KONSENTRASI KRITIS MISEL

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