Tegangan Antarmuka dan Cara Mengukurnya

Tegangan antarmuka atau interfacial tension(IFT) adalah ukuran kohesif energi pada antarmuka yang timbul karena ketidakseimbangan gaya diantara molekul pada antarmuka zat (gas / cair, cair/cair, gas/padat, cair/padat). Ketika dua fase yang berbeda (gas/cair, cair/cair, gas/padat atau cair/padat) mengadakan kontak satu sama lain, maka molekul-molekul pada antarmuka mengalami ketidakseimbangan gaya yang akan menyebabkan akumulasi energi bebas pada antarmuka.

Kelebihan energi pada permukaan tersebut dinamakan energi bebas permukaan (surface free energy) dan bisa diukur sebagai ukuran energi/daerah yaitu energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan luas permukaan antarmuka/kontak. Hal ini juga menggambarkan situasi terbentuknya tegangan garis atau tegangan antar muka (IFT), yang dihitung sebagai suatu gaya. Gaya ini cenderung untuk meminimalkan area permukaan, sehingga menjelaskan fenomena tebentuknya tetesan cairan dan gelembung udara berbentuk bulat. Satuan umum untuk tegangan antar muka (IFT) yang dynes / cm atau mN / m. Unit tersebut memiliki nilai yang setara.

Metode spinning drop adalah salah satu metode yang digunakan untuk mengukur tegangan antar muka. Pada dasarnya, pengukuran IFT dilakukan dalam tabung berputar horizontal yang berisi cairan. Satu tetes fluida lainnya ditempatkan di dalam cairan tersebut. Rotasi tabung yang horizontal menciptakan gaya sentrifugal ke arah dinding tabung, bulatan (droplet) cairan akan mulai memanjang dan perpanjangan ini akan berhenti bila tegangan antarmuka dan gaya sentrifugal yang seimbang. Nilai ini diperoleh pada titik ekuilibrium yang digunakan untuk memperkirakan tegangan permukaan cairan tertentu dengan menggunakan korelasi yang sesuai. Perangkat yang disebut "spinning drop tensiometer " umumnya digunakan untuk tujuan ini.

Metode spinning drop biasanya lebih disukai untuk pengukuran akurat dengan nilai IFT kurang dari 10^2 mN/m. Hal ini karena pembatasan dalam korelasi dimana diperlukan cukup elongasi cairan. Hal ini mengacu pada penggunaan cairan dengan tegangan antar muka rendah atau bekerja pada kecepatan angular yang sangat tinggi. Metode ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti mengukur tegangan antar muka campuran polimer dan kopolimer. Prinsip kerja alat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar berikut

Dimana persamaan Vonnegut digunakan untuk melakukan perhitungan IFT

Keterangan:
ω : (kecepatan angular) angular velocity
Δρ : perbedaan densitas antara kesua fluida
R : radius atau jari jari droplet

Referensi:
1. Buku yang sudah lupa judulnya
2. "Spinning Drop Method". En.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 18 Mar. 2017.

Artikel di update 18 Maret 2017
Masukan dan saran untuk perbaikan artikel ini silkan anda masukkan di kolom komentar