MODUL AJARMATA KULIAH DASAR TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

SISTEM PANGAN DALAM TINJAUAN FISIKOKIMIA

Dr. Triana Lindriati, ST.MP

Jurusan Teknologi Hasil PertanianFakultas Teknologi Pertanian

Universitas Jember2012

BAB 1 UNIT DAN DIMENSI

1.1 Lingkup bahasan:

Bab 1 ini membahas tentang pengertian unit dan dimensi. Mahasiswa dikenalkan

kepada dimensi-dimensi dasar dan hubungannya dengan unit/satuan dalam ilmu

teknologi pangan dan hasil pertanian. Pembahasan dilengkapi dengan uraian bagimana

mengkonversi satuan dan bagaimana melakukan pengukuran yang benar.

1.2 Kompetensi Dasar:

Mahasiswa mampu menjelaskan konsep unit dan dimensi serta mengkaitkannya

dalam satuan-satuan dalam ilmu pangan dan hasil pertanian. Selain itu mahasiswa

diharapkan dapat melakukan pengukuran dengan baik dan menghitung konversi satuan.

1.3 Uraian

1.3.1 Unit dan Dimensi

Sebelum mempelajari unit dan dimensi perlu dimengerti istilah besaran (quantities).

Besaran adalah sesuatu yang bisa diukur dan mempunyai unit/satuan. Beberapa besaran

yang bukan besaran fisik seperti misalnya kecantikan, ketrampilan, kenyamanan tidak

memiliki unit. Umumnya besaran dinyatakan dengan angka dan diikuti dengan unitnya.

Terdapat tujuh macam besaran pokok yaitu: panjang, masa, waktu, suhu, arus

listrik, intensitas cahaya dan jumlah zat. Terdapat dua macam besaran yaitu besaran

pokok dan besaran turunan. Besaran dasar seperti massa, panjang, waktu, muatan listrik

dan suhu merupakan dimensi dasar. Sedangkan besaran seperti kecepatan yang

merupakan jarak/waktu merupakan dimensi panjang/waktu.

Unit memberikan derajat suatu dimensi terhadap standart tertentu. Unit suatu

dimensi dapat bermacam-macam akan tetapi harus mengikuti suatu standart tertentu,

sehingga pengukuran dapat dilakukan di waktu dan tempat yang berbeda. Kebalikan dari

dimensi, terdapat banyak unit untuk menggambarkan sebuah besaran. Seperti misalnya

besaran panjang memiliki dimensi panjang dan memiliki unit meter, feet, angstron dan

lain-lain. Tanpa unit sebuah angka tidak memiliki makna.

Dimensi merupakan suatu hal untuk menggambarkan besaran phisik dibawah

pengamatan. Sebagai contoh feet dan m memiliki dimensi yang sama yaitu panjang.

Terdapat tujuh macam dimensi dasar yaitu: panjang, masa, waktu, suhu, arus listrik,

intensitas cahaya dan jumlah suatu zat. Dimensi dari suatu besaran dapat menggambarkan

hubungan antara besaran tersebut dengan besaran pokok.

Terdapat dua jenis besaran yaitu: besaran pokok dan besaran turunan. Di dalam

mekanika, kita kenal sistem MKS (meter, kilogram dan sekon), selain sistem MKS ada

juga sistem besaran yang lain. Pada tahun 1960, suatu komite internasional telah

menetapkan sejumlah besaran yang merupakan besaran dasar atau besaran pokok. Sistem

tersebut dikenal sebagai ”System International”. Adapun Sistem International dengan

besaran pokoknya dapat dilihat pada Tabel berikut ini.

Table 1. Besaran pokok, satuan dan dimensinya menurut Sistem Internasional

(SI)

Besaran Pokok Unit/Satuan Singkatan

Satuan

Dimensi

panjang meter m (L) = L

massa kilogram kg (M) = M

waktu second s (T) = T

suhu kelvin K (θ) = θ

kuat arus listrik ampere A (I) = I

intensitas cahaya candela cd (J) = J

jumlah zat mole mol (N) = N

Terdapat beberapa besaran tanpa unit seperti misalkan:

Rasio: bilangan mach adalah ratio antara kecepatan kendaraan dengan kecepatan

cahaya. Karena kecepatan kendaraan dan kecepatan cahaya memiliki dimensi yang

sama maka bilangan mach tidak memiliki dimensi maupun unit.

Bilangan bilangan tertentu seperti misalnya bilangan Reynold (NRE) .

