I. Tujuan Percobaan
Mampu menentukan konsentrasi kritis misel (kkm) dan menentukan harga entalpi miselisasi gelatin pada pelarut air.
II. Pendahuluan
Misel merupakan sebuah kumpulan molekul surfaktan yang terdispersi dalam
koloid cair. Sifat khas misel dalam larutan encer membentuk suatu
kumpulan dengan kepala gugus hidrofilik bersinggungan dengan solven yang
mengelilinginya, mengasingkan ekor gugus hidrofobik didalam pusat
misel. Misel biasanya berbentuk globular dan secara garis besar
berbentuk speris, akan tetapi dapat pula berbentuk elipsoida, silinder,
dan bilayer. Bentuk dan ukuran misel merupakan fungsi dari geometri
molekular dari molekul surfaktan tersebut dan kondisi larutan seperti
konsentrasi surfaktan, temperatur, pH, dan kekuatan ionik. Proses
pembentukan misel disebut sebagai miselisasi.
Molekul surfaktan individual yang terdapat didalam koloid, namun bukan
bagian dari misel disebut monomer. Didalam air, kepala hidrofilik
molekul surfaktan selalu bersinggungan dengan sebagian besar dari
solven, tanpa memperdulikan apakah keberadaan surfaktan sebagai monomer
atau bagian dari misel.
Namun
demikian, ekor hidrofobik molekul surfaktan memiliki sedikit kontak
dengan air bila merupakan bagian dari misel. Didalam suatu misel, ekor
hidrofobik dari beberapa molekul surfaktan berkumpul menjadi seperti
inti minyak yang memiliki sedikit kontak dengan air. Sebaliknya monomer
surfaktan dikelilingi oleh molekul air yang membuat suatu kurungan
molekul yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Kurungan air ini memiliki
struktur kristal seperti es.
Misel tersusun dari surfaktan ionik yang dikelilingi oleh awan ion-ion.
Karena ion-ion ini memiliki muatan berlawanan dengan muatan ionik
surfaktan, maka disebut ion berlawanan. Walaupun ikatan ion berlawanan
menetralisir muatan misel (hampir 90%), efek dari muatan misel dapat
mempengaruhi stuktur solven yang mengelilinginya pada jarak tertentu
dari misel. Misel ionik dapat mempengaruhi beberapa sifat campuran,
termasuk konduktivitas listrik. Penambahan garam pada koloid yang
mengandung misel dapat menurunkan kekuatan interaksi elekrostatik dan
menyebabkan menjadi formasi misel ionik yang lebih besar.
Misel hanya terbentuk bila konsentrasi surfaktan lebih besar daripada
konsentrasi kritis misel (kkm) dan temperatur sistem lebih besar
daripada temperatur kritis misel atau temperatur Kraff. Konsentrasi
kritis misel (kkm) merupakan titik penjenuhan surfaktan dalam sistem
air. Kkm dapat diamati dengan kurva yang diskontinu dari sifat fisik
sistem sebagai suatu fungsi dari jumlah surfaktan yang ditambahkan.
Pembentukan misel dapat dipahami dengan menggunakan termodinamika: misel
dapat terbentuk secara spontan karena keseimbangan antara entropi dan
entalpi. Didalam air efek hidrofobik merupakan gaya pendorong
pembentukan misel, meskipun faktanya pengumpulan molekul surfaktan
menurunkan entropinya. Pada umumnya, diatas kkm, entropi dari
pengumpulan molekul surfaktan lebih sedikit daripada entropi dari
molekul kurungan air. Hal yang juga penting adalah pertimbangan entalpi
seperti interaksi elektrostatis yang terjadi antara muatan (atau ionik)
surfaktan.
