan Permukaan
Untuk mendefinisikan tegangan permukaan, digambarkan suatu rangka kawat yang disusun seperti piston. Di dalam rangka kawat tersebut terdapat film permukaan yang luasnya dapat berubah bila tangkai piston ditarik.
Gambar 5.2. Rangka kawat piston dengan film permukaan
Gaya (F) yang diperlukan untuk meregang film permukaan berbanding lurus dengan panjang piston (l). Karena terdapat dua permukaan (depan dan belakang) pada film, maka
.............................................. (5.1)atau 
................................................... (5.2)
................................................... (5.2)dimana γ adalah tegangan permukaan. Satuan tegangan permukaan adalah kerja (energi) per satuan luas. Satuan SI untuk γ adalah adalah J/m2 atau N/m, sedangkan satuan cgs untuk γ adalah erg/cm2 atau dyn/cm.
1 erg/cm2 = 1 dyn/cm = 10-3 J/m2 = 10-3 N/m = 1 mN/m = 1 mJ/m2
A adalah luas daerah antar muka antara fasa α dan β, maka dengan memberi kerja mekanik pada piston akan mengakibatkan perubahan luas area sebesar dA. Jika P adalah tekanan sistem dan V adalah volume total sistem, maka total kerja reversibel yang terjadi pada sistem α dan β adalah
........................................... (5.3)Persamaan (5.3) berlaku untuk daerah antar muka / permukaan planar, dimana sudut kontak adalah nol. Tegangan permukaan dapat ditentuka dengan berbagai macam metoda. Tetapi, pada pembahasan ini, hanya akan dibahas penentuan tegangan permukaan dengan menggunakan metode kenaikan kapiler (capillary – rise method).
Penentuan Tegangan Permukaan
Penentuan tegangan permukaan dengan menggunakan metode kenaikan kapiler melibatkan permukaan lengkung dengan sudut kontak tidak sama dengan nol. Kenaikan cairan pada pipa kapiler dapat diasumsikan sebagai terjadinya lapisan tipis film cairan yang teradsorpsi pada dinding kapiler. Untuk mengurangi daerah permukaan yang terkena udara, cairan akan naik pada pipa. Kesetimbangan akan tercapai bila energi bebas mencapai nilai minimum.
Gambar 5.3. Kenaikan dan penurunan cairan dalam kapiler
Anggap terdapat cairan berjari - jari r dan tekanan P pada kesetimbangan dalam pipa kapiler. Adanya tegangan permukaan menyebabkan cairan mengkerut menjadi r – dr dan tekanan uap bertambah menjadi P + ΔP. Besarnya penambahan tekanan (ΔP) harus sebanding dengan perubahan luas permukaan. Bila cairan dianggap berbentuk bola (spheric), maka
.................................................. (5.4)
............................................. (5.5)Karena perubahan luas permukaan (dA) akan sebanding dengan perubahan volume (dV),
........................................... (5.6)maka kerja yang dilakukan adalah
....................................... (5.7)Nilai kerja (w) harus sebanding dengan perubahan tegangan permukaan
.......................................... (5.8)
.................................................. (5.9)dengan r adalah jari – jari cairan dalam pipa kapiler. Persamaan (5.9) disebut sebagai persamaan La Place. Untuk menentukan nilai r digunakan persamaan
................................................ (5.10)
........................................ (5.11)Adanya tekanan atmosfer mendorong cairan dalam pipa ke atas sampai perbedaan tekanan cairan pada permukaan lengkung dan permukaan planar dapat diimbangi oleh tekanan hidrostatik akibat kenaikan cairan setinggi h pada pipa.
