laporan praktikum farmasi fisika teganga

(1)

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

FISIKA FARMASI

PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN

Disusun Oleh :

Nama : Katarina Arianti B.R.

No. Mahasiswa : 13.0356

Tanggal Praktikum : 11 November 2014

Hari : Selasa

LABORATORIUM FISIKA FARMASI AKADEMI FARMASI THERESIANA

(2)

PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN

I. TUJUAN

Mahasiswa mampu mengenal konsep dan pengukuran tegangan permukaan ( Air, Paraffin cair, Na Lauryl Sulfat 0,1%; Na Lauryl Sulfat 0,05%; Na Lauryl Sulfat 0,01%) dengan metode kenaikan pipa kapiler.

II. DASAR TEORI

Tegangan muka dapat didefinisikan sebagai gaya yang terjadi pada permukaan suatu cairan yang menghalangi ekspansi cairan tersebut, hal ini disebabkan oleh gaya – gaya tarik tidak seimbang pada antar muka (interface) cairan. Antar muka yaitu jika ada dua fasa atau lebih berada bersama – sama, maka batas antara fase – fase tersebut. Sifat – sifat molekul yang membentuk antar muka tersebut berbeda dengan molekul – molekul yang berada di dalam tiap fase, molekul – molekul itu membentuk fase antar muka. Gaya ini bisa segera diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam kapiler dan membentuk spheris suatu tetesan kecil cairan (Moechtar, 1990).

Tegangan antar muka (interfacial) merupakan 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 (Moechtar, 1990).

Metode untuk mengukur tegangan muka dan tegangan antar muka, antara lain ialah metode kenaikan kapiler dan metode cincin Du Nouy. Zat cair pada tegangan muka kebanyakan berkurang hampir linier terhadap kenaikan temperatur atau terhadap pertambahan energi kinetik molekul – molekulnya.

(3)

sebuah beaker glass, hal ini disebabkan bilamana kekuatan adhesi antara molekul –molekul cairan dan dinding kapiler lebih besar daripada kohesi antara molekul – molekul cairan. Cairan itu membasahi dinding kapiler, menyebar dan meninggi dalam pipa. Metode Cincin Du Nouy / Tensimeter Du Nouy, prinsip kerja dari alat tersebut bergantung pada gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina – iridium yang dicelupkan pada 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

(4)

ALAT

a. Beaker glass 100 mL (”Pyrex”)

b. Piknometer dengan thermometer (” Brand Duran Germany ”) c. Mistar

b. Na lauryl sulfat 0,1%; 0,01%; 0,05% c. Paraffin Cair

IV. CARA KERJA

A. Penentuan volume piknometer pada suhu percobaan

Ditimbang piknometer kosong yang sudah dibersihkan dan dikeringkan dengan seksama

↓

Diisi dengan air hingga penuh ↓

Direndam dalam baskom yang berisi air es, tunggu hingga suhu ± 2o _{C dibawah}

suhu semula ↓

Diangkat piknometer dari baskom, tutup pinometer dibuka, biarkan pipa kapiler terbuka dan tunggu sampai suhu air naik menjadi suhu percobaan lalu tutup pipa

kapiler ↓

Ditunggu sampai suhu mencapai suhu kamar. Air yang menempel diusap dengan tissue

↓

Ditimbang piknometer dengan seksama ↓

(5)

Cara perhitungan :

Bobot piknometer + air = A (gram) Bobot piknometer kosong = B (gram) –

Bobot air = C (gram)

Kerapatan air pada suhu percobaan (tabel) = air

Volume piknometer = C (gram)

air (gram / ml)

B. Penentuan kerapatan dan berat jenis zat (Natrium Lauryl Sulfat 0,1%; 0,01%; 0,05%)

Ditimbang Natrium lauryl sulfat, encerkan dengan air 

Ditimbang piknometer kosong yang bersih dan kering dengan seksama. 

Isi piknometer dengan Natrium lauryl sulfat hingga penuh, lalu rendam dalam air

es hingga suhu  2C di bawah suhu percobaan.



Tutup piknometer, biarkan pipa kapiler terbuka dan suhu air naik sampai mencapai suhu percobaan lalu tutup pipa kapiler piknometer.



Biarkan suhu air dalam piknometer mencapai suhu kamar. Air yang menempel diusap dengan tissue, timbang piknometer dengan seksama.



Hitung kerapatan dan bobot jenis Natrium lauryl sulfat.

C. Penentuan kerapatan dan berat jenis zat (Paraffin cair)

(6)



Diisi piknometer dengan paraffin cair hingga penuh, lalu rendam dalam air es

hingga suhu  2C di bawah suhu percobaan.



Ditutup piknometer, biarkan pipa kapiler terbuka dan suhu air naik sampai mencapai suhu percobaan lalu tutup pipa kapiler piknometer.



Biarkan suhu air dalam piknometer mencapai suhu kamar. Air yang menempel diusap dengan tissue, timbang piknometer dengan seksama.



Hitung kerapatan dan bobot jenis paraffin cair.

D. Penentuan tinggi kenaikan zat cair dalam kapiler Air

Diukur air sebanyak 40ml, masukkan ke dalam bekerglass. 

Dimasukkan pipa kapiler, biarkan cairan naik sampai keadaan stabil. Tutup ujung pipa kapiler dengan jari. Ukur tingginya.



Dilakukan replikasi 3 kali. 

Dihitung tegangan permukaan dengan rumus:

Paraffin Cair

Diukur Paraffin cair sebanyak 40ml, masukkan ke dalam bekerglass. 

(7)



Na Lauryl Sulfat

Diukur Na Lauryl Sulfat sebanyak 40ml, masukkan ke dalam bekerglass.



