LAPORAN PRATIKUM FISIKA FARMASI PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER BROOKFIELD Di susun oleh: Nama : Linus Seta Adi Nugraha No. Mahasiswa : 09.0064 Dosen Pembimbing : Rini Handayani, S.Si., Apt LABORATORIUM FISIKA FARMASI AKADEMI FARMASI THERESIANA SEMARANG 2010
PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER BROOKFIELD I. TUJUAN 1. Mempelajari cara penentuan viskositas larutan Newton dengan viskometer Brookfield. 2. Mempelajari pengaruh kadar larutan terhadap viskositas larutan. II. DASAR TEORI Viskositas adalah suatu pernyataan tahanan untuk mengalir dari suatu sistem yang mendapat suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu (Moechtar, 1989). Istilah reologi berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos (ilmu pengetahuan), digunakan untuk memerikan aliran zat cair dan deformasi zat padat. Viskositas adalah suatu ungkapan yang menyatakan tekanan yang mencegah zat cair untuk mengalir. Makin tinggi viskositasnya, makin besar tekanannya. Zat cair sederhana dapat diperikan dengan viskositas absolut. Tapi sifat-sifat reologik dari sistem dispersi heterogen lebih kompleks dan tidak dapat dinyatakan dengan satuan tunggal (Moechtar, 1989). Sifat reologi dari sistem farmasi dapat mempengaruhi pemilihan peralatan untuk prosessing yang digunakan dalam pembuatannya. Selanjutnya kekeurangmampuan memilih alat yang tepat dapat menghasilkan produk yang tidak dikehendaki, setidak-tidaknya yang menyangkut sifat alirnya (Moechtar, 1989). Jika zat diklasifikasikan menurut tipe alir dan deformasi, maka pada umumnya zat dibagi menjadi dua kategori, yaitu : sistem Newton dan sistem bukan Newton. Pemilihannya tergantung dari apakah sifat alirnya sesuai dengan hukum alir Newton atau tidak (Moechtar, 1989). Sistem Newton, Hukum aliran dari Newton diilustrasikan oleh gambar. Gambar diasumsikan sebuah balok cairan yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul paralel, bagaikan setumpuk kartu. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang diam. Digunakan istilah : Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).
Shearing stress (τ atau F ) F /A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran. π = F /A = dv/dr F G Viskositas π merupakan perbandingan antara Shearing stress F /A dan Rate of shear dv/dr. Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik cm -2. Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas. Satuan fluiditas adalah centipoise (cps). 1cps= 0,01poise (Martin, A. N., 1993). Viskositas kinematik, USP (United States Pharmacopoeia) dan NF (National Formulary) memuat penjelasan mengenai viskositas kinematik yang disamakan dengan viskositas absolut dan didefinisikan sebagai koefisien viskositas (π) dibagi dengan kerapatan zat cair (ρ). Viskositas kinematik = π/ρ Satuan viskositas kinematik adalah stoke dan sentistoke. Skala lain seperti Saybolt, Reedwood, Engler dan lain-lain, untuk pengukuran viskositas telah digunakan dalam berbagai industri. Mereka kadang-kadang harus dikonversikan dengan menggunakan tabel atau rumus-rumus menjadi viskositas absolut dan sebaliknya (Moechtar, 1989). III. ALAT 1. Viskometer Brookfield 4. Baskom plastik 2. Matglass 5. Beaker glass 3. Thermometer IV. BAHAN 1. Air 4. Larutan gula 60 % 2. Alkohol 96% 5. Air es
