TUGAS BIOFISIKATEGANGAN PERMUKAAN Di Susun Oleh:Kelompok DSholikah F1D012001Siti KhoiriyahF1D012003Sitti Junita PutrianaF1D012002Tri Ulan SariF1D012010Weni SusyantiF1D011013JURUSAN BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS BENGKULU2015BAB IPENDAHULUAN Latar BelakangPermukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Sedangkan pada permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya kesamping dan ke bawah. Akibat terdapat perbedaan gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut mengarah ke bawah karena molekul dibawah permukaan jumlahnya lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat. Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut tegangan permukaan. Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh gaya tarik menarik antar molekul di dalam cairan. Umumnya cairan yang mempunyai gaya tarik antar molekulnya besar seperti raksa, memiliki tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya cairan seperti alkohol gaya tarik- menarik antara molekulnya juga kecil , maka tegangan permukaannya juga kecil. Dalam kehidupan sehari- hari tegangan permukaan cairan banyak dimanfaatkan dalam hubungannya dengan kemampuan cairan tersebut untuk membasahi benda. TujuanUntuk mengetahui pengaruh suhu (air es, air hangat kuku dan air mendidih) terhadap tengangan permukaan zat cairUntuk mengetahui pengaruh cairan (sabun cair/sunlight dan minyak special) terhadap tegangan permukaan zat cairBAB IITINJAUAN PUSTAKATegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terjadi pada antar muka antara fase cair yang tidak dapat tercampur. Seperti tegangan muka, satuannya adalah dyne/cm. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari tegangan muka, sebab gaya adesi antara dua fase cair yang membentuk antar muka lebih besar dari gaya adesi antara fase cair dan fase gas yang membentuk antar muka. Dengan demikian, jika dua macam zat cair dapat campur sempurna, maka tidak akan ada tegangan antar muka diantara mereka. Tegangan permukaan merupakan sifat pennukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Pengaruh tegangan tersebut disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik antarmolekul di permukaan zat cair tersebut (Indarniati, 2008).Sebuah gaya tarik dapat dianggap bekerja pada suatu bidang permukaan sepanjang suatu garis di permukaan. Intensitas gaya suatu molekular per satuan panjang sepanjang suatu garis di permukaan ini disebut tegangang permukaan dan dilambangkan dengan huruf yunani (sigma). Untuk suatu zat cair tertentu, tegangan permukaannya tergantung pada temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu (Munson, 2004).Tegangan antarmuka antara dua cairan yang berbeda polaritasnya menunjukkan seberapabesar kekuatan tarik antarmolekul yang berbeda dari dua fasa cairan tersebut. Tegangan antarmuka menjadi penting diperhatikan daripada tegangan permukaan, ketika pembahasannya menyangkut sistem emulsi. Kemampuan molekul surfaktan dalam menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka disebabkan oleh sifat ampifilik dari surfaktan, yaitu adanya gugus hidrofilik dan hidrofobik pada molekul yang sama. Molekul-molekul aktif permukaan akan terakumulasi pada antarmuka dan menghubungkan dua fasa yang berbeda polaritasnya seperti antara air-minyak, udara air, air-padatan, sehingga akan mempengaruhi pembentukan ikatan hidrogen dan interaksi struktur hidrofilik dan hidrofobik. Efektifitas surfaktan ditunjukkan oleh kemampuannya dalam menurunkan tegangan permukaan serta tegangan antarmuka dari dua fasa yang berbeda derajat polaritasnya (Syamsu, 2007).Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antarmolekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik. Tegangan permukaan yang tinggi juga memungkinkan terjadinya sistem kapiler yaitu, kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler (pipa dengan lubang yang kecil). Dengan adanya sistem kapiler dan sifat sebagai pelarut yang baik, air dapat membawa nutrien dari dalam tanah ke jaringan tumbuhan (akar, batang, dan daun). Adanya tegangan permukaan memungkinkan beberapa organisme , misalnya jenis insekta, dapat merayap di permukaan air (Effendi, 2003).Gliserol merupakan produk hasil samping pembuatan biodiesel yang terbentuk dari trigliserida / minyak nabati dengan proses transesterifikasi. Gliserol dapat dikonversi menjadi acrolien. Proses konversi gliserol ini dilakukan dengan menggunakan katalis H-Zeolite. Gliserol produk samping dari biodiesel ini masih banyak mengandung impuritas seperti metanol. Sumber