Pengaruh Suhu Dan Konsentrasi NACL Terhadap Tegangan Permukaan Larutan Pencuci Tangan.

PENGARUH SUHU DAN KONSENTRASI NaCl TERHADAP
TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN PENCUCI TANGAN

SKRIPSI

ELISA PUTRI KAROLINA
090822041

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH SUHU DAN KONSENTRASI NaCl TERHADAP
TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN PENCUCI TANGAN

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains.

ELISA PUTRI KAROLINA
090822041

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul

: PENGARUH SUHU DAN KONSENTRASI NaCl
TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN
PENCUCI TANGAN
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: ELISA PUTRI KAROLINA
Nomor Induk Mahasiswa : 090822041
Program Studi
: SARJANA (S1)/ KIMIA EKSTENSI
Departemen
: KIMIA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di,
Medan, September 2011

Komisi Pembimbing
Pembimbing 2

Pembimbing 1

Drs. Abdi Negara Sitompul
NIP. 194607161974031001

Dr. Marpongahtun, M.Sc
NIP.196111151988032002

Diketahui/ Disetujui oleh:
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, M.S
NIP. 195408301985032001

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PENGARUH SUHU DAN KONSENTRASI NaCl TERHADAP
TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN PENCUCI TANGAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, september 2011

ELISA PUTRI KAROLINA
090822041

Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan penyertaan Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan studi, penelitian dan
penulisa skripsi ini, dengan judul “Pengaruh Suhu dan Konsentrasi NaCl Terhadap
Tegangan Permukaan Larutan Pencuci Tangan”.
Secara khusus penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga
kepada orang tua tercinta, ayahanda S.Purba dan ibunda T.Sembiring yang telah
memberikan dukungan moril, spiritual, maupun materil sehingga penulis dapat
menyelesaikan studi, penelitian dan penulisan skripsi ini.
Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini,antara
lain:
1. Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc dan Bapak Drs. Abdi Negara Sitompul selaku
dosen Pembimbing I dan Pembimbing II yang telah membimbing dan
mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku
Ketua dan Sekretaris Jurusan Kimia FMIPA USU
3. Kepala dan Staf Laboratorium Kimia Fisika dan Polimer yang telah
memberikan bimbingan dan bantuan kepada penulis selama melakukan
penelitian.
4. Abang dan adik penulis, Jhon Hendrik dan Jonatan Ricardo yang telah
memberikan dukungan dan doanya.
5. Teman-teman semasa D3 (Dina, Domi, Netti, Susi, Dewi, Santi, Helga, Floren,
Risna, Mutiara, Widya, Mery, Juli, Lia, Erix,) yang telah memberikan
dukungan, semangat dan doa walaupun dari jarak jauh. Bisa mengenal kalian
adalah salah satu hal berharga di hidupku.
6. Bang Osbal yang telah mau bekerja sama dan membantu selama penelitian dan
penulisan skripsi ini. Juga buat Bang Ian yang telah memberikan bantuan,
semangat dan doanya.
7. Teman-teman semasa SMA khususnya Tasya, Fida, Asril, Ayub, Anes, Johan,
Meylini, Sulaiman, Cristian yang selalu memberi dukungan, semangat dan
doanya.
8. Rekan-rekan seperjuangan Kimia Ekstensi stambuk 2009.
Penulis menyadari bahwa cara penulisan skrispsi ini serta isinya masih jauh
dari sempurna. Oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis sangat mengharapkan
masukan berupa kritikan maupun saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan
skripsi ini.
Akhir kata dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan skripsi ini
akan bermanfaat bagi kita semua.

Medan,

september 2011

Penulis

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh suhu dan konsentrasi NaCl terhadap nilai
tegangan permukaan larutan pencuci tangan. Penelitian dilakukan dengan mengukur
tegangan permukaan larutan pencuci tangan dengan variasi suhu (300C, 400C, 500C)
dan variasi konsentrasi NaCl (10%, 20%, 30%). Pengukuran tegangan permukaan
larutan pencuci tangan dilakukan dengan menggunakan metode kenaikan pipa kapiler.
Dari data dan hasil perhitungan dengan menggunakan analisa variansi diperoleh
bahwa ada pengaruh suhu dan konsentrasi NaCl terhadap tegangan permukaan larutan
pencuci tangan. Dimana jika suhu dan konsentrasi NaCl meningkat maka tegangan
permukaan larutan pencuci tangan semakin rendah. Dan jika suhu dan konsentrasi
NaCl rendah maka tegangan permukaan larutan pencuci tangan semakin meningkat.

