SIFAT-SIFAT FISIK DARI ZAT

SIFAT-SIFAT FISIK DARI ZAT

ERNALIA ROSITA

133020175

Jurusan Teknologi Pangan, Fakultas Teknik, Universitas Pasundan

ABSTRAK

Titik leleh adalah temperatur dimana zat padat berubah wujud menjadi zat cair pada tekanan satu atmosfer. Viskositas meupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya geseakan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan viskositas (kekentalan). Prinsip percobaan ini adalah berdasarkan hukum Poiseuille yang menyatakan bahwa lapisan paling luar dari fluida melekat pada dinding pipa pada kecepatan nol, berdasarkan hukum Stokes yang menyatakan bahwa bila suatu fluida sempurna yang viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam ‘garis’ arusnya akan membentuk sebuah pola yang simetris sempurna di sekeliling bola. Berdasarkan hasil pengamatan titik leleh didapatkan hasil titik awal lelehan pada suhu 80ºC dan titik akhir lelehan sebesar 88ºC. Berdasarkan hasil pengamatan viskositas digunakan empat sampel yang masing-masing diukur menggunakan viskometer dengan spindel 1, 2 dan 3 kemudian didapat hasil sebesar 500 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Indomilk putih dengan spindel 2, 11 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Bendera dengan spindel 3, 10 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Cap Enak dengan spindel 3, dan 22.5 dPas untuk Susu Kental Manis Ultrajaya dengan menggunakan spindel 1.

Key words: Titik leleh, Viskositas, Tujuan, Prinsip, Hasil Pengamatan.

PENDAHULUAN

                Titik leleh adalah temperatur dimana zat padat berubah wujud menjadi zat cair pada tekanan satu atmosfer. Viskositas meupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya geseakan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal second (Pa s).

                Tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan viskositas (kekentalan).

Prinsip percobaan ini adalah berdasarkan hukum Poiseuille yang menyatakan bahwa lapisan paling luar dari fluida melekat pada dinding pipa pada kecepatan nol, berdasarkan hukum Stokes yang menyatakan bahwa bila suatu fluida sempurna yang viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang diam ‘garis’ arusnya akan membentuk sebuah pola yang simetris sempurna di sekeliling bola.

METODOLOGI

Bahan dan Alat

                Bahan yang digunakan dalam percobaan sifat-sifat fisik dari zat adalah naftalena (kamper), susu kental manis Indomilk putih, susu kental manis Bendera coklat, susu kental manis Cap Enak coklat, dan susu kental manis Ultrajaya coklat. Alat yang digunakan dalam percobaan sifat-sifat fisik dari zat adalah viskometer, spindel, pipa kapiler, gelas kiia, kaki tiga, kawat kassa, bunsen, statif, klem, termometer dan botol semprot.

Metode Percobaan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pengamatan

Berdasarkan hasil pengamatan penentuan titik leleh naftalena didapatkan hasil sebagai berikut:

No.	Suhu (T)	Hasil (ºC)
1.	T Awal Aquadest	26ºC
2.	T Awal Lelehan	80ºC
3.	T Akhir Lelehan	88ºC

(Sumber: Ernalia Rosita, 133020175, Meja 11, Kelompok G, 2013)

                Berdasarkan hasil pengamatan viskositas didapatkan hasil sebagai berikut:

No.	Sampel	Spindel	Hasil
1.	Susu Kental Manis Indomilk Putih	2	500 dPas
2.	Susu Kental Manis Bendera Coklat	3	11 dPas
3.	Susu Kental Manis Cap Enak Coklat	3	10 dPas
4.	Susu Kental Manis Ultrajaya Coklat	1	22,5 dPas

(Sumber: Kelompok G, 2013)

Pembahasan

                Berdasarkan hasil pengamatan penentuan titik leleh naftalena didapatkan suhu awal aquadest sebesar 26ºC. Setelah diukur suhu awal aquadest, naftalen dipanaskan dan menghasilkan lelehan pertama pada suhu 80ºC dan suhu akhir lelehannya sebesar 88ºC. Hasil titik akhir tersebut tidak sesuai dengan ketentuan titik leleh naftalen yang berkisar antara 70ºC-80ºC.

                Faktor-faktor kesalahan yang dapat terjadi pada percobaan penentuan titik leleh naftalena adalah kurang bersihnya alat yang digunakan, terlalu banyakny naftalen yang akan diuji leleh sehingga menyebabkan naftalen lama meleleh dan mencapai suhu melebihi 80ºC, kurang telitinya dalam mengamati lelehan pertama, dan kesalahan pembacaan termometer.

                Titik leleh adalah temperatur dimana zat padat berubah wujudmenjadi zat cair pada tekanan satu atmosfer. Dengan kata lain, titik leleh merupakan suhu ketika fase padat dan cair sama-sama berada dalam kesetimbangan. Perubahan tekanan tidak mempengaruhi titik leleh suatu zat mengalami perubahan yang berarti. Pengaruh ikatan hidrogen terhadap titik leleh tidak begitu besar karena pada wujud  padat jarak antar molekul cukup berdekatan dan yang paling berperan terhadap titik leleh adalah berat molekul zat dan bentuk simetris molekul.

