TEGANGAN PERMUKAAN DOSEN PENGAMPU LABORA

TEGANGAN PERMUKAAN

DOSEN PENGAMPU :

Galau Menanti Embri Baskoro Putra Mesias

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

PROGRAM STUDI DIII FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SETIA BUDI

2018

KELOMPOK : A-6

TGL PRAKTIKUM : 7 MARET 2018

ANGGOTA : 1. REFLIANA KUSHARYANTI / 20171275B

2. ALFI NUR AZIZAH / 20171276B

3. GERALDINE CARTENSIA L / 20171279B

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Setelah mengikuti percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu:  Mengetahui dan memahami prinsip tegangan permukaan

 Menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan suatu zat

 Menggunakan alat-alat penentuan tegangan permukaan

 Menentukan tegangan permukaan suatu zat.

II. TEORI DASAR

Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan (Douglas, 2001).

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara (Douglas, 2001).

Pada permukaan temu antara cairan dan gas, atau dua cairan yang tidak dapat bercampur, seolah-olah terbentuk suatu selaput atau lapisan khusus, yang nampaknya disebabkan oleh tarikan molekul-molekul cairan di bawah permukaan tersebut adalah suatu percobaan yang sederhana untuk meletakkan sebuah jarum kecil pada permukaan air yang tenang dan mengamati bahwa jarum itu didukung di sana oleh selaput tersebut (Wyle, 1988).

Pada umumnya zat cair memiliki permukaan mendatar, tetapi apabila zat cair bersentuhan dengan zat padat atau dinding bejana, maka permukaan bagian tepi yang bersentuhan dengan dinding akan melengkung. Gejala melengkungnya permukaan zat cair disebut dengan ministus (Yasid, 2004).

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 antar muka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada tegangan antar muka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antar muka (Douglas.2001).

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang, sehingga permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik 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).

Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama ke segala arah. Sedangkan molekul pada permukaan mengalami tarikan kedalam rongga cairan karena gaya tarik-menarik di dalam rongga cairan lebih besar daripada gaya tarik-tarik-menarik oleh molekul uap yang diatas permukaa cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung mengerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin (Halliday, 1991 ).

Tegangan permukaan bervariasi antara berbagai cairan. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi dan merupakan agen pembasah yang buruk karena air membentuk droplet, misalnya tetesan air hujan pada kaca depan mobil. Permukaan air membentuk suatu lapisan yang cukup kuat sehingga beberapa serangga dapat berjalan diatasnya (Suminar, 2001).

Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit, tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu antara lain sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut akan mudah bercampur (Mawarda, 2009).

Bahan pembasah adalah bahan yang dapat menurunkan tegangan antarmuka partikel-partikel yang tidak mudah larut. Bahan pembasah yang umum digunakan adalah surfaktan yang memindai udara substansi lain yang terabsorbsi pada permukaan partikel padatan. Sehingga memudahkan terbasahinya partikel padatan oleh cairan pembawa (RPS, 1998).

Ada beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan : (Douglas,2001)  Metode kenaikan kapiler Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/

cairan yang naik melalui suatukapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak biasa untuk mengukur tegangan antar muka.

 Metode tersiometer Du-NouyMetode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskansuatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut. (Atfins. 1994)

permukaaan antar muka adalah sebanding dengan tegangan permukaan / tegangan antar muka (Martin, 1993).

Keterangan :

r : jari – jari kapiler

h : tinggi kenaikan

d : kerapatan cairan

g : gaya gravitasi

Manfaat Fenomena antar muka dalam farmasi:

1. Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat

2. penetrasi molekul melalui membrane biologis

3. pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi

Tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut. Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dengan molekul surfaktan (Giancoli,2001).

