KELARUTAN & GEJALA DISTRIBUSI

5/28/2018 KELARUTAN & GEJALA DISTRIBUSI

1/60

KELARUTAN & GEJALA

DISTRIBUSIAgus Siswanto, MSi, Apt

Farmasi UMP


2/60

LARUTAN???


3/60

PRINSIP UMUM

LARUTAN

Suatu campuran dari dua atau lebih

komponen membentuk dispersi molekuler yg

homogen

LARUTAN JENUH

Suatu larutan dimana zat terlarut berada

dalam kesetimbangan dengan fase padat Misal : parasetamol (1:70), teofilin (1:120)


4/60

KELARUTAN??


5/60

KELARUTAN

Interaksi spontan dua atau lebih zat membentukdispersi molekuler homogen (KUALITATIF)

Konsentrasi zat terlarut dalam larutan jenuhpada suhu tertentu (KUANTITATIF)

Kadar jenuh solute dlm sejml solvent ygmenunjukan interaksi spontan satu/lebih solutedg solvent telah terjadi dan membentuk dispersimolekuler

Jumlah ml pelarut dimana akan larut 1 gram zatterlarut (USP)

Contoh: 1g asam borat larut dlm 18 ml air, 4 mlgliserin


6/60

ISTILAH PERKIRAAN

KELARUTAN

ISTILAH JUMLAH PELARUT*

Sangat mudah larut < 1

Mudah larut 110

Larut 1030

Agak sukar larut 30100

Sukar larut 1001000Sangat sukar larut 100010.000

Praktis tidak larut > 10.000

*Bagian pelarut (g) yg dibutuhkan 1g bagian zat terlarut


7/60

FAKTOR KELARUTAN

Sifat fisika kimia solut & solvent

Suhu

Tekanan pH


8/60

INTERAKSI PELARUT

ZAT TERLARUT


9/60

PELARUT POLAR

Polaritas pelarut (momen dipol)

Air + alkohol larut dlm segala perbandingan

Ikatan hidrogen

PELARUT MOMEN DIPOL KELARUTAN*

Nitrobenzen 4,2.10-18esu.cm 0,0155 mol/kg

Fenol 1,7.10-18esu.cm 0,95 mol/kg

* Dalam pelarut air


10/60

Hydrogen bonds

Special case of ion-dipole or dipole-dipole interactionsH-bond donor: X-H (or cation)

H-bond acceptor: X (or an anion) where

X = O, N, S

O

H

O

O

H

O

H

Intramolecular

Intermolecular


11/60

PELARUT POLAR

Sifat asam-basa lewis (donor-akseptor

elektron)

Struktur molekul

Misal:perbandingan gugus polar terhadap

gugus non polar

alkohol alifatik (R panjang) S

t-butil alkohol campur air

n-butil alkohol 8 g/100 ml


12/60

MEKANISME PELARUTAN

Pelarut polar gaya tarik-menarik ion kristal

(NaCl)

Pelarut Tetapan dielektrik Senyawa ionik*Air 78,5 Larut

Kloroform 4,80 Praktis tdk larut

Benzen 2,27 Praktis tdk larut

*misal NaCl


13/60

MEKANISME PELARUTAN

Memutuskan ikatan kovalen (rx asam-

basa)

HCl + H2O H3O++ Cl-

RCOOH + H2O dapat diabaikan

RCOOH + NaOH RCOO-+ Na+

Solvasi molekul & ion

Gaya interaksi dipol

Ikatan hidrogen


14/60

Ion Dipole Interactions

E q14or1,2

2

NH3+ O

N

H

O

(+)

q1is the atomic charges on atom or molecule 1, is the dipole

moment on the adjacent molecule, ois the dielectric constant and

r1,2is the distance between 1 and 2


15/60

Dipole-Dipole Interactions

E 124or1, 2

3

O

N

H

O (+)

1is the dipole moment on molecule 1, is the dipole moment on

the adjacent molecule, ois the dielectric constant and r1,2is the

distance between 1 and 2


16/60

Charge transfer interactions

Dipole-induced dipole interaction

E 1

2

12

2

r1, 2

6

CN

CN

OH

where 1is the dipole moment on molecule 1, is the polarizability of the

adjacent molecule, and r1,2is the distance between 1 and 2


17/60

PELARUT NON POLAR

Interaksi dipol induksi

Gaya van der Waals-London

Misal : minyak/lemak larut dalam benzen


18/60

Van der Waals/London-Dispersion forces(instantaneous dipole-induced dipole interactions)

