Upload
ayu-apriliani
View
225
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Farmasi Fisika
Citation preview
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FARMASI FISIKA II
TEGANGAN PERMUKAAN
NAMA : AYU APRILIANI
HARI/TANGGAL PRAKTIKUM : KAMIS, 23 APRIL 2015
ASISTEN :1. NOVIA EKA PUTRI
2. RIMBA T
LABORATORIUM FARMASI FISIKA
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS PADJADJARAN
JATINANGOR
2015
Abstrak
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang
bekerja pada permukaan zat cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu.
Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk
menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.
Tujuan dari praktikum ini mengkalibrasi alat penentu tegangan permukaan,
menentukan tegangan permukaan dan menghitung tegangan permukaan dengan
menggunakan alat tegangan permukaan. Metode yang digunakan dalam
praktikum ini adalah dengan penambahan surfaktan yaitu tween 80 pada zat uji
yaitu oleum olivarum. Tahapan praktikum tegangan permukaan yaitu alat
penentu tegangan permukaan dikalibrasi terlebih dahulu dengan menentukan titik
nolnya. Dituangkan zat cair uji ke dalam wadah yang cocok . Dicelupkan bagian
pelat kaca tepat pada permukaan zat uji yang telah ditambahkan surfaktan.
Diberikan beban sehingga pelat kaca lepas dari permukaan. Kemudian ditentukan
tegangan permukaan menggunakan rumus yang menggunakan pelat kaca. Didapat
hasil semakin banyak surfaktan ditambahkan pada zat uji , tegangan permukaan
cenderung semakin menurun.
Abstract
Surface tension is the force caused by an object that is working on the
surface of the liquid along the surface that touches it. Surface tension of the liquid
is a tendency to tighten the surface of the liquid, so that its surface is covered by
such an elastic layer. The purpose of this practicum is calibrates the instrument
determinant surface tension, determine surface tension and calculate the surface
tension using the tool surface tension. The method used in this practicum is the
addition of a surfactant is tween 80 on the substance test is olivarum oleum.
Stages practicum surface tension which is decisive tool surface tension calibrated
beforehand by determining the null point. Liquid test poured into a suitable
container. Dipped glass plate section right on the surface of substances test which
have been added surfactant. Given that the burden so that glass plate loose from
the surface. Then determined surface tension using a formula that uses a glass
plate. The result growing number addition of surfactant to the substance test,
surface tension tends to decrease.
I. Tujuan Percobaan
1. Mengkalibrasi alat penentu tegangan permukaan
2. Menentukan tegangan permukaan
3. Menghitung tegangan permukaan dengan enggunakan alat tegangan
permukaan.
II. Prinsip Percobaan
1. Tegangan permukaan
Tegangan permukaan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik atau
memperluas permukaan sebesar satu satuan luas (Chang, 2005)
Rumus Tegangan Permukaan:
γ = F/d
Ket:
γ = tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm)
d = panjag permukaan (m atau cm) (Kamajaya ,2007)
2. Adhesi dan Kohesi
Adhesi didefinisikan sebagai gaya tarik menarik antar partikel yang berbeda jenis.
Kohesi didefinisikan sebagai gaya tarik menarik antar partikel sejenis
(Febriyani,2014).
3. Konsentrasi Misel Kritis
Misel adalah kumpulan molekul berukuran koloid, walaupun tidak ada tetesan
lemak. Misel hanya terbentuk di atas konsentrasi misel kritis (CMC) dan di atas
temperatur Kraft (Atkins,1997)
III. Reaksi
-
IV. Teori Dasar
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat
cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan
elastic. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan
atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas
permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau
ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas permukaan baru.
Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di
permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit
melengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas
permukaan zat cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha
mempertahankan luas permukaan-nya sekecil mungkin (Hamid, 2010).
Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat
cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan
didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada
setia garis di permukaan fluida (Hamid, 2010).
Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan
luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran
satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L yang
diangkat dari permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas
halus penggantung cincin (Dianometer) sehingga tegangan permukaan fluida
memiliki nilai sebesar :
γ =
Dimana : γ = tegangan permukaan (N/m)
F = Gaya (Newton)
L = Panjang permukaan selaput fluida (m)
Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada
antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih
kecil dari pad tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak
bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara (Hamid, 2010).
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan
dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan
peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan
pada antarmuka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada
antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara
umum disebut dengan tegangan antarmuka. Tarikan antarmolekul dalam dua fas
dan tegangan permukaan di antarmuka antara dua jenis partikel ini akan menurun
bila tempeartur menurun. Tegangan antarmuka juga bergantung pada struktur zat
yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya secara
homogen ke segala arah. Namun, molekul di permukaan hanya ditarik ke dalam
oleh molekul yang di dalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung
berkurang. Inilah asal mula teori tegangan permukaan. Bentuk tetesan keringat
maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan permukaan. Cairan naik
dalam kapiler, fenomena kapiler, juga merupakan fenomena terkenal akibat
adanya tegangan permukaan. Semakin besar tarikan antar molekul cairan dan
kapilernya, semakin besar daya basah cairan. Bila gaya gravitasi pada cairan yang
naik dan tarikan antara cairan dan dinding kapiler menjadi berimbang, kenaikan
akan terhenti. Tegangan permukaan γ diungkapkan sebagai.
γ = rhdg/2 …. (7.10)
h adalah tinggi kenaikan cairan, r radius kapiler dan g percepatan gravitasi. Jadi,
tegangan permukaan dapat ditentukan dengan percobaan (Takeuchi, 2008).
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh
beberapa factor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut
dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama
molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan
monomolecular yang disebut dngan molekul surfaktan. Faktor-faktor yang
menpengaruhi :
1. Suhu
Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya
energy kinetik molekul
2. Zat terlarut (solute)
Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan
permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan,
sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang
berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan
menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan.
3. Surfaktan
Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena
cnderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan
mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun
merupakan salah satu contoh dari surfaktan (Giancoli,2001) .
Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :
1. Metode kenaikan kapiler
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik
melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk
mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan
tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
2. Metode tersiometer Du-Nouy
Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan
ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan
untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan
tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut (Atfins, 1994).
Berikut dua fenomena penting karena adanya tegangan permukaan:
1. Bentuk tetesan adalah bulat
Tetes cairan memilki bentuk hampir bulat, karena tegangan permukaan,
permukaan bebas dari cairan cenderung untuk mencapai luas permukaan
minimum. Karena bola memiliki luas permukaan minimum untuk volume
tertentu cairan, cairan mencoba mengadopsi bentuk bola. Contohnya adalah
tetesan merkuri atau tetesan air
2. Kapilaritas
Ketika salah satu ujung pipa kapiler dimasukkan ke dalam cairan yang membasahi
kaca, cairan naik ke dalam pipa kapiler sampai mencapai ketinggian tertentu
kemudian berhenti. Kenaikan cairan pada pipa disebabkan adanya tegangan
permukaan, yang mendorong cairan ke dalam pipa kapiler. Kenaikan cairan dalam
pipa kapiler sangat penting. Contoh peristiwa kapilaritas adalah naiknya minyak
ke dalam sumbu lampu minyak, tinta meningkat di dalam kertas, air di permukaan
bumi naik ke tanaman memlalui akar. ( Winarto, 2012).