III. ALAT DAN BAHAN

Alat : Penggaris

Botol timbang / piknometer Tabung reaksi

Neraca analitis digital

Bahan: Span 80 Aquadest Tween 80

Na laurel sulfat 5%

Na laurel sulfat 10% Paraffin cair

Minyak zaitun

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

a. Menentukan massa zat cair

V. DATA DAN PERHITUNGAN

a. Aquadest

Kelompo k

Bobot Bobot_botol Volume dan Kerapatan _{Tinggi air} (cm) aquadest

(g) timbang(g) timbang botol air (g/mL)

1 10, 4 9,5 10,43

kurlah terlebih dahulu suhu percobaan atau suhu ruanganC

arilah terlebih dahulu nilai tegangan perm

ukaan aquadest (pem

banding) pada suhu percobaan yang telah diukurA

quadest hasil penim

bangan pada prosedur A

dim

asukkan ke dalam

beaker glass bersih dan keringC

elupkan salah satu ujung pipa kapiler ke dalam

aquadest hingga ham

pir m

enyentuh dasar beaker glassB

iarkan aquadest naik di dalam

pipa kapiler sam

pai konstan (tidak naik lagi), dengan jangka sorong ukurlah berapa tinggi kenaikan aquadestL

akukan pengulangan sebanyak 3 kaliD

engan cara yang sam

inyak zaitun, dan parafin cair yang telah dibuat dalam

beberapa variasi konsentrasiH

b. Tween 80

Kelompo k

Tween 80

h (cm) Ƿ (g/mL) D ȣ (dyne/cm)

1 3,4 1,112 1,115 76,69

2 3,2 0,977 0,979 69,16

3 2,5 1,09 1,093 75,42

4 3 1,045 1,048 69,39

5 3,6 0,903 0,905 65,035

6 3,5 0,988 0,991 68,223

h = 3,5+3,5+₃ 3,5=3,5

Ƿ = 20,3−9,5_10,93 =0,988_mLg

d = 0,988_0,997=0,991

ȣ = 3,5_3,7x_x10,8_10,9x72,8=86,233dyne/cm

c. Lauril sulfat 5%

Kelompo k

Lauril sulfat 5%

h (cm) Ƿ (g/mL) d ȣ (dyne/cm)

1 3,7 1,01 1,01 76,26

2 3,5 0,907 0,989 76,44

3 2,4 1,038 1,041 71,06

4 4,03 1,035 1,038 92,35

5 3,66 1,046 1,049 77,57

6 3,9 0,988 0,991 76,03

h = 3,9+3,9+₃ 3,9=3,9

Ƿ = 20,3−9,5_10,93 =0,988_mLg

ȣ = 3,9_3,7x_x10,8_10,9x72,8=76,031dyne/cm

d. Minyak zaitun

Kelompo k

Minyak zaitun

h (cm) Ƿ (g/mL) d ȣ (dyne/cm)

1 3,7 0,93 0,93 69,78

2 3,5 0,89 0,892 68,43

3 2,8 0,946 0,949 79,91

4 3,3 0,861 0,864 62,9

5 3,4 0,44 0,846 58,177

6 3,7 0,851 0,853 62,114

h = 3,7+3,7+₃ 3,7=3,7

Ƿ = 18,8−9,3_10,93 =0,851_mLg

d = 0,851_0,997=0,853

ȣ = _3,73,7_xx_10,99,3 x72,8=62,114dyne/cm

e. Paraffin cair

h = 3,8+3,8+₃ 3,8=3,8

Ƿ = 18,0−9,5_10,93 =0,778_mLg Kelompo

k

Parafin cair

h (cm) Ƿ (g/mL) d ȣ (dyne/cm)

1 3,6 0,83 0,83 60,2

2 3,6 0,813 0,815 64,06

3 2,8 0,874 0,876 77,62

4 3,567 0,822 0,84 64,938

5 3,56 0,806 0,808 58,146

d = 0,778_0,997=0,780

2 3,4 0,977 0,989 75,52

3 2,3 1,038 1,041 68,05

4 3,93 1,035 1,038 90,06

5 3,56 0,938 0,98 70,6

6 3,7 0,951 0,954 69,46

Kelompo

4 2,567 0,909 0,912 51,61

5 2,76 0,815 0,817 45,616

d = 0,860_0,997=0,63

ȣ = _3,73, 4_xx_10,99,4 x72,8=57,691dyne/c m

VI. PEMBAHASAN DAN DISKUSI

Praktikum kali ini membahas mengenai cara menentukan tegangan permukaan pada suatu zat cair. Zat cair yang digunakan sebagai sampel adalah air, span 80, tween 80, paraffin cair, Na Lauryl Sulfat 5%, 10%, dan minyak zaitun. Natrium lauryl sulfat berfungsi sebagai surfaktan, yang dapat menurunkan tegangan permukaan antara 2 zat yang tidak dapat bercampur sehingga zat tersebut dapat bercampur, sedangkan paraffin liquidum berfungsi sebagai laksativa. Metode yang digunakan untuk menentukan tegangan permukaan pada praktikum adalah metode kenaikan pipa kapiler. Penentuan tegangan permukaan dapat menggunakan metode selain kenaikan pipa kapiler yaitu metode cincin Du nouy, namun karena belum mempunyai alat untuk menguji dengan metode ini, jadi dipilihlah metode kenaikan kapiler yang lebih sederhana.

