tegangan permukaan ( septa STFI )

Posted: Oktober 1, 2013 in Uncategorized
  1. I.                    TUJUAN

Menentukan tegangan permukaan/antarmuka suatu zat cair dengan metode tensiometer

 

  1. II.                  PRINSIP

ü  Berdasarkan gaya yang diperlukan untuk memisahkan cincin Pt atau pelat kaca dari permukaan cairan yang diukur.

ü  Berdasarkan cara du Nuoy dan pelat Wiihelmy.

 

  1. III.                PENDAHULUAN

Arti Tegangan Muka

Gaya tarik molekul-molekul dalam cairan sama ke segala arah, tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan lebih tertarik “ke dalam” cairan. Ini disebabkan karena jumlah molekul dalam fase uap lebih kecil daripada fase cair. Akibatnya zat cair selalu berusaha mendapatkan luas permuaan terkecil. Karena itu tetesan-tetesan cairan  dan gelembung-gelembung gas berbentuk bulat, karena bentuk ini mempunyai luas permukaan terkecil.

Untuk memperluas permukaan cairan diperlukan kerja untuk membawa molekul-molekul dari bagian dalam dan melawan gaya tariknya. Tenaga permukaan adalah kerja yang diperlukan untuk memperbesar luas permukaan cairan sebesar 1 cm2 , satuan tenaga permukaan = erg/cm2.

Adanya gaya-gaya ke arah dalam yang nmenyebabkan adanya kecendrungan untuk mengerut, juga menyebabkan permukaan cairan seakan-akan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut tegangan muka, yang didefinisikan sebagai gaya dalam dyne yang bekerja sepanjang 1 cm pada permukaan zat cair. Satuan tegangan muka = dyne/cm, jadi sama dengan satuan tenaga permukaan.

 

 

 

Pengukuran Tegangan Muka

Tegangan muka cairan dapat diukur dengan beberapa cara, seperti dengan :

  • Tensiometer
  • Cara drop weight
  • Cara buble pressure
  • Cara capillary rise

Dalam cara tensiometer (cara du Nuoy), suatu cincin Pt dimasukkan kedalam cairan yang diselidiki dan gaya yang diperlukan untuk memisahkan cincin dari permukaan cairan diukur. Besarnya gaya ke bawah akibat tegangan muka : F2 = 2 1 γ.

γ = tegangan muka

1 = Keliling lingkaran

2 = ada 2 permukaan (luar dan dalam)

Pada saat tepat cincin lepas :       F1 = F2

                                                       F1 = 2 1 γ

                                                        γ  = F1  .

                                                                                2 1

Ada beberapa hal yang mempengaruhi tegangan permukaan, diantaranya adalah :

  1. Suhu

Makin tinggi suhu cairan, maka tegangan permukaan akan turun. Hal ini dijelaskan oleh eötvös (tahun 1886). Eötvös menurunkan suatu persamaan yang menyatakan  

         

    dimana : a dan k = tetapan

                              t = suhu

 2.   Konsentrasi zat terlarut

a. Surfaktan

Tegangan permukaan larutan akan turun dengan meningkatnya konsentrasi surfaktan (zat aktif permukaan).

b. Elektrolit

Tegangan permukaan akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi elektrolit dalam larutan.

  1.   Tekanan uap

Semakin tinggi tekanan uap maka tegangan permukaan akan turun

  1.   Lengkungan permukaan

Lengkungan permukaan yang ditentukan oleh jari-jari lengkungan akan mempengaruhi tegangan permukaan.