E 3I12

2

4r1, 26

CH H

CH H

where I1is the ionization potential on molecule 1, is the polarizabiliy

of the adjacent molecule, and r1,2is the distance between 1 and 2


19/60


20/60

PELARUT SEMIPOLAR

Sebagai perantara bercampurnya cairan

polar dan non polar melalui INDUKSI

DERAJAT POLARITAS molekul pelarut

non polar

Misal: Aseton S dlm eter


21/60

KELARUTAN

GAS DLM CAIRAN


22/60

Faktor yg mempengaruhi:

Tekanan

Suhu

Salting out Reaksi kimia


23/60

TEKANAN

Hukum Henry

Larutan yg sangat encer pd T konstan,konsentrasi gas terlarut sebanding dg tekananparsial gas diatas larutan pd kesetimbangan

C2= .p C2= konsentrasi gas terlarut (gram/l)

p = tekanan gas parsial (mmHg)

= koefisien kelarutan (M)

Kelarutan gas sebanding tekanan gas dlmlarutan

Sediaan effervescent??


24/60

SUHU

SUHU

KELARUTAN GAS/CAIR

ADANYA KECENDERUNGAN GAS BEREKSPANSI


25/60

SALTING OUT

Pengusiran garam

Larutan (gas terlarut) + NaCl gas

Adanya gaya tarik-menarik ion garam dg air

Kerapatan air

Gas terlepas


26/60

PARAMETER KELARUTAN GAS

Koefisien kelarutan ()

Jml gas terlarut (g/l) pada tekanan tertentu

=C2/ p

Koefisien Bunsen ()

Volume gas (l) yg larut dlm 1 liter pelarut

(0C, 760 mmHg)

p= Vgas(STP)/ Vlarutan


27/60

SOAL

Jika 0,0160 g O2dilarutkan dalam 1 liter

air pada suhu 25C dan pada tekanan O2

300 mmHg.

Hitunglah Koefisien kelarutan () dan

Koefisien Bunsen ()!


28/60

JAWAB

=[c2 (g/l)] / [p (mmHg)]

= 0,0160/300 = 5,33.10-5

Volume O2

pd STP??

VO2= nRT/p = (0,0160/32)(0,08205)(273,16)

1atm

= 0,0112 = Vgas/(Vlarutanxp)= 0,0112/(1x 300/760)

= 0,0284


29/60

SOAL

Berapa gram O2yang dapat dilarutkan

dalam 250 ml air? Jika diketahui tekanan

total diatas campuran 760 mmHg, tekanan

parsial oksigen dalam larutan 0,263 atm,dan suhu 25C.


30/60

JAWAB

= 5,33.10-5= C2(g/l)/ (0,263x760)mmHg

C2= 0,0107 g/liter

C2= 0,0027 g/ 250 ml


31/60

KELARUTAN CAIRAN

DALAM CAIRAN


32/60

LARUTAN IDEAL

Ketidakhadiran sempurna gaya atraksi

molekuler (gas)

Keseragaman sempurna gaya atraksi

molekuler (larutan)

Gaya AA = BB = AB

Larutan ideal & Hukum Raoult


33/60

HUKUM RAOULT

Tekanan uap parsial dari setiap konstituen ygdpt menguap (px) adalah sama dengan tekananuap konstituen murni dikalikan dengan fraksimolnya dlm larutan

Misal: pA= pA. XApB= pB. XB

pA&pB= tek uap parsial konstituen diatas larutan

dg fraksi mol konsentrasi XA&XB p= tekanan uap murni konstituen

Berlaku jk zat berada dlm konsentrasi tinggi


34/60

CONTOH SOAL

Berapakah tekanan uap parsial benzen

(A) dan etilen klorida (B) dalam larutan yg

mengandung fraksi mol benzen 0,6?

Diketahui tekanan uap benzen murni pd

50 C adalah 268 mm, dan 236 untuk etilen

klorida.


