LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMENTAL II PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER DENGAN METODE VISKOSITAS
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA EKSPERIMENTAL II
PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER DENGAN METODE VISKOSITAS
Pelaksanaan Pratikum
Hari : Rabu Tanggal : 21 Agustus 2019 Jam ke : 11-12
Oleh :
Renza Anggieta M M ( 081711333082 )
Sofian Iramanda ( 081711333083 )
Yessi Okta Intani ( 081711333084 )
Dosen Pembimbing :
Drs. Djony Izak Rudyardjo, M.Si
Dyah Hikamawati, S.Si M.Si.
LABORATORIUM FISIKA MATERIAL
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2019
ABSTRAK
Pada percobaan penentuan berat molekul ( Mn) polimer dengan metode viskositas. Alat dan bahan yang digunakan adalah polimer, pelarut, stopwatch, gelas ukur, tabung reaksi dan tabung viskometer oswald. Polimer adalah molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Percobaan dimulai dengan mengukur toluena murni 10 ml, serta pembuatan larutan polimer dengan melarutkan polisitrena ke dalam toluena dengan berbagai konsentrasi yaitu 1%, 1.5%, 1,75%, 2%, 2,5%, 3%. Kemudian pelarut dan larutan tersebut diukur waktu alirnya dengan menggunakan viskometer oswald. Kemudian dihitung viskositas larutan (η), viskositas spesifik (ηsp) dan viskositas reduksi (ηred). Lalu dibuat grafik hubungan antara viskositas reduksi terhadap konsentrasi larutan, sehingga mendapat viskositas instrinsik.
Kata kunci : Polimer, Viskositas, konsentrasi
TUJUAN
Menentukan Berat Molekul (Mn) dari suatu Polimer
DASAR TEORI
Polimer adalah molekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan – kesatuan berulang ini ekivalen dengan monomer. Jika pengulangan kesatuan berulang itu berstuktr linear ( seperti lantai ) maka molekul – molekul polimer sering kali diganbarkan sebagai molekul rantai atau rantai polimer. Rantai polimer juga dapat bercabang. Beberapa rantai linear atau becabang dapat bergabung melalui sambungan silang embentuk polimer bersambung silang. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka terbentuk polimer sambug silang tiga dimensi yang sering di sebut dengan polimer jaringan.
Berat Molekul (BM) merupakan salah satu faktor yang menentukan sifat polimer. Faktor pening lainya yang juga menentukan sifat polimer adalah susunan rantai di dalam polimer dan derajat kekristalanya (derajat kekristalan rendah maka akan bersifat kenyal dan berdaya renggang besar, begitu sebaliknya ).
Berat molekul merupakan variabel yang teristimewa penting sebab berhubungan langsung dengan sifat kimia polimer. Umumnya polimer dengan berat molekul tinggi mempunyai sifat yang lebih kuat. Polimer – polimer diangggap memiliki berat molekul yang berkisar antara ribuan hingga jutaan dengan berat molekul optimum yang bergantung pada struktur kimia dan penerapannya.
Berat molekular polimer merupakan salah satu sifat yang khas bagi polimer yang penting untuk ditentukan. Berat molekular (BM) polimer merupakan harga rata-rata dan jenisnya beragam yang akan dijelaskan kemudian. Dengan mengetahui BM kita dapat memetik beberapa manfaat, antara lain :
1. Menentukan aplikasi polimer tersebut
2. Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer
3. Studi kinetika reaksi polimerisasi
4. Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk
Polimer sendiri biasa disebut juga polidispersi. Polidispersi adalah banyaknya hamburan yang artinya satu molekul yang dibentuk dari molekul yang sama tetapi berat molekul tidak sama. Nilai berat molekul suatu polimer bergantung pada besarnya ukuran yang digunakan dalam metode pengukurannya.
Nilai berat molekul yang diperoleh bergantung pada besarnya ukuran dalam metode pengukurannya. Sampel suatu polimer sesungguhnya terdiri atas sebaran ukuran molekul dan sebaran massa molekul. Oleh karena itu setiap penentuan massa molekul akan menghasilkan harga rata – rata.