Ketika surfaktan berada diatas kkm (konsentrasi kritis misel), surfaktan
dapat berfungsi sebagai pengemulsi yang akan melarutkan senyawa yang
secara normal tidak larut dalam solven yang digunakan. Hal ini terjadi
karena spesies tidak mudah larut dapat dimasukkan kedalam inti misel,
dimana spesies tersebut terlarut didalam sebagian besar solven oleh
kebalikan kepala gugus yang berinteraksi dengan baik dengan spesies
solven. Contoh yang paling umum adalah fenomena detergen, yang
membersihkan bahan hidrofobik terlarut (seperti minyak, lemak, atau
kotoran) yang tidak bisa dibersihkan dengan air. Detergen juga membantu
membersihkan dengan menurunkan tegangan permukaan air, membuat lebih
mudah untuk membersihkan kotoran dari permukaan. Kemampuan mengemulsikan
surfaktan juga merupakan dasar untuk emulsi polimerisasi.
III. Alat dan Bahan
- Alat :
1. Konduktometer
2. Timbangan analitik
3. Labu ukur 1 L
4. Labu ukur 100 mL
6. Gelas beker
7. Gelas arloji
8. Gelas beker
9. Termometer
10. Corong
11. Pemanas
12. Pipet
- Bahan :
1. Gelatin
2. Akuades
IV. Prosedur Kerja
1. Sebanyak 5 gram gelatin dilarutkan ke dalam 1 liter akuades dalam
labu ukur kemudian dipanaskan dengan pengaduk magnet di dalam larutan
selama kurang lebih 15 menit.
2. Dari larutan tersebut diambil 42,0; 44,0; 44,4; 44,8; 45,2; 45,6;
46,0; 46,4; 46,8; 47,2; 47,6; 48,0; 50,0; dan 52,0 ml kemudian
diencerkan dengan akuades pada labu takar 100 ml untuk mendapatkan
larutan dengan konsentrasi berturut-turut : 2,10; 2,20; 2,22; 2,24;
2,26; 2,28; 2,30; 2,32; 2,34; 2,36; 2,38; 2,40; 2,50; dan 2,60 g/L.
3. Untuk masing-masing larutan diukur daya hantar listriknya pada variasi temperatur 30, 32, 34, 36, 38, dan 40 °C.
V. Hasil Percobaan dan Pembahasan
A. Hasil Percobaan
konsentrasi
g/L
Suhu (°C)
30
32
34
36
38
40
2,10
23,22
24,30
24,39
26,35
25,76
23,79
2,20
18,73
20,99
20,32
19,82
20,13
20,8
2,22
18,19
19,75
19,38
19,34
20,49
19,25
2,24
17,40
19,06
19,07
18,61
18,30
20,00
2,26
17,99
19,58
19,04
20,06
20,20
19,98
2,28
17,95
19,68
19,48
20,20
19,34
19,95
2,30
18,02
17,99
19,13
19,68
22,00
19,24
2,32
28,7
29,2
30,5
31,0
31,5
31,9
2,34
24,0
24,6
25,1
25,3
25,6
28,7
2,36
24,7
26,2
27,0
27,5
27,6
27,7
2,38
29,0
27,4
27,0
27,1
24,0
27,9
2,40
24,6
27,9
28,7
28,1
32,4
35,7
2,50
21,4
22,8
24,6
31,1
30,9
30,5
2,60
22,5
25,1
24,3
25,2
27,2
27,3
Konsentrasi kritis misel (kkm) pada masing-masing temperatur :
- suhu 30 °C : 2,308
- suhu 32 °C : 2,246
- suhu 34 °C : 2,246
- suhu 36 °C : 2,246
- suhu 38 °C : 2,292
- suhu 40 °C : 2,262
Harga entalpi miselisasi gelatin : 463,623 x 10 -3 kjoule/mol
B. Pembahasan
Percobaan ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi kritis misel (kkm)
dan menentukan harga entalpi miselisasi gelatin pada pelarut air.
Langkah yang dilakukan ada 3, yaitu pembuatan larutan gelatin, pembuatan
beberapa variasi larutan gelatin dalam berbagai konsentrasi dan
pengukuran daya hantar listrik (DHL) setiap variasi konsentrasi dalam
rentang suhu antara 30 sampai 40 °C dengan interval 2 °C.
Langkah pertama adalah pembuatan larutan gelatin. Gelatin adalah protein
yang dihasilkan oleh hidrolisis sebagian dari kolagen yang diekstrak
dari jaringan penghubung seperti kulit, kartilago, dan tulang. Gelatin
merupakan bentuk hidrolisa ireversibel dari kolagen. Sebanyak 5 gram
gelatin dilarutkan dalam 1 liter akuades dengan menggunakan labu ukur.