                Naftalena adalah hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C₁₀H₈ dan berbentuk dua cincin benzena yang bersatu. Senyawa ini bersifat volatil, mudah menguap walau dalam bentuk padatan. Uap yang dihasilkan bersifat mudah terbakar. Naftalena paling banyak dihasilkan dari destilasi tar batu bara, dan sedikit dari sisa fraksionasi minyak bumi. Naftalena adalah salah satu komponen yang termasuk benzena aromatik hidrokarbon, tetapitidak termasuk polisiklik. Naftalena memiliki kemiripan sifat yang memungkinkannya menjadi aditif bensin untuk meningkatkan angka oktan. Sifat-sifat tersebut antara lain: sifat pembakaran yang baik, mudah menguap sehingga tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. 

Gambar 3. Struktur Atom Naftalena

Sifat fisik dari Naftalena adalah sebagai berikut:

Massa molar Kepadatan Titik lebur  Titik didih Kelarutan dalam air

128,17052 g 1,14 g / cm ³ 80,26 ° C, 353 K, 176 ° F 218 ° C, 491 K, 424 ° F 30 mg / L

                Sifat fisik zat adalah segala aspek dari suatu zat yang dapat diukur atau dipersepsikan tanpa harus mengubah identitasnya, beberapa sifat fisik zat yang berhubungan dengan dunia pangan diantaranya viskositas dan titik leleh. Titil leleh air adalah salah satu contohnya, air (es) akan meleleh pada 0ºC yang merupakan sifat fisik dari air. Untuk mengukur titik leleh tersebut digunakan termometer untuk menentukan suhu pada saat air dri padat (es) berubah menjadi cair. Perubahan ini yang disebut perubahan fisik zat yang tidak mengubah bentuk kimia dari air. Massa jenis merupakan contoh lain dari sifat fisik zat.

                Sifat fisik zat dibagi menjadi 6 macam, sebagai berikut:

1.     Wujud zat

Wujud zat dibedakan atas zat padat, cair, dan gas. Zat tersebut dapat berubah dari satu wujud ke wujud lain. Beberapa peristiwa perubahan yang kita kenal, yaitu : menguap, mengembun, mencair, membeku, meyublim, dan mengkristal.

2.     Warna

Setiap benda memiliki warna yang berbeda-beda. Warna merupakan sifat fisika yang dapat diamati secara langsung. Warna yang dimiliki suatu benda merupakan ciri tersendiri yang membedakan antara zat satu dengan zat lain. Misal, susu berwarna putih, karbon berwarna hitam, paku berwarna kelabu pudar dan lain–lain.

3.     Kelarutan

Kelarutan suatu zat dalam pelarut tertentu merupakan sifat fisika. Air merupakan zat pelarut untuk zat-zat terlarut. Tidak semua zat dapat larut dalam zat pelarut. Misal, garam dapat larut dalam air, tetapi kopi tidak dapat larut dalam air.

4.     Daya hantar listrik

Daya hantar listrik merupakan sifat fisika. Benda yang dapat menghantarkan listrik dengan baik disebut konduktor, sedangkan benda yang tidak dapat menghantarkan listrik disebut isolator. Benda logam pada umumnya dapat menghantarkan listrik. Daya hantar listrik pada suatu zat dapat diamati dari gejala yang ditimbulkannya. Misal, tembaga dihubungkan dengan sumber tegangan dan sebuah lampu. Akibat yang dapat diamati adalah lampu dapat menyala.

5.     Kemagnetan

Berdasarkan sifat kemagnetan, benda digolongkan menjadi dua yaitu benda magnetik dan benda non magnetik. Benda magnetik adalah benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet, sedangkan benda non magnetik adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet. Misal, terdapat campuran antara serbuk besi dan pasir.

6.       Titik Didih dan Titik Leleh

Titik didih merupakan suhu ketika suatu zat mendidih, dan titik leleh adalah suhu ketika zat padat berubah menjadi zat cair. Misal, titik didih air pada tekanan udara normal (76 cmHg) adalah 100ºC, sedangkan bensin kurang lebih 80ºC.

                Aplikasi di bidang pangan dari titik leleh adalah untuk menentukan dan mengetahui titik leleh dari suatu bahan pangan misalnya ice cream dan coklat.

Berdasarkan hasil pengamatan percobaan viskositas, digunakan empat sampel yang masing-masing diukur menggunakan viskometer dengan spindel 1, 2 dan 3 kemudian didapat hasil sebesar 500 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Indomilk putih dengan spindel 2, 11 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Bendera dengan spindel 3, 10 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Cap Enak dengan spindel 3, dan 22.5 dPas untuk Susu Kental Manis Ultrajaya dengan menggunakan spindel 1.

