Seperti yang telah kita ketahui bahwa benda-benda yang ada di alam memiliki sifat baik itu sifat fisika dan sifat kimia. Pada artikel kali ini kita akan belajar mengenai salah satu sifat fisika yaitu massa jenis atau densitas, baik itu dari sisi pengertian, bagaimana rumus perhitungannya, serta cara menggunakan piknometer dimana merupakan salah satu alat yang digunakan dalam laboratorium untuk mengukur densitas / massa jenis suatu sampel / larutan.
Daftar Isi
Pengertian Densitas / Massa Jenis
Massa jenis / Densitas adalah bilangan yang menyatakan jumlah zat yang dikandung tiap satu satuan volume. Massa jenis setiap zat tentunya berbeda-beda meskipun memiliki massa dan volume yang sama, sebaliknya zat yang sama memiliki massa jenis yang sama tak peduli berapa banyak zat tersebut.
Contohnya : Massa jenis air adalah 1 gr/cm3, hal ini bisa kita simpulkan bahwa sesendok air atau segayung air ataupun seember air akan memiliki massa jenis yang sama yaitu 1 gr/cm3. Jadi jika kita menemukan zat cair yang massa jenisnya 1 gr/cm3 maka kita dapat duga kemungkinan besar zat tersebut adalah air.
Sehingga bisa kita simpulkan bahwa selain wujud zat dan partikel penyusunnya, massa jenis / densitas merupakan salah satu penanda / pembeda zat tersebut dengan yang lainnya. Seperti contoh diatas, jika suatu larutan unknown (yang belum diketahui) berdasarkan hasil percobaan penentuan densitas / massa jenis didapatkan hasilnya kurang lebih 1 gr/cm3, maka dapat diduga larutan tersebut adalah air.
Rumus Massa Jenis / Denitas
Densitas dilambangkan dengan Rho, dan dapat dihitung dengan rumus :
Rho (ρ) = massa (m) / volume (V)
dimana :
Rho (ρ) = Massa Jenis dengan satuan Kg/m3 atau g/cm3
m = Massa benda (kg atau g)
V = Volume benda (m3 atau cm3)
Penerapan Nilai Densitas dalam Industri
Untuk bahan / sampel yang bersifat liquid / cairan, selain uji kekentalan (viskositas), parameter demsitas merupakan hal penting untuk menentukan bahan sampel tersebut masuk spesifikasi / tidak. Beberapa contoh penggunaan densitas di dalam industri adalah sebagai berikut :
Contoh 1
Analisa bahan baku / produk jadi sediaan sirup, minyak goreng, minyak kayu putih, dll dimana dalam proses pembuatan produk tersebut melibatkan bahan baku yang bersifat cair yang tentunya salah satu parameter kritisnya adalah densitas. Sehingga densitas tersebut harus kita analisa baik pada saat penerimaan bahan baku, In Process Control (IPC), ataupun pada saat produk akhir.
Contoh 2
Misalnya dalam suatu industri pembuat minyak angin, dimana produk tersebut dikemas dalam suatu kemasan botol dengan volume netto adalah 10 ml (toleransi 0.5 ml). Namun departemen R&D (Riset dan Development) melakukan perbaikan produk tersebut dengan melakukan subsitusi / penggantian bahan yang sama (misalnya : bahan A) dari supplier / manufacturer yang berbeda.
Karena bahan tersebut berasal dari manufacturer / pabrikan yang berbeda maka spesifikasinyapun bisa jadi berbeda. Dalam kasus ini, spesifikasi dari densitas bahan tersebut bisa jadi berbeda. Maka dampaknya adalah dengan densitas yang berbeda tersebut akan mengakibatkan volume minyak / produk jadi yang dimasukkan ke dalam botol tersebut juga berbeda.
Jika Densitas produk jadi hasil perubahan formula semakin tinggi, maka volume yang dimasukkan ke dalam botol tersebut akan semakin sedikit, demikian juga sebaliknya, jika densitas minyak angin hasil perubahan formula menjadi lebih rendah, maka volume produk jadi yang dimasukkan ke dalam botol tersebut menjadi lebih banyak.
Dan tentunya masih banyak contoh yang lainnya.
Di dalam laboratorium, untuk melakukan pengukuran densitas tersebut, biasanya menggunakan piknometer.
Pengertian Piknometer
Ditinjau dari bahasa, piknometer berasal dari dua kata yaitu pikno yang berarti rapat dan meter yang berarti ukuran / pengukuran. Jadi piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kerapatan / massa jenis dari suatu bahan atau sampel. Prinsip kerja piknometer adalah membandingkan massa zat dengan volume jahat tersebut. sesuai dengan rumus kerapatan yaitu massa / volume.
