LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FARMASI FISIKA TEGANGAN PERMUKAAN KELOMPOK 1 SHIFT A 1. Dini Mayang Sari (10060310116) 2. Putri Andini (100603) 3. (100603) 4. (100603) 5. (100603) 6. (100603) Hari/Tanggal Praktikum : Rabu / 19 Maret 2013 Hari/Tanggal Laporan : Rabu / 26 Maret 2013 Asisten : Ina Amalia S.Farm LABORATORIUM FARMASI FISIKA PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ISLAM BANDUNG 2010
Modul 3 TEGANGAN PERMUKAAN I. Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu, untuk : Menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan Menggunakan alat-alat untuk penentuan tegangan permukaan Menentukan tegangan permukaan dan tegangan antar muka zat cair Menentukan harga Konsentrasi Misel Kritis (KMK) Menerangkan pengaruh BJ terhadap tegangan permukaan II. Teori Dasar Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang, sehingga permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarikmenarik antar partikel sejenis didalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resultan) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Adanya gaya atau tarikan kebawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan (Herinaldi, 2004). Tegangan permukaan disebabkan adanya kecenderungan permukaan cairan untuk memperkecil luas permukaan secara spontan. Pada tingkat molekular hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: molekul yang ada di dalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya van der walls) yang sama besarnya ke segala arah.tetapi, molekul pada permukaan cairan akan mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan dan akibatnya molekul di permukaan cenderung untuk meninggalkan permukaan masuk ke dalam cairan sehingga permukaan cairan cenderung untuk menyusut sampai mencapai luas yang sekecil mungkin ( Mawarda, 2009 ). 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 suhu atau temperatur 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. Metode Pengukuran Tegangan Permukaan atau Tegangan Antarmuka 1. Metode kenaikan kapiler Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air atau cairan yang naik melalui suatu pipa kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka. Pada sudut kontak air dan pipa kapiler, dengan metode pipa kapiler yaitu dengan mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa tersebut dicelupkan ke dalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. 2. Metode tersiometer Du-Nouy Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka, dimana yang akan diukur adalaah tarikan maksimum cincin pada permukaan cairan atau gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan cairan. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. Jadi, tegangan permukaan diukur berdasarkan gaya maksimum yang dibutuhkan untuk menarik cincin keluar dari permukaan cairan. Ketika mengukur tegangan permukaan cairan-cairan, harus diperhatikan bahwa cairan yang ada di bawah benar-benar membasahi cincin. Perhitungan tegangan permukaan dengan metode Du Nouy : Y (Skala yang terbaca (dyne) x Faktor Koreksi (2 x keliling cincin) Dimana, masing-masing adalah : Y Tegangan permukaan (dyne/cm) Yair Tegangan permukaan air (72,8 dyne/cm)
2 Keliling cincin (cm) Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan 1. Suhu Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energi kinetik molekul. 2. Zat terlarut (Solut) 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 caiaran membentuk lapisan monomolekular, maka akan menurunkan tegangan permukaan. Zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan. 3. Surfaktan Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan (antar muka) atau zat yang dapat menaik dan menurunkan tegangan permukaan. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Beberapa kegunaan surfaktan antara lain yaitu : Deterjen, pelembut kain, pengemulsi, pendispersi, pembasah, Ski wax dan snowboard wax, daur ulang kertas, pengapungan, pencuci, penghilang busa, laxatives, formula agrokimia, herbisida dan insektisida, coating, sanitasi, sampo, pelembut rambut, spermicide, dsb. Molekul surfaktan memiliki sifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik). Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka baik itu cair atau gas ataupun cair atau cair (yang tidak saling bercampur). Surfaktan akan selalu berapa pada antarmuka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil > lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit berada pada antarmuka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil < lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan sedikit berada pada antarmuka.
Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatanikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan 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 Misel Kritik (KMK). III. MONOGRAFI SURFAKTAN Tween 80 Pemerian : putih bening atau kekuningan, sedikit berasa seperti basa, bau khas, bentuk cairan seperti minyak. Kelarutan : larut dalam etanol dan air, tidak larut dalam minyak mineral dan minyak nabati. ph larutan : 6-8 untuk 5% zat (w/v) dalam larutan berair. Stabilitas : stabil bila dicampurkan dengan elektrolit, asam lemah dan basa lemah. Pereaksi saponifikasi terjadi jika dilakukan penambahan basa kuat atau asam kuat. Inkompatibilitas : Perubahan warna atau pengendapan dapat terjadi dengan berbagai bahan terutama fenol dan tanin. IV. ALAT DAN BAHAN : ALAT : Tensiometer Du Nuoy Gelas kimia 100 ml Batang pengaduk Pipet tetes Timbangan Cawan penguap kecil Piknometer BAHAN : Aquadest Surfaktan Tween 80
V. PROSEDUR KERJA VI. DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN DATA PENGAMATAN Konsentrasi W1 ( gram ) W2 ( gram ) W3 ( gram ) γ ( mn/m) 0 17,3 41,77 41,77 29 0,2 17,08 41,75 41,75 29 0,4 17,06 41,73 41,72 27 0,6 17,04 41,51 41,81 26 0,8 17,03 41,32 41,87 25 1 17,02 41,20 41,55 25 2 17,09 41,26 41,41 25 4 17,09 41,06 41,38 25 6 17,07 41,02 41,33 25 8 17,05 40,97 41,29 25 PERHITUNGAN TEGANGAN PERMUKAAN ( γ ) Skala yang terbaca pada alat perhitungan : Pada larutan seri tween 80 dengan konsentrasi sebagai berikut : Konsentrasi 0 [ γ ] 72,8 mn / m 29 mn / m X Fk Fk 2,51 γ m x 2,51 72,8 mn/m Konsentrasi 0,2 [ γ ] 72,8 mn / m 29 mn / m X Fk
Fk 2,51 γ m x 2,51 72,8 mn/m Konsentrasi 0,4 [ γ ] 72,8 mn / m 27 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 0,6 [ γ ] 72,8 mn / m 26 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 0,8 [ γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk
γ m mn/m Konsentrasi 1,0 [ γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 2,0 [ γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 4,0 [ γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 6,0
γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk γ m mn/m Konsentrasi 8,0 [ γ ] 72,8 mn / m 25 mn / m X Fk Fk γ m mn/m PERHITUNGAN BJ BJ W3-W1 W2-W1 BJ 0 41,77-17,33 0 41,75-17,3 BJ 0,2 41,75-17,08 0 41,75-17,08 BJ 0,4 41,72-17,06 0,999 41,73-17,06 BJ 0,6 41,81-17,04 1,012 41,51-17,04 BJ 0,8 41,87-17,03 1,023 41,32-17,03 BJ 1,0 41,55-17,02 1,014 41,20-17,02 BJ 2,0 41,41-17,09 1,006 41,26-17,09 BJ 4,0 41,38-17,09 1, 012 41,06-17,09 BJ 6,0 41,33-17,07 1,0129 41,02-17,07
BJ 8,0 41,29-17,05 1,013 40,97-17,05 DAFTAR PUSTAKA 1. Anonim.1979. Farmakope Indonesia Ed. III. Depkes RI : Jakarta 2. Herinaldi.2004.Mekanika Fluida, terjemahan dari Fundamental of Fluids Mechanic oleh Donald F. Young. Erlangga. Jakarta. 3. Mawarda. 2009. Tegangan Permukaan dan Kapasitas. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.