Universitas Sumatera Utara

THE EFFECT OF TEMPERATURE AND CONCENTRATION OF NACL
TO SURFACE TENSION OF HANDWASHING LIQUID

ABSTRACT

The investigation of The effect of Temperature and concentration of NaCl to Surface
Tension of Hand Wash Liquid was carried out. The investigation was done by
measuring the surface tension of hand wash liquid with various temperature (300C,
400C, 500C) and various concentration of NaCl (10%, 20%, 30%). The surface
tension of hand wash liquid was measured with using method of capillary rise tube.
From data and calculation result using variant analysis, it was showed that there was
the effect of temperature and concentration of NaCl to surface tension of hand wash
liquid. If the temperature and concentration of NaCl increase so surface tension of
hand wash liquid will be decrease. But if temperature and concentration of NaCl
decrease so surface tension of hand wash liquid will be increase.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
xi

PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRAC
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Perumusan Masalah
1.3. Pembatasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Metodologi Penelitian
1.7. Lokasi Penelitian

1
3
3
3
4
4
4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Deterjen
2.2. Komponen Penyusun Deterjen
2.2.1.Builder
2.2.2.Filler
2.2.2.Aditif
2.2.4.Surfaktan
2.2.4.1. Pembagian surfaktan
2.3.Koloid
2.3.1.Pembagian koloid
2.4.Kegunaan Koloid pada Bahan Pencuci
2.5.Tegangan Permukaan
2.5.1.Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan
2.5.2.Pengukuran tegangan permukaan
2.5.2.1.Metode kenaikan pipa kapiler
2.5.2.2.Metode cincin du NuOy
2.5.2.3. Metode tekanan gelembung maksimum

5
7
8
8
8
8
9
10
11
11
11
11
13
13
16
17

BAB 3 BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1 Bahan – bahan
3.2 Alat – alat
3.3 Metode Penelitian
3.3.1. Populasi
3.3.2. Sampling
3.3.3. Persiapan
3.3.3.1. Pencucian alat
3.3.3.2. Kalibrasi alat

18
18
19
19
19
19
19
19

Universitas Sumatera Utara

3.3.3.3. Kalibrasi piknometer
3.3.3.4. Pembuatan larutan
3.3.3.4.1. Pembuatan larutan Natrium klorida 10%
3.3.3.4.2. Pembuatan larutan Natrium klorida 20%
3.3.3.4.3. Pembuatan larutan Natrium klorida 30%
3.3.3.4.4. Pembuatan larutan SLES 33,3 %
3.3.3.4.5. Pembuatan larutan SLS 33,3 %
3.3.3.4.6. Prosedur pembuatan bahan pencuci tangan (1 L)
3.3.4. Pengumpulan data
3.3.4.1. Penentuan densitas
3.3.4.2. Penentuan tegangan permukaan
3.4. Pengolahan Data
3.4.1. Penentuan kesalahan
3.4.1.1. Sumber kesalahan sistematik
3.4.1.2. Kesalahan random (Intermediate)
3.4.1.3. Kesalahan gabungan dari kesalahan random
3.4.2. Penentuan ketidakpastian dalam significant figure
3.4.2.1. Perhitungan ketidakpastian persentase NaCl
3.4.2.2. Perhitungan ketidakpastian pipet volume 10 mL
3.4.2.3. Perhitungan ketidakpastian gelas ukur 10 mL
3.4.2.4. Perhitungan ketidakpastian gelas ukur 100 mL
3.5. Analisis Data
3.5.1. Analisis variansi
3.5.2. Analisis regresi
3.5.3. Uji hipotesa
3.6. Skema Pengambilan Data
3.6.1. Skema pembuatan larutan pencuci tangan
3.6.2. Skema penentuan densitas
3.6.3. Skema penentuan tegangan permukaan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
4.2. Pembahasan
4.2.1. Hipotesa satu
4.2.2. Hipotesa dua
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

20
20
21
21
21
21
21
21
22
22
22
23
23
23
24
24
24
24
25
26
27
28
28
29
30
32
32
33
34

36
37
37
38

40
40

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Lambang Umum Surfaktan
Gambar 2.2. Struktur Surfaktan Liniear Alkilbenzen Sulfonat
Gambar 2.3. Proses kenaikan Cairan pada Pipa Kapiler
Gambar 2.4. Tensiometer Du Nuoy
Gambar 4.1. Grafik Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Nilai
Tegangan Permukaan Larutan Pencuci Tangan
Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Nilai Tegangan
Permukaan Larutan Pencuci Tangan

9
9
15
16
38
39

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 4.1. Data Hasil Perhitungan Nilai Tegangan Permukaan
Berdasarkan Variasi Konsentrasi NaCl
Tabel 4.2. Data Hasil Perhitungan Nilai Tegangan Permukaan
Berdasarkan Variasi Suhu

36
37

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Densitas Larutan Pencuci
Tangan dengan Variasi Konsentrasi NaCl dan Suhu
Larutan Pencuci Tangan
Tabel 2. Data Statistik Nilai Tegangan Permukaan
Berdasarkan Variasi Konsentrasi NaCl
Tabel 3. Hasil Analisis Sidik Ragam Efek Konsentrasi NaCl
Terhadap Nilai Tegangan Permukaan Larutan
Pencuci Tangan
Tabel 4. Data Statistik Nilai Tegangan Permukaan
Berdasarkan Variasi Suhu
Tabel 5. Hasil Analisis Sidik Ragam Efek Suhu Terhadap Nilai
Tegangan Permukaan Larutan Pencuci Tangan
Tabel 6. Data Anaalisis Regresi Efek Konsentrasi NaCl
Terhadap Nilai Tegangan Permukaan Larutan
Pencuci Tangan
Tabel 7. Hasil perhitungan analisis regresi untuk nilai
Tegangan Permukaan larutan pencuci tangan
berdasarkan efek Konsentrasi NaCl
Gambar1.Grafik analisa regresi untuk nilai Tegangan Permukaan
larutan pencuci tangan berdasarkan efek konsentrasi NaCl
Tabel 8. Data Ananlisis Regresi Efek Suhu Larutan Pencuci
Tangan Terhadap Nilai Tegangan Permukaan
Larutan Pencuci Tangan
Tabel 9. Hasil perhitungan analisis regresi untuk nilai
Tegangan Permukaan larutan pencuci tangan berdasarkan
Efek Suhu larutan Pencuci Tangan
Gambar2.Grafik analisa regresi untuk nilai Tegangan Permukaan larutan
pencuci tangan berdasarkan efek suhu larutan pencuci tangan