Selain besaran pokok terdapat juga besaran lain yaitu besaran pelengkap yang biasa

tidak memiliki dimensi seperti misalnya sudut datar satuannya radian (rad) dan sudut

ruang satuannya steradian (Sr).

Besaran turunan merupakan kombinasi dari besaran-besaran pokok maupun besaran

pelengkap. Contoh dari besaran turunan antara lain adalah: kecepatan, percepatan, gaya,

usaha, daya volume, massa jenis dan lain-lain.

1.3.2. Pengukuran

Pengukuran sering dilakukan dalam berbagai kegiatan dalam kehidupan kita sehari-

hari. Dalam melakukan kegiatan penelitian, kadang-kadang pengukuran diperlukan untuk

memperoleh data atau menentukan hasil penelitian. Sebelum melakukan pengukuran

peralatan ukur yang sesuai dan baik harus kita persiapkan.

Pengukuran dapat dilakukan oleh siapa saja, baik orang yang telah berpendidikan

maupun tidak. Seperti misalnya pengukuran panjang, terdapat istilah depa, sekian

langkah dan lain sebagainya. Akan tetapi besaran-besaran tersebut akan menghasilkan

nilai pengukuran yang berbeda antara orang yang satu dengan yang lainnya. Hal tersebut

dapat menimbulkan kesulitan ketika mengkomunikasikan pengetahuan dengan orang

lain. Oleh karena itu perlu dilakukan standarisasi terhadap suatu besaran sehingga satuan

dari besaran tersebut dapat diterima orang di daerah manapun dan menggambarkan suatu

kondisi yang sama.

Di dalam melakukan pengukuran suatu hal yang biasa jika terjadi kesalahan

pengukuran. Hal tersebut bisa terjadi karena pengaruh faktor internal dan eksternal.

Faktor internal datang dari pengukur/pengamat sedangkan faktor eksternal adalah faktor

dari luar pengukur. Seperti misalnya metode pengukurannya sama hasil pembacaan

antara pengukur yang satu dengan yang lain dapat berbeda.

Jika pengukuran dilakukan dengan suatu alat ukur tertentu maka hasil pengukuran

dapat dipengaruhi oleh: posisi ketika melakukan pengukuran, kemampuan alat, teknik

penggunaan alat dan pengaruh lingkungan misalnya suhu dan tekanan udara. Dalam

menggunakan alat ukur harus dikuasai karakteristik dari alat ukur tersebut. Terdapat

beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam melakukan pengukuran yaitu:

Accuracy

Precision

Sensitivity

Mathematics Error

Random Error

Dalam melakukan pengukuran hal lain yang harus diperhatikan adalah konsistensi

unit, seperti misalnya fps (foot, pound dan second) untuk mengukur gaya. Sering kali kita

melakukan pengukuran dengan alat ukur yang menggunakan sistem yang berbeda

sehingga perlu dilakukan konversi satuan sehingga hasil pengukuran dapat dibandingkan

dengan hasil pengukuran pengamat yang lain.

Seperti pada contoh sebagai berikut: Viskositas air pada suhu 60oC dinyatakan

dalam 7,8 x 10-4 lb.ft-1.s-1. Hitung viskositasnya dalam N.s.m-1. Beberapa buku

menyediakan informasi mengenai konversi satuan seperti misalnya 1 lb = 0,4536 kg dan

1 ft = 0,3048 m. Sehingga dapat diselesaikan sebagai berikut:

sedangkan 1 N = 1 kg.m.s-1

sehingga 1 kg.m-1.s-1 = 1 N.m-2.s

sehingga 1,16x10-3 kg.m-1.s-1 = 1,16 x 10-3 N.m-2.s.

1.3.3. Besaran-besaran dalam teknologi pangan dan hasil pertanian

Besaran-besaran dalam teknologi pangan dan hasil pertanian dapat digolongkan

menjadi tiga yaitu:

a. Besaran fisik (menggambarkan kualitas fisik produk pangan dan hasil pertanian):

bentuk dan ukuran, kerapatan dan berat jenis, kerusakan mekanis, tekstur, viskositas

warna, kecepatan terminal, titik didih, titik beku, ukuran butiran dll.

b. Besaran kimia (menggambarkan kualitas kimia produk pangan dan hasil pertanian):

kadar protein, kadar lemak, kadar vitamin, kadar karbohidrat dll.

c. Besaran non parametrik (tidak memiliki unit dan dimensi): rasa, kesukaan,

kerenyahan dll. Besaran-besaran tersebut biasanya termasuk dalam kualifikasi uji

sensoris.