...................................... (5.12)Jika ρl adalah rapat massa cairan dan ρv adalah rapat massa uap, maka ρv « ρl. Sehingga persamaan (5.12) menjadi
...................................... (5.13)
...................................................... (5.14)Tegangan Permukaan dan Tekanan Uap
Tinjau suatu sistem dimana terdapat tetesan cairan sebanyak dn mol (dari fasa ruahnya) dengan jari – jari r di atas permukaan. Tekanan uap normal cairan adalah P0 dan tekanan uap tetesan adalah P. Karena 
, maka perubahan energi bebas Gibbs untuk sistem di atas dapat dinyatakan sebagai
, maka perubahan energi bebas Gibbs untuk sistem di atas dapat dinyatakan sebagai
................................................. (5.15)Perubahan energi bebas juga dapat ditentukan dari perubahan energi permukaan cairan yang terjadi akibat kenaikan area permukaan karena penambahan sejumlah dn mol senyawa dengan massa molar M. Penambahan ini menyebabkan kenaikan volume sebesar M dn/ρ yang besarnya sebanding dengan perubahan jari – jari tetesan berluas 4πr2 sebanyak dr.
.................................................. (5.16)
................................................... (5.17) Perubahan energi permukaan nilainya sama dengan tegangan permukaan dikalikan perubahan daerah permukan yang merupakan hasil dari perubahan jari – jari tetesan.
............................................ (5.18)Substitusi dr dengan menggunakan persamaan (5.17) menghasilkan
......................................... (5.19)
......................................... (5.20)Dengan menggabungkan persamaan (5.15) dan (5.20), didapat
........................................ (5.21)
........................................ (5.22)Karena M/ρ adalah volume molar (Vm), maka persamaan (5.22) menjadi
........................................ (5.23)Persamaan (5.23) disebut sebagai persamaan Kelvin. Menurut persamaan ini, tetesan berjari – jari kecil akan memiliki tekanan uap yang besar
Termodinamika Permukaan
Untuk mempelajari sifat – sifat terodinamika dari permukaan, terdapat dua pendekatan yang berlaku. Menurut Gibbs (1878), daerah antar muka dapat dianggap sebagai permukaan dua dimensi dengan V = 0 tetapi sifat – sifat termodinamikanya ≠ 0. Sedangkan Guggenheim (1940) menyatakan bahwa daerah antar muka merupakan daerah tiga dimensi dengan volume dan sifat – sifat termodinamika ≠ 0. Tinjauan termodinamika permukaan lebih sering menggunakan pendekatan Gibbs.
Pada pendekatan Gibbs, daerah antar muka diasumsikan sebagai daerah planar dan dilambangkan dengan superscript σ.
|
|
|
|
Gambar 5. 4. Pendekatan termodinamika Gibbs
Daerah antar muka Gibbs mempunyai ketebalan nol sehingga volumenya adalah nol (Vσ = 0). Total volume untuk sistem Gibbs adalah
V = Vα + Vβ .................................................. (5.24)
Energi dalam fasa α pada sistem Gibbs dinyatakan sebagai
Uα = 
............................................... (5.25)
............................................... (5.25)Indeks ”ruah” menyatakan fasa α yang berada pada sistem sesungguhnya. Nilai 
/ 
disebut sebagai energi per unit volume (energy density) dalam fasa ruah α. Dengan cara yang sama, maka nilai Uβ dapat ditentukan. Total energi dalam pada sistem Gibbs dinyatakan sebagai
/ disebut sebagai energi per unit volume (energy density) dalam fasa ruah α. Dengan cara yang sama, maka nilai Uβ dapat ditentukan. Total energi dalam pada sistem Gibbs dinyatakan sebagai U = Uα + Uβ + Uσ atau Uσ = U + Uα – Uβ ............ (5.26)
Nilai entropi sistem dihitung dengan cara yang sama, yaitu
Sα = 
, Sβ = 
, Sσ = S + Sα – Sβ ............ (5.27)
, Sβ = , Sσ = S + Sα – Sβ ............ (5.27)Jumlah komponen sistem ditentukan dengan cara
, 
............................................ (5.28)
atau 
............................ (5.29)Menurut Hk. I Termodinamika, pada sistem terbuka yang melibatkan 2 fasa
dU = TdS – PdV + γdA + 
........................................... (5.30)
........................................... (5.30)Pada daerah antar muka dimana Vσ = 0
dUσ = TdSσ + γdAσ + 
.................................................. (5.31)
.................................................. (5.31)Bila sistem diubah dari keadaaan 1 ke keadaan 2 dengan P, T, dan c, tetap maka
...................................... (5.32)Indeks 1 menyatakan kondisi dengan nilai yang mendekati nol dan dapat dieliminasi sehingga persamaan 5.9 menjadi
........................................................... (5.33)Diferensial total untuk persamaan (5.33) adalah
......... (5.34)Dengan menggabungkan persamaan 5.31 dan 5.34 didapat persamaan
......................................... (5.35)Pada temperatur tetap,
.............................................. (5.36) Ungkapan di atas disebut persamaan isoterm adsorpsi Gibbs.