Halaman
43

44
44

45
45
46

46

47
47

48

48

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh suhu dan konsentrasi NaCl terhadap nilai
tegangan permukaan larutan pencuci tangan. Penelitian dilakukan dengan mengukur
tegangan permukaan larutan pencuci tangan dengan variasi suhu (300C, 400C, 500C)
dan variasi konsentrasi NaCl (10%, 20%, 30%). Pengukuran tegangan permukaan
larutan pencuci tangan dilakukan dengan menggunakan metode kenaikan pipa kapiler.
Dari data dan hasil perhitungan dengan menggunakan analisa variansi diperoleh
bahwa ada pengaruh suhu dan konsentrasi NaCl terhadap tegangan permukaan larutan
pencuci tangan. Dimana jika suhu dan konsentrasi NaCl meningkat maka tegangan
permukaan larutan pencuci tangan semakin rendah. Dan jika suhu dan konsentrasi
NaCl rendah maka tegangan permukaan larutan pencuci tangan semakin meningkat.

Universitas Sumatera Utara

THE EFFECT OF TEMPERATURE AND CONCENTRATION OF NACL
TO SURFACE TENSION OF HANDWASHING LIQUID

ABSTRACT

The investigation of The effect of Temperature and concentration of NaCl to Surface
Tension of Hand Wash Liquid was carried out. The investigation was done by
measuring the surface tension of hand wash liquid with various temperature (300C,
400C, 500C) and various concentration of NaCl (10%, 20%, 30%). The surface
tension of hand wash liquid was measured with using method of capillary rise tube.
From data and calculation result using variant analysis, it was showed that there was
the effect of temperature and concentration of NaCl to surface tension of hand wash
liquid. If the temperature and concentration of NaCl increase so surface tension of
hand wash liquid will be decrease. But if temperature and concentration of NaCl
decrease so surface tension of hand wash liquid will be increase.

Universitas Sumatera Utara

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Deterjen adalah campuran berbagai bahan, yang digunakan untuk membantu

pembersihan dan terbuat dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibanding dengan
sabun, deterjen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih
baik serta sifat tidak membentuk endapan dengan ion-ion logam divalen dalam air
sadah. Deterjen merupakan garam natrium dari asam sulfonat.
Deterjen dalam kerjanya dipengaruhi beberapa hal, yang terpenting adalah
jenis kotoran yang akan dihilangkan dan air yang digunakan. Deterjen, khususnya
surfaktannya, memiliki kemampuan yang unik untuk mengangkat kotoran, baik yang
larut dalam air maupun yang tak larut dalam air. Salah satu ujung dari molekul
surfaktan bersifat lebih suka minyak atau tidak suka air, akibatnya bagian ini
menetrasi kotoran yang berminyak. Ujung molekul surfaktan satunya lebih suka air,
bagian inilah yang berperan mengendorkan kotoran dari kain dan mendispersikan
kotoran.1
Bahan baku untuk pembuatan deterjen ini terdiri dari beberapa jenis, yaitu
bahan aktif, bahan pengental (filler), dan bahan tambahan (additif). Bahan aktif yang
digunakan adalah jenis surfaktan yang merupakan bahan utama pembuatan deterjen
karena bahan ini mempunyai kemampuan mengikat dan mengangkat kotoran.
Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan
hidrogen pada permukaan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan
permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Filler (pengisi)
adalah bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai kemampuan meningkatkan
daya cuci, pemberian bahan ini berguna untuk memperbanyak atau memperbesar

1

http://www.chem-is-try.org/materi kimia/definisi deterjen

Universitas Sumatera Utara

volume, tapi juga berfungsi meningkatkan kekuatan ionik dalam larutan pencuci.
Contoh Sodium sulfat, sodium klorida. Sedangkan bahan tambahan (additif) yang
digunakan hanya bertujuan sebagai komersialisasi produk, misalnya pewangi atau
pewarna.2
Semua cairan memiliki tegangan permukaan, tetapi tegangan permukaan air
lebih tinggi dari yang lainnya. Tegangan permukaan dari air bisa diturunkan dengan
penambahan zat pembasah seperti sabun atau deterjen. Sabun dan deterjen adalah
surfaktan (zat aktif permukaan). Ketika suatu deterjen ditambahkan ke butiran air
dalam permukaan yang berminyak, tegangan permukaan akan menurun, butiranbutiran akan hancur, dan air akan menyebar. 3
Tegangan permukaan cairan dapat didefinisikan sebagai gaya per satuan
panjang pada permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luas permukaan.
Tegangan permukaan cairan γ, berbeda-beda bergantung pada jenis cairan dan suhu.
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan
permukaan tergantung sifat zat terlarutnya. Makin kecil nilai γ suatu cairan, makin
besar kemampuan cairan tersebut membasahi benda. Hubungan ini banyak
dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari; misalnya untuk menghasilkan cucian
pakaian agar lebih bersih dapat digunakan air panas atau air sabun.4
Penelitian mengenai sifat-sifat deterjen dan dampaknya terhadap perairan yang
telah dilakukan Manik, J.M (1987), yang menyimpulkan bahwa secara fisika deterjen
merupakan zat yang berfungsi menurunkan tegangan permukaan zat cair.
Bhattacharya (2004) telah meneliti tentang studi tegangan permukaan
poly(vinil alcohol) yang dipengaruhi konsentrasi, suhu dan penambahan zat
chaotropic telah dilakukan oleh, yang menyimpulkan bahwa suhu dan konsentrasi
dapat meningkatkan dan menurunkan tegangan permukaan molekul polimer tersebut.
2