 

Oleum Ricini

Oleum Ricini ( minyak jarak ) adalah minyak lemak yang diperoleh dengan perasan dingin biji ricinus communis L.yang telah dikupas.Pemerian cairan kental,jernih,kuning pucat atau hampir tidak berwarna,bau lemah ; rasa manis kemudian agak pedas,umumnya memualkan. Larut dalam 2,5 bagian etanol (90 %) P; mudah larut dalam etanol mutlak P dan dalam asam asetat glasial P. Pada suhu ruang minyak jarak berfasa cair dan tetap stabil pada suhu rendah maupun suhu sangat tinggi. Minyak jarak diproduksi secara alami dan merupakan trigliserida yang mengadung 90% asam ricinoleat. Sebagai bahan farmasi, minyak jarak atau minyak kastroli (nama yang redundan!) digunakan untuk menetralisasi rasa kembung (konstipasi) dan merangsang pemuntahan.

 

Surfaktan

Surfaktan merupakan suatu sistem koloid dimana partikel-partikel kecil halus dari zat padat atau zat cair atau gas. Misalnya : pasir yang halus atau lempung yang dikocok dengan air akan menghasilkan suspensi, dimana partikel-partikel halus dengan terdispersi mengendap dengan lamban sekali dan saling bertolakan sehingga tak mudah mengumpul.

Lambang umum untuk suatu surfaktan :

 

 

Ekor hidrofobik     Kepala hidrofilik

 

Struktur surfaktan Anionik:

 

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Mereka melakukan hal ini dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan. Lihat gambar di bawah.

 

 

IV. Alat dan Bahan

Bahan :

  • Parafin cair
  • Oleum ricini (minyak jarak)
    • Texaphon 2%
    • Tween

 

Peralatan :

  • Tensiometer (alat pengukur tegangan muka)
  • Cawan petri
  • Beaker glass
  • Batu timbangan
  • Gelas ukur
  • Pipet

 

 

 

 

 

 

  1. V.                 PROSEDUR
  • Alat pengukur tegangan permukaan (tensiometer) dikalibrasi terlebih dahulu dengan menentukan titik nol.
  •  Zat cair uji yang ditentukan dituangkan  ke dalam cawan petri.
  • Dicelupkan bagian kawat/pelat kaca tepat pada permukaan cairan.
  • Diberikan beban sehingga kawat/pelat kaca lepas dari permukaan.
  • Ditentukan massa yang sesuai dengan gaya yang dapat memisahkan kawat/pelat kaca dari cairan uji.
  • Dicatat dan dihitung tegangan permukaan:
  • Diulangi percobaan 1-6 dengan masing-masing zat cair yang diuji ditambahkan surfaktan (Tween)

Menggunakan pelat kaca                   : γ =      F    .

                                                                   2 (p + t)

Menggunakan cincin kawat    : γ =      F     .

                                                                      4 π r

Keterangan :

            F = Beben (m.g)

            p = Panjang kaca

            t = Tebal kaca

            r = Jari-jari

            γ = Tegangan permukaan/antarmuka

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. VI.               DATA PENGAMATAN

Bahan Uji

Bobot beban

Cincin Pt

Pelat kaca

Parafin Cair

1 g

1 g

1 g

0,6 g

0,6 g

0,6 g

Ol. Riccini

1,8 g

1,8 g

1.8 g

1,3 g

1,3 g

1,3 g

Texaphon 2%

1,3 g

1,3 g

1,3 g

0,7 g

0,7 g

0,7 g

Parafin Cair

+

Tween

1,4 g

1,4 g

1,5 g

0,8 g

0,8 g

0,8 g

Ol. Riccini

+

Tween

2 g

2 g

2 g

1,5 g

1,5 g

1,5 g

Texaphon 2%

+

Tween

2,1 g

2,1 g

2,1 g

0,8 g

0,9 g

0,9 g

 

Perhitungan

 

Diketahui :

d = 3,9 cm

p = 5 cm

l = 0,2 cm

 

Ditanyakan : γ (tegangan permukaan)

 

 

 

Jawab :

Keliling cincin = Лd =  22 x 3,9 = 12,26 cm

                                       7

 

Keliling plat kaca = 2p + 2l = 2(5) + 2(0.2)

                               = 10 + 0,4

                               = 10,4 cm

 

v  Menggunakan cincin :

 γ     =        m.g         .