Bila nilai konsentrasi permukaan (
) dinyatakan sebagai
) dinyatakan sebagai
..................................................... (5.37)maka persamaan isoterm adsorpsi Gibbs menjadi
.......................................................... (5.38)Aplikasi paling umum dari isoterm adsorpsi Gibbs adalah pada sistem dua fasa dimana konsentrasi komponen 1 dan i pada fasa β jauh lebih kecil daripada fasa α, 
<< 
, 
<< 
. Contoh aplikasi ini meliputi :
<< , << . Contoh aplikasi ini meliputi :a) Sistem cair – uap dengan tekanan uap rendah atau sedang, dimana konsentrasi fasa uap jauh lebih rendah daripada konsentrasi fasa cairnya.
b) Sistem cair – cair dimana pelarut 1 dan zat terlarut i pada fasa α tidak terlarut pada fasa β.
c) Sistem padat – cair dimana pelarut 1 dan zat terlarut i pada fasa cair tidak terlarut pada fasa padat (prinsip ini sangat penting dalam elektrokimia).
Untuk sistem – sistem tersebut, berlaku persamaan
................................................. (5.39)dimana Γi(1) adalah adsorpsi relatif komponen i terhadap komponen 1 (pelarut), 
dan 
adalah jumlah mol senyawa i dan 1 di daerah antar fasa pada sistem sesungguhnya, 
dan 
adalah jumlah mol senyawa i dan 1 pada fasa ruah α dalam sistem sesungguhnya.
dan adalah jumlah mol senyawa i dan 1 di daerah antar fasa pada sistem sesungguhnya, dan adalah jumlah mol senyawa i dan 1 pada fasa ruah α dalam sistem sesungguhnya.a) Bila nilai Γi(1) dari zat terlarut i positif, maka komponen i teradsorpsi positif pada daerah antar muka.
b) Bila nilai Γi(1) dari zat terlarut i negatif, maka komponen i teradsorpsi negatif pada daerah antar muka.
Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan senyawa pada daerah antar muka dibandingkan dengan jumlah senyawa tersebut di daerah fasa ruahnya.
Untuk sistem dua fasa dua komponen, persamaan isoterm adsorpsi Gibbs dapat dinyatakan sebagai
.................................................... (5.40)Bila fasa α dinyatakan sebagai fasa padat atau cair, maka
............................................... (5.41)Ketergantungan 
terhadap tekanan sangat kecil untuk fasa terkondensasi. Pada suhu konstan, 
dan persamaan 5.18 menjadi
terhadap tekanan sangat kecil untuk fasa terkondensasi. Pada suhu konstan, dan persamaan 5.18 menjadi 
................................................. (5.42)Jika fasa α sangat encer sehingga 
( dimana co = 1 mol/dm3), maka
( dimana co = 1 mol/dm3), maka
........................................... (5.43)Persamaan 5.20 menyatakan bahwa nilai Γ2(1) akan positif bila tegangan permukaan (γ) menurun dengan naiknya konsentrasi zat terlarut. Perilaku zat terlarut dalam larutan encer dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu :
a) Tipe I : kenaikan konsentrasi zat terlarut mengakibatkan kenaikan γ dengan laju yang rendah
Contoh : larutan garam – garam anorganik dan gula
b) Tipe II : kenaikan konsentrasi zat terlarut mengakibatkan penurunan γ dengan laju tertentu
Contoh : senyawa – senyawa organik yang memiliki bagian yang larut dalam air
c) Tipe III : kenaikan konsentrasi zat terlarut menyebabkan penurunan tajam nilai γ hingga mencapai nilai konstan
Contoh : garam – garam yang terbentuk dari asam organik rantai sedang (sabun, RCOO-Na+)
Gambar 5. 5. Kurva tegangan permukaan terhadap konsentrasi untuk larutan encer
Film Permukaan pada Cairan
Senyawa hidrokarbon rantai sedang yang mempunyai gugus polar di salah satu ujungnya secara spontan akan membentuk lapisan tipis di atas air, contohnya CH3(CH2)16COOH (asam stearat), CH3(CH2)11OH (lauryl alcohol), dan CH3(CH2)14COOC2H5 (etil palmitat). Lapisan tipis ini disebut film permukaan atau film Langmuir, dengan ketebalan umumnya satu molekul. Rantai hidrokarbon yang tidak pendek membuat kelarutan senyawa – senyawa tersebut dalam air cukup rendah. Pada suhu ruang, ketiga senyawa tersebut berupa padatan atau cairan dengan titik didih tinggi dan tekanan uap sangat rendah. Karena itu, jumlah senyawa terlarut (i) dalam fasa ruah air dan udara sangat kecil (sehingga dapat diabaikan) bila dibandingkan dengan jumlah senyawa (i) pada daerah antar muka. Karena 
, maka 
dan 
. Nilai adalah positif, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa adanya film permukaan akan menurunkan tegangan permukaan (lihat persamaan 5.43).