Polimer dapat diklasifikasikan menurut asal atau sumbernya, strukturnya, sifat termalnya, komposisi dan kristinialisnya. Menurut sumbernya, polimer dibedakan dalam dua jenis, yaitu polimer sintetik / buatan dan poimer alam. Contoh dari polimer sintetik adalah polietilen ( PE ), polimetil metakrilat ( PMAA ), polivinil klorida ( PVC ), dan polistiren ( PS ), sedangkan dari polimer alam dalah polisakarida, protein, pati, lignin dan selulasa. Menurut sifat termalnya, polimer mempunyai dua tipe, yaitu polimer termoplastik dan termoseting. Termoplastik memiliki sifat melunak pada pemanasan,misanya nylon,olipropilen,polistiren ( PS ) dan polyster, sedangkan termoseting mempunyai sifa kaku dan tidak melunak pada pemanasan, misalnya melamin, formaldehid dan bakelit. Bila ditinjau dari komposisinya,polimer digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu homopolimer ( polimer yang tersusun dari satu jenis monomer ) dan kopolimer ( polimer yang tersusun dari dua atau lebih monomer yang berbeda) ( Billmeyer, 1984 ). Viskositas suatu cairan polimer berbeda sifatnya dengan cairan biasa ( isotrop ).
Viskositas adalah ukuran ketahanan suatu fluida terhadap gaya geser yang diberikan. Dlam prakteknya koefisien viskositas ditentukan dengan penentuan laju aliran lewat pipa. Perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan berat molekul primer
Visksitas intrinsic dapat dikaitkan pada berat molekul melalui persamaan yang dikemukakan oleh mark dan Houwink :
............................... (1)
Dimana adalah vikositas inrinsic, K dan A merupakan tetapan yang khas untuk system polimer – pelarut pada temperature tertentu.
Metode yang biasa digunakan untuk mengukr viskositas larutan adalah viskosimeter Oswald atau viskosimeter ubbelohde. Jika viskositas larutan adalah dan viskositas dari pelarut murni adalah maka viskositas spesifik larutan polimer diberikan oleh persamaan :
............................ (2)
Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh polimer. Perbandingan pada pengenceran tak terhingga disebut viskositas intrisik dan diberi lambang . Secara matematis dapat diungkapkan sebagai berikut :
..................... (3)
Karena massa jenis berbagai alrutan yang dipakai dalam percobaan sama dengan massa jenis pelarut, maka sebagaipendekatan dapat diabaikan. Viskositas tiap larutan hasil pengenceran berbandin lurus dengan waktu aliran, sehingga dapat ditulis :
....................... (4)
Dengan t adalah waktu alir untuk larutan sedangkan adalah waktu alir untuk pelarut. Secara percobaan diperoleh waktu alir untuk berbagai pengenceran larutan polimer dan pelarut bias diperoleh melalui pengukuran dengan viskosimeter.
PROSEDUR EKSPERIMEN
Menyiapkan bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam percobaan ini secara baik.
Membuat larutan polimer dengan berbagai konsentrasi, yaitu melarutkan polistiren ke dalam toluene: 1%, 1,5%, 1,75%, 2%, 2,5% dan 3% dengan C=(gr/100 ml).
Mengalirkan pelarut murni (toluene) pada viskosimeter dan catatlah waktu alirnya sebagai t*.
Mengganti toluene tersebut dengan larutan polimer berbagai konsentrasi yang telah dibuat dan catatlah waktu alirnya secara berturut-turut sebagai t untuk konsentrasi C.
Menentukan viskositas tiap larutan hasil pengenceran menggunakan persamaan (4) dan namakan sebagai η untuk larutan C.
Menentukan viskositas spesifik larutan polimer, secara berturut-turut sebagai tentukan pula viskositas reduksinya menggunakan persamaan (3).
Membuat grafik antara viskositas reduksi yang diperoleh terhadap konsentrasi dan ekstrapolasinya ke sumbu viskositas reduksi merupakan viskositas intrinsik [η].
Menentukan berat molekul (Mn) polistiren yang digunakan dalam eksperimen ini dengan menggunakan persamaan (1).
