Persamaan Clapeyron

Bila dua fasa dalam sistem satu komponen berada dalam kesetimbangan, kedua fasa

tersebut mempunyai energi Gibbs molar yang sama. Pada sistem yang memiliki fasa α dan β,

Gα = Gβ

Jika tekanan dan suhu diubah dengan tetap menjaga kesetimbangan, maka

dGα = dGβ

(∂Gα

∂ P )T

dP+(∂Gα

∂T )P

dT=(∂Gβ

∂ P )T

dP+(∂ Gβ

∂ T )P

dT

Dengan menggunakan hubungan Maxwell, didapat

V α dP−Sα dT=V β dP−Sβ dT

dPdT

=Sβ−Sα

V β−V α

= ΔSΔV

Karena ΔS= ΔH

T

maka

dPdT

= ΔSTΔV

Persamaan di atas disebut sebagai Persamaan Clapeyron, yang dapat digunakan untuk

menentukan entalpi penguapan, sublimasi, peleburan, maupun transisi antara dua padat.

Entalpi sublimasi, peleburan dan penguapan pada suhu tertntu dihubungkan dengan

persamaan

ΔH sub lim asi=ΔH peleburan+ΔH penguapan

Persamaan Clausius – Clapeyron

Untuk peristiwa penguapan dan sublimasi, Clausius menunjukkan bahwa persamaan

Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya mengikuti hukum gas ideal

dan mengabaikan volume cairan (Vl) yang jauh lebih kecil dari volume uap (Vg).

ΔV =V g−V l≈V g

Bila

RTP

=V g

maka persamaan menjadi

dPdT

=PΔH v

RT 2

dPP

=ΔH v

RT 2dT

∫P1

P 21P

dP=ΔH v

R∫T1

T21

T 2 dT

lnP2

P1

=ΔH v

R [− 1T 2

−(− 1T1

)]ln

P2

P1

=ΔH v (T 2−T 1)

RT 1T 2

Persamaan di atas disebut Persamaan Clausius – Clapeyron. Dengan menggunakan

persamaan di atas, kalor penguapan atau sublimasi dapat dihitung dengan dua tekanan pada

dua suhu yang berbeda.

Bila entalpi penguapan suatu cairan tidak diketahui, harga pendekatannya dapat

diperkirakan dengan menggunakan Aturan Trouton, yaitu

ΔS penguapan=ΔH penguapan

T didih

≃88 J /K . mol

KALOR dan ENERGI TERMAL

Ada suatu perbedaan antara kalor (heat) dan energi dalam dari suatu bahan. Kalor

hanya digunakan bila menjelaskan perpindahan energi dari satu tempat ke yang lain.

Kalor adalah energi yang dipindahkan akibat adanya perbedaan temperatur.. Sedangkan

energi dalam (termis) adalah energi karena temperaturnya.

Satuan Kalor.

Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk

menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 C menjadi 15,5 C.

Dalam sistem British, 1 Btu (British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan

temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi 64 F.

1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10-3 Btu

1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10-4 Btu

1 Btu = 1055 J = 252,0 kal

Kesetaraan Mekanik dari Kalor.

Dari konsep energi mekanik diperoleh bahwa bila gesekan terjadi pada sistem

mekanis, ada energi mekanis yang hilang. Dan dari eksperimen diperoleh bahwa energi yang

hilang tersebut berubah menjadi energi termal.

Dari eksperimen yang dilakukan oleh Joule (aktif penelitian pada tahun 1837-1847)

diperoleh kesetaraan mekanis dari kalor :

1 kal = 4,186 joule

KAPASITAS KALOR dan KALOR JENIS

Kapasitas kalor (C) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari

suatu sampel bahan sebesar 1 Co.

Q = C T

Kapasitas panas dari beberapa benda sebanding dengan massanya, maka lebih mudah bila

didefinisikan kalor jenis, c :

Kalor jenis, c : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa

bahan sebesar 1 Co.

