KELARUTAN DAN LARUTAN. Ivan Isroni, S.Si., Apt.

Transkripsi

1 KELARUTAN DAN LARUTAN Ivan Isroni, S.Si., Apt.

2 LARUTAN Merupakan suatu campuran dari dua atau lebih komponen yang membentuk suatu dispersi molekul yang homogen

3 KOMPONEN LARUTAN Larutan terdiri dari komponen yaitu zat yang terlarut (solute) dan zat yang melarutkan (solvent)

4 JENIS ZAT TERLARUT Elektrolit Zat yang membentuk ion dalam larutan, serta mampu menghantarkan listrik Terdiri dari elektrolit kuat dan elektrolit lemah Non elektrolit Zat yang tidak menghantarkan listrik dan tidak menghasilkan ion bila dilarutkan dalam air

5 KELARUTAN Jumlah ml pelarut dimana akan larut satu gram zat terlarut (USP) Konsentrasi zat terlarut didalam larutan jenuhnya pada suhu dan tekanan tertentu Satuan bagi kelarutan secara kuantitatif dapat dinyatakan dalam molalitas, molaritas, persentase

6 KONSENTRASI Konsentrasi suatu larutan menyatakan jumlah solute yang terlarut dalam pelarut (solvent)

7 JENIS LARUTAN Larutan Jenuh Adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah maksimal yang dapat terlarut. Larutan Hampir Jenuh/Tidak Jenuh Adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah dibawah jumlah maksimal yang dapat terlarut Larutan Lewat Jenuh

8 ATURAN PELARUTAN LIKE DISSOLVES LIKE

9 JENIS PELARUT Pelarut Polar Momen dipol tinggi; konstanta dielektrik tinggi Mengurangi gaya tarik menarik antar ion dalam kristal Memecah ikatan kovalen Membentuk ikatan hidrogen dengan zat terlarut Pelarut Semi Polar Bertindak sebagai pelarut perantara, sehingga cairan polar dan non polar dapat tercampur Induksi derajat polaritas tertentu dalam molekul pelarut nonpolar Pelarut Non Polar Melarutkan dengan tekanan dalam yang sama, melalui interaksi dipol induksi.

10 KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN Jumlah gas terlarut apabila berada dalm kesetimbangan dengan gas murni diatas larutan. Dipengaruhi oleh Temperatur, Tekanan, adanya zat terlarut lain, dan adanya Reaksi Kimia Hk. Henry C2 = σ p Kelarutan gas ~ P Kelarutan gas ~ 1/T

11 Hk. Henry c = k P KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN PENGARUH TEKANAN PARSIAL c = Kelarutan Gas (M) k = Konstanta P = Tekanan parsial gas Konstanta Henry (25 C), k N M/mmHg O M/mmHg CO M/mmHg

12 KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR Temperature Kelarutan Gas

13 KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN PENGARUH ZAT LAIN Gas dibebaskan dari pelarut yang melarutkannya dengan adanya penambahan senyawa elektrolit seperti NaCl atau terkadang dengan adanya senyawa non elektrolit yang sangat polar seperti sukrosa Fenomena ini dikenal dengan istilah Salting Out. Fenomena ini terjadi dengan adanya interaksi tarik menarik antara ion garam atau ion dari senyawa non elektrolit yang sangat polar terhadap molekul air, sehingga mengurangi kerapatan molekul air yang mengelilingi molekul gas.

14 KELARUTAN CAIRAN DALAM CAIRAN Hk. Raoult Penyimpangan negatif, adanya ikatan hidrogen Penyimpangan positif, adanya asosiasi molekul salah satu senyawa untuk membentuk dimer atau polimer Dipengaruhi oleh Temperatur dan Penambahan Zat Asing Campuran air fenol, penambahan Naftalen 0,1M menaikan Tkm 20C, KCl 0,1M menaikan TKM bc, asam suksinat/na oleat menurunkan TKM

15 KELARUTAN CAIRAN DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR Contoh ; Dalam sistem campuran fenol dalam air Temperatur, Ketercampuran sampai pada Temperatur kritis larutan. Pada temperatur ini tercapai kehomogenan campuran atau terbentuk sistem satu fase.