http:// wordpress.com/2010/08/28/surfaktant-deterjen-sabun-revisi/.

3

Matta, M.S, 1986. General, Organic & Biological Chemistry. Cuming Publishing Company, Inc.
California

4

Yazid,E., 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Penerbit Andi Offset. Yogyakarta.

Universitas Sumatera Utara

Syahra (2004) telah meneliti pengaruh konsentrasi deterjen komersil dan
komposisi linier alkilbenzen sulfonat pada beberapa merek dagang deterjen cair
terhadap tegangan antar permukaan air-minyak tanah.
Lebih lanjut berdasarkan peneliti terdahulu oleh Rangkuti (2010) yang
meneliti pengaruh penambahan NaCl terhadap viskositas bahan pencuci tangan cair,
maka dianggap perlu melakukan penelitian bagaimana pengaruh suhu dan konsentrasi
zat yang terlarut yakni NaCl dapat mempengaruhi tegangan permukaan larutan
pencuci tangan. Hal inilah yang mendorong penulis melakukan penelitian bagaimana
pengaruh suhu dan konsentrasi NaCl dapat mempengaruhi tegangan permukaan
larutan pencuci tangan.
1.2. Perumusan Masalah
1. Adakah pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan (γ) larutan pencuci
tangan
2. Adakah pengaruh konsentrasi NaCl terhadap tegangan permukaan (γ) larutan
pencuci tangan

1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah penelitian dengan menentukan
tegangan permukaan (γ) larutan pencuci tangan setelah pemasan dan penambahan zat
pengental. Tegangan permukaan (γ) larutan pencuci tangan ditentukan dengan
menggunakan metode kenaikan pipa kapiler. Variasi suhu yang digunakan adalah
300C, 400C, 500C. Jenis zat pengental yang digunakan adalah Natrium Klorida (NaCl)
dengan varisi konsentrai yang digunakan adalah 10%, 20%, 30%.

1.4. Tujuan Penelitian

Universitas Sumatera Utara

1. Untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan (γ) larutan
pencuci tangan
2. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi NaCl terhadap tegangan permukaan
(γ) larutan pencuci tangan.

1.5. Manfaat Penelitian
Dengan tercapainya tujuan penelitian ini, maka akan diperoleh penjelasan bagaimana
suhu dan konsentrasi NaCl mempengaruhi nilai tegangan permukaan (γ) dari larutan
pencuci tangan.

1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimen laboratorium dengan melakukan variasi suhu dan
konsentrasi NaCl sebagai zat pengental pada bahan pencuci tangan dengan tujuan
mengetahui pengaruhnya terhadap tegangan permukaan. Variasi suhu yang digunakan
adalah 30oC, 40oC, 50oC. Variasi konsentrasi NaCl yang digunakan adalah 10%, 20%,
dan 30% (sebagai variabel bebas). Tegangan permukaan larutan pencuci tangan di uji
dengan menggunakan metode kenaikan pipa kapiler menggunakan alat tensiometer
kapiler (sebagai variabel terikat). Faktor yang mempengaruhi yaitu faktor pengadukan
yang menentukan tingkat kehomogenan bahan pencuci tangan (sebagai variabel tetap).

1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan dilaboratorim Kimia Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

Universitas Sumatera Utara

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Deterjen
Suatu deterjen (dari bahasa Latin detergere, menyeka) adalah molekul yang
sama seperti sabun, membentuk missel dalam air dan emulsi lemak dan minyak.
Deterjen sintetis yang biasa sering digunakan adalah natrium alkilbenzenesulfonat,
Deterjen mirip dengan sabun yang memiliki sebuah grup ion dan suatu
hidrokarbon berantai panjang tetapi pasti menguntungkan. Ketidak untungan sabun
muncul bila digunakan dalam air sadah, yang mengandung kation logam-logam
tertentu seperti Ca, Mg, Ba, Fe, dan Fe. Kation-kation tersebut menyebabkan garamgaram natrium atau kalium dari asam karboksilat yang semula larut menjadi garamgaram karboksilat yang tidak larut.5
Rantai alkil sebaiknya tidak bercabang. Alkil benzenasulfonat yang bercabang
bersifat tidak dapat didegradasi oleh jasad renik (biodegradable). Deterjen ini
mengakibatkan masalah polusi berat pada tahun 1950-an, yaitu berupa buih pada unitunit penjernihan serta di sungai dan danau-danau. Sejak tahun 1965, digunakan alkil
benzenasulfonat yang tidak bercabang. Deterjen jenis ini mudah didegradasi secara
biologis oleh mikroorganisme dan tidak berakumulasi di lingkungan kita.6
Deterjen pertama kali dikenalkan pada tahun 1933 yang dianggap lebih efektif
dalam air sadah. Deterjen memiliki dua kesamaan karakteristik struktur yang
dilakukan oleh sabun:

5

Richey, G.H., 1983. Chemistry. The Pennsylvania State University. New Jersey.