Diketahui:
η* = viskositas murni toluene
(5,58η* = Viskositas murni toluena ( 5.58.104 kg/ms pada suhu (25 - 30)⁰C
K = 12.103 ml/kg
A = 0,71
K = 12
ALAT DAN BAHAN
Polimer yang akan diukur bobot molekulnya (Mn) yaitu Polistiren (PS)
Pelarut (toluene)
Stopwatch
Gelas ukur
Tabung reaksi
Tabung viskosimeter Oswald
DATA HASIL PENGAMATAN
ANALISIS DATA
Viskositas Tiap Larutan Pengenceran
Larutan Polistiren C1
η=t/t^* [η^* ]
η=4,20/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 6,71 ×10^4
Larutan Polistiren C2
η=t/t^* [η^* ]
η=5,25/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 8,39 ×10^4
Larutan Polistiren C3
η=t/t^* [η^* ]
η=6,65/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 10,60 ×10^4
Larutan Polistiren C4
η=t/t^* [η^* ]
η=8,41/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 13,43 ×10^4
Larutan Polistiren C5
η=t/t^* [η^* ]
η=10,50/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 16,78 ×10^4
Viskositas Spesifik
Larutan Polistiren C1
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(6,71 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp= 0,20
Larutan Polistiren C2
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(8,39 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=0,50
Larutan Polistiren C3
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(10,62 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=0,90
Larutan Polistiren C4
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(13,43 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=1,41
Larutan Polistiren C5
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(16,78 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=2,01
Viskositas Reduksi
Konsentrasi 0,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,20/0,005
η_red=40,4
Konsentrasi 1,0%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,45/0,01
η_red=50,3
Konsentrasi 1,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,95/0,015
η_red=60,2
Konsentrasi 2,0%
η_red= η_sp/c
η_red= 1,37/0,02
η_red=70,4
Konsentrasi 2,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 1,69/0,025
η_red=80,3
Berdasarkan hubungan ekstrapolasi, maka dari persamaan garis yang diperoleh pada grafik dapat kita tentukan viskositas intrinsik. Viskositas intrinsik adalah sebesar=30,355 Sehingga dapat ditentukan bobot molekul polistirena dengan menggunakan persamaan Mark dan Houwink. Persamaannya adalah sebagai berikut:
[η]=K.M^a
log〖M^a 〗=log〖[η]/K〗
a.logM=log〖[η]/K〗
0,71 . logM=log〖30,355/〖12×10〗^(-3) 〗
0,71 .logM=log2529
〖 log〗M=3,403/0,71
〖 log〗M=4,793
M=62086,90
M=6,21〖×10〗^4 gram/mol
PEMBAHASAN
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. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida , dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda.
Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tekanan temeperatur, ukuran dan berat molekul, serta kehadiran zat lain. Perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan berat molekul primer. Keunggulan dari metode ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana. Alat yang digunakan adalah Viskometer Ostwald. Yang diukur adalah waktu yang diperlukan pelarut atau larutan polimer untuk mengalir diantara 2 tanda x dan y. Volume cair harus tetap karena ketika cairan mengalir kebawah melalui pipa kapiler A, cairan harus mendorong cairan naik ke B. Akibatnya volume cairan berbeda masuk percobaan, maka cairan yang didorong menaiki tabung B akan berubah pula.
Polimer merupakan suatu golongan bahan kimia yang banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari maupun kebutuhan bidang industry. Reaksi pembentukan polimer juga bermacam-macam adanya. Polistirena adalah polimer sintetis yang terbentuk dari monomer stirena dengan rumus kimia C6H5-CH=CH2. Pada salah satu rantainya, stirena ini memiliki cabang rantai berupa alkil benzena. Polistirena banyak digunakan sebagai bahan pembuat stereofoam. Polistirena ini tidak dapat larut dalam air tetapi larut dalam pelarut toluena.
Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih tergantung pada molekul yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih kecil. Makin bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat (sites) yang berinteraksi di anatara berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini menyebabkan sifat kimia, fisika, dan mekanik dari suatu polimer akan bervariasi.