Sebagai contoh adalah produk tepung jagung, besaran fisik, kimia dan non

parametrik (sensoris)nya dapat diuraikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Besaran fisik, kimia dan sensoris dari produk tepung jagung.

No Uraian Besaran Unit Dimensi1. Besaran fisik

Ukuran butiran mesh (jumlah lubang persatuan luas)

N.L-2

Warna (derajat putih) - -Berat jenis Kerapatan curah

(massa/volume curah)

M.L-3

2. Besaran kimiaKadar protein mg/g M.M-1 (tanpa

dimensi)Kadar karbohidrat mg/g tanpa dimensiKadar lemak mg/g tanpa dimensiKadar air % tanpa dimensi

3 Besaran non parametrikTidak ada karena tidak ada uji sensorisnya kecuali kalau tepung tersebut dibuat suatu produk pangan

1.3.4. Konversi satuan

Unit volume dan densitas

1 g mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mm Hg = 22,4140 liter = 22414 cm3

1 lb mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 359,05 ft3

1 kg mol gas ideal pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 22,414 m3

Densitas udara kering pada 0oC dan tekanan 760 mmHg = 1,2929 g/liter = 0,080711lbm/ft3

Berat molekul udara = 28,97 lbm/lb mol

1 g/cm3 = 62,43 lbm/ft3 = 1000 kg/m3

1 g/cm3 = 8,345 lbm/U.S. gal

1 lbm/ft3 = 16,0185 kg/m3

Panjang

1 in = 2,540 cm

100 cm = 1 m (meter)

1 micron = 10-6m = 10-4 cm = 10-3 mm = 1 μm (micrometer)

1 Å (angstrom) = 10-10 m = 10-4 μm

1 mile = 5280 ft

1 m = 3,2808 ft = 39,37 in

Massa

1 lbm = 453,59 g = 0,45359 kg

1 lbm = 16 oz = 7000 grains

1 kg = 1000 g = 2.2046 lbm

1 ton = 1000 kg

Kecepatan gravitasi standart

g = 9.80665 m/s2

g = 980,665 cm/s2

g = 32,174 ft/s2

gc (gravitational conversion factor) = 32,1740 lbm.ft/lbf.s2

= 980.665 gm.cm/gf.s2

Volume

1 L (liter) = 1000 cm3

1 in3 = 16,387 cm3

1 ft3 = 28,317 L (liter)

1 ft3 = 0.028317 m3

1 ft3 = 7,481 US. gal

1 m3 = 264,17 US. Gal

1 m3 = 1000 L (liter)

1 U.S. gal = 3,7854 liter

1 U.S. gal =3785,4 cm3

1 British gal = 1,20094 U.S. gal

Gaya

1 g.cm/s2 (dyn) = 10-5 kg.m/s2 = 10-5 N (newton)

1 g.cm/s2 = 7,2330 x 10-5 lbm.ft/s2

1 kg.m/s2= 1 N (newton)

1 lbf = 4,4482 N

1 g.cm/s2 = 2.2481 x 10-6 lbf

Tekanan

1 bar = 1 x 105 Pa (pascal) = 1 x 105 N/m2

1 psia = 1 lbf/in2

1 psia = 2,0360 in.Hg pada 0oC

1 psia = 2,311 ft H2O pada 70oF

1 psia = 51,715 mm Hg pada 0oC (ρHg = 13,5955 g/ cm3)

1 atm = 14,696 psia = 1,01325 x 105 N/m2 = 1,01325 bar

1 atm = 760 mm Hg pada 0oC = 1,01325 x 105 Pa

1 atm = 29,921 in Hg pada 0oC

1 atm = 33,90 ft H2O pada 4oC

1 psia = 6,89476 x 104 g/cm.s2

1 psia = 6,89476 x 104 dyn/cm2

1 dyn/cm2 = 2,0886 x 10-3 lbf/ft2

1 psia = 6,89476 x 103 N/m2

1 lbf/ft2 = 4,7880 x 102 dyn/cm2 = 47,880 N/m2

1 mm Hg (0oC) = 1,333224 x 102 N/m2= 0,1333224 kPa

Tenaga

1 hp = 0,74570 kW

1 hp = 550 ft.lbf/s

1 hp = 0.7068 btu/s

1 watt (W) = 14,340 cal/min

1 btu/h = 0,29307 W (watt)

1 J/s (joule/s) = 1 W

Panas, energi, kerja

1 J = 1N.m = 1 kg.m2/s2

1 kg.m2/s2 = 1 J (joule) = 107 g.cm2/s2 (erg)