, maka dan . Nilai adalah positif, sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa adanya film permukaan akan menurunkan tegangan permukaan (lihat persamaan 5.43). γo dan γ dinyatakan sebagai tegangan permukaan air murni dan air yang ditutupi oleh film permukaan. Karena film permukaan menurunkan tegangan permukaan, maka γ akan lebih kecil daripada γo. Selisih gaya per unit panjang antara γo dan γ disebut tekanan permukaan (suface pressure, π).
.............................................. (5.44)Ada dua cara untuk menyatakan data pada film permukaan :
a) Sebagai persamaan keadaan permukaan
............................................. (5.45) Persamaan ini digunakan untuk film di atas permukaan cair.
b) Sebagai isoterm adsorpsi
P = Kf ’(Γ) ................................................ (5.46)
dimana P adalah tekanan atau konsentrasi dalam fasa ruah dari zat yang teradsorpsi dan K adalah tetapan pembanding.
Persamaan ini digunakan untuk film pada permukaan padat.
Adsorpsi
Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan / pengayaan (enrichment) suatu komponen di daerah antar fasa. Pada peristiwa adsorpsi, komponen akan berada di daerah antar muka, tetapi tidak masuk ke dalam fasa ruah. Komponen yang terserap disebut adsorbat (adsorbate), sedangkan daerah tempat terjadinya penyerapan disebut adsorben (adsorbent / substrate). Berdasarkan sifatnya, adsorpsi dapat digolongkan menjadi adsorpsi fisik dan kimia.
Tabel 5.1. Perbedaan adsorpsi fisik dan kimia
| Adsorpsi Fisik | Adsorpsi Kimia |
| Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals | Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia |
| Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai – 40 kJ/mol | Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 800 kJ/mol |
| Dapat membentuk lapisan multilayer | Membentuk lapisan monolayer |
| Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat | Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi |
| Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat | Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat |
| Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu | Melibatkan energi aktifasi tertentu |
| Bersifat tidak spesifik | Bersifat sangat spesifik |
5.8. Isoterm Adsorpsi
Percobaan adsorpsi yang paling umum adalah menentukan hubungan jumlah gas teradsorpsi (pada adsorben) dan tekanan gas. Pengukuran ini dilakukan pada suhu tetap, dan hasil pengukuran digambarkan dalam grafik dan disebut isoterm adsorpsi.
Isoterm Adsorpsi Langmuir
Pada tahun 1918, Langmuir menurunkan teori isoterm adsorpsi dengan menggunakan model sederhana berupa padatan yang mengadsorpsi gas pada permukaannya. Pendekatan Langmuir meliputi lima asumsi mutlak, yaitu
1. Gas yang teradsorpsi berkelakuan ideal dalam fasa uap
2. Gas yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monolayer
3. Permukaan adsorbat homogen, artinya afinitas setiap kedudukan ikatan untuk molekul gas sama
4. Tidak ada antaraksi lateral antar molekul adsorbat
5. 