Percobaan kali ini sampel diukur viskositasnya menggunakan viskosimeter ostwald. Pada viskometer oswaltd yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Cairan yang digunakan dalam percobaan ini adalah berkonsentrasi 0,5 %, 1 %, 1,5 % 2 % dan 2,5 % Dan sebagai pelarutnya digunakan larutan toluena. Pada percobaan ini masing-masing larutan Polistiren dipipet dan dimasukkan ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap menggunakan filler sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “m”atau garis atas. Cairan dibiarkan turun karena pengaruh gaya gravitasi hingga permukaan cairan turun melewati batas “n” atau garis bawah. Waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak dari m ke n inilah yang digunakan untuk menentukan viskositas larutan tersebut. Perlakuan ini dilakukan sebanyak 4 kali yang bertujuan untuk mendapatkan keakuratan data jika dibandingkan dengan perlakuan hanya satu kali.
Dari hasil yang diperoleh, dapat dilihat bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Artinya semakin tinggi konsentrasi dari larutan Polistiren maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Hal ini disebabkan 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. Hal ini juga dapat kita lihat melalui grafik hubungan antara viskositas reduksi (ɳred) dengan konsentrasi (C). Dari grafik diperoleh nilai viskositas intrinsic sebesar 30,355 sehingga berat molekul polistirena sebesar 6,21〖×10〗^4 gram/mol yang diperoleh dari perhitungan analitis dari perumusan.
KESIMPULAN
Dari grafik diperoleh nilai viskositas intrinsic sebesar 30,355 sehingga berat molekul polistirena sebesar 6,21〖×10〗^4 gram/mol
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, Finn. 1992. Dasar – Dasar
Fisika Universitas Edisi
kedua. Jakarta Erlangga
Purba, M. 2006. Kimia jilid 2.
Jakarta:Erlangga
Tim KBK Fisika Material.
2010. Buku Petunjuk Fisika
Eksperimental Lanjut
(Bagian Fisika
Material).Departemen Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga.
FISIKA EKSPERIMENTAL II
PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER DENGAN METODE VISKOSITAS
Pelaksanaan Pratikum
Hari : Rabu Tanggal : 21 Agustus 2019 Jam ke : 11-12
Oleh :
Renza Anggieta M M ( 081711333082 )
Sofian Iramanda ( 081711333083 )
Yessi Okta Intani ( 081711333084 )
Dosen Pembimbing :
Drs. Djony Izak Rudyardjo, M.Si
Dyah Hikamawati, S.Si M.Si.
LABORATORIUM FISIKA MATERIAL
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2019
ABSTRAK
Pada percobaan penentuan berat molekul ( Mn) polimer dengan metode viskositas. Alat dan bahan yang digunakan adalah polimer, pelarut, stopwatch, gelas ukur, tabung reaksi dan tabung viskometer oswald. Polimer adalah molekul besar yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Percobaan dimulai dengan mengukur toluena murni 10 ml, serta pembuatan larutan polimer dengan melarutkan polisitrena ke dalam toluena dengan berbagai konsentrasi yaitu 1%, 1.5%, 1,75%, 2%, 2,5%, 3%. Kemudian pelarut dan larutan tersebut diukur waktu alirnya dengan menggunakan viskometer oswald. Kemudian dihitung viskositas larutan (η), viskositas spesifik (ηsp) dan viskositas reduksi (ηred). Lalu dibuat grafik hubungan antara viskositas reduksi terhadap konsentrasi larutan, sehingga mendapat viskositas instrinsik.
Kata kunci : Polimer, Viskositas, konsentrasi
TUJUAN
Menentukan Berat Molekul (Mn) dari suatu Polimer
DASAR TEORI
Polimer adalah molekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan – kesatuan berulang ini ekivalen dengan monomer. Jika pengulangan kesatuan berulang itu berstuktr linear ( seperti lantai ) maka molekul – molekul polimer sering kali diganbarkan sebagai molekul rantai atau rantai polimer. Rantai polimer juga dapat bercabang. Beberapa rantai linear atau becabang dapat bergabung melalui sambungan silang embentuk polimer bersambung silang. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka terbentuk polimer sambug silang tiga dimensi yang sering di sebut dengan polimer jaringan.