16 KELARUTAN CAIRAN DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR : Diagram Hubungan antara Temperatur dan Komposisi Triethylamine dalam Air Sistem ini menunjukan Titik Kritis minimum pada 292 K

17 KELARUTAN CAIRAN DALAM CAIRAN PENGARUH PENAMBAHAN ZAT LAIN JIka zat lain yang ditambahkan hanya larut dalam salah satu dari pelarut, ketercampuran dua cairan akan menurun (Salting out) Jika zat lain yang ditambahkan larut dalam kedua cairan dengan kelarutan yang hampir sama, ketercampuran antara kedua cairan akan meningkat Contoh; penambahan AS. Suksinat atau Na-Oleat dalam campuran fenol-air meningkat ketercampuran dari kedua cairan (salting in)

18 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIR Kelarutan Zat Padat Dalam Air Dipengaruhi oleh : 1.Temperatur 2.Penambahan Zat Terlarut Lain 3.Polaritas Pelarut 4.Konstanta Dielektrik Pelarut 5.pH Larutan 6.Ukuran Partikel 7.Ukuran Molekul 8.Polimorfisme

19 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR Temperatur dapat meningkatkan kelarutan zat padat terutama kelarutan garam dalam air, sedangkan kelarutan senyawa non polar hanya sedikit sekali dipengaruhi oleh temperatur

20 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR Reaksi eksoterm dan endoterm H, panas pelarutan parsial; panas yang diabsorbsi per mol bila sejumlah kecil zat terlarut ditambahkan dalam sejumlah besar pelarut H (larutan) = H (sublimasi) - H (hidrasi)

21 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN PENGARUH TEMPERATUR Sebagian besar garam memiliki kelarutan yang besar dalam air panas Beberapa garam memiliki panas pelarutan negatif (exothermic) dan kelarutannya akan menurun dengan meningkatnya temperatur Kelarutan beberapa garam sebagai fungsi dari temperatur

22 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM AIR PENGARUH PENAMBAHAN ZAT LAIN Penambahan Ion Sejenis Apabila elektrolit sukar larut dilarutkan untuk membentuk larutan jenuh, kelarutan digambarkan sebagai Ksp Kelarutan menurun dengan adanya ion sejenis, meningkat dengan penambahan ion tidak sejenis

23 Kelarutan Zat Padat dalam Air Pengaruh Penambahan Zat Lain Penambahan Surfaktan : Surfaktan merupakan molekul ampifilik yang tersusun dari bagian polar/hidrofilik (head), dan bagian nonpolar/hidrofobik (tail). Bagian kepala dapat berupa anionik, kationik, zwitterion(dipolar), nonionik Bagian ekor merupakan senyawa hidrokarbon rantai panjang.

24 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM AIR PENGARUH PENAMBAHAN ZAT LAIN Penambahan Surfaktan (lanj) Pada konsentrasi rendah dalam larutan berada pada permukaan atau antar muka larutan dan memberikan efek penurunan tegangan permukaan Pada konsentrasi diatas Konsentrasi Misel Kritis (KMK) membentuk misel (agregat kolidal)yang berperan dalam proses solubilisasi miselar

25 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM AIR PENGARUH PENAMBAHAN ZAT LAIN Penambahan Surfaktan (lanj) Solubilisasi Miselar Suatu pelarutan spontan yang terjadi pada molekul zat yang sukar larut dalam air melalui interaksi yang reversibel dengan misel dari surfaktan dalam larutan sehingga terbentuk suatu larutan yang stabil secara termodinamika Syarat: konsentrasi surfaktan KMK

26 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN Pengaruh ph Kelarutan senyawa yang terionisasi dalam air sangat dipengaruhi oleh ph, sedangkan kelarutan senyawa non elektrolit yang tidak terionisasi dalam air hanya sedikit dipengaruhi oleh ph Untuk senyawa yang terionisasi (elektrolit) seperti asama karboksilat (HA) kelarutan merupakan fungsi dari ph

27 KELARUTAN ZAT PADAT DALAM AIR PENGARUH PH Peningkatan ph dapat meningkatkan kelarutan senyawa asam lemah, dan penurunan ph dapat meningkatkan kelarutan senyawa basa lemah Penentuan ph optimum, untuk menjamin larutan yang jernih dan kefektifan terapi yang maksimum Ex; Asam salisilat, Atropin Sulfat, tetrakain HCl, Sulfonamida, Fenobarbital Na

28 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KELARUTAN ZAT PADAT DALAM CAIRAN Pengaruh ph Pada senyawa elektrolit

29 Kelarutan Zat Padat dalam Air Pengaruh Polaritas Pelarut Polaritas molekul pelarut dan zat terlarut dapat mempengaruhi kelarutan UMUM Molekul zat terlarut polar akan terlarut pada pelarut polar Molekul zat terlarut non-polar akan terlarut dalam pelarut nonpolar.