6

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/definisi-detergen/.

Universitas Sumatera Utara

1. Memiliki suatu rantai panjang, nonpolar, hidrofobik, hidrokarbon, yang mana
larut dalam lemak dan minyak
2. Mereka memiliki suatu ujung polar dan hidrofilik yang mana larut dalam air.

Sebagian besar deterjen sekarang ini adalah biodegradable. Yang berarti bahwa
deterjen tersebut dapat secara cepat dimetabolisme oleh mikroorganisme dalam suatu
kotoran pembuangan tanaman dan tidak dibebaskan kedalam lingkungan. Untuk
deterjen yang biodegradable, rantai panjang alkil harus diputus. Deterjen yang
digunakan pada tahun 1950-1960an memiliki rantai bercabang yang tidak
biodegradable.7
Sebagian besar kotoran pada pakaian atau kulit melekat menjadi suatu lapisan
tipis dari minyak. Jika lapisan minyak dapat diubah menjadi partikel-partikel kotoran
maka akan mudah dibersihkan. Suatu molekul sabun terdiri dari panjangnya
hidrokarbon dimana rantai atom karbon dengan sifat polar atau grup ionik pada
ujungnya. Rantai karbon adalah lipofilik (mengikat atau larut dalam lemak dan
minyak), dan ujung polarnya adalah hidrofilik (mengikat atau larut dalam air). Ketika
sabun tercampur dengan air, akan terbentuk suatu dispersi koloid. Larutan sabun ini
terdiri dari agregat molekul sabun yang disebut misel. Ujung nonpolar atau hidrofilik
dari molekul secara langsung menuju pusat micelles ujung molekul yang polar atau
hidrofilik membentuk ’permukaan’ dari misel yang hadir pada air. Ekor lipofilik pada
molekul sabun tidak larut dalam minyak. Ujung hidrofilik memperpanjang minyak
jatuh ke dalam air.8

7

Bailey, S.P,. 1985. Organic Chemistry. Third edition. California Polytechnic State

University.
San Luis Obispo.
8

Hart, H., 1991. Organic Chemistry A Short Course. Eight edition. Houghton Mifflin

Company.
Boston.

Universitas Sumatera Utara

Pencucian adalah proses membersihkan suatu permukaan benda padat dengan
bantuan larutan pencuci melalui suatu proses kimia-fisika yang disebut deterjenasi.
Sifat utama dari kerja deterjenasi adalah membasahi permukaan yang kotor kemudian
melepaskan kotoran. Pembasahan berarti penurunan tegangan muka padatan-cair.
Pencucian pada permukaan atau pelepasan kotoran berlangsung dengan jalan
mendispersikan dan mengemulsi kotoran, lalu dengan bantuan aksi mekanik kotoran
menjadi terlepas dari permukaan benda padat. Kotoran padat dapat melekat karena
adanya pengaruh: ikatan minyak, gaya listrik statik, dan ikatan hidrogen. Penambahan
sedikit alkali membantu daya deterjensi dari sabun, tetapi dapat mendorong terjadinya
hidrolisa. Alkali digunakan untuk menjaga pH larutan. Deterjen cair biasanya
menggunakan bahan pelarut organik sebagai pelengkap dan penambah daya
deterjenasi dan diperlukan untuk kotoran-kotoran yang sulit dihilangkan atau
berlemak.9
2.2.Komponen Penyusun Deterjen
Pada umumnya, deterjen mengandung bahan-bahan berikut:
2.2.1.Builder
Builder adalah suatu bahan yang dapat menambah kerja dari bahan penurun
tegangan permukaan dengan cara menonaktifkan mineral penyebab kesadahan air.
Builders digunakan untuk melunakkan air sadah dengan cara mengikat mineralmineral yang terlarut, sehingga surfaktan dapat berkonsentrasi pada fungsi utamanya.
Builder juga membantu menciptakan kondisi keasaman yang tepat agar proses
pembersihan dapat berlangsung lebih baik serta membantu mendispersikan dan
mensuspensikan kotoran yang telah lepas.

9

Schwartz, A.M. 1958. Surface Aktive Agents and Detergents. Interscience Publisher,

Inc, New York

Universitas Sumatera Utara

Dalam pembuatan detergen, builder sering ditambahkan dengan maksud
menambah kekuatan daya cuci dan mencegah mengendapnya kembali kotorankotoran yang terdapat pada pakaian yang akan dicuci. Contohnya: Sodium Tri Poli
Phosphat (STPP), Nitril Tri Acetat (NTA), Ethylene Diamine Tetra Acetate (EDTA)

2.2.2.Filler
Filler (pengisi) adalah bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai
kemampuan meningkatkan daya cuci, tetapi menambah kuantitas Bahan ini berfungsi
sebagai pengisi dari seluruh campuran bahan baku. Pemberian bahan ini berguna
untuk memperbanyak atau memperbesar volume. Keberadaan bahan ini dalam
campuran bahan baku sabun semata-mata ditinjau dari aspek ekonomis. Namun selain
digunakan sebagai pembantu proses, bahan pengisi ini juga berfungsi meningkatkan
kekuatan ionik dalam larutan pencuci. Contoh Sodium sulfat, sodium klorida.