Tegangan muka dapat didefinisikan sebagai gaya yang terjadi pada permukaan suatu cairan yang menghalangi ekspansi cairan tersebut, sedangkan tegangan antar muka (interfacial) adalah gaya per satuan panjang yang terjadi pada antar muka antar 2 fase cair yang tidak dapat tercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari tegangan muka, sebab gaya adhesif antara 2 fase cair yang membentuk antar muka lebih besar dari gaya adhesif antara fase cair dan fasa gas yang membentuk antar muka.

kenaikan zat cair pada pipa kapiler dapat berhenti pada saat gaya tekan ke atas sama dengan gaya gravitasi maka zat tersebut akan berhenti naik pada pipa kapiler.

Penggunaan metode kenaikan kapiler memiliki beberapa keuntungan dan kerugian. Keuntungan metode ini adalah waktu yang dibutuhkan relatif singkat serta cara kerjanya yang praktis. Kerugiaannya adalah prosentase hasil pengukuran tinggi yang tidak valid karena pengaruh tekanan saat pipa dimasukkan ke dalam larutan. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk menentukan tegangan permukaan suatu zat dan tidak dapat digunakan untuk menentukan tegangan antar muka dari suatu zat.

Hasil yang diperoleh dari penentuan tegangan permukaan tidak dapat dibandingkan dengan literatur, karena perbedaan volume zat yang dipakai dalam pengujian belum tentu sama dengan yang ada pada literature, sehingga tidak dapat dihitung penyimpangan kesalahan yang terjadi. Perbandingan antara literature dan hasil percobaan hanya dapat dilakukan untuk kerapatan zat, karena kerapatan ini berbanding lurus dengan tegangan permukaan. Semakin besar nilai kerapatan suatu zat akan semakin besar tegangan permukaannya, hal ini sama dengan jari-jari pipa kapiler, semakin besar jari-jari-jari-jari pipa kapiler, maka tegangan permukaannya juga semakin besar. Hasil percobaan memperoleh nilai kerapatan masing-masing zat sebesar:

Hasil yang diperoleh terdapat adanya penyimpangan antara hasil percobaan bila dibandingkan dengan literatur, hal ini dapat mempengaruhi hasil perhitungan tegangan permukaan. Faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan meliputi faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal antara lain:

Zat Kerapatan kelompok 6 Kerapatan Literatur Na Lauryl Sulfat 5% 0,991 g/mL

1,07 g/mL Na Lauryl sulfat 10% 0,951 g/mL

Paraffin Cair 0,780 g/mL 0,87-0,89 g/mL

Span 80 0,863 g/mL g/mL

Tween 80 0,991 g/mL 1,06-1,09 g/mL

Minyak zaitun 0,853 g/mL 0,910 – 0,913 g/mL

1. Volume

Volume cairan yang digunakan pada percobaan kali ini adalah 10 ml. Sebelum pipa kapiler dimasukkan, ukur dahulu berapa tinggi mula-mula cairan dalam beaker glass. Setiap akan dilakukan replikasi, pastikan volume cairan tetap 10 ml dan dengan tinggi yang sama, jika tingginya berkurang dapat ditambahkan cairan lagi.

2. Diameter pipa kapiler

Diameter pipa kapiler berhubungan dengan kenaikan cairan. Pipa kapiler yang kecil diameternya maka akan membuat kenaikannya lebih cepat,jelas dan tinggi. 3. Kadar

Kadar natrium lauryl sulfat yang berbeda - beda juga akan menghasilkan hasil kenaikan cairan dalam pipa kapiler yang berbeda pula.

