PRINSIP UMUM Kelarutan & Gejala Distribusi Oleh : Lusia Oktora RKS, S.F.,M.Sc., Apt Larutan jenuh : suatu larutan dimana zat terlarut berada dalam kesetimbangan dengan fase padat (zat terlarut). Kelarutan : -Kuantitatif : konsentrasi zat terlarut dalam larutan jenuh pada temperatur tertentu -Kualitatif : interaksi spontan dari dua atau lebih zat untuk membentuk dispersi molekuler homogen. Larutan tidak jenuh atau hampir jenuh : larutan yang mengandung zat terlarut dalam konsentrasi dibawah konsentrasi yang dibutuhkan untuk penjenuhan sempurna pada temperatur tertentu. Larutan lewat jenuh : larutan yang mengandung zat terlarut dalam konsentrasi lebih banyak drpd yang seharusnya ada pd temperatur tertentu, terdapat juga zat terlarut yang tidak larut. INTERAKSI PELARUT-ZAT TERLARUT Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan : 1. Sifat-sifat kimia-fisika bahan obat dan pelarut Proses melarut bisa berlangsung karena ada interaksi antara solute dan solvent ingat Like dissolves like. A-A + B-B 2AB Like dissolves like 2. Suhu 3. ph Proses endotermik kenaikan suhu menyebabkan kenaikan kelarutan PELARUT POLAR Pelarut Polar melarutkan zat terlarut ionik dan zat polar lain. Polaritas ditentukan oleh momen dipol. Nitrobenzen, momen dipol : 4,2 x 10-18 esu cm Fenol, momen dipol : 1,7 x 10-18 esu cm Fakta : Nitrobenzen larut 0,0155 mol/kg dalam air pada 20ºC Fenol larut 0,95 mol/kg dalam air pada 20 º C 1
Ikatan hidrogen Kelarutan zat juga tergantung pada perbandingan gugus polar terhadap gugus nonpolar dari molekul. Apabila panjang rantai nonpolar dari alkohol alifatik bertambah maka kelarutannya dalam air berkurang. Rantai lurus alkohol monohidroksi, aldehida, keton dan asam yang mengandung lebih dari 4 atau 5 karbon, tidak dapat memasuki struktur ikatan hidrogen dari air dan oleh karena itu hanya larut sedikit. Apabila ada gugus polar tambahan dalam molekul, seperti pada propilen glikol, gliserin, dan asam tartrat, kelarutan dalam air naik banyak. Percabangan pada rantai mengurangi efek nonpolar dan menyebabkan kenaikan kelarutan dalam air. Pelarut polar (mis air) bertindak sebagai pelarut menurut mekanisme berikut : a. Disebabkan karena tingginya tetapan dielektrik yaitu sekitar 80 untuk air, pelarut polar mengurangi gaya tarik-menarik antara ion dalam kristal yang bermuatan berlawanan (mis natrium klorida). Kloroform mempunyai tetapan dielektrik 5 dan benzena sekitar 1-2, oleh karena itu senyawa ionik praktis tidak larut dalam pelarut ini. b. Pelarut polar memecahkan ikatan kovalen dari elektrolit kuat dengan reaksi asam basa. Contoh, air menyebabkan ionisasi HCl sbb : HCl + H 2 O H 3 O + + Cl - c. Pelarut polar mampu mensolvasi molekul dan ion dengan gaya interaksi dipol, terutama pembentukan ikatan hidrogen, yang menyebabkan kelarutan dari senyawa tersebut. Zat terlarut harus bersifat polar karena seringkali harus bersaing untuk mendapatkan tempat dalam struktur pelarut apabila ikatan dalam molekul pelarut tersebut telah berasosiasi. Interaksi iondipol diantara garam natrium dari asam oleat dengan air dapat digambarkan sbb : 2
