PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD

PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON

DENGAN VISKOMETER OSTWALD

A.    TUJUAN

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :

1.         Mempelajari cara penentuan viskositas larutan Newton dengan viskosimeter Ostwald.

2.         Mempelajari pengaruh jenis larutan terhadap viskositas larutan.

B.       LANDASAN TEORI

Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan dalam suatu fluida. Viskositas terdapat pada zat cair maupun gas, dan intinya pada gerakan merupakan gaya gesekan-gesekan antara lapisan yang bersisian pada fluida antara lapisan- lapisan tersebut bergerak saat melewati yang lainnya. Pada viskositas gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul. Pada zat cair, viskositas terutama disebabkan oleh gaya kohesi antar molekul. Fluida yang berbeda memiliki besar viskositas yang berbeda, dan zat cair umumnya lebih kental dari gas. Sifat yang disebut viskositas fluida merupakan ukuran sebuah ketahanan fluida terhadap deformasi atau perubahan bentuk fluida. Viskositas suatu gas bertambah dengan naiknya  temperatur, karena makin besarnya suatu molekuler ketika temperatur meningkat. Sedangkan pada zat cair, jarak antar molekul lebih kecil dibanding pada gas, sehingga kohesi molekuler kuat sekali. Peningkatan temperatur meningkatkan kohesi molekuler dan diwujudkan dengan berkurangnya viskositas fluida. Viskometer merupakan alat untuk mengukur suatu fluida. Model viskometer yang digunakan biasanya berupa viskometer bola jatuh dan viskometer rotasi silinder bersumbuh (Maulida, 2010).

Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secara lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti air, alkohol dan bensin mempunyai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak castor dan madu mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan. Pengukuran viskositas yang tepat dengan cara persamaan Poiseuille biasanya sulit dicapai. Hal ini disebabkan harga r dan l sukar ditentukan secara tepat. Kesalahan pengukuran terutama r, sangat besar pengaruhnya karena harga ini dipangkatkan empat. Untuk menghindari kesalahan tersebut dalam prakteknya digunakan suatu cairan pembanding. Cairan yang paling sering digunakan adalah air . Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama. Jadi, bila h dan r cairan pembanding diketahui, maka dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalir kedua cairan melalui alat yang sama dapat ditentukan h cairan yang sudah diketahui rapatannya (Sutiah, 2008).

Gliserol adalah senyawa kimia yang biasa disebut gliserin. Gliserol adalah gula alkohol, tidak berwarna, tidak berbau, berasa manis, tidak beracun, cairan yang viskos yang banyak digunakan sebagai formula-formula di segala bidang. Gliserol mempunyai tiga gugus alkohol yang sangat mudah larut dalam air. Gliserol merupakan produk samping dari suatu reaksi transestrifikasi minyak. Minyak bereaksi dengan alkohol membentuk gliserol dan methyl ester. Reaksi ini disebut reaksi transesterifikasi. Methyl ester disebut sebagai fatty acid methyl ester (FAME) atau biodiesel, sedang gliserol yang dihasilkan adalah produk samping yang masih dapat dipasarkan. Pada makanan dan minuman, gliserol dihidangkan sebagai sebuah humectant (senyawa higroskopis), pelarut dan pemanis, pengawet makanan, bahan pembuat makanan rendah kalori, bahan pengental cairan, pengganti gula. Dapat pula digunakan sebagai anti beku untuk tanaman (Qadariah, 2009).

Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas dispersi kolodial dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase dispers. Koloid-koloid berbentuk bola membentuk sistem dispersi dengan viskositas rendah, sedang sistem dispersi yang mengandung koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel (Moechtar,1990. Hal : 178).

Cara menentukan viskositas suatu zat digunakan alat yang disebut viskometer, yang terdiri atas:

1.      Viskometer kapiler / Ostwald. Caranya yaitu 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 suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut. 

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.

3.      Viskometer Cup dan Bob, prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.

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 (Moechtar,1990).

Menurut Newton hubungan antara gaya-gaya suatu aliran viskositas adalah  sebagai geseran dalam (viskositas) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (σ) dengan kecepatan gesernya (γ) konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Pada fluida Newtonian perbandingan antara besaran kecepatan geser dan tegangan geser adalah konstan (Febrianto, 2013).

Hukum viskositas Newton tidak memprediksi tegangan geser di dalam semua fluida. Fluida-fluida diklasifikasikn sebagai newtonian atau non newtonian, tergantung pada hubungan antara tegangan geser dan laju regangan geser (Welty. 2004. Hal 91).

Fluida yang mengencer akibat geseran viskositas nyatanya berkurang dengan meningkatnya laju geseran semakin kuat fluida mengalami geseran maka fluida tersebut semakin encer (viskositas berkurang). Kebanyakan suspensi koloid dan larutan polimer adalah fluida yang termaksud golongan ini (Munson. 2003. Hal: 112).