V. CARA KERJA A. Penentuan viskositas air pada suhu 25oC dan 20oC 1. Ukur air (aquadest) 600 ml pada beaker glass. 2. Rendam dalam baskom berisi air es hingga suhu 20oC 3. Ukur viskositasnya, lakukan replikasi 1 kali. 4. Tunggu hingga suhu 25oC, kemudian ukur viskositas pada suhu tersebut. B. Penentuan viskositas alkohol 96% pada suhu 25oC dan 20oC 1. Ukur alkohol 96% 600 ml pada beaker glass. 2. Rendam dalam baskom berisi air es hingga suhu 20oC 3. Ukur viskositasnya, lakukan replikasi 1 kali. 4. Tunggu hingga suhu 25oC, kemudian ukur viskositas pada suhu tersebut. C. Penentuan viskositas air gula 60% pada suhu 25oC dan 20oC 1. Larutkan gula yang telah dihitung beratnya ke dalam aquadest hingga 600 ml 2. Rendam dalam baskom berisi air es hingga suhu 20oC 3. Ukur viskositasnya, lakukan replikasi 1 kali. 4. Tunggu hingga suhu 25oC, kemudian ukur viskositas pada suhu tersebut. D. Penentuan viskositas air es 1. Ukur aquadest 600 ml pada beaker glass 2. Rendam dalam baskom berisi air es hingga suhu 20oC 3. Ukur viskositasnya
VI. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA A. Pengukuran viskositas air pada suhu 20oC dan 25oC Suhu 20oC Data 1 : Spindle 61 Spindle 61 Rpm 4,0 Rpm 4,0 Cp 44 2,9% Cp 44 2,9% Auto Range 1500 100% Auto Range 1500 100% Rata-rata = cp : 4,4 2,9% Suhu 25oC Data 1 : Data 2 : Spindle 61 Spindle 61 Rpm 2,5 Rpm 2,5 Cp 106 4,4% Cp 106 4,4% Auto Range 2400 100% Auto Range 2400 100% Rata-rata = cp : 106 4,4% B. Pengukuran viskositas alkohol pada suhu 20oC dan 25oC Suhu 20oC Data 1 : Spindle 61 Spindle 61 Rpm 2,5 Rpm 2,5 Cp 113 4,7% Cp 103 4,3% Auto Range 2400 100% Auto Range 2400 100% Rata-rata = cp : 108 4,5% Suhu 25oC Spindle 61 Spindle 61 Rpm 2,5 Rpm 2,5 Cp 127 5,3% Cp 127 2,9% Auto Range 2400 100% Auto Range 2400 100% Rata-rata = cp : 127 5,3%
C. Penentuan viskositas air gula 60% Suhu 20 o C Spindle 62 Rpm 2,5 Cp 420 3,5% Auto Range 12000 100% Suhu 25oC Spindle 62 Rpm 2,5 Cp 360 3,0% Auto Range 12000 100% D. Penentuan viskositas air es suhu 20 o C Spindle 61 Rpm 2,5 Cp 89 2,7% Auto Range 2400 100% Data kelompok lain Nama Air Air Es Alkohol 70% Alkohol 96% Aceton Air gula 10% Air Gula 15% 20oC 25oC 20oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 44 106 1,32 1 2,9% 4,4% 3,5% 107 106 137 9,8 101 2 4,4% 4,8% 5,7% 4,1% 4,2% 44 106 89 108 127 3 2,9% 4,4% 2,7% 4,5% 5,3% 4,6 113 127 108 106 113 142 4 3,1% 4,7% 5,3% 4,5% 4,4% 4,7% 5,6% 115 103 110,5 5 4,8% 4,3% 4,6% 46 125 115 6 3,1% 3,2% 4,8%
Nama Air Gula 20% Air Gula 25% Air Gula 30% Air Gula 35% Air gula 40% Air Gula 50% Air Gula 60% 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 20oC 25oC 460 430 1 3,8% 3,6% 580 560 2 2,9% 2,8% 420 360 3 3,5% 3,0% 4 127 82 96 101 5 5,2% 3,4% 4,0% 4,2% 113 380 420 440 6 4,7% 3,2% 3,5% 3,7% VII. PEMBAHASAN Viskositas adalah suatu pernyataan tahanan untuk mengalir dari suatu sistem yang mendapat suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu (Moechtar, 1989). Dari pengertian tersebut diketahui bahwa semakin kental cairan semakin besar viskositasnya, dan yang mempengaruhi kekentalan suatu cairan atau larutan antara lain, kadar zat yang terlarut serta suhu yang mempengaruhi. Karena semakin rendah suhu semakin rendah pula gerakan molekul zat tersebut, sehingga akan membuat viskositas semakin tinggi. Serta semakin tinggi kadar zat yang terlarut maka semakin besar tahanan yang ditimbulkan oleh molekul-molekul zat yang terlarut. Satuan viskositas kinematik adalah stoke dan sentistoke. Skala lain seperti Saybolt, Reedwood, Engler dan lain-lain, untuk pengukuran viskositas telah digunakan dalam berbagai industri. Mereka kadang-kadang harus dikonversikan dengan menggunakan tabel atau rumus-rumus menjadi viskositas absolut dan sebaliknya (Moechtar, 1989). Dari yang telah diterangkan oleh Moechtar, bahwa banyak terdapat satuan untuk viskositas selain poise dan atau centipoise.