Q = m c T

T2

Bila harga c tidak konstan : Q = ∫ m c dTT1

Catatan : untuk gas kalor jenis biasanya dinyatakan untuk satu mol bahan, dsb kalor jenis

molar,

Q = n c T

Kalor jenis beberapa bahan pada 25 C.

Bahan c (kal/gr. Co) Bahan c (kal/gr. Co)Aluminium 0,215 Kuningan 0,092Tembaga 0,0924 Kayu 0,41Emas 0,0308 Glas 0,200Besi 0,107 Es (-5 C) 0,50Timbal 0,0305 Alkohol 0,58Perak 0,056 Air Raksa 0,033Silikon 0,056 Air (15 C) 1,00

Penerapan Hukum Termodinamika pada sediaan Farmasi

Emulsi adalah suatu sistem yang secara termodinamika tidak stabil, terdiri dari paling

sedikit dua fasa sebagai globul-globul dalam fasa cair lainnya. Sistem ini biasanya distabilkan

dengan emuulgator. (1)

Emulsi yang digunakan dalam bidang farmasi adalah sediaan yang mengandung dua

cairan immiscible yang satu terdispersi secara seragam sebagai tetesan dalam cairan lainnya.

Sediaan emulsi merupakan golongan penting dalam sediaan farmasetik karena memberikan

pengaturan yang dapat diterima dan bentuk yang cocok untuk beberapa bahan berminyak

yang tidak diinginkan oleh pasien (2).

Dalam bidang farmasi, emulsi biasanya terdiri dari minyak dan air. Berdasarkan fasa

terdispersinya dikenal dua jenis emulsi, yaitu : (5)

1. Emulsi minyak dalam air, yaitu bila fasa minyak terdispersi di dalam fasa air.

2. Emulsi air dalam minyak, yaitu bila fasa air terdispersi di dalam fasa minyak (5).

Dalam pembuatan suatu emulsi, pemilihan emulgator merupakan faktor yang penting

untuk diperhatikan karena mutu dan kestabilan suatu emulsi banyak dipengaruhi oleh

emulgator yang digunakan. Salah satu emulgator yang aktif permukaan atau lebih dikenal

dengan surfaktan. Mekanisme kerjanya adalah menurunkan tegangan antarmuka permukaan

air dan minyak serta membentuk lapisan film pada permukaan globul-globul fasa

terdispersinya (5).

Mekanisme kerja emulgator surfaktan, yaitu :

1. membentuk lapisan monomolekuler ; surfaktan yang dapat menstabilkan emulsi

bekerja dengan membentuk sebuah lapisan tunggal yang diabsorbsi molekul atau ion pada

permukaan antara minyak/air. Menurut hukum Gibbs kehadiran kelebihan pertemuan penting

mengurangi tegangan permukaan. Ini menghasilkan emulsi yang lebih stabil karena

pengurangan sejumlah energi bebas permukaan secara nyata adalah fakta bahwa tetesan

dikelilingi oleh sebuah lapisan tunggal koheren yang mencegah penggabungan tetesan yang

mendekat.

2. Membentuk lapisan multimolekuler ; koloid liofolik membentuk lapisan

multimolekuler disekitar tetesan dari dispersi minyak. Sementara koloid hidrofilik diabsorbsi

pada pertemuan, mereka tidak menyebabkan penurunan tegangan permukaan.

Keefektivitasnya tergantung pada kemampuan membentuk lapisan kuat, lapisan

multimolekuler yang koheren.

3. Pembentukan kristal partikel-partikel padat ; mereka menunjukkan pembiasan ganda

yang kuat dan dapat dilihat secara mikroskopik polarisasi. Sifat-sifat optis yang sesuai

dengan kristal mengarahkan kepada penandaan ‘Kristal Cair”. Jika lebih banyak dikenal

melalui struktur spesialnya mesifase yang khas, yang banyak dibentuk dalam

ketergantungannya dari struktur kimia tensid/air, suhu dan seni dan cara penyiapan emulsi.

Daerah strukturisasi kristal cair yang berbeda dapat karena pengaruh terhadap distribusi fase

emulsi.