Seperti peralatan gelas laboratorium pada umummya, bahan borosilicate banyak digunakan pada piknometer ini sehingga memiliki daya tahan yang relatif kuat terhadap sampel yang bersifat asam / basa kuat. Selain itu juga lebih mudah dibersihkan karena proses pembersihan ini merupakan salah satu tahapan cara menggunakan piknometer yang benar. Piknometer tersedia dalam beberapa ukuran yang tentunya disesuaikan dengan kegiatan analisa di laboratorium teman-teman.
Piknometer terdiri dari dua bagian :
- Wadah
- Tutup
Wadah merupakan tempat untuk meletakkan sampel sedangkan tutup sesuai dengan namanya untuk menutup piknometer. Pada bagian tutup piknometer tersebut terdapat lubang yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara.
Jadi misalkan kita mau melakukan analisa menggunakan piknometer, maka di dalam wadah piknometer tersebut tidak boleh ada gelembung udara, karena sesuai dengan fungsinya yaitu ketika kita ingin mengukur densitas / kerapatan maka harus dilakukan dalam kondisi yang rapat tanpa adanya gelembung udara.
Adanya gelembung udara dalam wadah piknometer tersebut mengindikasikan bahwa kerapatan dalam piknometer tersebut belum maksimal sehingga dibantu dengan adanya pipa kapiler atau lubang di tengah-tengah tutup.
Untuk melakukan pengukuran densitas menggunakan piknometer, kita juga memerlukan neraca / timbangan analitik untuk mengetahui massa / bobot dari sampel + piknometer tersebut.
Selain neraca juga dibutuhkan termometer untuk mengukur suhu dimana analisa / pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan piknometer harus dilakukan sesuai dengan suhu yang terdapat pada alat (wadah) piknometer tersebut,
Misalnya keterangan suhu di wadah piknometer tersebut adalah 25 C, maka sampel yang akan dianalisa juga harus kita kondisikan pada suhu 25 C.
Cara Menggunakan Piknometer Untuk Pengukuran Densitas
Pada contoh kali ini kita akan mengukur berat jenis / densitas dari minyak angin, dan berikut ini adalah cara menggunakan piknometer di laboratorium :
- Pastikan piknometer sudah dibersihkan dan dikeringkan
- Timbang piknometer kosong dan catat berat piknometer kosong tersebut.
- Masukkan sampel secara perlahan-lahan ke sampai volumenya setengah dari leher piknometer.
- Tutup piknometer dan pastikan tidak ada gelembung, jika masih maka ulangi dari awal
- lap dengan tissue supaya tidak ada bercak air di bagian luar piknometer
- Timbang piknometer yang sudah terisi sampel, massa yang dihasilkan adalah bobot sample ditambah piknometer
Perhitungan :
Dari langkah kerja diatas terdapat 2 kegiatan penimbagan :
- Penimbangan bobot kosong yaitu bobot piknometer yang masih kosong (tahapan no. 2)
Misal hasil yang didapatkan adalah 12,5 g
- Penimbangan bobot piknometer yang sudah terisi dengan sampel (tahapan no. 6)
Misal kita dapet bobotnya 21,5 g
Dari kedua data diatas maka diketahui bobot sampel adalah :
(Bobot piknometer + sampel) – (bobot Kosong)
21.5 gr – 12.5 gr = 9 gr
misalnya dalam analisa tersebut volume piknometer yang kita gunakan adalah 10 ml, maka kerapatannya / massa jenisnya adalah :
9 gr / 10 ml = 0.9 g / ml
Harga Piknometer
Merk, grade, dan volume akan membedakan harga piknometer. Contohnya : Piknometer grade A tentunya akan lebih mahal dibandingkan dengan grade B. Piknometer juga mempunyai pilihan beberapa volume yang akan mempengaruhi harga piknometer itu sendiri, misalnya : apakah volume piknometer yang kita inginkan 5 ml, 10ml, 25 ml, 50 ml, atau bahkan 100 ml. Semakin besar volumenya tentunya harganya juga akan semakin mahal.
Berikut ini adalah contoh gambar yang harga piknometer yang mungkin bisa teman-teman jadikan pertimbangan.
Metode Kalibrasi Piknometer
Hasil analisa yang valid salah satunya tergantung pada tingkat akurasi peralatan yang digunakan, sehingga piknometer yang kita gunakan untuk analisa ini juga harus dikalibrasi. Karena piknometer termasuk dalam peralatan volumetrik, sehingga cara kalibrasi piknometer juga merujuk metode yang sesuai tersebut yaitu ASTM E 542-1 Standard Practice for Calibration of Laboratory Volumetric Apparatus
Semoga Bermanfaat