1 btu = 1055,06 J = 1,05506 kJ

1 btu = 252,16 cal (thermochemical)

1 kcal (thermochemical) = 1000 cal = 4,1840 kJ

1 cal (thermochemical) = 4,1840 J

1 cal (IT) = 4,1868 J

1 btu = 251,996 cal (IT)

1 btu = 778,17 ft.lbf

1 hp.h = 0.7457 kW.h

1 hp.h = 2544,5 btu

1 ft.lbf = 1,35582 J

1 ft.lbf /lbm= 2,9890 J/kg

Konduktifitas panas

1 btu/h.ft.oF = 4,1365 x 10-3 cal/s.cm.oC

1 btu/h.ft.oF = 1,73073 W/m.K

Koeffisien pindah panas

1 btu/h.ft2.oF = 1,3571 x 10-4 cal/s.cm2.oC

1 btu/h.ft2.oF = 5,6783 x 10-4 W/cm2.oC

1 btu/h.ft2.oF = 5,6783 W/cm2.K

1 kcal/h.m2.oF = 0,2048 btu/h.ft2.oF

Viscosity

1 cp = 10-2 g/cm.s (poise)

1 cp = 2,4191 lbm/ft.h

1 cp = 6,7197 x 10-4 lbm/ft.s

1 cp = 10-3 Pa.s = 10-3kg/m.s = 10-3 N.s/m2

1 cp = 2,0886 x 10-5 lbf.s/h2

1 Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/m.s = 1000 cp

Diffusivity

1 cm2/s = 3,875 ft2/h

1 cm2/s = 10-4 m2/s

1 m2/h = 10.764 ft2/h

1 m2/s = 3,875 x 104 ft2/h

1 centistoke = 10-2 cm2/s

Flux massa dan flux molar

1 g/s.cm2 = 7,3734 x 103 lbm/h.ft2

1 gmol/s.cm2 = 7,3734 x 103 lbmol/h.ft2

1 gmol/s.cm2 = 10 kgmol/s.m2 = 1 x 104 gmol/s.m2

1 lbmol/h.ft2 = 1.3562 x 10-3 kgmol/s.m2

Flux panas dan aliran panas

1 btu/lbm.oF = 4,1868 kJ/kg.K

1 btu/lbm.oF = 1000 cal/g.oC

1 btu/lbm.oF = 2326 J/kg

1 ft.lbf/lbm = 2,9890 J/kg

1 cal (IT)/g.oC = 4,1868 kJ/kg.K

Kapasitas panas dan enthalpy

1 btu/lbm.oF = 4,1868 kJ/kg.K

1 btu/lbm.oF = 1000 cal/g.oC

1 btu/lbm = 2326.0 J/kg

1 ft.lbf/lbm = 2,9890 J/kg

1 cal (IT)/g.oC = 4,1868 kJ/kg.K

1 kcal/g.mol = 4,1840 x 103 kJ/ kg mol

Koeffisien pindah massa

1 kc cm/s = 10-2 m/s

1 ks ft/h = 8,4668 x 10-5 m/s

1 kx gmol/s.cm2.molfrac = 10 kgmol/s.m2.molfrac

1 kx gmol/s.cm2.molfrac = 1 x 104 gmol/s.m2.molfrac

1 kxlbmol/h.ft2.molfrac = 1,3562 x 10-3 kgmol/s.m2.molfrac

1 kxalbmol/h.ft3.molfrac = 4,449 x 10-3 kgmol/s.m3.molfrac

1 kGkgmol/s.m2.atm = 0.98692 x 10-5 kgmol/s.m2.Pa

1 kGakgmol/s.m3.atm = 0,98692 x 10-5 kgmol/s.m3.Pa

Konstanta gas ideal

Numerical Value Units

1,9872 g cal/g mol K

1,9872 btu/lb mol oR

82,057 cm3 atm/g mol K

8314,34 J/kg mol K

82.057 x 10-3 m3 atm/kg mol K

8314,34 kg m2/s2 kg mol K

10,731 ft3 lbf/in2 lb mol oR

0,7302 ft3 atm/lb mol oR

1545,3 ft lbf/lb mol oR

8314,34 m3 Pa/kg mol K

Contoh soal konversi satuan

Suatu komponen memiliki nilai kapasitas panas 0,8 berapa nilai kapasitas panas

komponen tersebut dalam ?