Sifat reologi dari sistem farmasi dapat mempengaruhi pemilihan peralatan untuk prosessing yang digunakan dalam pembuatannya. Selanjutnya kekeurangmampuan memilih alat yang tepat dapat menghasilkan produk yang tidak dikehendaki, setidak-tidaknya yang menyangkut sifat alirnya (Moechtar, 1989). Selain itu mempelajari viskositas suatu zat dapat digunakan untuk menentukan takaran bahan yang diperlukan dalam pembuatan suatu sediaan terutama sediaan cair. Prinsip kerja dari viskometer Brookfield adalah berdasarkan metode cone and plate yaitu menggunakan instrumen yang terdiri dari rotating cone dengan sudut tumpul dan flat plate yang lebih rendah dan tidak bergerak. Lempeng dinaikan sampai puncak kerucut benar-benar menyentuh permukaan. Cairan diisikan melalui celah segitiga antara cone dan plate. Tegangan permukaan mencegahnya dari penyebaran pada plate. Plate dipertahankan sampai temperatur konstan dengan membentuk sirkulasi air. Cone diatur dengan kecepatan yang teratur. Tarikan kental pada putaran cone mendesak tenaga putaran pada dinamometer dengan gaya gesekan. Sudut yang terbentuk oleh cone dan plate biadsanya + 3o dan rata-rata kedalaman celah + 2mm. Metode selain metode Brookfield diantaranya : a. Falling ball viscometer, mendapatkan nilai viscometer dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan oleh suatu boa jatuh melalui sampel pada jarak tertentu. b. Cup-type viscometer mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur waktu yang diperlukan oleh suatu sampel untuk mengalir pada suatu celah sempit. c. Rotational viscometer, mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan kedalam sampel. Berdasarkan tipe alir, maka pada umumnya zat cair dibagi menjadi dua kategori, yaitu : sistem Newton dan sistem bukan Newton. Pemilihannya tergantung dari apakah sifat alirnya sesuai dengan hukum alir Newton atau tidak (Moechtar, 1989). Dan cairan-cairan dan larutan-larutan yang digunakan pada praktikum kali ini termasuk ke dalam sistem Newton karena merupakan cairan tunggal (Air dan alkohol) dan larutan dari senyawa yang memiliki ukuran molekul kecil (Larutan gula).
IX. KESIMPULAN 1. Pengkuran viskositas harus benar-benar memperhatikan suhu yang digunakan, karena kenaikan suhu pada saat melakukan pengukuran akan menyebabkan hasil berubah tidak stabil. 2. Tujuan dari mempelajari viskositas adalah untuk menentukan alat, bahan, serta metode yang akan digunakan untuk membuat suatu sediaan terutama sediaan cair.
X. DAFTAR PUSTAKA Martin, A. N., 1993, Farmasi Fisika : Bagian Larutan dan Sistem Dispersi, Gadjah Mada University Press, Jogjakarta. Martin, A. N., 2008, Farmasi Fisik : Dasar-Dasar Kimia Fisik dalam Ilmu Farmasetik, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta. Moechtar, 1989, Farmasi Fisika : Bagian Larutan dan Sistem Disperi, Gadjah Mada University Press, Jakarta. http://en.wikipedia.org Praktikan Linus Seta Adi Nugraha