2.2.3.Aditif
Aditif adalah bahan suplemen / tambahan untuk membuat produk lebih
menarik, misalnya pewangi, pelarut, pemutih, pewarna dst, tidak berhubungan
langsung dengan daya cuci deterjen. Additives ditambahkan lebih untuk maksud
komersialisasi produk. Contoh : Enzim, Boraks, Sodium klorida, Carboxy Methyl
Cellulose (CMC).

2.2.4.Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) merupakan zat aktif permukaan yang
sekaligus

memiliki

gugus

hidrofilik

dan

gugus

lipofilik

sehingga

dapat

mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Aktifitas surfaktan
diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian
polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan
minyak/lemak (lipofilik). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan
air sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan. 10

10

http:// wordpress.com/2010/08/28/surfaktant-deterjen-sabun-revisi/

Universitas Sumatera Utara

ekor hidrofobik

ekor hidrofilik

Gambar.2.1. Lambang umum untuk suatu surfaktan
2.2.4.1. Pembagian Surfaktan
a.

Surfaktan anionik

Surfaktan anionik merupakan surfaktan dengan bagian aktif pada permukaannya
mengandung muatan negatif. Contoh dari jenis surfaktan anionik adalah Linier Alkil
Benzene Sulfonat (LAS), Alkohol Sulfat (AS), Alkohol Eter Sulfat (AES), Alpha
Olefin Sulfonat (AOS).

SO3-Na+
Gambar 2.2. Struktur Linier Alkilbenzen Sulfonat
b. Surfaktan kationik
Surfaktan ini merupakan surfaktan dengan bagian aktif pada permukaannya
mengandung muatan positif. Surfaktan ini terionisasi dalam air serta bagian aktif pada
permukaannya adalah bagian kationnya. Contoh jenis surfaktan ini adalah ammonium
kuarterner.
c.

Surfaktan nonionik

Surfaktan yang tidak terionisasi di dalam air adalah surfaktan nonionik yaitu surfaktan
dengan bagian aktif permukaanya tidak mengandung muatan apapun, contohnya:
alkohol etoksilat, polioksietilen (R-OCH2CH).

Universitas Sumatera Utara

d.

Surfaktan ampoterik

Surfaktan ini dapat bersifat sebagai non ionik, kationik, dan anionik di dalam larutan,
jadi surfaktan ini mengandung muatan negatip maupun muatan positip pada bagian
aktif pada permukaannya. Contohnya: Sulfobetain (RN+(CH3)2CH2CH2SO3-.
Surfaktan-surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan
ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Mereka melakukan ini dengan menaruh
kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya
terentang menjauhi permukaan air. 11

2.3.Koloid
Koloid merupakan dispersi partikel kecil dari suatu material ke dalam material
lain. “kecil” berarti diameternya kurang dari 500 nm (sekitar panjang gelombang
sinar). Secara umum, partikel itu merupakan kumpulan dari sejumlah atom atau
molekul, tetapi terlalu kecil untuk dilihat dengan mikroskop optik biasa. Partikel ini
melewati kertas saring, tetapi dapat dideteksi dengan hamburan sinar, sedimentasi dan
osmosis.
Nama yang diberikan kepada koloid bergantung pada kedua fasa yang terlibat.
Sol adalah disperse padatan dalam cairan (seperti kumpulan atom panas dalam air)
atau padatan dalam padatan (seperti kaca rubi, yang merupakan sol emas dalam kaca,
dan mendapatkan warnanya karena hamburan). Aerosol merupakam dispersi cairan
dalam gas (seperti kabut) dan padatan dalam gas (seperti asap); partikelnya seringkali
cukup besar untuk dilihat dengan mikroskop. Emulsi merupakan disperi cairan dalalm
cairan (seperti susu).12

11

Myers, D. 2006. Surfactant Science and Technology. New Jersey : Jhon Wiley

and Son, Inc.

Universitas Sumatera Utara

12

Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisik. Jilid 2. Erlangga. Jakarta.

2.3.1.Pembagian Koloid
Berdasarkan cara pembentukannya koloid dibedakan menjadi koloid disperse, koloid
asosiasi dan koloid makromolekul.
1. Koloid Dispersi, yaitu koloid yang terbentuk dari penyebaran (dispersi)
partikel-partikel kecil yang tidak larut dalam medium (fasa pendispersi)
dengan membentuk agregat molekul atau atom yang sangat banyak.
Contohnya: disperse koloid emas (Au) dan Belerang (S)
2. Koloid asosiasi, yaitu kolid yang terbentuk dari gabungan (asosiasi) molekulmolekul kecil, atom atau ion yang larut dalam medium sehingga membentuk
agregat-agregat molekul yang disebut misel. Contoh: larutan sabun dan
deterjen.
3. Koloid Makromolekul, yaitu koloid yang terbentuk dari molekul tunggal yang