Berat Molekul (BM) merupakan salah satu faktor yang menentukan sifat polimer. Faktor pening lainya yang juga menentukan sifat polimer adalah susunan rantai di dalam polimer dan derajat kekristalanya (derajat kekristalan rendah maka akan bersifat kenyal dan berdaya renggang besar, begitu sebaliknya ).
Berat molekul merupakan variabel yang teristimewa penting sebab berhubungan langsung dengan sifat kimia polimer. Umumnya polimer dengan berat molekul tinggi mempunyai sifat yang lebih kuat. Polimer – polimer diangggap memiliki berat molekul yang berkisar antara ribuan hingga jutaan dengan berat molekul optimum yang bergantung pada struktur kimia dan penerapannya.
Berat molekular polimer merupakan salah satu sifat yang khas bagi polimer yang penting untuk ditentukan. Berat molekular (BM) polimer merupakan harga rata-rata dan jenisnya beragam yang akan dijelaskan kemudian. Dengan mengetahui BM kita dapat memetik beberapa manfaat, antara lain :
1. Menentukan aplikasi polimer tersebut
2. Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer
3. Studi kinetika reaksi polimerisasi
4. Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk
Polimer sendiri biasa disebut juga polidispersi. Polidispersi adalah banyaknya hamburan yang artinya satu molekul yang dibentuk dari molekul yang sama tetapi berat molekul tidak sama. Nilai berat molekul suatu polimer bergantung pada besarnya ukuran yang digunakan dalam metode pengukurannya.
Nilai berat molekul yang diperoleh bergantung pada besarnya ukuran dalam metode pengukurannya. Sampel suatu polimer sesungguhnya terdiri atas sebaran ukuran molekul dan sebaran massa molekul. Oleh karena itu setiap penentuan massa molekul akan menghasilkan harga rata – rata.
Polimer dapat diklasifikasikan menurut asal atau sumbernya, strukturnya, sifat termalnya, komposisi dan kristinialisnya. Menurut sumbernya, polimer dibedakan dalam dua jenis, yaitu polimer sintetik / buatan dan poimer alam. Contoh dari polimer sintetik adalah polietilen ( PE ), polimetil metakrilat ( PMAA ), polivinil klorida ( PVC ), dan polistiren ( PS ), sedangkan dari polimer alam dalah polisakarida, protein, pati, lignin dan selulasa. Menurut sifat termalnya, polimer mempunyai dua tipe, yaitu polimer termoplastik dan termoseting. Termoplastik memiliki sifat melunak pada pemanasan,misanya nylon,olipropilen,polistiren ( PS ) dan polyster, sedangkan termoseting mempunyai sifa kaku dan tidak melunak pada pemanasan, misalnya melamin, formaldehid dan bakelit. Bila ditinjau dari komposisinya,polimer digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu homopolimer ( polimer yang tersusun dari satu jenis monomer ) dan kopolimer ( polimer yang tersusun dari dua atau lebih monomer yang berbeda) ( Billmeyer, 1984 ). Viskositas suatu cairan polimer berbeda sifatnya dengan cairan biasa ( isotrop ).
Viskositas adalah ukuran ketahanan suatu fluida terhadap gaya geser yang diberikan. Dlam prakteknya koefisien viskositas ditentukan dengan penentuan laju aliran lewat pipa. Perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan berat molekul primer
Visksitas intrinsic dapat dikaitkan pada berat molekul melalui persamaan yang dikemukakan oleh mark dan Houwink :
............................... (1)
Dimana adalah vikositas inrinsic, K dan A merupakan tetapan yang khas untuk system polimer – pelarut pada temperature tertentu.
