FENOMENA ANTAR MUKA T

PowerPoint

Template

FENOMENA ANTAR MUKA

Tim Dosen Farmasi Fisika

Kompetensi dasar

• Mampu menjelaskan teori tegangan muka

• Mampu menjelaskan fungsi surfaktan dalam sediaan emulsi

• Mampu menjelaskan penggolongan adsorpsi isoterm

• Mampu menjelaskan fungsi surfaktan sebagai zat pembasah dalam sediaan suspensi

• Mampu menjelaskan fungsi surfaktan sebagai pembersih pada detergen

• Mampu menjelaskan peran surfaktan dalam pembentukan lapisan listrik rangkap

• Batas antara 2 fase yang berada bersama dinamakan antarmuka (interface).

• Penyebutan permukaan biasanya digunakan pada antarmuka gas/padat maupun gas/cair. Harus diingat bahwa setiap

permukaan adalah antarmuka.

Permukaan dan Antarmuka (AM)

Tegangan permukaan Tegangan antarmuka

Tegangan “permukaan”

Tegangan “antarmuka”

Tegangan antarmuka : gaya per satuan panjang yg terdapat pd antarmuka antara 2 fase cair yg tdk bercampur.

Satuan → dyne/cm

• Mempengaruhi absorpsi obat pd eksipien padat dlm bentuk sediaan,

• Penetrasi molekul melalui membran biologik,

• Pembentukan dan kestabilan emulsi, dan

• Dispersi partikel tak larut dlm media cair utk membentuk sediaan suspensi.

Fenomena AM dalam Farmasi

Kelompok kombinasi AM yaitu ,

• AM cair, dan

• AM padat.

• EP lapisan permukaan cairan > EP bulk cairan. EP ↑ bila luas permukaan cairan ↑ pd massa yg sama. Energi ini disebut energi bebas permukaan.

Energi Bebas Permukaan (EBP)

• U/ membuat batas AM stabil dalam sediaan 2 fase → diperlukan energi bebas yg dpt

memperluas AM.

• U/ memperluas permukaan cairan tanpa perubahan apapun pd keadaan cairan (khususnya

suhu) usaha atau kerja harus dilakukan.

• Kerja yang dilakukan (kenaikan EBP) dalam memperbesar luas permukaan (LP):

– Batang pada posisi AD dan massa ditambahkan untuk

memperluas permukaan dengan jarak ds, maka kerja (erg) : dW = f x ds = γ x 2L x ds

dW = γ dA ↔ W = γ ΔA dA = 2L x ds

W = kenaikan energi bebas permukaan (erg)

 = tegangan permukaan (dyne/cm) ΔA = kenaikan luas permukaan (cm2)

L = panjang batang yg dpt bergerak (cm)

– Tegangan Permukaan (TP) :

perubahan EBP per satuan kenaikan luas

Energi Bebas Permukaan (EBP)

Jika panjang kawat L 5 cm dan massa yang diperlukan untuk

memecahkan film sabun 0,50 g, berapakah tegangan permukaan larutan sabun, dan berapa usaha (work, kerja) yang diperlukan untuk menarik kawat 1 cm ke bawah?

W = γ ΔA

Contoh Soal

• Metode penentuan TP & TAM antara lain: kenaikan kapiler, cincin DuNoüy, berat tetesan, tekanan gelembung, tetesan tertahan, tetesan melekat, lempeng Wilhelmy, dan tetesan berayun.

Pengukuran TP & TAM

Metode Kenaikan Kapiler

 = ½ rh  _g

Dimana: jari-jari r; tinggi cairan h; kerapatan cairan ; gravitasi g

Metode Cincin DuNoüy

Faktor koreksi = 0,25%

 = ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 (𝑑𝑦𝑛𝑒)

2 𝑥 𝑘𝑒𝑙𝑖𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑐𝑖𝑛𝑐𝑖𝑛 𝑥 𝑓𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖

Koefisien Sebar (S)

• Bila suatu zat seperti asam oleat ditaruh pada permukaan air, zat tersebut akan menyebar sebagai lapisan film (bukan film monomolekular tetapi film duplex). Karena:

F adhesi (asam oleat dan air) > F kohesif (asam oleat)

• Kerja adhesi → energi yg diperlukan utk memecahkan gaya tarik (atraksi) di antara molekul yg berbeda.