Bersama-sama dengan air, gelatin membentuk gel koloida semi padat dengan
viskositas tinggi. Dalam akuades dingin gelatin hanya akan larut
sedikit oleh karena itu dilakukan pemanasan selama kurang lebih 15 menit
agar gelatin larut sempurna didalam air. Pada proses pemanasan ini
digunakan pengaduk magnet.
Langkah berikutnya dalah pembuatan larutan gelatin dengan berbagai
variasi konsentrasi. Larutan gelatin yang telah dibuat diambil sebanyak
42,0; 44,0; 44,4; 44,8; 45,2; 45,6; 46,0; 46,4; 46,8; 47,2; 47,6; 48,0;
50,0; dan 52,0 ml. Masing-masing dimasukkan kedalam labu ukur 100 ml dan
ditambahkan akuades sampai batas. Dari pengenceran tersebut akan
diperoleh larutan dengan konsentrasi 2,10; 2,20; 2,22; 2,24; 2,26; 2,28;
2,30; 2,32; 2,34; 2,36; 2,38; 2,40; 2,50; dan 2,60 g/L.
Terakhir adalah pengukuran daya hantar listrik (DHL) dengan menggunakan
konduktometer. Pengukuran DHL ini dilakukan dengan variasi temperatur
larutan 30, 32, 34, 36, 38, dan 40 °C untuk masing-masing konsentrasi
larutan. Dari percobaan diperoleh kecenderungan bahwa semakin besar
konsentrasi maka DHL semakin besar sampai pada suatu konsentrasi
tertentu setelah itu naik dengan cepat. Data yang diperoleh kemudian
dibuat grafik daya hantar listrik (DHL) vs konsentrasi (C). Grafik
dibuat untuk masing-masing suhu. Perpotongan antara garis dimana DHL
naik dan garis saat DHL naik tajam merupakan konsentrasi kritis misel
(kkm). Konsentrasi kritis misel (kkm) merupakan konsentrasi dimana misel
mulai terbentuk. Harga kkm untuk masing-masing suhu :
- 30 °C : 2,308
- 32 °C : 2,246
- 34 °C : 2,246
- 36 °C : 2,246
- 38 °C : 2,292
- 40 °C : 2,262
Dari harga kkm yang diperoleh dapat ditentukan harga entalpi miselisasi
dengan cara dibuat grafik ln kkm vs 1/T dengan persamaan garis :
y = mx + c
ln kkm =
Dari perhitungan diperoleh harga entalpi miselisasi sebesar : 463,623 x 10 -3 kj/mol.
VI. Kesimpulan
1. Konsentrasi kritis misel (kkm) merupakan konsentrasi dimana misel mulai terbentuk.
2. Semakin besar konsentrasi maka daya hantar listrik (DHL) semakin
besar sampai pada suatu konsentrasi tertentu setelah itu naik dengan
cepat.
3. Hasil percobaan :
Konsentrasi kritis misel (kkm) pada masing-masing temperatur :
- suhu 30 °C : 2,308
- suhu 32 °C : 2,246
- suhu 34 °C : 2,246
- suhu 36 °C : 2,246
- suhu 38 °C : 2,292
- suhu 40 °C : 2,262
Harga entalpi miselisasi gelatin : 463,623 x 10 -3 kjoule/mol
Perhitungan
1. Penentuan kkm
Grafik DHL vs C untuk masing-masing temperatur
- 30 °C, harga kkm : 2,308
- 32 °C, harga kkm : 2,246
- 34 °C, harga kkm : 2,246
- 36 °C, harga kkm : 2,246
- 38 °C, harga kkm : 2,292
- 40 °C, harga kkm : 2,262
2. Penentuan ∆H
y = mx + c
ln kkm =
m = slope =
∆H = slope x R
= 55,764 x 8,314 joule/mol K
= 463,623 joule/mol
= 463,623 x 10 -3 kjoule/mol