C.    ALAT DAN BAHAN

1.      Alat

Alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu :

-          Viskosimeter Ostwald

-          Filler

-          Pipet tetes

-          Piknometer 10ml

-          Botol Semprot

-          Timbangan Analitik

-          Stopwatch

-          Statif dan klem

-          Corong

2.      Bahan

Bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu :

-          Akuades

-          Gliserol 75%

-          Etanol 96%

D.    PROSEDUR KERJA

1.     

Akuades

Penentuan Viskositas

-     Dipipet sebanyak 15 mL

-     Dimasukkan dalam viskosimeter Ostwald

-     Diisap sampai garis m (garis atas)

-     Dibiarkan mengalir sampai garis n (garis bawah)

-     Dicatat waktu alirnya

-     Dilakukan triplo

-     Dihitung ɳ-nya

-     Diulangi dengan menggunakan larutan gliserol 75% dan etanol 96%

                                                    Hasil Pengamatan...?

2.    Bobot Jenis Larutan (Densitas)

Akuades

 

-        Dimasukkan dalam piknometer yang telah diketahui massanya

-        Ditimbang massanya

-        Diulangi hal yang sama untuk gliserol 75 % dan etanol 96%

-        Ditentukan masa jenisnya

                                     Hasil Pengamatan...?

E.     HASIL PENGAMATAN

1.    Tabel Pengamatan

No	Nama Zat	Massa jenis (g/cm3)	t1 (s)	t2 (s)	t3 (s)	Waktu (s)	Viskositas (N/m2s)
1	Air	1,005	8	9	9	8,66	0,8705 x 10-3
2	Gliserin 75%	1,191	98	100	98	98,66	11,75 x 10-3
3	Etanol 96%	0,865	17	17	17	17	1,461 x 10-3

2.    Perhitungan

-                 Air  

Bobot jenis

=  = 1,005 g/cm³

 Viskositas

=  

 = .  

= 0,8705. 10^-3  N/m²s .  

 = 0,8705 x 10^-3  N/m²s

-                 Gliserin   75%

Bobot jenis

=  =   1,191 g/cm³ 

Viskositas

=  

 = .  

= 0,8705 . 10^-3  N/m²s .

 = 0,8705 . 10^-3  N/m²s x 13,50

 = 11,75 x 10^-3  N/m²s

-                 Etanol 96%

Bobot jenis

=  =   0,865 g/cm³ 

Viskositas

=  

 = .  

= 0,8705. 10^-3  N/m²s .  

 = 0,8705. 10^-3  N/m²s  x 1,913

 = 1,665 . 10^-3  N/m²s

F.     PEMBAHASAN

Viskositas (kekentalan) berasal dari kata viskos. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu  dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tekanan temeperatur, ukuran dan berat molekul, serta kehadiran zat lain. Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur. Selain itu, viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat.

Viskositas juga dapat dinyatakan sebagai tahanan yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan – bahan yang distribusi kecepatan sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newton, dimana perbandingan antara tegangan geser dengan kecepatan gesernya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut.

Percobaan kali ini untuk mengukur viskositas larutan Newton glisrin 75% dan etanol 96% , menggunakan viskometer Ostwald dan pengukuran kecepatan dengan menggunakan piknometer 10 ml. Metode pengukuran dengan viskositas dengan metode ostwald yaitu cairan dilewatkan melalui suatu kapiler dengan penjagaan tekanan udara pada tekanan konstan. Ada tanda pada atas dan dasar pada bulatan pipa dan waktu yang dibutuhkan untuk cairan mengalir dari tanda atas ke tanda bawah yang mana waktu alirnya dicatat. Dimana sejumlah tertentu cairan dipipet 15 ml ke dalam viskometer. Cairan kemudian diisap melalui labu pengukur dari viskosimeter sampai permukaan cairan lebih timggi dari batas atas cairan dibiarkan turun. Ketika cairan melewati batas atas, stopwach dihidupkan dan ketika cairan melewati batas bawah, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan yang melewati jarak antara batas atas dan batas bawah dapat ditentukan.

Besarnya waktu yang diperlukan oleh suatu cairan gliserin untuk mengalir dari batas atas dan batas bawah dapat menentukan seberapa besar viskositas suatu caian atau fluida. Secara teori semakin lama waktu yang diperlukan untuk mengalirnya suatu fluida dari batas atas ke batas bawah, maka semakin besar pula nilai viskositas suatu cairan.

Percobaan kali ini dilakukan pengukuran viskositas terhadap akuades dan larutan gliserin 75% dan etanol 96%, serta pengukuran densitas atau bobot jenis kedua sampel tersebut. Pada pengukuran viskositas digunakan alat viskosimeter Ostwald, dengan alat ini viskositas dari cairan newton bisa ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika ia 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 akuades) untuk melewati 2 tanda tersebut.