V. Alat , Bahan dan Gambar Alat
Alat
1. Alat pengukur tegangan permukaaan
2. Batu Timbangan
3. Cawan Petri
4. Gelas Beaker
Bahan
1. Minyak Jarak ( Oleum Ricini)
2. Minyak Wijen (Ol. Sesami)
3. Natrium lauril sulfat
4. Oleum Olivarum (Olive oil)
5. Parafin Cair
6. Tween 80
Gambar Alat
Alat penentu Batu Timbangan Cawan petri
tegangan permukaan
Gelas Beker
VI. Prosedur
Alat penentuan tegangan permukaan dikalibrasi terlebih dahuu dengan
menentukan titik nolnya. Dituangkan zat cair uji ke dalam wadah yang cocok
(cawan petri/gelas beaker). Dicelupkan bagian kawat/kacapelat tepat pada
permukaan cairan. Diberikan beban sehingga kawat/pelat kaca lepas dari
permukaan. Kemudian ditentukan tegangan permukaannnya , untuk yang
menggunakan kawat menggunakan rumus γ =
, untuk yang menggunakan
pelat kaca γ =
VII. Data Pengamatan
No. Bahan uji
(ml)
Surfaktan
(ml)
Bobot beban
(mg)
Rata-rata
(gr)
ɣ
(dyne/cm)
1.
20
-
410
0,456 50,856 20 410
20 550
2.
20
0,1
400
0,453 50,480 20 550
20 410
3.
20
0,3
400
0,400 44,545 20 400
20 400
4.
20
0,5
400
0,396 44,174 20 390
20 400
5.
20
0,8
310
0,283 31,553 20 270
20 270
6.
20
1
240
0,240 26,727 20 240
20 240
Panjang kaca (p) = 4,1 cm
Tebal kaca (t) = 0,3 cm
Perhitungan
1.
dyne/cm
2.
3.
4.
5.
6.
VIII. Pembahasan
Pada praktikum kali ini bertujuan mengkalibrasi alat penentu tegangan
permukaan, menentukan tegangan permukaan dan menghitung tegangan
permukaan dengan menggunakan alat tegangan permukaan. Tegangan permukaan
adalah gaya yang diakibatkan oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat
cair sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Tegangan permukaan zat
cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang,sehingga
permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Pada percobaan ini
melihat pengaruh penambahan surfaktan terhadap tegangan permukaan. Bahan
ujinya yaitu oleum olivarum sedangkan surfaktannya adalah Tween 80. Tween
adalah non ionik surfaktan dan emulsifier berasal dari polyethoxylated sorbitan
dan asam oleat, dan sering digunakan dalam makanan. Tween 80 merupakan
cairan,kuning kental larut dalam air.
Percobaan penentuan tegangan permukaan menggunakan pelat kaca.Dari
hasil percobaaan dengan semakin bertambahnya volume surfaktan yang
ditambahkan terhadap zat uji berpengaruh terhadap rata rata bobot beban yang ada
yaitu bobot bebannya semakin kecil. Penentuan tegangan permukaan
menggunakan rumus γ =
untuk yang menggunakan pelat kaca. Didapat
hasil yaitu tegangan permukaan semakin menurun seiring dengan bertambahnya
volume tween 80.
Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus
hidrofilik dan gugus lipofilik sehingga dapat mempersatukan campuran yang
terdiri dari air dan minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas
surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan
memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar
(lipofilik). Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau
netral. Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar
muka udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana
gugus hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam
kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian
non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang, sementara
bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil.
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa
dengan air, sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa
dengan minyak. Tween 80 sebagai surfaktan akan memecahkan tegangan
permukaan pada minyak (Ol. Olivarum) zat nonpolar maka yang akan
menurunkan tegangan permukaan adalah gugus lipofiliknya yang bersifat
nonpolar.
Di dalam molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan
jumlahnya. Bila gugus polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul
surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan
minyak. Tween 80 gugus non polarnya(lipofilik) lebih dominan, maka molekul
molekul tween 80 diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air.
Gugus nonpolar biasanya terdiri dari persenyawaan hidrokarbon aromatik atau
kombinasinya, baik jenuh maupun tidak jenuh. Akibatnya tegangan permukaan
minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase
kontinu. Ini berhubungan dengan prinsip like disolve like dimana suatu zat akan
lebih meyukai zat yang mempunyai sifat kimia yang sama. Inilah mengapa tween
80 dapat menurunkan tegangan permukaan pada oleum olivarum. Setelah
mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun
konsentrasi surfaktan terus ditingkatkan. Bila Tween 80 ditambahkan melebihi
konsentrasi yang dibutuhkan untuk terjadinya tegangan permukaan ini maka
mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut
Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan permukaan akan menurun
hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan akan konstan
yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang
berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.