Wa = _L + _S - _LS

• Kerja kohesi → diperlukan utk memisahkan molekul cairan yg menyebar sehingga zat tersebut dpt mengalir di atas lapisan bawahnya.

Wc = 2 _L

Koefisien Sebar (S)

• Dengan mengacu pada penyebaran minyak pada permukaan air, penyebaran terjadi jika Wa > Wc.

• Atau disebut juga sebagai koefisien sebar (spreading coefficient) (S); jika (+) S = minyak menyebar di atas permukaan air

S = Wa - Wc = (_L + _S - _LS) - 2 _L S = _S - _L - _LS atau,

S = _S - (_L + _LS)

Bila teg permukaan air 72,8 dyne/cm pd 20C, teg permukaan benzen 28,9 dyne/cm & teg antarmuka antara benzen dan air 35 dyne/cm.

Tentukan kerja adesi antara benzen dgn air, kerja kohesi benzen, serta koefisien sebar awal! Sesudah kesetimbangan, teg permukaan air 62,2 dyne/cm & teg permukaan benzen 28,8 dyne/cm, tentukan koefisien sebar akhir dlm erg/cm²!

Contoh Soal

S = 

_S

- (

_L

+ 

_LS

)

• Permukaan kulit terendam dlm suatu lap air-minyak, yg mempunyai sifat polar-nonpolar serupa dgn sifat polar-nonpolar suatu campuran asam-asam lemak

– Agar suatu losio dgn basis minyak mineral mdh menyebar &

rata di kulit, kepolaran & koefisien sebarnya harus dinaikkan dgn penambahan surfaktan^.

• Terdapat hub antara penyebaran, HLB dan stabilitas emulsi

^.

– Campuran surfaktan dengan variasi HLB, ditambahkan pada minyak, kemudian setetesnya ditaruh di atas air.

– HLB dari campuran surfaktan yang menyebabkan tetesan minyak menyebar, ada hubungannya dengan HLB yang dibutuhkan dari minyak jika dipakai dalam pengemulsian.

Penerapan S dalam Farmasi

Adsorpsi Pada AM Cairan

Gejala seperti ini dimana molekul membagi diri ke arah AM disebut:

adsorpsi positif. W dan  ↓

Zat-zat lain (co: elektrolit anorganik) yg berada di bulk disebut adsorpsi negatif. ^{W dan  ↑}

• EBP adalah kerja yang harus dilakukan agar terjadi peningkatan permukaan per satuan luas.

• Akibat luas permukaan sehingga lebih banyak molekul dibawa dr bulk ke AM. Molekul/ion tertentu jk terdispersi dlm cairan, akan bergerak sesuai keinginannya sendiri ke AM, shg

konsentrasinya pd AM melebihi konsentrasinya dlm bulk cairan tsb. Akibatnya EBP & TP dr sistem tsb scr otomatis dikurangi.

Zat aktif permukaan = surfaktan = amfifil

• Yaitu molekul atau ion yang terjerap pada AM.

• Dinamakan amfifil karena molekul/ion tsb mempunyai afinitas tertentu terhadap pelarut polar dan nonpolar.

• Amfifil → hidrofilik atau lipofilik

Zat Aktif Permukaan

• Griffin merancang suatu skala nilai sebagai ukuran kesetimbangan

hidrofilik-lipofilik (HLB) surfaktan.

Sistem Klasifikasi Hidrofil-Lipofil

Perhitungan HLB Campuran

HLBcampuran .W total = (HLB1 . W1 ) + (HLB2 . W2 )

• Utk menentukan nilai HLB dr surfaktan gol. ester as. lemak alkohol polihidrat :

ket : S = bilangan saponifikasi ester A = bilangan asam dr as lemak

• Jk tdk diketahui bil saponifikasi maka perhit nilai HLB :

ket : E = %berat rantai oksietilien dr surfaktan P = %berat gugus alkohol polihidrat

• Jika bagian hidrofilik surfaktan hanya gugus oksietilen:

HLB = E/5

Suatu formula emulsi M/A terdiri dari:

Jika emulgator yang akan digunakan adalah kombinasi Tween 80

(HLB=15,0) dengan Span 80 (HLB=4,3). Maka hitunglah berapa masing- masing surfaktan yang diperlukan!

