Surfaktan merupakan molekul ampifilik yang terdiri dari gugus hidrofilik yang mempunyai afinitas tinggi terhadap air dan gugus lipofilik yang mempunyai afinitas tinggi terhadap minyak ( Lements 1996). Surfaktan mempunyai gugus hidrofilik dan hidrofobik dalam satu molekul yang sama. Senyawa ini akan meningkatkan kestabilan emulsi dengan menurunkan tegangan antarmuka antara fase minyak dan air (Herawan et al, 1996).
Surfaktan berfungsi sebagai senyawa aktif yang dapat digunakan untuk menurunkan energy pembatas yang membatasi dua cairan yang tidak saling larut (Matheson 1996). Molekul surfaktan tidak sepenuhnya dapat larut pada kedua cairan yang berbeda fase tersebut, tetapi cenderung untuk berkonsentrasi pada daerah antar muka (O’Brien et al. 2000). Energi pembatas dua cairan tersebut disebut tegangan permukaan, sehingga surfaktan berfungsi menurunkan tegangan permukaan air dan tegangan antar permukaan kotoran-kotoran terhadap permukaan yang dibersihkan sehingga membantu proses pemindahan emulsi dan suspensi dari kotoran (Shreve 1967).
Tegangan antarmuka adalah energi yang bergerak melintang sepanjang garis permukaan. Tegangan permukaan merupakan suatu gaya yang timbul sepanjang garis permukaan suatu cairan. Gaya ini timbul karena adanya kontak antara dua cairan yang berbeda fase (Lapedes 1978). Suatu surfaktan tersusun atas gugus hidrofobik dan hidrofilik pada molekulnya dan memiliki kecenderungan untuk berada pada antarmuka antara dua fase yang berbeda derajat polaritasnya atau dengan kata lain surfaktan dapat membentuk film pada bagian antar muka dua cairan yang berbeda fase. Pembentukan film tersebut menyebabkan turunnya tegangan permukaan kedua cairan berbeda fase tersebut sehingga mengakibatkan turunnya tegangan antar muka (Georgiou et al. 1992).
Tegangan antarmuka merupakan hal yang sangat penting dalam memberikan ciri terhadap suatu surfaktan. Kemampuannya menurunkan tegangan
antarmuka disebabkan karena surfaktan memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik (Bognolo 1997). Turunnya tegangan antar muka akan menurunkan gaya kohesi dan sebaliknya meningkatkan gaya adhesi. Gaya kohesi adalah gaya antar molekul yang bekerja diantara molekul-molekul yang sejenis, sedangkan gaya adhesi adalah gaya antar molekul yang bekerja diantara molekul-molekul yang tidak sejenis.
Surfaktan organik memiliki gugus dasar hidrokarbon dan berikatan dengan senyawa anorganik (gugus sulfonat, SO3). Ion molekul RSO- bersifat non polar
(minyak), maka gugus R akan berusaha untuk melakukan gaya adhesi (surfaktan- minyak), sedangkan molekul surfaktan itu sendiri akan bekerja kohesi antara R- SO3. Pengaruh dari gaya adhesi ini akan mengurangi harga resultan gaya kohesi
minyak itu sendiri yang mengakibatkan gaya antarmuka minyak dengan air menurun. Tegangan antarmuka atau energy bebas antar muka didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memperluas antar muka antara dua cairan immisible per satuan luas (Shaw 1980).
Menurut Rosen (2004), pembentukan misel merupakan fenomena penting tidak hanya sejumlah karakteristik fenomena interfasial seperti detergensi dan solubilisasi tergantung pada keberadaan misel pada larutan, namun juga mempengaruhi karakteristik interfasial yang lain seperti penurunan tegangan permukaan dan tegangan antarmuka, walaupun tidak secara langsung melibatkan misel.