4. Emulsi yang digunakan dalam farmasi adalah satu sediaan yang terdiri dari dua

cairan tidak bercampur, dimana yang satu terdispersi seluruhnya sebagai globula-globula

terhadap yang lain. Walaupun umumnya kita berpikir bahwa emulsi merupakan bahan cair,

emulsi dapat dapat diguanakan untuk pemakaian dalam dan luar serta dapat digunakan untuk

sejumlah kepentingan yang berbeda (3).

Emulsi dapat distabilkan dengan penambahan emulgator yang mencegah koslesensi,

yaitu penyatuan tetesan besar dan akhirnya menjadi satu fase tunggal yang memisah. Bahan

pengemulsi (surfaktan) menstabilkan dengan cara menempati daerah antar muka antar tetesan

dan fase eksternal dan dengan membuat batas fisik disekeliling partikel yang akan

brekoalesensi. Surfaktan juga mengurangi tegangan antar permukaan dari fase dan dengan

membuat batas fisik disekeliling partikel yang akan berkoalesensi. Surfaktan juga

mengurangi tegangan antar permukaan dari fase, hingga meninggalkan proses emulsifikasi

selama pencampuran (2).

Menurut teori umum emulsi klasik bahwa zat aktif permukaan mampu menampilakn

kedua tujuan yaitu zat-zat tersebut mengurangi tegangan permukaan (antar permukaan) dan

bertindak sebagai penghalang bergabungnya tetesan karena zat-zat tersebut diabsorbsi pada

antarmuka atau lebih tepat pada permukaan tetesan-tetesan yang tersuspensi. Zat pengemulsi

memudahkan pembentukan emulsi dengan 3 mekanisme : (1)

1. Mengurangi tegangan antarmuka-stabilitas termodinamis

2. Pembentukan suatu lapisan antarmuka yang halus-pembatas mekanik untuk

penggabungan.

3. Pembentukan lapisan listrik rangkap-penghalang elektrik untuk mendekati partikel(1).

HLB adalah nomor yang diberikan bagi tiap-tiap surfaktan. Daftar di bawah ini

menunjukkan hubungan nilai HLB dengan bermacam-macam tipe system:

Nilai HLB Tipe system

3 – 6 A/M emulgator

7 – 9 Zat pembasah (wetting agent)

8 – 18 M/A emulgator

13 – 15 Zat pembersih (detergent)

15 – 18 Zat penambah pelarutan (solubilizer)

Makin rendah nilai HLB suatu surfaktan maka akan makin lipofil surfaktan tersebut,

sedang makin tinggi nilai HLB surfaktan akan makin hidrofil. (6)

Cara menentukan HLB ideal dan tipe kimi surfaktan dilakukan dengan eksperimen

yang prosedurnya sederhana, ini dilakukan jika kebutuhan HLB bagi zat yang diemulsi tidak

diketahui. Ada 3 fase:

a. Fase I

Dibuat 5 macam atau lebih emulsi suatu zat cair dengan sembarang campuran surfaktam,

dengan klas kimi yang sama, misalnya campuran Span 20 dan Tween 20. Dari hasil emulsi

dibedakan salah satu yang terbaik diperoleh HLB kira-kira. Bila semua emulsi baik atau jelek

maka percobaan diulang dengan mengurangi atau menambah emulgator.

b. Fase II

Membuat 5 macam emulsi lagi dengan nilai HLB di sekitar HLB yang diperoleh dari fase

I. dari kelima emulsi tersebut dipilih emulsi yang terbaik maka diperoleh nilai HLB yang

ideal.

c. Fase III

Membuat 5 macam emulsi lagi dengan nilai HLB yang ideal dengan menggunakan

bermacam-macam surfaktan atau campuran surfaktan.dari emulsi yang paling baik, dapat

diperoleh campuran surfaktan mana yang paling baik (ideal) (6).

Daftar Pustaka

http://amaliasholehah.files.wordpress.com/2008/04/kstb-fasa.dochttp://faculty.petra.ac.id/herisw/Fisika1/13-kalor.dochttp://muhammadcank.files.wordpress.com/2010/02/emulsi.doc