Jawab

1.4. Petunjuk praktikum

1.4.1 Tujuan

1. Agar mahasiswa mampu melakukan pengukuran terhadap besaran-besaran fisik dari

suatu produk pangan

2. Agar mahasiswa mampu mengembangkan besaran-besaran fisik untuk

menggambarkan kualitas suatu produk pangan.

3. Agar mahasiswa mampu mengenali kesalahan-kesalahan dalam pengukuran.

4. Memahami pengaruh antara suatu besaran fisik terhadap parameter fisik yang lain.

1.4.2 Bahan:

Tempe

1.4.3 Peralatan:

Pisau, telenan, oven pengering, ayakan tyler 60 mesh, colour reader, penetrometer,

jangka sorong, gelas ukur.

1.4.4 Prosedur kerja:

Kegiatan 1 :

1. Ukur volume tempe (p x l x t, masing-masing pengukuran dilakukan 5 kali).

2. Ukur derajat warna tempe dengan colorreader (pada setiap sisinya, lakukan

pengukuran setiap sisi paling tidak lima titik dimana setiap titik pengukuran

diulang hingga 5 kali).

3. Ukur tekstur tempe dengan penetrometer. Lakukan pengukuran pada paling tidak

8 titik).

4. Hasil pengukuran disajikan dalam bentuk tabel, untuk kemudian dirata-rata. Jika

ada data yang angkanya menyimpang jauh dari nilai rata-rata, coba diuraikan

penyebab penyimpangan data tersebut.

1.5 Lembar Kerja dan Tugas

1.5.1 Lembar Kerja

Laporan Hasil Praktikum

Volume tempe

Ulangan Hasil pengukuran (p x l x t)

Volume (cm3) (SI unit) (sertakan standart deviasi)

Volume (ft3)(British unit)(sertakan standart deviasi)

12345Rata-rata

Jika ada data pada ulangan yang nilai standart deviasinya terlalu besar coba anda

uraikan penyebabnya dan identifikasikan hal-hal yang mungkin mengakibatkan kesalahan

pengukuran tersebut.

Nilai warna tempe

Ulangan a b c L* W

Sisi atas

1

2

3

4

5

Rata-rata

Sisi samping

1

2

3

4

5

Rata-rata

Hal yang harus dikerjakan:

1 Hitung standart deviasi masing-masing data.

2 Bandingkan hasil pengukuran antara sisi atas dan sisi samping dan uraikan sebab

perbedaan ukuran tersebut.

Tekstur tempe

Ulangan Tekstur(SI unit)

Tekstur(British Unit)

1

2

3

4

5

6

7

8

BAB RHEOLOGY

Fluida Newtonian adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang

linier. Contoh fluida yang memiliki karakteristik ini adalah air. Fluida newtonian akan

terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini karena viskositas

dari suatu fluida non newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada

fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung kepada suhu dan

tekanan.

Perbedaan karakteristik akan dijumpai pada fluida non newtonian. Pada fluida jenis

ini, viskositas fluida akan berubah bila terdapat gaya yang bekerja sehingga kurva

tegangan/regangan pada fluida ini tidak linier.

BAB KOLOID

Sistem koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih

zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar

(1-100 nm), sehingga terkena efek Tyndall. Bersifat homogen berarti partikel terdispersi

tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya; sehingga

tidak dijumpai pengendapan. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan, namun tidak

dimiliki oleh campuran biasa (suspensi). Kedua fase bisa berada dalam bentuk gas (G),

cair (L) dan padat (S).

Koloid mudah dijumpai di mana-mana diantaranya: susu, agar-agar, tinta, sampo,

serta awan. Sitoplasma dalam sel juga merupakan sistem koloid. Kimia koloid menjadi

kajian tersendiri dalam kimia industri karena kepentingannya.

Tabel Klasifikasi Sistem Koloid

Jenis Sistem Fase Terdispersi

FasePendispersi

Contoh

Sol padat (SS) padat padat Gelas berwarna

Sol (SL) padat cairan Pasta gigi, tinta

Aerosol/asap (SG) padat gas Debu, asap

Emulsi padat (LS) cairan padat Margarin, mutiara

Aeroemulsi/aerosol cair (LG)

cairan gas Kabut, spray

Busa/buih padat (GS) gas padat Batu apung, foam, spon,

polistirena

Busa/buih (GL) gas cairan Busa sabunj

Penggolongan koloid:

Dispersi koloid : sistem ini secara thermodinamika tidak stabil karena nisbah

permukaan volume yang sangat besar.

Larutan koloid sejati : terdiri dari larutan dengan zat terlarut yang BMnya tinggi

(protein, karbohidrat).