Di dalam air, bahan yang mengandung gugus hidrofobik mengubah struktur air dan akan meningkatkan energy bebas pada sistem, kemudian akan mengumpul pada permukaan dan dengan melakukan orientasi sehingga gugus hidrofobik mengarah menjauh dari pelarut, energi bebas pada campuran larutan dikurangi. Perubahan struktur pelarut dapat pula dikurangi melalui agregasi molekul aktif pada permukaan menjadi misel dengan gugus hidropobik mengarah ke dalam misel dan gugus hidropilik mengarah pada pelarut. Miselasi merupakan mekanisme alternatif untuk adsorpsi pada interface untuk memisahkan kontak gugus hidrofobik dengan air, dengan mengurangi energi bebas pada sistem.
Jika konsentrasi surfaktan cukup tinggi maka akan terjadi agregasi membentuk misel. Misel terbentuk ketika surfaktan mencapai konsentrasi tertentu
yang disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Dibawah konsentrasi CMC kelarutan sangat kecil namun di atas konsetrasi kritis ini kelarutan meningkat linier dengan konsentrasi surfaktan. (Rosen 2004).
Salah satu karakteristik surfaktan yang penting yang berkaitan langsung dengan pembentukan misel adalah solubilisasi. Solubilisasi didefinisikan sebagai kelarutan spontan suatu bahan (padat, cair dan gas) melalui interaksi revesible dengan misel surfaktan dalam suatu pelarut untuk membentuk campuran larutan yang secara termodinamik stabil isotropik dengan mengurangi aktivitas termodinamik bahan yang dilarutkan.
Solubilisasi pada media cair penting pada beberapa produk yang mengandung bahan tak larut air, seperti mengganti penggunaan pelarut organik atau sebagai cosolvent untuk detergensi, solubilisasi juga merupakan mekanisme utama yang terlibat dalam membersihkan tanah berminyak, untuk EOR dimana dengan solubilisasi menghasilkan tegangan antarmuka sangat rendah untuk memobilisasi minyak.
Karakteristik interfacial dari suatu surfaktan juga sangat ditentukan mekanisme adsorpsinya. Adsorpsi ditentukan untuk mengetahui konsentrasi surfaktan pada lapisan antarmuka, karena hal ini untuk mengukur 1) berapa banyak antar muka yang berubah oleh surfaktan (kinerja surfaktan pada proses seperti pembusaan, detergensi, emulsifikasi) tergantung pada konsentrasi surfaktan yang terdapat pada antar muka, 2) orientasi dan kumpulan surfaktan pada antar muka, karena hal ini menentukan bagaimana antar muka akan dipengaruhi oleh adsorpsi, lebih bersifat hidrofilik atau hidrofobik 3) kecepatan adsorpsi yang terjadi, hal ini akan menentukan karakteristik kecepatan fenomena
wetting (pembasahan) atau spreading (penyebaran) 4) perubahan energi pada sistem sebagai akibat dari adsorpsi.
Efek dari surfaktan pada fenomena antar muka merupakan fungsi dari konsentrasi surfaktan pada antar muka. Efektifitas surfaktan pada adsorpsi antar muka didefinisikan sebagai konsentrasi maksimum dimana surfaktan dapat tertahan pada antar muka. Efektifitas adsorpsi berkaitan dengan area interfacial yang terliputi oleh molekul surfaktan, semakin kecil cross sectional area
Adsorpsi surfaktan pada antar muka padatan-cairan dipengaruhi beberapa faktor antara lain 1) struktur gugus pada permukaan padatan, permukaan tersebut mengandung muatan yang tinggi atau gugus nonpolar, demikian pula atom penyusun pada gugus tersebut, 2) struktur molekul pada surfaktan yang diserap, ionik atau nonionik, panjang atau pendeknya gugus hidrofobik, rantai lurus atau bercabang, aliphatik atau aromatik dan 3) karakteristik lingkungan fase cairnya termasuk didalamnya pH, kandungan elektrolit, keberadaan aditif seperti larutan polar rantai pendek (alkohol, urea dan lain-lain) serta temperatur (Rosen 2004).
3. METODOLOGI