PELARUT NONPOLAR Pelarut nonpolar tidak dapat mengurangi gaya tarik-menarik antara ion-ion elektrolit kuat dan lemah, karena tetapan dielektrik pelarut yang rendah. Pelarut juga tidak dapat memecahkan ikatan kovalen dan elektrolit yang berionisasi lemah karena pelarut nonpolar termasuk dalam golongan pelarut aprotik, dan tidak dapat membentuk jembatan hidrogen dengan nonelektrolit. Oleh karena itu zat terlarut ionik dan polar tidak larut atau hanya dapat larut sedikit dalam pelarut nonpolar. Senyawa nonpolar dapat melarutkan zat terlarut nonpolar melalui interaksi dipol induksi. Molekul zat terlarut tetap berada dalam larutan dengan adanya sejenis gaya van der Waals-London yang lemah. Maka, minyak dan lemak larut dalam karbontetraklorida, benzena dan minyak mineral. Alkaloida basa dan asam lemak larut dalam pelarut nonpolar. PELARUT SEMIPOLAR Pelarut semipolar seperti keton dan alkohol dapat menginduksi suatu derajat polaritas tertentu dalam molekul pelarut nonpolar sehingga dapat larut dalam alkohol, contohnya benzena yang mudah dapat dipolarisasikan. Senyawa semipolar dapat bertindak sebagai pelarut perantara yang dapat menyebabkan bercampurnya cairan polar dan nonpolar. KELARUTAN GAS DALAM CAIRAN 3
Kelarutan gas dalam cairan adalah konsentrasi gas terlarut apabila berada dalam kesetimbangan dengan gas murni di atas larutan. Kelarutan terutama bergantung pada tekanan, temperatur, adanya garam, reaksi kimia yang kadang-kadang terjadi antara gas dengan pelarut. Pengaruh Tekanan Hukum Henry : Dalam larutan yang sangat encer, pada temperatur konstan, konsentrasi gas terlarut sebanding dengan tekanan parsial das diatas larutan pada kesetimbangan. Tekanan parsial gas diperoleh dengan mengurangi tekanan uap pelarut dari tekanan uap total di atas larutan. Hukum Henry : C 2 = σp C 2 = konsentrasi gas terlarut dalam gram/liter pelarut σ = tetapan perbandingan atau koefisien kelarutan p = tekanan parsial gas yang tidak terlarut di atas larutan (mmhg) Makna? Kelarutan gas naik sebanding dengan tekanan gas dalam larutan. Pengaruh Reaksi Kimia Pengaruh Temperatur Temperatur naik Pengusiran Garam (Salting Out) kelarutan gas umumnya turun Gas kadang-kadang dibebaskan dari larutan di mana gas tersebut terlarut, dengan memasukkan suatu elektrolit seperti NaCl dan kadang-kadang dengan zat nonelektrolit seperti sukrosa. Pelepasan gas disebabkan karena gaya tarik-menarik ion garam atau zat nonelektrolit yang sangat polar dengan molekul air, yang mengurangi kerapatan ( ) lingkungan air yang berdekatan dengan molekul gas. Hukum Henry diterapkan dengan tegas untuk gas-gas yang hanya larut sedikit dalam larutan dan tidak bereaksi dalam pelarut. Gas seperti hidroklorida, amonia dan karbondioksida memperlihatkan penyimpangan sebagai akibat adanya reaksi kimia antar gas dan pelarut, biasanya dengan hasil meningkatnya kelarutan. Perhitungan Kelarutan Kelarutan gas dalam cairan dapat dinyatakan baik dengan tetapan σ hukum Henry maupun dengan koefisien absorbsi Bunsen ( ). 4
V gas, STP = p Koefisien Bunsen didefinisikan sebagai volume gas dalam liter (reduksi pada keadaan standar 0ºC, 760 mmhg) yang larut dalam 1 liter pelarut pada tekanan parsial gas 1 atm pada temperatur tertentu. V larutan V gas = volume gas pada STP Jika 0,016 g oksigen dilarutkan dalam 1 liter air pada temperatur 25 C dan pada tekanan oksigen 300 mmhg, hitung koefisien kelarutan (σ) dan koefisien bunsen (α)! a. σ = C 2 /P = ( 0,016 g/l )/ 300 mmhg = 5,33.10-5 b. V STP = nrt/p (0,016/32) x 0,08205 X 273 = 1 atm = 0,0112 α = V STP / (V.P) 0,112 = = 0,0284 1 x (300/760) 5