Koloid asosiasi (koloid elektrolit), sistem ini terdiri dari molekul-molekul yang

BMnya rendah yang beragregasi membentuk partikel berukuran koloid. Contoh:

sabun dan detergen.

Sifat-sifat koloid

Sifat optik

Tyndal (1869) menyatakan apabila suatu berkas cahaya dilalukan pada larutan

koloid, maka berkas cahaya tadi akan nampak. Tetapi bila berkas cahaya yang sama

dilalukan pada larutan sejati, berkas tadi tidak kelihatan. Efek ini dikenal sebagai efek

tyndal. Efek tyndal dapat digunakan untuk mengamati partikel-partikel koloid dengan

menggunakan mikroskop.

Sifat kinetik

Sifat kinetik koloid dipengaruhi oleh: gerakan termal (gerak brown) dan gravitasi.

Gerak brown terjadi karena adanya tumbukan antara molekul terdispersi dengan medium

pendispersinya. Gravitasi dapat berupa gravitasi alami yang menyebabkan pengendapan

atau berupa gravitasi buatan (sentrifus).

Sifat elektrik

Kebanyakan senyawa, termasuk koloid akan membentuk suatu permukaan

bermuatan listrik bila berhubungan dengan medium polar seperti air. Sumber muatan:

ionisasi (ionisasi gugus karboksil COO- dan gugus amino NH3+ dari protein); adsorpsi

(ion pada koloid liofobik, contoh: koloid emas yang dibuat dari emas klorida); difusi ion

(difusi tak imbang dari ion yang muatannya berlawanan dengan muatan yang kelak akan

dikandungnya).

Bila partikel koloid yang bermuatan ditempatkan pada medan listrik, maka partikel

tadi akan bergerak ke arah salah satu elektroda bergantung pada muatannya. Proses ini

dikenal dengan elektroforesis. Adanya muatan ini menyebabkan partikel-partikel dalam

koloid akan tolak menolak sehingga agregasi tidak terjadi. Penambahan kation pada

partikel dengan muatan permukaan negatif akan menetralkan muatan tersebut yang dapat

menyebabkan koloid menjadi tidak stabil.

Efek Tyndall

Efek Tyndall ialah gejala penghamburan berkas sinar (cahaya) oleh partikel-partikel

koloid. Hal ini disebabkan karena ukuran molekul koloid yang cukup besar. Efek tyndall

ditemukan oleh John Tyndall (1820 – 1893), seorang ahli fisika inggris. Oleh karena itu

sifat itu disebut efek Tyndall. Efek tyndall adalah efek yang terjadi jika suatu larutan

terkena sinar. Jika larutan sejati disinari dengan cahaya, maka larutan tersebut tidak akan

menghamburkan cahaya. Sedangkan pada sistem koloid cahaya akan dihamburkan, hal

tersebut disebabkan karena partikel-partikel koloid mempunyai ukuran relatif besar untuk

menghamburkan sinar tersebut. Sebaliknya pada larutan sejati, partikel-partikelnya relatif

kecil sehingga hamburan yang terjadi hanya sedikit dan sangat sulit diamati.

Gerak Brown

Gerak brown ialah gerakan partikel-partikel koloid yang senantiasa bergerak lurus

tapi tidak menentu (gerak acak/tidak beraturan). Jika kita amati koloid dibawah

mikroskop ultra, maka kita akan melihat bahwa partikel-partikel tersebut akan bergerak

membentuk zigzag. Pergerakan zigzag ini dinamakan gerak Brown. Partikel-partikel

suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair

dan gas (dinamakan gerak brown), sedangkan pada zat padat hanya beroszillasi di tempat

(tidak termasuk gerak brown). Untuk koloid dengan medium pendispersi zat cair atau

gas, pergerakan partikel-partikel akan menghasilkan tumbukan dengan partikel-partikel

koloid itu sendiri. Sehingga terdapat suatu resultan tumbukan yang menyebabkan

perubahan arah gerak partikel sehingga terjadi zigzag atau gerak Brown.

Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak Brown yang terjadi.

Demikian pula, semakin besar ukuran partikel koloid, semakin lambat gerak Brown yang

terjadi. Hal ini menjelaskan mengapa gerak Brown sulit diamati dalam larutan dan tidak

ditemukan dalam campuran heterogen zat cair dengan zat padat (suspensi). Gerak Brown

juga dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu sistem koloid, maka semakin besar

energi kinetik yang dimiliki partikel-partikel medium pendispersinya. Akibatnya gerak

Brown dari partikel-partikel fase terdispersinya semakin cepat. Demikian pula

sebaliknya, semakin rendah suhu sistem koloid, maka gerak Brown semakin lambat.