Perlakuan pertama dimulai dengan menentukan bobot jenis akuades untuk mengetahui hubungan bobot jenis degan viskositas, dengan memakai piknometer yaitu bobot piknometer berisi air dikurangkan dengan berat piknometer kosong sehingga diketahui bobot jenis air dan dilakukan pada larutan uji lainnya. Penentuan bobot jenis larutan juga dilakukan untuk mengetahui pengaruh densitas terhadap viskositas larutan. Diperoleh bobot jenis akuades sebesar 1,005 g/cm³,  bobot jenis gliserin 75% sebesar 1,191 g/cm³, bobot jenis etanol 96% sebesar 0,865 g/cm³.

Perlakuan berikutnya dilakukan dengan memasukkan akuades ke dalam viskometer Ostwald dan di ulang perlakuan tersebut untuk gliserin 75% dan etanol 96%. Prinsip kerja viskosimeter Ostwald adalah mengukur waktu yang diperlukan larutan untuk mengalir diantara batas atas sampai batas bawah. Viskositas gliserin dapat ditentukan dengan menghitung persamaan yang melibatkan waktu alir yang diperlukan oleh gliserol untuk melewati pipa kapiler, dan dibandingkan dengan sampel standar. Metode ini digunakan untuk menentukan viskositas karena perbandingan viskositas gliserin 75%, etanol 96% dan akuades, sebanding dengan waktu pengaliran t  dan t₀ setelah dikoreksi untuk perbedaan rapatan ρ dan ρ_0.  Berdasarkan perhitungan, diperoleh viskositas akuades adalah 0,8705 x 10^-3  N/m²s, viskositas etanol 96% adalah 11,75 x 10^-3  N/m²s dan viskositas gliserin 75% adalah 1,461 x 10^-3  N/m²s.

Menurut teori, semakin lama waktu alir suatu fluida maka semakin tinggi viskositas fluida tersebut. Hal ini sesuai dengan hasil pengamatan dimana gliserin 75% yang memiliki waktu alir yang lebih lama dan memiliki viskositas yang lebih tinggi, dibandingkan dengan etanol 96% yang memiliki waktu alir yang cepat. Hal ini didasarkan pada berat molekul dari setiap fluida tersebut. Berat molekul gliserin lebih besar dibanding berat molekul etanol dan akuades, dimana semakin tinggi berat molekul maka semakin tinggi viskositas suatu fluida dan viskositas akan naik dengan naiknya berat molekul, serta bentuk molekul dimana viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak. Begitu pula dengan masa jenis, masa jenis gliserin lebih besar dibandingkan dengan etanol dan akuades, sehingga viskositas gliserin menjadi lebih besar.

Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi dalam penentuan viskositas dapat diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, losion, pasta, penyalut tablet dan lain-lan. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat di dalam tubuh sehingga viskositas terbukti dapat mempengaruhi laju absopsi obat di dalam tubuh.

G.   KESIMPULAN

     Kesimpulan  dari percobaan ini adalah :

1.    Viskositas larutan newton dapat ditentukan dengan menggunakan viskometer ostwald yaitu dengan cara mengukur waktu yang diperlukan suatu larutan newton untuk mengalir karena adanya gaya gravitasi, sehingga dapat melewati batas atas dan batas bawah dari viskometer ostwald.

2.      Pengaruh jenis larutan berbanding lurus terhadap viskositas larutan newton.

DAFTAR PUSTAKA

Febrianto.T.,  Edi.S.S., Sunarno . 2013. “Rancangan Bangun Alat Uji Kelayakan Pelumas Kendaraan Bermotor Berbasis Mikrokotrarel” . Jurnal Fisika. Vol. 2(1). Hal. 1-2.

Maulida, HR, dkk. Analisis Karakteristik Pengaruh Suhu Dan Kontaminan Terhadap Viskositas Oli Yang Menggunakan Rotaraty Viskometer. Jurnal Neutrino. Vol 3. No 1.

Moechtar, 1990, Farmasi Fisik, UGM-press: Yogyakarta.Hal: 178.

Munson.B.R., dkk. 2003. Mekanika Fluida. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Sutiah, dkk. 2008. Studi Kualitas Minyak Goreng Dengan Parameter Viskositas Dan Indeks Bias. Berkala Fisika. Vol 11. No 2. ISSN : 1410 – 9662.

Vol.13 (3). Hal 1-2.

Qadariah, L., dkk. 2009. Konversi Gliserol Dengan Gelombang Mikro Secara Batch. Jurnal Teknik Kimia. Vol 4. No 1.

Welty.J.R.dkk. 2002. Dasar-Dasar Fenomena Transport. Penerbit Erlangga. Jakarta.