Metode yang biasa digunakan untuk mengukr viskositas larutan adalah viskosimeter Oswald atau viskosimeter ubbelohde. Jika viskositas larutan adalah dan viskositas dari pelarut murni adalah maka viskositas spesifik larutan polimer diberikan oleh persamaan :
............................ (2)
Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh polimer. Perbandingan pada pengenceran tak terhingga disebut viskositas intrisik dan diberi lambang . Secara matematis dapat diungkapkan sebagai berikut :
..................... (3)
Karena massa jenis berbagai alrutan yang dipakai dalam percobaan sama dengan massa jenis pelarut, maka sebagaipendekatan dapat diabaikan. Viskositas tiap larutan hasil pengenceran berbandin lurus dengan waktu aliran, sehingga dapat ditulis :
....................... (4)
Dengan t adalah waktu alir untuk larutan sedangkan adalah waktu alir untuk pelarut. Secara percobaan diperoleh waktu alir untuk berbagai pengenceran larutan polimer dan pelarut bias diperoleh melalui pengukuran dengan viskosimeter.
PROSEDUR EKSPERIMEN
Menyiapkan bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam percobaan ini secara baik.
Membuat larutan polimer dengan berbagai konsentrasi, yaitu melarutkan polistiren ke dalam toluene: 1%, 1,5%, 1,75%, 2%, 2,5% dan 3% dengan C=(gr/100 ml).
Mengalirkan pelarut murni (toluene) pada viskosimeter dan catatlah waktu alirnya sebagai t*.
Mengganti toluene tersebut dengan larutan polimer berbagai konsentrasi yang telah dibuat dan catatlah waktu alirnya secara berturut-turut sebagai t untuk konsentrasi C.
Menentukan viskositas tiap larutan hasil pengenceran menggunakan persamaan (4) dan namakan sebagai η untuk larutan C.
Menentukan viskositas spesifik larutan polimer, secara berturut-turut sebagai tentukan pula viskositas reduksinya menggunakan persamaan (3).
Membuat grafik antara viskositas reduksi yang diperoleh terhadap konsentrasi dan ekstrapolasinya ke sumbu viskositas reduksi merupakan viskositas intrinsik [η].
Menentukan berat molekul (Mn) polistiren yang digunakan dalam eksperimen ini dengan menggunakan persamaan (1).
Diketahui:
η* = viskositas murni toluene
(5,58η* = Viskositas murni toluena ( 5.58.104 kg/ms pada suhu (25 - 30)⁰C
K = 12.103 ml/kg
A = 0,71
K = 12
ALAT DAN BAHAN
Polimer yang akan diukur bobot molekulnya (Mn) yaitu Polistiren (PS)
Pelarut (toluene)
Stopwatch
Gelas ukur
Tabung reaksi
Tabung viskosimeter Oswald
DATA HASIL PENGAMATAN
ANALISIS DATA
Viskositas Tiap Larutan Pengenceran
Larutan Polistiren C1
η=t/t^* [η^* ]
η=4,20/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 6,71 ×10^4
Larutan Polistiren C2
η=t/t^* [η^* ]
η=5,25/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 8,39 ×10^4
Larutan Polistiren C3
η=t/t^* [η^* ]
η=6,65/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 10,60 ×10^4
Larutan Polistiren C4
η=t/t^* [η^* ]
η=8,41/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 13,43 ×10^4
Larutan Polistiren C5
η=t/t^* [η^* ]
η=10,50/3,49 [5,58×10^4 ]
η= 16,78 ×10^4
Viskositas Spesifik
Larutan Polistiren C1
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(6,71 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp= 0,20
Larutan Polistiren C2
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(8,39 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=0,50
Larutan Polistiren C3
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(10,62 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=0,90
Larutan Polistiren C4
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(13,43 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=1,41
Larutan Polistiren C5
η_sp= (η-η^*)/η^*
η_sp=(16,78 ×10^4-5,58 ×10^4)/(5,58 ×10^4 )
η_sp=2,01
Viskositas Reduksi
Konsentrasi 0,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,20/0,005
η_red=40,4
Konsentrasi 1,0%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,45/0,01
η_red=50,3
Konsentrasi 1,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 0,95/0,015
η_red=60,2
Konsentrasi 2,0%
η_red= η_sp/c
η_red= 1,37/0,02
η_red=70,4
Konsentrasi 2,5%
η_red= η_sp/c
η_red= 1,69/0,025
η_red=80,3
Berdasarkan hubungan ekstrapolasi, maka dari persamaan garis yang diperoleh pada grafik dapat kita tentukan viskositas intrinsik. Viskositas intrinsik adalah sebesar=30,355 Sehingga dapat ditentukan bobot molekul polistirena dengan menggunakan persamaan Mark dan Houwink. Persamaannya adalah sebagai berikut:
[η]=K.M^a
log〖M^a 〗=log〖[η]/K〗
a.logM=log〖[η]/K〗
0,71 . logM=log〖30,355/〖12×10〗^(-3) 〗
0,71 .logM=log2529
〖 log〗M=3,403/0,71
〖 log〗M=4,793
M=62086,90
M=6,21〖×10〗^4 gram/mol
PEMBAHASAN
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. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida , dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda.
Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tekanan temeperatur, ukuran dan berat molekul, serta kehadiran zat lain. Perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan berat molekul primer. Keunggulan dari metode ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana. Alat yang digunakan adalah Viskometer Ostwald. Yang diukur adalah waktu yang diperlukan pelarut atau larutan polimer untuk mengalir diantara 2 tanda x dan y. Volume cair harus tetap karena ketika cairan mengalir kebawah melalui pipa kapiler A, cairan harus mendorong cairan naik ke B. Akibatnya volume cairan berbeda masuk percobaan, maka cairan yang didorong menaiki tabung B akan berubah pula.
Polimer merupakan suatu golongan bahan kimia yang banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari maupun kebutuhan bidang industry. Reaksi pembentukan polimer juga bermacam-macam adanya. Polistirena adalah polimer sintetis yang terbentuk dari monomer stirena dengan rumus kimia C6H5-CH=CH2. Pada salah satu rantainya, stirena ini memiliki cabang rantai berupa alkil benzena. Polistirena banyak digunakan sebagai bahan pembuat stereofoam. Polistirena ini tidak dapat larut dalam air tetapi larut dalam pelarut toluena.
Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih tergantung pada molekul yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih kecil. Makin bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat (sites) yang berinteraksi di anatara berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini menyebabkan sifat kimia, fisika, dan mekanik dari suatu polimer akan bervariasi.
Percobaan kali ini sampel diukur viskositasnya menggunakan viskosimeter ostwald. Pada viskometer oswaltd yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Cairan yang digunakan dalam percobaan ini adalah berkonsentrasi 0,5 %, 1 %, 1,5 % 2 % dan 2,5 % Dan sebagai pelarutnya digunakan larutan toluena. Pada percobaan ini masing-masing larutan Polistiren dipipet dan dimasukkan ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap menggunakan filler sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “m”atau garis atas. Cairan dibiarkan turun karena pengaruh gaya gravitasi hingga permukaan cairan turun melewati batas “n” atau garis bawah. Waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak dari m ke n inilah yang digunakan untuk menentukan viskositas larutan tersebut. Perlakuan ini dilakukan sebanyak 4 kali yang bertujuan untuk mendapatkan keakuratan data jika dibandingkan dengan perlakuan hanya satu kali.
Dari hasil yang diperoleh, dapat dilihat bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Artinya semakin tinggi konsentrasi dari larutan Polistiren maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Hal ini disebabkan 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. Hal ini juga dapat kita lihat melalui grafik hubungan antara viskositas reduksi (ɳred) dengan konsentrasi (C). Dari grafik diperoleh nilai viskositas intrinsic sebesar 30,355 sehingga berat molekul polistirena sebesar 6,21〖×10〗^4 gram/mol yang diperoleh dari perhitungan analitis dari perumusan.
KESIMPULAN
Dari grafik diperoleh nilai viskositas intrinsic sebesar 30,355 sehingga berat molekul polistirena sebesar 6,21〖×10〗^4 gram/mol
DAFTAR PUSTAKA
Alonso, Finn. 1992. Dasar – Dasar
Fisika Universitas Edisi
kedua. Jakarta Erlangga
Purba, M. 2006. Kimia jilid 2.
Jakarta:Erlangga
Tim KBK Fisika Material.
2010. Buku Petunjuk Fisika
Eksperimental Lanjut
(Bagian Fisika
Material).Departemen Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga.
Comments
Post a Comment