Molekul gas yang teradsorpsi terlokalisasi, artinya mereka tidak bergerak pada permukaan
Molekul gas yang teradsorpsi terlokalisasi, artinya mereka tidak bergerak pada permukaanGambar 5.6. Pendekatan isoterm adsorpsi Langmuir
Pada kesetimbangan, laju adsorpsi dan desorpsi gas adalah sama. Bila θ menyatakan fraksi yang ditempati oleh adsorbat dan P menyatakan tekanan gas yang teradsorpsi, maka
..................................... (5.47)dengan k1 dan k2 masing – masing merupakan tetapan laju adsorpsi dan desorpsi. Jika didefinisikan a = k1 / k2, maka
............................................ (5.48)Pada adsorpsi monolayer, jumlah gas yang teradsorpsi pada tekanan P (y) dan jumlah gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan monolayer dihubungkan dengan θ melalui persamaan
................................................... (5.49)
............................................... (5.50)Teori isoterm adsorpsi Langmuir berlaku untuk adsorpsi kimia, dimana reaksi yang terjadi adalah spesifik dan umumnya membentuk lapisan monolayer.
Isoterm Adsorpsi BET
Teori isoterm adsorpsi BET merupakan hasil kerja dari S. Brunauer, P.H. Emmet, dan E. Teller. Teori ini menganggap bahwa adsorpsi juga dapat terjadi di atas lapisan adsorbat monolayer. Sehingga, isoterm adsorpsi BET dapat diaplikasikan untuk adsorpsi multilayer. Keseluruhan proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai
a. Penempelan molekul pada permukaan padatan (adsorben) membentuk lapisan monolayer
b. 
Penempelan molekul pada lapisan monolayer membentuk lapisan multilayer
Penempelan molekul pada lapisan monolayer membentuk lapisan multilayerGambar 5.7. Pendekatan isoterm adsorpsi BET
Pada pendekatan ini, perbandingan kekuatan ikatan pada permukaan adsorben dan pada lapisan adsorbat monolayer didefinisikan sebagai konstanta c. Lapisan adsorbat akan terbentuk sampai tekanan uapnya mendekati tekanan uap dari gas yang teradsorpsi. Pada tahap ini, permukaan dapat dikatakan ”basah (wet)”. Bila V menyatakan volume gas teradsorpsi, Vm menyatakan volume gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan monolayer, dan x adalah P/P*, maka isoterm adsorpsi BET dapat dinyatakan sebagai
...................................... (5.51) Kesetimbangan antara fasa gas dan senyawa yang teradsorpsi dapat dibandingkan dengan kesetimbangan antara fasa gas dan cairan dari suatu senyawa. Dengan menggunakan analogi persamaan Clausius – Clapeyron, maka
............................................. (5.52)dimana ΔHads adalah entalpi adsorpsi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa tekanan kesetimbangan dari gas teradsorpsi bergantung pada permukaan dan entalpi adsorpsi.
Isoterm Adsorpsi Freundlich
Adsorpsi zat terlarut (dari suatu larutan) pada padatan adsorben merupakan hal yang penting. Aplikasi penggunaan prinsip ini antara lain penghilangan warna larutan (decolorizing) dengan menggunakan batu apung (charcoal?) dan proses pemisahan dengan menggunakan teknik kromatografi.
Pendekatan isoterm adsorpsi yang cukup memuaskan dijelaskan oleh H. Freundlich. Menurut Freundlich, jika y adalah berat zat terlarut per gram adsorben dan c adalah konsentrasi zat terlarut dalam larutan, maka
y = k c1/n ................................................. (5.53)
........................................ (5.54)dimana k dan n adalah konstanta empiris. Jika persamaan (5.53) diaplikasikan untuk gas, maka y adalah jumlah gas yang teradsorpsi dan c digantikan dengan tekanan gas. Plot log y terhadap log c atau log P menghasilkan kurva linier. Dengan menggunakan kurva tersebut, maka nilai k dan n dapat ditentukan.
Gambar 5.8. Plot isoterm Freundlich untuk adsorpsi H2 pada tungsten (suhu 400oC)
Langganan:
Postingan (Atom)