Surfaktan yaitu tween 80 menurunkan tegangan permukaan air dengan
mematahkan ikatan ikatan hydrogen pada permukaan zat uji yaitu oleum
olivarum. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya dari
tween 80 terentang menjauhi permukaan air. Contohnya pada sabun dapat
membentuk misel (miceves), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai
hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun
bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat
hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul
sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan
mudah akan tersuspensi di dalam air. Larutan surfaktan dalam air menunjukkan
perubahan sifat fisik yang mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu.
Perubahan yang mendadak ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau
penggumpalan dari beberapa molekul surfaktan menjadi satu, yaitu pada
konsentrasi kritik misel (KMK) .
GRAFIK PENGARUH SURFAKTAN TERHADAP TEGANGAN PERMUKAAN
Dari grafik pengaruh surfaktan terhadap tegangan permukaan pada
percobaan ini menjelaskan dan membuktikan bahwa penambahan surfaktan yaitu
tween 80 pada zat uji yaitu oleum olivarum benar menurunkan tegangan
permukaannya . Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan. Tween 80 dapat
menurunkan tegangan antarmuka antara obat dan mediumsekaligus membentuk
misel sehingga molekul obat akan terbawa oleh misel larut ke dalammedium.
Penggunaan surfaktan pada kadar yang lebih tinggi akan berkumpul membentuk
agregat yang disebut misel. Selain itu pada pemakaiannya dengan kadar tinggi
sampai Critical Micelle Concentration (CMC) surfaktan diasumsikan mampu
berinteraksi kompleks dengan obat tertentu selanjutnya dapat pula mempengaruhi
permeabilitas membran tempat absorbsi obat karena surfaktan dan
membranmengandung komponen penyusun yang sama (Martin, 1993).
Aplikasi Tegangan Permukaan dan Antarmuka dalam Bidang Farmasi
sangat banyak ,diantaranya:
1. Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2. Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
50,48
44,545 44,174
31,553 26,727
0
10
20
30
40
50
60
0,1 0,3 0,5 0,8 1
𝛄 (
tega
nga
n p
erm
uka
an)
Vol. surfaktan
pengaruh V surfaktan terhadap 𝛄 tegangan permukaan
ɣ (tegangan permukaan)
3. Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4. Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5. Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
IX. Kesimpulan
1. Alat tegangan permukaan dikalibrasi dengan membuat harganya menjadi
nol.
2. Tegangan Permukaan dapat ditentukan dengan menggunakan alat
tegangan permukaan.
3. Menghitung tegangan permukaan menggunakan pelat kaca menggunakan
rumus kaca γ =
dengan F adalah gaya, p adalah panjang pelat kaca, t
adalah tebal pelat pelat kaca.
Daftar Pustaka
Atkins, P. W. 1994. Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Atkins, P. W. 1997. Kimia Fisika 2. Jakarta: Erlangga.
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar :Konsep-konsep Inti Jilid I. Jakarta:
Erlangga.
Febriyani, Eka. 2014. Adhesi-Kohesi. Available at http://www.informasi-
pendidikan.com/2014/12/kohesi-dan-adhesi.html?m=1 [Diakses pada
tanggal 18 April 2015].
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik. Kendari: Universitas Hauoleo.
Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika. Jakarta: Penerbit Grafindo Media
Pratama.
Martin, Alfred. 1993. Farmasi Fisik jilid I Edisi III. Jakarta: UI-Press.
Takeuchi, Y. 2008. Larutan. Available at http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia_dasar/cairan_dan_larutan/larutan/ [Diakses
pada tanggal 18 April 2015].
Winarto, D. 2012. Tegangan Permukaan Zat Cair. Available at
http://www.ilmukimia.org/2012/12/tegangan-permukaan-zat-cair.html
[Diakses pada tanggal 18 April 2015].
Lampiran