sangat besar (makromolekul), contoh: protein dan polimer tinggi sepereti karet
dan plastik.
Partikel-partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut dapat bersifat
acak seperti pada zat cair dan gas, atau hanya bervibrasi di tempat seperti pada zat
padat. Untuk sistem koloid dengan medium pendispersi zat cair atau gas, pergerakan
partikel-partikel akan menghasilkan tumbukan dengan partikel-partikel koloid itu
sendiri. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Oleh karena ukuran partikel
cukup kecil, maka tumbukan yang terjadi cenderung tidak seimbang. Sehingga
terdapat suatu resultan tumbukan yang menyebabkan perubahan arah gerak partikel
sehingga terjadi gerak zigzag atau gerak Brown.
Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak Brown terjadi.
Demikian pula, semakin besar ukuran partikel kolopid, semakin lambat gerak Brown
yang terjadi. Hal ini menjelaskan mengapa gerak Brown sulit diamati dalam larutan
dan tidak ditemukan dalam zat padat (suspensi).

Universitas Sumatera Utara

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

2.4.Kegunaan Koloid pada Bahan Pencuci
Larutan pencuci atau deterjen dapat digunakan untuk membersihkan kotoran
pada pakaian. Fungsi dari zat ini adalah sebagai pengemulsi minyak dalam air. Sabun
akan terionisasi dalam air menjadi Na+ dan anion asam lemak. Bagian ujung lemak
yang bermuatan negatip bersifat polar sehingga larut dalam air dan ujung lainnya
bersifat non polar dan cenderung larut dalam minyak. Hal ini menyebabkan kotoran
yang berupa tetesan-tetesan minyak larut dalam air sehingga mudah lepas pada saat
pembilasan.

2.5.Tegangan Permukaan
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang, sehingga permukaannya
seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya
tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan.
Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya

tidak terdapat sisa

(resulton) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Pada permukaan cairan,
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis di dekatnya dengan arah hanya kesamping
dan ke bawah, tetapi tidak ditarik oleh molekul di atasnya karena diatas permukaan
cairan berupa fase uap(udara) dengan jarak antara molekul sangat renggang.

Universitas Sumatera Utara

Akibatnya terdapat perbedaan gaya tarik, sehingga ada sisa gaya yang bekerja
pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut mengarah ke bawah karena molekul di bawah
permukaan cairan jumlahnya lebih banyak dan jarak antara molekul lebih rapat.
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan
berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan.
Adanya tegangan permukaan menyebabkan permukaan cairan sepereti ditutupi
oleh hamaparan selaput yang elastis, sehingga mampu menahan suatu benda untuk
terapung. Selain itu, akibat adanya tegangan permukaan zat cair selalu berusaha untuk
menyusut atau mendapatkan luas permukaan terkecil karena bentuk ini dianggap
mempunyai energi yang paling rendah (paling stabil). Bentuk yang paling memenuhi
keadaan ini adalah bujur telur(sferik). Sifat cenderung untuk memperkecil luas
permukaan inilah yang menyebabkan tetesan-tetesan cairan berbentuk bulat
Fenomena lain yang berhubungan dengan tegangan permukaan adalah
terbentuknya meniscus apabila cairan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Air yang
membasahi dinding kapiler dan akan naik sehingga lebih tinggi daripada permukaan
air sekitarnya, spons yang dapat menyerap air ataupun air yang dapat meresap ke
dalam tanah merupakan beberapa contoh yang menunjukkan bahwa tegangan
permukaan itu memang ada.13
Tegangan permukkan (γ) suatu cairan dapat didefinisikan sebagai banyaknya
kerja yang dibutuhkan untuk memperluas permukaan cairan sebanyak satu satuan
luas. Pada satuan cgs, γ dinyatakan dalam erg cm-2 atau dyne cm-1. Dalam satuan SI, γ
dinyatakan dalam N m-1. Kedua besaran tadi saling berhubungan berdasarkan
hubungan 1 dyne cm-1 = 10-3 N m-1. 14

13
14

Yazid. E. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Penerbit Andi Offset. Yogyakarta.
Dogra, S. K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Cetakan Pertama. UI-Press. Jakarta

Universitas Sumatera Utara

2.5.1.Faktor-faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan cairan γ, berbeda-beda bergantung pada jenis cairan dan
suhu. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar seperti
air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin
karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil.
Perubahan pada temperatur menyebabkan suatu perubahan dalam tegangan
permukaan suatu cairan. Ketika temperature dinaikkan, ada peningkatan energi kinetic
dari molekul cairan (KE∞T) dimana molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya
menurun atau adanya penurunan gaya intermolecular. Ini menghasilkan penurunan
pada fungsi tekanan kedalam pada permukaan dari cairan. Dengan kata lain tegangan
permukaan menurun dengang meningkatnya temperatur.15
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan
permukaan tergantung sifat zat teralarutnya. Zat terlarut dengan susunan kimia sama
hampir tidak berpengaruh. Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non elektrolit
tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan
adanya zat-zat sepereti sabun, detergen dan alcohol adalah efektif dalam menurunkan
tegangan permukaan atau tegangan antara muka. Zat ini sering disebut dengan surface
active agents atau surfaktan.
Penurunan tegangan permukaan oleh sabun menyebabkan perlusan film air
dengan pembentukan gelembung atau busa. Ada hubungan antara besar kecilnya
tegangan permukaan cairan dengan kemampuannya untuk membasahi benda. Makin
kecil nilai γ suatu cairan, makin besar kemampuan cairan tersebut membasahi benda.