Adsorpsi

Adsorpsi ialah peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada

permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel (Catatan:

Adsorpsi harus dibedakan dengan absorbsi yang artinya penyerapan yang terjadi di dalam

suatu partikel). Contoh: (i) Koloid Fe(OH)3 bermuatan positif karena permukaannya

menyerap ion H+. (ii) Koloid As2S3 bermuatan negatif karena permukaannya menyerap

ion S2.

Muatan Koloid

Dikenal dua macam koloid, yaitu koloid bermuatan positif dan koloid bermuatan

negatif.

Koagulasi Koloid

Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid dan membentuk endapan. Dengan

terjadinya koagulasi, berarti zat terdispersi tidak lagi membentuk koloid. Koagulasi dapat

terjadi secara fisik seperti pemanasan, pendinginan dan pengadukan atau secara kimia

seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan.

Koloid Pelindung

Koloid pelindung ialah koloid yang mempunyai sifat dapat melindungi koloid lain

dari proses koagulasi.

Dialisis

Dialisis ialah pemisahan koloid dari ion-ion pengganggu dengan cara ini disebut

proses dialisis. Yaitu dengan mengalirkan cairan yang tercampur dengan koloid melalui

membran semi permeable yang berfungsi sebagai penyaring. Membran semi permeable

ini dapat dilewati cairan tetapi tidak dilewati koloid, sehingga koloid dan cairan akan

terpisah.

Kestabilan Koloid

Ada dua gaya pada sistem koloid yang mempengaruhi kestabilan koloid, yaitu:

1. Gaya tarik menarik. Gaya ini cenderung menyebabkan partikel-partikel koloid

berkumpul membentuk agregat dan kemudian mengendap.

2. Gaya tolak menolak yang disebabkan oleh pertumpangtindihan lapisan ganda elektrik

yang bermuatan sama. Gaya ini akan menstabilkan dispersi koloid

Sol

Pembuatan sol dapat dilakukan dengan menghaluskan butir-butir yang berukuran besar

(dispersi) menggabungkan butir-butir yang lebih kecil (kondensasi).

Emulsi

Emulsi merupakan jenis koloid dimana fase terdispersinya merupakan zat cair.

Gel

Gel merupakan emulsi di dalam medium pendispersi padat. Gel dapat dianggap

terbentuk akibat penggumpalan sebagian sol cair. Pada penggumpalan ini, partikel-

partikel sol akan bergabung membentuk suatu rantai panjang. Rantai ini kemudian akan

saling bertaut sehingga terbentuk suatu struktur padatan di mana medium pendispersi cair

terperangkap dalam lubang-lubang struktur tersebut.

BAB SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah molekul atau

ion yang terdapat di dalam larutan akan tetapi tidak ditentukan oleh jenis zat yang terlarut

atau ukuran zat tersebut. Dua hal yang mempengaruhi sifat koligatif larutan adalah

banyaknya zat terlarut dan jenis pelarut yang digunakan.

Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut maka akan didapat suatu

larutan yang mengalami:

1. Penurunan tekanan uap jenuh

2. Kenaikan titik didih

3. Penurunan titik beku

4. Tekanan osmosis

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah

tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair

menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut

mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut sehingga kecepatan penguapan berkurang.

Persamaan untuk menentukan besarnya tekanan uap dapat diperoleh dengan

menggunakan hukum Raoult sebagai berikut:

PA = XA. PoA

PA = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan

XA = fraksi mol komponen A

PoA = tekanan uap zat murni A

Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (tak-atsiri

atau nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA dapat

dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.

Titik Didih Larutan

Titik didih larutan tergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika zat

terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih

rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya, atau

dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya

lebih rendah dari 100oC dan lebih tinggi dari 78,3oC (titik didih air adalah 100oC dan titik

didih etil alkohol adalah 78,3oC). Jika zat terlarutnya tidak mudah menguap atau non-

volatile maka titik didih larutan akan lebih tinggi daripada pelarutnya, atau dikatakan titik

didih larutan naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan karena turunnya tekanan uap

larutan. Kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

Δtb = kb.m

Δtb = kenaikan titik didih larutan

kb = kenaikan titik didih molal pelarut

m = konsentrasi larutan dalam molal

Titik Beku Larutan

Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih

rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan titik beku

larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri maupun tak atsiri. Berdasarkan

hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding

lurus dengan molalitas larutan.