35/60

JAWAB

pA= 268 X 0,6 = 160,8 mm

pB= 236 X 0,4 = 94,4 mm

Tekanan uap total (P) : P = pA+ pB= 160,8 + 94,4 = 255,2 mm


36/60

LARUTAN NYATA

Ketidakseragaman gaya atraksi molekuler

Gaya atraksi molekuler

Adhesi = gaya interaksi molekul tdk sejenis

Kohesi = gaya interaksi molekul sejenis

Jenis larutan nyata (Hk Raoult):

Penyimpangan Negatif (adhesi > kohesi)

Penyimpangan Positif (adhesi < kohesi)


37/60

PENYIMPANGAN NEGATIF

Atraksi adhesi > kohesi

Tekanan uap larutan < tekanan uap

larutan ideal (Hk Raoult)

kelarutan zat

Contoh: Kloroform & Aseton

Terjadi interaksi adhesi (hidrogen bonding)> kohesinya escaping tendency

Cl3CH ---O=C(CH3)2


38/60

PENYIMPANGAN POSITIF

Atraksi adhesi < kohesi

Tekanan uap larutan > tekanan uaplarutan ideal (Hk Raoult)

kelarutan zat Faktor (kohesi): asosiasi molekul

membentuk molekul ganda

(dimer)/polimer Contoh: Benzen&Etil alkohol,

kloroform&etil alkohol


39/60

KATAGORI SISTEM

CAIRAN - CAIRAN

1. Tercampur sempurna

2. Tercampur sebagian

Bercampur = kelarutan timbal-balik dari

komponen dlm sistem cairan-cairan


40/60

1.TERCAMPUR SEMPURNA

Dapat bercampur dg segala perbandingan

Misal:

Pelarut polar&semipolar

air-alkohol; gliserin-alkohol; alkohol-aseton

Pelarut non polar

benzen-karbon tetraklorida

Bukan problem pd aspek farmasi


41/60

2. TERCAMPUR SEBAGIAN

Terbentuk 2 lapisan cairan (FASE)

Tiap lapisan mengandung cairan lain

dalam keadaan terlarut

Contoh: Sistem FenolAir

Diagram komposisi-temperatur


42/60

Diagram komposisi-temperatur

Kelarutan timbal-balik dipengaruhi suhu

Tie line(kurva binodal) komposisi

komponen dalam kedua fase konjugat

Suhu 50C

Fase A (Fase Air) mengandung 11 % fenol

Fase B (Fase Fenol) mengandung 63 % fenol

Perhitungan komponen dlm fase konjugat (d)

1

3

%13

%39

%11%24

%24%63

panjangbd

panjangdc

BeratFaseB

BeratFaseA

1

3

%13

%39

%11%24

%24%63

panjangbd

panjangdc

BeratFaseB

BeratFaseA

1

3

%13

%39

%11%24

%24%63

panjangbd

panjangdc

BeratFaseB

BeratFaseA


43/60

CONTOH SOAL

Campuran fenol 24 g dan 76 g air

membentuk sistem fenol-air pada suhu

50C.

Hitunglah :

Jumlah fase air (A) dan fase fenol (B) yg

terbentuk dlm sistem tsb

Jumlah fenol dalam tiap fase tsb


44/60

JAWAB

Berdasarkan diagram (suhu 50C) diketahui

bahwa campuran mengandung 24% fenol

(titik d)

Fase air (A) mengandung 11% fenol Fase fenol (B) mengandung 63% fenol

Jumlah tiap fase di titik d:

13

%13%39

%11%24%24%63 panjangbd

panjangdcBeratFaseBBeratFaseA

ggxFaseB

ggxFaseA

2510031

751004

3


45/60

JAWAB

Jumlah fenol??

Dalam fase air (A) = 11% x 75g = 8,25 g

Dalam fase fenol (B) = 63% x 25g= 15,75g

Total fenol = 8,25 g + 15,75 g = 24,00 g


46/60

PENGARUH ZAT ASING

Sifat kelarutan tgt sifat zat X

Jika zat X larut A atauB kel cairan

Fenol-air + Naftalen Tkonsulat (~30C)

Fenol-air + KCl Tkonsulat

(~8C)

Jika zat X larut A danB kel cairan

Fenol-air + Na-oleat Tkonsulat min & Tkonsulat

max

Sistem Biner (AB) Sistem Terner (AB-X)+Zat X


47/60

HUBUNGAN MOLEKULER

Indeks topografistruktur molekul & gugus

fungsional

1X = menjumlahkan ikatan (yg merupakan

kebalikan akar kuadrat jml tiap ikatan) Propana: H3CCH2CH3

1X = (1x2)-1/2+ (1x2)-1/2= 1,414

Isobutana

1X = (1x3)-1/2+ (1x3)-1/2+ (1x3)-1/2= 1,732

CH3

2HC

3HC

CH3


48/60

HUBUNGAN MOLEKULER

Persamaan (analisis regresi) alkana pd

25C:

Ln S = -1,5052,533 1X

Kelarutan isobutana

Ln S = -1,505(2,533x1,732) = 5,8922

S = 2,76.10-3molal


49/60

LUAS PERMUKAAN MOLEKULER

Amidon dkk (kelarutan non elektrolithidrokarbon,eter,alkohol,ester,keton -- dlmpelarut polar)

Kelarutan luas permukaan total (TSA) zat

terlarut Log (kelarutan) = 0,0168 (TSA) + 4,44

Hidrokarbon & alkohol dlm air (25C) Ln (kelarutan) = -0,0430 (HYSA)0,586 (FGSA) +

8,003 (I) + 4,420 FGSA = luas permukaan gugus hidroksil

HYSA = luas permukaan hidrokarbon

I = variabel indikator, alkohol=1 & hidrokarbon tanpaOH =0


50/60

Senyawa HYSA FGSA S (molal)

n-Butanol 212,9 59,2 1,006

Sikloheksanol 240,9 49,6 3,8x10-1

Sikloheksana 279,1 = 6,61x10-4

n-Oktana 383 - 5,80x10-6


51/60

KELARUTAN ZAT PADAT

DALAM CAIRAN

ToTTTo

RHf

.303,2

ToTTTo

RHf

.303,2


52/60

LARUTAN IDEAL

-Log X2i=

X2i= fraksi mol zat terlarut

Hf= panas peleburan molar (kal/mol)

To= titik leleh zat terlarut (K)

T= temperatur larutan (K)

R= tetapan gas = 1,987 kal/der mol

Faktor yg berpengaruh Suhu

Titik leleh zat padat

Panas peleburan molar

ToTTTo

RHf

.303,2

ToTTTo

RHf

.303,2

ToTTTo

RHf

.303,2

253293293353

987,1303,24500

.303,2 xxToTTTo

RHf


53/60

LARUTAN IDEAL

Contoh: Hitung kelarutan naftalen dalam

larutan ideal (20C), jika titik leleh naftalen

80C, dan panas peleburan molar 4500

kal/mol!! Jawab

-Log X2i=

X2i= 0,27

253293

293353

987,1303,2

4500

.303,2 xxToT

TTo

R

Hf


54/60

LARUTAN NYATA

Konstanta Koefisien keaktifan zat terlarut

Tgt sifat zat terlarut&pelarut, serta suhu larutan

A2=keaktifan solut dlm larutan X2= konsentrasi solut

Larutan ideal:

22

.303,2Log

ToTTTo

RHfLogX

2

2

2

2

222

X

LogXLogLog

a

a

12

2


55/60

2

Gaya atraksi molekuler

yg harus diatasiKerja yg harus dilakukan

untuk memindahkan suatu molekul fase

terlarut & menyimpannya dlm pelarut

3 TAHAP PELARUTAN


56/60

TAHAP 1

Pemindahan 1 molekul fase terlarut

Kerja untuk pemecahan ikatan antara 2

molekul berdekatan = 2w22

Kerja netto = w22


57/60

TAHAP 2

Pembentukan lubang dalam pelarut untuk

menerima zat terlarut

Kerja = w11


58/60

TAHAP 3

Penempatan zat terlarut dlm lubang

pelarut

Kerja atau penurunan energi potensial= -

w12

Keja total = -2w12


59/60

KERJA TOTAL

TAHAP 1= w22

TAHAP 2 = w11

TAHAP 3 = -2w12

KERJA TOTAL = w22+ w11- 2w12 Scatchard-Hildebrand-Wood

~ vol zat terlarut dan vol total pelarut, shg:

V2= vol molar zat terlarut

= vol fraksi pelarut =

2

RTVwwwLn 22 12

1211222

)()( 2211

11

VXVX

VX


60/60

Kelarutan solut (non polar, sdkt polar)

= parameter kelarutan

2)21(

.303,2

212

2

RT

V

ToT

TTo

R

HfLogX

Documents

KELARUTAN & GEJALA DISTRIBUSI