Contoh Soal

Komponen Jumlah HLBB (M/A)

1. Malam 15 9

2. Lemak bulu domba 10 12

3. Parafin 20 10

4. Setilalkohol 5 15

5. Emulgator 2

6. Pengawet 0.2

7. Air, sampai 100

• Lapisan tunggal “larut”

(persamaan adsorpsi Gibbs)

• Lapisan tunggal “tidak larut” (neraca film)

Jenis Lapisan Tunggal pd Permukaan Cair

• Parameter:

1. Tegangan permukaan (γ) 2. Permukaan berlebih (Γ)

→ jumlah amfifil

berlebih setiap satuan luas permukaan di dlm bulk cairan

3. Konsentrasi amfifil di

dlm bulk cairan (c). Utk

film tak larut → c = nol.

• Lapisan tunggal “larut” (persamaan adsorpsi Gibbs)

1. Heksilresorsinol pada pengobatan Ascaris

2. Teofilin dalam bentuk larutan (kelarutan dalam air 1:120)

• Lapisan tunggal “tidak larut” (neraca film)

Adsorpsi pada AM Padat-Gas

• AM padat/gas

– Derajat adsorpsi dari gas oleh zat padat tergantung pada sifat kimia adsorben (bahan yang mengadsorbsi gas) dan adsorbat (zat yang diadsorpsi), luas permukaan adsorben, suhu dan tekanan parsial dr gas yg diadsorbsi

– Jenisnya :

• adsorpsi fisika (van der Walls)

✓ Reversibel,berlangsung dgn cepat, membutuhkan suhu rendah menghslkan adsorpsi multilayer

✓ penghilangan adsorbat dr adsorben disebut desorpsi

• adsorpsi kimia (kemisorpsi)

✓ Irreversibel, ikatan kovalen dan ionik, bahan yg teradsorpsi tdk bergerak bebas pd permukaan, berlangsung lambat,

membutuhkan suhu tinggi (rx kimia akan  dgn  suhu)

menghslkan adsorpsi monolayer

Berbagai Jenis Adsorpsi Isoterm

TYPE I :

TYPE II : zat padat tidak porous

TYPE IV: Zat padat porous

TYPE III dan TYPE V : Panas adsorpsi dari gas dalam lapisan pertama kurang dari pada panas laten kondensasi dari lapisan berikutnya

Adsorpsi strichnin pada berbagai tanah liat

Jika suatu konsentrasi kesetimbangan 400 mg strichin/ 100 mL larutan (X/m) untuk tiga adsorben masing-maasing kira-kira 40,20 dan 6,7 mg/gram untuk attapulgite,

halloysite dan kaolin.

Adsorpsi pada AM Padat-Cair

Zat pembasah : surfaktan yang bila dilarutkan dalam air, menurunkan sudut kontak yang baru dan membantu

memindahkan fase udara pada

permukaan dan menggantikannya dengan suatu fase cair

MENURUNKAN SUDUT KONTAK antara

permukaan dan cairan pembasah

a) Ekor hidrokarbon dari anion deterjen larut dalam

minyak;

b) Titik lemak secara berangsurangsur pecah dan menjadi pincushion oleh anion deterjen, dan

c) Butiran kecil lemak dipegang dalam suspensi koloid oleh deterjen.

Partikel yg terdispersi dlm

media cair dpt bermuatan jika:

1. Adsorpsi selektif dari

spesifik ionic tertentu yang ada dalam larutan

(ex:H20 → H⁺ + OH^- )

2. Ionisasi dari gugus-gugus (ex: COOH) yang mungkin terletak pada permukaan partikel

3. Adanya perbedaan

konstantaa dielektrik antara partikel dan medium

pendispersinya

Lapisan Listrik Ganda

ADSORBSI adalah peristiwa pengikatan molekul ( atom )

pada permukaan

DESORPSI adalah peristiwa pelepasan molekul-molekul atau atom-atom oleh permukaan

ABSORPSI adalah peristiwa penyeraapan molekul atau

atom masuk kebagian dalam material

PowerPoint

Template Thanks!