energi alternatif sangat diperlukan seiring menipisnya cadangan minyak bumi yang berasal dari fosil. Salah satu sumber energi alternatif adalah biodiesel. Kedepan penggunaan biodiesel secara besar- besaran akan menghasilkan produk samping, gliserol yang berlimpah juga. Karena gliserol juga dapat dihasilkan dari produk lain, seperti pembuatan sabun mandi dan sebagainya, ini berakibat pada harga gliserol dipasaran semakin turun. Untuk menghindari menurunnya harga gliserol maka perlu dilakukan suatu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut yaitu dengan mengkonversi gliserol menjadi produk yang bernilai ekonomis atau bahkan produk bahan bakar (Ulfah, 2010).Ada beberapa metode dalam melakukan atau menemukan tegangan permukaan diantaranya Metode kapilerMenurut metode kapiler, tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui satu pipa kapiler. Metode kenaikan pipa kapiler hanya dapat digunaka untuk mengukur tegangan permukaan, tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini timbul akibat gaya tarik menarik antar zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya tarik menarik antar molekul zat yang berbeda (adesi)(Atkins, 1994).Molekul biasanya saling tarik menarik. Dibagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul cairan disamping dan di bawah. Dibagian atas tidak ada molekul cairan yang lain karena molekul cairan tarik menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berbeda di bagian dalam cairan. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan dibawahnya. Akibatnya permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terdapat di perukaan cenderung memeperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan perukaan seolah-olah tertutup oleh selapur elastis yang tipis(Atkins, 1994).Metode Tersiometer Du-NouyMetode cincin du-nouuy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperluka sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cawan tersebut(Atkins, 1994).Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekular yang disebut dengan molekul surfaktan. Faktor-faktor yang menpengaruhi :SuhuTegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energi kinetik molekul.Zat terlarut (solute)Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolekular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktanSurfaktanSurfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan (Douglas,2001).BAB IIIMETODE PENELITIAN3.1. Alat dan BahanAlat :Mangkuk/ gelasGuntingKertas / tissueKoin / siletTusuk gigiBahan :Air (air es, air hangat, dan air panas)Minyak special (sanco)Sabun cair (sunlight)3.2. Cara KerjaA. Pengaruh SuhuIsi mangkuk/gelas sekitar tiga perempat dengan airPotong sekitar 5 cm kertas/tissueTempatkan koin/silet di tengah kertas tissueDengan menopang kertas/ tissue pada tepinya, tempatkan kertas/tissue pada permukaan air dalam mangkuk/gelas. Kertas/tissue mengapung di atas air dengan koin/silet di atas kertas/tissue. Menggunakan tusuk gigi, hati-hati mendorong kertas/tissue bawah sehingga tenggelam, meninggalkan koin/silet di permukaan air. Amati koin/silet mengambang atau tenggelam dalam zat cair tersebut Ulangi langkah percobaan 1-6 dengan menggunakan air es, air hangat dan air panasB. Pengaruh CairanIsi mangkuk/gelas sekitar tiga perempat dengan air dan campurkan dengan sabun cair. Aduk hingga homogenPotong sekitar 5 cm kertas/tissueTempatkan koin/silet di tengah kertas tissueDengan menopang kertas/tissue pada tepinya, tempatkan kertas/tissue pada permukaan air dalam mangkuk/gelas. Kertas/tissue mengapung di atas air dengan koin/silet di atas kertas/tissue. Menggunakan tusuk gigi, hati-hati mendorong kertas/tissue bawah sehingga tenggelam, meninggalkan koin/silet di permukaan air. Amati koin/silet mengambang atau tenggelam dalam zat cair tersebut Ulangi langkah percobaan 1-6 dengan air yang dicampurkan dengan minyak special.BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1. HasilA. Pengaruh SuhuNoSuhuMediaGambarKeterangan1.Air EsKoinKoin dan silet mengapung dalam waktu yang lamaSilet2.Air HangatKoinKoin dan silet mengapung tetapi dalam waktu yang singkatSilet3.Air PanasKoinKoin dan silet mengapung dalam waktu yang lamaSiletB. Pengaruh CairanNoCairanMediaGambarKeterangan1.Sabun cair (Sunlight)KoinKoin dan silet mengapung dalam waktu yang sangat singkatSilet2.Minyak special (Sanco)KoinPosisi silet pada minyak special melayang dan perlahan akan tenggelam, sedangkan pada koin tenggelamSilet4.2. PembahasanPada percobaan tegangan permukaan ini dilakukan 2 perlakuan yaitu dengan ,melihat pengaruh suhu(air es, air hangat dan air panas/mendidih) dan pengaruh cairan(sabun cair /sunlight dan minyak special/sunco). Kita tahu tegangan permukaan merupakan gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis).Tegangan permukaan cairan dipengaruhi oleh beberapa faktor. Diantaranya jenis cairan dan suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besar, maka tegangan permukaannya juga besar. Suhu dapat menurunkan tegangan permukaan cairan, karena suhu secara langsung mempengaruhi energi kinetik molekul dalam cairan. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan pada air es menunjukkan koin dan silet menggapung dalam waktu yang lama. Karena pada saat suhu rendah tegangan permukaan akan meningkat, hal ini terjadi karena menurunnya energi kinetic molekul-molekul tersebut. Pada air hangat koin dan silet juga dapat menggapung tetapi dalam waktu yang singkat. Karena pada suhu tinggi tegangan permukaan akan menurun begitu pula pada percobaan air panas/mendidih koin dan silet menggapung dalam waktu yang lama, ini diseabkan air akan kembali pada suhu normal jadi koin dan silet menggapung dalam waktu lama.Pada percobaan tegangan permukkaan pengaruh cairan, pada sabun koin dan silet tenggelam. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cnderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Surfaktan akan selalu berada pada antar muka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil lebih besar lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit berada pada antar muka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil lebih kecil dari lipofil maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan sedikit berada pada antar muka.Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat membentuk misel (miceves), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan mudah akan tersuspensi di dalam air.Pada percobaan minyak special/sunco koin tenggelam sedangkan pada silet melayang tetapi lama-lama tenggelam. Minyak adalah turunan karboksilat dari ester gliserol yang disebut gliserida. Sebagian besar gliserida berupa trigliserida atau triasilgliserol yang ketiga gugus OH dari gliserol diesterkan oleh asam lemak . Kita tahu Sunco adalah minyak goreng dengan kandungan asam lemak jenuh terendah sehingga meminimalkan peningkatan kolesterol (LDL Kolesterol) dan minyak Sunco tidak mudah beku. Untuk koin mengalami tenggelam karena terdapat gaya adhesi yang lebih besar dari gaya kohesi akibat pengaruh dari koin yang mempunyai massa jenis lebih besar dari air. Sedangkan pada silet melayang, ini bukti bahwa gaya apung sebanding dengan volume yang dipindahkan, sehingga gaya apung menjadi sangat besar. Tetapi lama kelamaan silet tenggelam karena minyak akan ke atas permukaan dan silet tenggelam.BAB VKESIMPULANKesimpulan Berdasarkan percobaan tegangan permukaan yang telah dilakukan,dapat disimpulkan sebagai berikut:Adanya pengaruh suhu (air es, air hangat kuku dan air mendidih) terhadap tengangan permukaan zat cair. Pada percobaan yang telah dilakukan pada air es, air hangat kuku dan air mendidih koin dan silet menggapung. Suhu dapat menurunkan tegangan permukaan cairan, karena suhu secara langsung mempengaruhi energi kinetik molekul dalam cairan.Pengaruh cairan (sabun cair/sunlight) terhadap tegangan permukaan zat cair yaitu tenggelamnya silet dan koin. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya terentang menjauhi permukaan air. Sedangkan pada minyak Sunco untuk koin tenggelam, koin yang mempunyai massa jenis lebih besar dari air. sedangkan silet menggapung karena bahwa gaya apung sebanding dengan volume yang dipindahkan.DAFTAR PUSTAKAAtkins, PW., 1994, Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1, Erlangga, Jakarta.Effendi. H., 2003, Teelah Kualitas Air, Kanisius, Jakarta.Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika jilid 1. Erlangga:Jakarta.Indarniatidan Frida U.E.,2008, Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaandengan Induksi Elektromagnetik, Jurnal Fisika dan Aplikasinya,Vol.4, No. 1, Hal 1.Munson B. R. etal, 2004, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta.Syamsu dkk, 2007, Kajian ketahanan Surfaktan Metil Ester Sulfonat (Mes) Sebagai Oil Well Stimulation Agent Terhadap Aktivitas Bakteri Di Lingkungan Minyak Bumi, Jurnal Tekhnologi Pertanian, Vol.3, No. 1 ISSN 1858-2419,Hal 6. Ulfah. M. dan Sofianti. R., 2010, Proses Konversi Gliserol menjadi Acrolein dengan Katalis H-Zeolit, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 2, No. 4. Hal 1.