Δtf = kf.m

Δtf = penurunan titik beku larutan

kf = penurunan titik beku molal pelarut

m = konsentrasi larutan dalam molal

Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat

menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran

semi permeabel

Menurut van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal :

PV = nRT

Karena tekanan osmosis = π, maka:

dimana:

π = tekanan osmosis (atmosfir)

C = konsentrasi larutan (M)

R = tetapan gas universal = 0,082 L.atm/mol K

T = suhu mutlak (K)

Terdapat beberapa istilah larutan dalam hubungannya dengan tekanan osmosisnya:

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan

hipotonis

Larutan yang memiliki tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan hipertonis

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut isotonis.

Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmose, maka

pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermiabel. Peristiwa ini

disebut osmose balik (reverse osmosis), misalnya pada proses pengolahan untuk

memperoleh air tawar dan air laut.

BAB HUKUM-HUKUM THERMODINAMIKA

Definisi dasar:

Lingkungan : segala sesuatu yang berada diluar sistem

Sistem : bagian dari alam semesta fisik yang ada dalam pengamatan

Sistem terbuka : suatu sistem dimana masa maupun energi dapat bertukar dengan

lingkungan

Sistem tertutup : suatu sistem dimana masa tidak dapat bertukar dengan lingkungan

akan tetapi energi dapat

Sistem terisolasi : suatu sistem dimana baik masa maupun energi tidak dapat bertukar

dengan lingkungan

Variabel-variabel

Ada dua macam varibel

Variabel extensive : variabel yang nilainya tergantung dari jumlah material dalam

sistem. Contoh : masa, luas, volume, energi.

Variabel intensive : variabel yang nilainya tidak tergantung dari jumlahmaterial

dalam sistem. Contoh : temperatur dan density

Variabel intensive kadang-kadang dinyatakan dalam bentuk ratio dua variabel extensive

Hukum-hukum gas ideal

Hukum Boyle : P.V = konstan; P1V1 = P2.V2

Hukum Charles dan Gay Lusac : V/T = konstan dan P/T = konstan

Hukum Boyle-Gay Lusac :

(P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2

Hukum gas ideal berlaku jika:

► Molekul gas menempati volume yang tidak tertentu

► Tidak ada gaya tarik menarik diantara molekul

Hukum gas ideal masih bisa berlaku untuk gas dengan tekanan ≤ 10 atm dan temperatur

tinggi. Persamaan gas ideal

P.V = n.R.T

Hukum Avogadro

Dalam temperatur dan tekanan sama, gas dengan volume yang sama mempunyai jumlah

molekul yang sama. V α n atau V/n = konstan

P.V = n.R.T

T = temperatur absolut

T(oK) = t(oC) + 273,15

R = 0,08206 liter atm/K.mol

= 8,314 x 107dyn.cm/K.mol

= 8,314 J/K.mol

= 1,987cal/K.mol

Hukum dalton untuk tekanan partial

Pt = Σ pi

Pt = p1 + p2 + p3…….

Tekanan total merupakan jumlah dari tekanan partial (pi).

pi = tekanan individual untuk masing-masing gas apabila dia sendiri pada volume yang

sama dengan sistem pada temperatur tertentu.

Dimana :

p1 = x1.Pt dan p2 = x2.Pt dst ……

x1 = n1/nt

Hukum-hukum gas nyata:

Persamaan compressibility factor

P.V. = Z.n.R.T

Persamaan van der waals

(P + (a.n2/V2) (V – n.b) = n.R.T

Persamaan virial

P.V/(n.R.T) = 1 + B.n/(V) + C.n2/(V2) +D.n3/(V3)

Persamaan gas pada kondisi tereduksi:

Kondisi kritis adalah suatu kondisi dimana gas tidak akan berubah menjadi cairan.

Hubungan yang menarik timbul antara konstanta Van der Walls dan konstanta kritis

sehingga dapat diturunkan persamaan gas untuk kondisi kritis berupa persaman keadaan

tereduksi sebagai berikut:

Konstanta van der walls yang dinyatakan menggunakan variabel kritis

a = 3.Pc.Vc b = Vc/3 R = 8.(Pc.Vc/3.Tc)

Persamaan van der walls dapat ditulis dengan suku tetapan kritik sehingga diperoleh

persamaan :

(Pr+3/(Vr2))(Vr-(1/3)) = (8/3) Tr

Pr = P/Pc ; Vr=V/Vc ; Tr=T/Tc

(Persamaan keadaan tereduksi)