Faktor kesalahan yang dapat terjadi pada percobaan viskositas adalah salah menentukan spindel sehingga tidak didapatkan hasil yang diharapkan, gelas yang digunakan untung menampung bahan yang akan diuji viskositasnya tidak dikeringkan dulu setelah  dicuci sehingga air dan bahan bercampur dan viskositasnya akan semakin cair, dan kurang tepatnya mengamati angka hasil pengukuran viskositas.

Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

1.     Suhu
          Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

2.     Konsentrasi Larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.

3.     Berat Molekul Salute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya.

4.     Tekanan
          Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.

Spindel adalah salah satu komponen dari viskometer untuk mengukur kekentalan dari suatu larutan. Spindel berfungsi untuk mengetahui nilai kekentalan pada suatu larutan agar bisa digolongkan ke spindel 1, spindel 2, dan spindel 3. Spindel 1 berfungsi untuk mengukur viskositas dari zat yang tingkat kekentalannya bernilai 3-150 dPas, spindel 2 untuk mengukur viskositas dari zat yang tingkat kekentalannya bernilai 100-4000 dPas, dan spindel 3 untuk mengukur viskositas dari zat yang tingkat kekentalannya bernilai 0,3-13 dPas.

Viskositas merupakan pengukuran ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida (fluida adalah zat yang dapat mengalir, dalam hal ini zat cair dan zat gas). 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.

Dalam mengukur viskositas, digunakan suatu alat bernama viskometer. Viskometer adalah suatu alat untuk mengukur kekentalan dari larutan yang diuji. Adapun macam-macam viskometer:

1.       Viskometer kapiler / Ostwald

Digunakan untuk menentukan laju aliran kuat kapiler. Pada viskositas Ostwald yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. 

Gambar 4. Viskometer Ostwald

2.   Viskometer Hoppler

Pada viskometer hoppler yang diukur waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola yang terbuat dari kaca. Karena gaya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang besar sampai pada kecepatan yang maksimum. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga respirok sampel.

Gambar 5. Viskometer Hoppler

3.    Viskometer Cup and Bob

Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding 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 disepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat.

Gambar 6. Viskometer Cup and Bob

4.   Viskometer Cone and Plate

                Viskometer Cone/ Plate adalah alat ukur kekentalan yang memberikan peneliti suatu instrumen yang canggih untuk menentukan secara rutin viskositas absolut cairan dalam volume sampel kecil. Cone dan plate memberikan presisi yang diperlukan untuk pengembangan data rheologi lengkap. 

Gambar 7. Viskometer Cone and Plate

5.   Viskometer Ubbelohde  

6.   Viskometer Stromer

7.   Viskometer Brookfield

8.   Viskometer Baume

9.   Viskometer Bola Jatuh

                Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan, hal tersebut karena gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gayakedalam pada permukaan cairan.

                Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut dikenai suatu gaya. Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perubahan bentuk (deformasi) bila suatu bahan mendapat gaya gesekan (sheering fore). 

                Dalam viskositas, dikenal satuan SI untuk koefisien viskositas yaitu Ns/m2 atau pascal second (Pa s). dPas (desy Pascal second) adalah satuan yang biasa digunakan untuk nilai viskositas. Selain itu, untuk menentukan nilai viskositas digunakan juga mPas (mili Pascal second). Perbedaan dari dPas dan mPas adalah satuan dPas lebih besar dari mPas.

Dalam percobaan viskositas yang dilakukan di laboratorium, digunakan empat sampel yaitu susu kental manis Indomilk putih, susu kental manis Bendera coklat, susu kental manis Cap Enak coklat, dan susu kental manis Ultrajaya coklat. Dari keempat sampel tersebut, didapatkan hasil sebesar 500 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Indomilk putih dengan spindel 2, 11 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Bendera dengan spindel 3, 10 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Cap Enak dengan spindel 3, dan 22.5 dPas untuk Susu Kental Manis Ultrajaya dengan menggunakan spindel 1. Setelah mengetahui nilai viskositas dari masing-masing sampel, susu kental manis Indomilk putih memiliki kekentalan terbesar, dan susu kental manis Cap Enak coklat memiliki kekentalan terkecil atau encer.

Aplikasi di bidang pangan dari viskositas adalah untuk mengetahui kekentalan dari suatu bahan pangan seperti susu, kecap, sirup, saos, selai, dsb.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengamatan sifat-sifat fisik dari zat diperoleh hasil penentuan titik leleh naftalen dengan suhu awal aquadest sebesar 26ºC. Suhu lelehan pertama pada suhu 80ºC dan suhu akhir lelehannya sebesar 88ºC dan pada viskositas didapatkan hasil sebesar 500 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Indomilk putih dengan spindel 2, 11 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Bendera dengan spindel 3, 10 dPas untuk sampel Susu Kental Manis Cap Enak dengan spindel 3, dan 22.5 dPas untuk Susu Kental Manis Ultrajaya dengan menggunakan spindel 1. Dari hasil diatas susu kental manis Indomilk adalah susu yang memiliki kekentalan paling kental sedangkan susu cap enak adalah yang paling encer.