                    K

 

   Parafin Cair              :          γ                    ( 1 x 9,8 )

                                                               12,26

                                                        =   9.8  

                                                             12,26

                                                                                                                =  0,799 dyne/cm

 

Ol. Riccini                   :        γ                     ( 1,8 x 9,8 ) 

                                                              12,26

                                                        =  17,64   

                                                            12,26    

                                                        =  1,438 dyne/cm

 

 Texaphon 2%            :         γ                   ( 1,3 x 9,8 ) 

                                                                12,26

                                                        =  12,74 

                                                            12,26

                                                        =  1,039 dyne/cm

 

 

 

 Parafin cair+tween   :        γ                     ( 1,4 x 9,8 ) 

                                                             12,26

                                                      =  13,72 

                                                           12,26

                                                      =  1,119 dyne/cm

 

 

Ol. Riccini+tween:              γ                   ( 2 x 9,8 ) 

                                                             12,26

                                                        =  19,6

                                                              12,6

                                                      = 1,598 dyne/c

 

Texaphon 2% + Tween:     γ          =    (2,1 x 9,8)  

                                                               12,26

                                                      =    20,58

                                                            12.26

                                                      = 1.678 dyne/cm

v  Menggunakan Kaca :

 

γ    =        m.g         .

                    K

 

Parafin cair           :       γ                 =  ( 0,6 x 9,8 ) 

                                                               10,4

                                                      =  5.88

                                                          10,4

                                                      =  0,565 dyne/cm

 

Ol. Riccini  :                   γ                 =  ( 1,3  x  9,8 ) 

                                                                 10,4

                   

12,74

                                                          10,4

=  1,225 dyne/cm

 

Texaphon  :                    γ             =  ( 0,7 x 9,8 ) 

                                                               10,4

6,86

                                                          10,4

=  0,659 dyne/cm

 

Parafin cair+tween:          γ                     ( 0,8 x 9,8 ) 

                                                               10,4

                                                      =  7,84

                                                          10,4

                                                      =  0,753 dyne/cm

 

Ol. Riccini+tween:             γ          =  ( 1,5 x 9,8 ) 

                                                               10,4

                                                      =  14,7

                                                          10,4

                                                                  =  1,413 dyne/cm

                   

 

 

 

 

Texaphon 2%+tween:        γ          =  ( 0.8 x 9,8 ) 

                                                               10,4

                                                      =  7,84

                                                          10,4

=  0,753 dyne/cm

 

 

γ2                  (0,9 x 9,8) 

                                                               10,4

8,82

                                                          10,4

=  0,848 dyne/cm

                              

             

 

 

 

  1. VII.             PEMBAHASAN

Dalam percobaan yang kami lakukan digunakan sampel oleum riccini, parafin cair dan texaphon. Setiap zat yang di ujikan menghasilkan tegangan permukaan yang berbeda-beda.Hal ini karena dipengaruhi oleh konsentrasi setiap zat uji.

Yang mempengaruhi tegangan permukaan suatu zat uji adalah suhu konsentrasi zat terlarut, tekanan uap dan lengkungan permukaan. Dalam percobaan yang kami lakukan adalah mengetahui pengaruhnya dengan konsentrasi zat terlarut.

Selain menguji tegangan permukaan masing-masing zat uji, kami juga melakukan percobaan dengan mencampurkan larutan uji dengan tween. Tween adalah nonionik surfaktan dan emulsifier berasal dari polyethoxylated sorbitan dan asam oleat , dan sering digunakan dalam makanan. Tween merupakan cairan, kuning kental larut dalam air. Tween termasuk dalam salah satu surfaktan. surfaktan adalah zat yang dapat menurunkan tegangan permukaan karena mempunyai dua buah gugus yaitu gugus hidrofilik (polar) dan hidrofobik (nonpolar) yang mana apabila memecah tegangan permukaan pada air (H2O) zat polar maka yang akan menurunkan tegangan permukaan bagian kepala hidrofiliknya. Akan tetapi untuk memecahkan tegangan permukaan pada minyak (Ol. Ricini) zat nonpolar maka yang akan menurunkan tegangan permukaan adalah gugus hidrofobiknya (bagian ekornya).