30 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Zat Padat dalam Cairan Pengaruh Konstanta Dielektrik Senyawa hidrofobik meningkat kelarutannya dalam air dengan adanya perubahan konstanta dielektrik pelarut yang dapat dilakukan dengan penambahan pelarut lain (kosolven). Konstanta dilektrik dari suatu sistem pelarut campur adalah merupakan jumlah hasil perkalian fraksi pelarut dengan konstanta dielektrik masing-masing pelarut dari sitem pelarut campur tersebut.

31 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Zat Padat dalam Cairan Pengaruh kosolven Kosolvensi merupakan suatu fenomena dimana zat terlarut memiliki kaelarutan yang lebih besar dalam campuran pelarut dibandingkan dalam satu jenis pelarut. Kosolvent adalah pelarut yang digunakan dalam kombinasi untuk meningkatkan kelarutan solut.

32 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Zat Padat dalam Cairan Pengaruh Ukuran Partikel Ukuran partikel dapat mempengaruhi kelarutan karena semakin kecil partikel, rasio antara luas permukaan dan volume meningkat. Meningkatnya luas permukaan memungkinkan interaksi antara solut dan solvent lebih besar. Pengaruh ukuran partikel terhadap kelarutan digambarkan dalam persaman berikut;

33 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Zat Padat dalam Cairan Pengaruh Ukuran Molekul Semakin besar ukuran molekul semakin berkurang kelarutan suatu senyawa Semakin besar ukuran molekul zat terlarut semakin sulit molekul pelarut mengelilinginya untuk memungkinkan terjadinya proses pelarutan Dalam hal senyawa organik, PERCABANGAN" akan meningkatkan kelarutan, karena semakin banyak percabangan akan memperkecil ukuran molekul, sehingga mempermudah proses pelarutan oleh molekul pelarut.

34 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Zat Padat dalam Cairan Pengaruh Polimorfisme Polimorfisme adalah kapasitas suatu senyawa untuk terkristalisasi menjadi lebih dari satu jenis bentuk kristal. Perubahan dari satu bentuk kristal ke bentuk yang lain adalah reversibel, proses ini disebut enantiotropik Bentuk polimer dapat mempengaruhi warna, kekerasan, kelarutan, titik leleh dan sifat sifat lain dari senyawa. Karena titik leleh merupakan salah satu faktor yang mermpengaruhi kelarutan, maka polimorf akan memiliki kelarutan yang berbeda.

35 Kelarutan Zat Terlarut Dalam Pelarut Yang Tidak Bercampur Zat padat akan terdistribusi diantara dua fase pelarut yang tidak bercampur. Perbandingan konsentrasi zat terlarut dalam setiap fase pelarut dinyatakan sebagai koefisien partisi, atau koefisien distribusi K = C1/C2

36 Kelarutan Zat Terlarut Dalam Pelarut Yang Tidak Bercampur Pengaruh Disosiasi Ionik dan Asosiasi Molekuler pada Partisi K = Co/Cw Cw = [HA]w + [A ]w K = [HA]o / [HA]w + [A ]w C = Cw + Co Ka + [H3O]/ Cw = Ka/C + (K+1/C) [H3O]

37 Kelarutan Zat Terlarut Dalam Pelarut Yang Tidak Bercampur Dalam Proses Ekstraksi K = (w1/v1) / (w-w1)/v2 w1 = w (KV1) / (KV1+V2) Wa = w( (KV1) / (KV1+V2))ª * Semakin kecil volume pengekstrak dan semakin besar frekuaensi ekstraksi, maka semakin besar zat terlarut akan terekstrak dari pelarut semula.

38 Kelarutan Zat Terlarut Dalam Pelarut Yang Tidak Bercampur Kerja Pengawetan dari Asam Lemah dalam Sistem Air Ex: Asam Benzoat tidak terdisosiasi yang memiliki efektifitas lebih tinggi sebagai bakteriostastik dibandingkan dalam bentuk ionnya. Perlu ditentukan konsentrasi asam benzoat yang harus ditambahkan dalam sistem agar diperoleh konsentrasi asam benzoat yang efektif untuk mengawetkan campuran minyak air.