.
15

Bahl, B.S., 1994. Essentials of Physical Chemistry. S.Chand & Company LTD.

New Delhi

Universitas Sumatera Utara

Hubungan ini banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari; misalanya unutk
menghasilkan cucian pakaian agar lebihi bersih dapat digunakan air panas atau air
sabun. Keduanya dapat menurunkan γ air,sehingga meningkatkan kemampuapn air
membasahi kotoran pakaaian. Akibatnya kotoran mudah larut dan terbawa oleh air
pada saat pembilasan. Alcohol dan antiseptic yang dipakai mengobati luka selain
memiliki daya bunuh kuman yang baik juga memiliki γ yang rendah, sehingga dapat
membasahi seluruh permukaan luka.16

2.5.2.Pengukuran Tegangan Permukaan
2.5.2.1.Metode Kenaikan Pipa Kapiler
Tegangan permukaan yang dapat diukur selain antara permukaan cairan dan
gas, juga tegangan permukaan antara suatu cairan dengan cairan lain.
Cara yang paling sederhana dan mudah adalah dengan menggunkan metode
kapiler. Pada metoda ini, sebuah tabung kapiler yang bersih dengan jari-jari
diamasukkan ke dalam cairan yang akan diukur tegangan permukaannya. Permukaan
cairan akan naik sampai gaya gravitasi sama dengan gaya ke atas yang disebabkan
tegangan permukaan.17
Pada gambar 2.4 ditunjukkan suatu pipa kapiler kaca dimasukkan kedalam suatu
wadah berisi air yang akan ditentukan. Semua cairan yang membasahai gelas akan
naik ke dalam pipa, dan inilah kenaikan pipa kapiler yang dapat digunakan untuk
menentukan tegangan permukaaan.

16

17

Yazid, E, Op Cit.
Bird, T. 1985. Kimia Fisik Untuk Universitas. P.T. Gramedia. Jakarta.

Universitas Sumatera Utara

Gambar2.3. Proses Kenaikan Cairan pada Pipa Kapiler
Kenaikan cairan dapat dimengerti jika ini diasumsikan bahwa film tipis
diadsorbsi dari cairan yang ada dalam dinding kapiler. Supanya mengurangi total area
permukaan, cairan manaiki pipa. Kesetimbangan dicapai ketika energi bebas pada
keadaan minimum, dengan kata lain kenaikan dapat mengeluarkan energy bebas yang
berlebih ke dalam kerja yang tersusun pada kolom cairan yang disimpan dengan
penurunan tegangan permukaan.
Penurunan pada area permukaan yang dihasilkan dari kenaikan cairan dengan suatu
jumlah dl adalah 2πr dl, dan hubungan penurunan dalam energy permukaan adalah:
dGenergy permukaan = γ d A
= γ (2 π r ) dl
Pengeluaran energy bebas dalam kenaikan suatu jumlah cairan dengan volume π r2 dl
dan densitas ρ terhadap tinggi l adalah:
dGgravitasi

= (π r2 dl ρ) gl

ketika kolom cairan telah dinaiki pada kapiler hingga mencapai tinggi yang
setimbang, kedua energy bebas setimbang, sehingga:18

Universitas Sumatera Utara

dan:

γ (2πr) dl

=

γ

=

πr2 dl ρgl

2.5.2.2.Metode Cincin du NuOy
Prinsip dari Metode cincin du Nouy bergantung pada kenyataan bahwa gaya yang
diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina-iridium yang dicelupkan pada
permukaan adalah sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka.
Gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dengan cara ini diberikan oleh suatu
kawat spiral dan dicatat dalam suatu dyne pada suatu penunjuk yang dikalibrasi. 19

Gambar 2.4. Tensiometer Du Nuoy
pembacaan dial dalam dyne
x faktor koreksi
 
2 x keliling cincin
18

Borrow, G.M., 1961. Physical Chemistry. Mc Graw Hill Book Company,Inc. New

York.
19

Martin,A., (1993), Farmasi Fisik, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta

2.5.2.3. Metode Tekanan Gelembung Maksimum

Universitas Sumatera Utara

Pertama tekanan dikenakan, jari-jari gelembung sangat besar, sementara
gelembung itu mengembang, jari-jarinya akan semakin kecil sampai mencapai nilai
minimum. Pada keadaan ini jari-jari gelembung sama dengan jari-jari tabung gelas.
Bila tekanan terus dinaikkan, jari-jari gelembung akan membesar kembali sampai
akhirnya gelembung itu lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan.
Tekanan maksimum diperoleh pada saat jari-jari minimum.
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada
kedua sisi gelembung, tetapi juga disebabkan oleh karena adanya tekanan hidrostatik
(yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan). Jadi tekanan
maksimum yang terbaca pada manometer:
ΔPmaks =
Dimana:

+ g h (ρ – ρ0)

r : jari-jari tabung
h: jarak ujung tabung gelas dari permukaan cawan
ρ: densitas larutan
ρ0: densitas uap cairan (biasanya diabaikan karena ρ0