Pada percobaan yang kami lakukan adalah menentukan besarnya tegangan permukaan dari suatu zat dan pengaruh surfaktan terhadap tegangan. Alat yang kami gunakan adalah tensiometer yang cara kerjanya  adalah menentukan gaya yang diperlukan untuk memisahkan kaca atau cincin Pt dari zat uji.

Dari data yang kami hasilkan bahwa surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan. Ada beberapa kekeliruan (permasalahan) yaitu dengan penambahan surfaktan, ternyata ada yang mengalami penurunan tegangan permukaan dan kenaikkan tegangan permukaan, baik itu pada plat kaca atau cincin Pt. Mungkin pada permasalahan yang pertama kenapa dengan penambahan surfaktan menaikkan tegangan permukaan karena pada waktu melarutkan surfaktan ke zat uji tidak merata atau karena bolak-balik penambahan/penukaran pelarut menimbulkan kesalahan dalam pengukuran. Mungkin pada permasalah yang kedua dengan alat uji yang berbeda pada konsentrasi uji dan surfaktan yang sama tegangan permukaan berbeda karena sensitifitas alat yang tinggi atau mungkin juga karena alat tersebut tidak memenuhi standar yaitu pada penentuan dengan penentuan menggunakan pelat kaca atau cincin Pt.

pengetahuan tentang surfaktan harus dikuasai dengan baik oleh seorang farmasis, karena pada saat formulasi mencampurkan dua buah yang berbeda kepolarannya yaitu polar dan nonpolar atau antara fasa air dengan minyak. Kedua fasa tersebut tidak akan bercampur karena adanya tegangan antarmuka. Oleh karena itu untuk menurunkan tegangan permukaan pada kedua zat tersebut diperlukan surfaktan yang akan dihasilkan sediaan minyak yang terdisfersi dalam air (M/A) atau sediaan air yang terdisfersi dalam minyak (A/M) sediaan terebut disebut emulsi atau suspensi

 

 

 

 

 

 

 

  1. VIII.           KESIMPULAN

 

Bahan Uji

Tegangan Permukaan (dyne/cm)

Cincin

Pelat kaca

Parafin Cair

0,799

0,565

Ol. Riccini

1,438

1,225

Texaphon 2%

1,039

0,659

ParafinCair + Tween

1,119

0,753

Ol. Riccini+ Tween

1,598

1,413

Texaphon 2% + Tween

 

1.678

0,753

0,848

 

 

  • Penambahan surfaktan dalam zat uji dapat menurunkan tegangan permukaan suatu cairan dan bisa juga menaikkan tegangan permukaan zat uji.
  • Tegangan permukaan suatu zat dipengaruhi oleh suhu, penambahan zat terlarut (surfaktan), tekanan uap dan lengkungan cairan.
  • Prinsip kerja tensiometer berdasarkan hukum Newton dan Archimides.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. IX.                DAFTAR PUSTAKA

 

1.   Alfred Martin, James Swarbrick, dan Arthur Cammarata. 2008. Farmasi Fisik: Dasar-Dasar        Farmasi Fisik Dalam Ilmu Farmasetika Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: UI-Press

2.   Bird,T. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. PT Gramedia.Jakarta.

 

  1. 1979. Farmakope Indonesia. Edisi Ketiga. Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Jakarta.

 

  1. Sukardjo.2002. Kimia Fisika. Edisi Ketiga . Rineka Cipta. Jakarta.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PEMBAHASAN

            

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s