4. Kerapatan cairan

Semakin besar konsentrasi maka akan semakin besar pula kerapatan suatu zat

5. Tinggi kenaikan zat cair dalam pipa kapiler

Viskositas cairan juga mempengaruhi kenaikan zat cair dalam pipa kapiler. Semakin tinggi kekentalan suatu zat, maka dia akan lebih susah naik ke pipa kapiler. Paraffin cair akan lebih susah naik ke pipa kapiler dibandingkan larutan Natrium lauryl sulfat dan air. Sehingga kenaikannya pun akan lebih rendah.

Faktor eksternalnya meliputi:

1) Suhu

Suhu akan mempengaruhi perhitungan kerapatan suatu zat. Perhitungan kerapatan menggunakan piknometer dilakukan dengan menaik turunkan suhu ± 20 _C kemudian didiamkan hingga suhu kembali pada suhu kamar. Adanya embun yang tertinggal saat penurunan suhu akan mempengaruhi hasil perhitungan kerapatannya.

2) Kemurnian zat yang digunakan,

berkurang dengan adanya campuran air, semakin banyak air yang tertinggal pada piknometer maka akan banyak pula yang ikut tercampur pada zat yang di uji dan kemurnian zat uji akan semakin berkurang.

Tegangan muka kebanyakan zat cair berkurang hampir sebanding dengan kenaikan temperatur. Oleh karena itu perlu mengontrol temperatur dari sistem yang diteliti jika hendak menentukan tegangan muka dan tegangan antar mukanya.

Manfaat tegangan permukaan di bidang farmasi salah satu contohnya yaitu terbentukya emulsi. Emulsi merupakan sediaan cair yang terdiri dari dua fase yaitu fase air dan fase minyak dimana harus dilakukan penggojokan untuk dapat mencampurkan keduanya. Tegangan antarmuka pada emulsi terjadi antara minyak dengan air. Penetrasi molekul melalui membran biologi, dapat mempengaruhi adsorbsi obat, stabilitas, dan dispersi partikel yang tidak larut dalam suspensi.

VII. KESIMPULAN

Dalam praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan meliputi faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal yaitu volume, diameter pipa kapiler, kadar, kerapatan cairan, dan tinggi kenaikan zat cair dalam pipa kapiler.sedangkan Faktor eksternalnya meliputi: Suhu dan kemurnian zat yang digunakan.

3. Dari percobaan yang kami lakukan diperoleh - Span 80

 h = 3,4 cm  Ƿ = 0,860 g/mL  d = 0,863

- Tween 80

 h = 3,5 cm  Ƿ = 0,988 g/mL  d = 0,991

 ȣ = 68,223 dyne/cm

- Minyak zaitun  h = 3,7 cm  Ƿ = 0,851 g/mL  d = 0,853

 ȣ = 68,223 dyne/cm

- Na lauril sulfat 5%  h = 3,9 cm  Ƿ = 0,988 g/mL  d = 0,991

 ȣ = 76,031 dyne/cm

- Na lauril sulfat 10%  h = 3,7 cm  Ƿ = 0,951 g/mL  d = 0,954

 ȣ = 69,460 dyne/cm

- Paraffin cair  h = 3,8 cm  Ƿ = 0,778 g/mL  d = 0,780

VIII. REFERENSI

Anonim. 2014. Penuntun Praktikum Farmasi Fisika. UMI., Makassar Atkins, P. W. 1994. Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Ditjen POM. 1979. Farmakope Indonesia Edisi III. Departemen Kesehatan RI. Jakarta

Gennaro, Alfonso R,et all, 1990. Remingto’s Pharmaceutical Sciences Edisi 18th . Marck Publishing Company. Easton Pensylvania 591.

Giancoli, Douglas C. 2001. Isika Jilid I (terjemahan). Erlangga: Jakarta.

Herinaldi. 2004 . Mekanika Fluida, terjemahan dari “Fundamental of Fluids Mechanic oleh Donald F. Young. Erlangga: Jakarta.

Lachman, L., 1989. Teori dan Praktek Farmasi Industri. UI – press.

Mawarda. 2009. Tegangan Permukaan dan Kapasitas. PT Gramedia Pustaka Utama.Jakarta.

Suminar.2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern, tejemaham dari “Principles of Modern Chemistry” oleh David Oxtoby. Erlangga.Jakarta.

Parrot . 1971. Pharmaceutical Technology. Burgess Publishing Company : Lowa City

Wyle,B.E. 1988. Mekanika Fluida. Erlangga. Jakarta