39 Kerja Pengawetan dari Asam Lemah dalam Sistem Air C = qco + Cw C = (Kq Ka/ [H3O]) [HA]w [HA]w = C (Kq Ka/ [H3O])

40 Larutan Isotonis dan Isohidris Definisi Dapar Komposisi Larutan Dapar Persamaan Dapar Kapasitas Dapar Kapasitas Dapar Maksimum

41 DAPAR adalah senyawa-senyawa atau campuran senyawa yang dapat meniadakan perubahan ph terhadap penambahan sedikit asam atau basa

42 LARUTAN DAPAR merupakan kombinasi ASam lemah dengan basa konjugasinya atau basa lemah dengan asam konjugasinya

43 PERSAMAAN DAPAR ph = pka + log [garam]/ [asam] ph = pkw pkb + log [basa]/[garam]

44 Kapasitas Dapar adalah perbandingan penambahan basa kuat /asam kuat dengan sedikit perubahan ph yang terjadi karena penambahan itu. β = B/ ph βmaks = 0,576 C (terjadi pada saat ph = pka)

45 Formulasi Larutan Dapar 1. Pilih asam lemah yang memiliki pka mendekati nilai ph agar diperoleh kapasitas dapar yang maksimal 2. Hitung perbandingan ASam dan Garam yang harus dibuat 3. Tentukan konsentrasi asam dan garam untuk memperoleh ph yang diinginkan

46 Contoh Soal Anda diminta untuk membuat larutan dapar dengan ph = 6,5 dan kapasitas daparnya 0,1. Pilih pasangan dapar yang cocok dan hitung pula konsentrasi yang diperlukan!

47 Dapar di Bidang Farmasi Syarat ph Larutan Parenteral 1. Tidak jauh berbeda dengan ph cairan tubuh yang bersangkutan 2. Kapasitas dapar yang dimilikinya memungkinkan penyimpanan lama dan dapat menyesuaikan dengan ph cairan tubuh yaitu 7,4

48 Contoh Soal Berapa mol Na Asetat dan ASam Asetat yang dibutuhkan untuk membuat 1 liter dapar ph 5,0 dengan konsentrasi 0,1 M ; pka Asam asetat = 4,74

49 Larutan Isotonis Larutan isotonis adalah larutan yang mempunyai tekanan osmosa sama dengan jaringan yang bersangkutan Memiliki sifat koligatif yang sama dengan larutan NaCl 0,9% Efek Hipotonis adalah sel tubuh/ eritrosit mengembang dan kemudian pecah (hemolisa) Efek Hipertonis, sel akan kehilangan air dan menciut.

50 Metoda Menghitung Tonisitas Metoda Liso Metode Penurunan Titik Beku Metode Ekivalensi NaCl Metode White Vincent Metode Sprowls

51 Metode Liso Tf = Liso x C Liso = Tf / C (dalam M) Contoh : Suatu obat baru memiliki berat molekul 300. Obat tersebut memberi penurunan titik beku sebesar 0,52 C dalam larutan 0,145 M. Berapakah nilai Liso Obat tersebut!

52 Metode Penurunan Titik Beku Penurunan titik beku suatu zat A 2 % adalah 0,163. berapa NaCl yang harus ditambahkan untuk membuat 100 ml larutan isotonis! Berapa dekstrosa yang harus ditambahkan untuk menggantikan NaCl agar diperoleh larutan yang isotonis!

53 Metode Ekivalensi NaCl E adalah jumlah NaCl yang sebanding dengan 1 gr zat. Metode ini digunakan untuk mengatur isotonisitas lebih dari satu zat dalam larutan. Buatlah larutan isotonis yang mengandung 1% Asam Borat (E ASam Borat = 0,5) Suatu larutan mengandung 1% larutan perak nitrat, berapakah natrium nitrat yang harus ditambahkan untuk memperoleh larutan isotonis (EAgNO3 = 0,33; E NaNO3= 0,68 Tf = 0,28)

54 Soal Latihan 1. Kelarutan molar Sulfathiazol dalam air adalah 0,002, pka = 7,12 dan berat molekul Na Sulfathiazol 304, Berapkah ph terendah untuk dapat melarut sempurna dalam 5% garam?

55 Soal Latihan 2. Jka hasil kali kelarutan perak kromat 2x10-12 pada 25C, berapa kelarutan dalam mol/l perak kromat