V. HASIL DAN PENGOLAHAN DATA Kelompok 4

A. Penentuan volume piknometer pada suhu percobaan

I II

Bobot piknometer + air = 57,72 g 56,26 g Bobot piknometer kosong = 33,33 g – 31,47 g

-Bobot air = 24,39 g 24,79 g

Kerapatan air = air = 0,99602 gram/mL

Volume piknometer = 24,39 g 24,79 g 0,99602 g/mL 0,99602 g/mL = 24,4874 mL = 24,8890 mL

Tegangan muka = ½ r h d g

(8)

B. Penentuan Kerapatan Paraffin Cair

Bobot paraffin liquid+piknometer = 52,32 gram Bobot piknometer kosong II = 31,47 gram -Bobot paraffin cair = 20,85 gram Vp = 24,8890 mL



= _Vm

= 20,85 24,8890

=

0,8377 g/mL

C. Penentuan Kerapatan Na Lauryl Sulfat 0,1%

Bobot Na Lauryl Sulfat 0,1%+piknometer = 57,73 gram Bobot piknometer kosong I = 33,33 gram -Bobot Na Lauryl Sulfat 0,1% = 24,4 gram Vp = 24,4874 mL

Tinggi cairan dalam pipa kapiler (cm)

NO Nama Larutan REPLIKASI Rata-Rata

1 2 3

1 Aquadest 3,00 3,00 3,50 3,16

2 Paraffin Cair 2,60 2,50 2,50 2,53

3 Na Lauryl Sulfat 0,1% 2,50 2,50 2,40 2,46

E. Perhitungan tegangan muka air Jari – jari pipa kapiler = 1,15 mm

(9)

Tegangan muka 3 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0.0575 cm x 3,50 cm x 0,99602 x 980,7 cm/s2

= 98,2901 dyne/cm

Rata-rata = 84,2487+ 84,2487 + 98,2901 = 88,9292 dyne/cm 3

F. Perhitungan tegangan permukaan paraffin cair Tegangan muka 1= ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,60 cm x 0,8377 x 980,7 cm/s2 = _{61,4095 dyne / cm}

= ½ x 0,0575 cm x 2,50 cm x 0,8377 x 980,7 cm/s2

= 59,0476 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,50 cm x 0,8377 x 980,7 cm/s2

= 59,0476 dyne/cm

Rata-rata = 61,4095+ 59,0476 + 59,0476 = 59,8349 dyne/cm 3

G. Perhitungan tegangan permukaan Na Lauryl Sulfat 0,1% Tegangan muka 1 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,50 cm x 0,9964 x 980,7 cm/s2

= 70,2340 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,50 cm x 0,9964 x 980,7 cm/s2

= 70,2340 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,40 cm x 0,9964 x 980,7 cm/s2

= 67,4346 dyne/cm

Rata-rata = 70,2340+ 70,2340 + 67,4346 = 69,2975 dyne/cm 3

Kelompok 3

A. Penentuan volume piknometer pada suhu percobaan

(10)

Bobot piknometer + air = 58,59 g 57,53 g Bobot piknometer kosong = 33,82 g – 33,23 g

-Bobot air = 24,77 g 24,3 g

Kerapatan air = air = 0,99602 gram/mL

Volume piknometer = 24,77 g 24,3 g 0,99602 g/mL 0,99602 g/mL = 24,8689 mL = 24,3871 mL

B. Penentuan Kerapatan Na Lauryl Sulfat 0,05 % Bobot Na Lauryl Sulfat 0,05 %+piknometer = 58,55 gram Bobot piknometer kosong I = 33,82 gram -Bobot Na Lauryl Sulfat 0,05 % = 24,73 gram Vp = 24,8689 mL



= _Vm

= 24,73g 24,8689mL

=

0,9944 g/mL

C. Penentuan Kerapatan Na Lauryl Sulfat 0,01 % Bobot Na Lauryl Sulfat 0,01%+piknometer = 57,55 gram Bobot piknometer kosong II = 33,23 gram -Bobot Na Lauryl Sulfat 0,01% = 24,32gram Vp = 24,3871 mL



= _Vm

= _24,387124,32g_mL

=

0,9968 g/mL D. Data percobaan

Suhu percobaan = 250_C

Tinggi cairan dalam pipa kapiler (cm)

NO Nama Larutan REPLIKASI Rata-Rata

1 2 3

1 Aquadest 2,80 2,80 2,80 2,80

2 Na Lauryl Sulfat 0,05% 2,60 2,55 2,60 2,58

3 Na Lauryl Sulfat 0,01% 2,65 2,70 2,65 2,67

(11)

2 = 0,575 mm = 0,0575 cm Tegangan muka 1 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,80 cm x 0,99602 x 980,7 cm/s2

= 78,6562 dyne / cm Tegangan muka 2 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,80 cm x 0,99602 x 980,7 cm/s2

= 78,6562 dyne / cm Tegangan muka 3 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,80 cm x 0,99602 x 980,7 cm/s2

= 78,6562 dyne / cm

Rata-rata = 78,6562+ 78,6562+ 78,6562= 78,6562 dyne/cm 3

F. Perhitungan tegangan permukaan Na Lauryl Sulfat 0,01% Tegangan muka 1 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,65 cm x 0,99683 x 980,7 cm/s2

= 74,5030 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,70 cm x 0,99683 x 980,7 cm/s2

= 75, 9087 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,65 cm x 0,99683 x 980,7 cm/s2

= 74,5030 dyne/cm

Rata-rata = 74,5030+ 75,9087 + 74,5030 = 74,9716 dyne/cm 3

G. Perhitungan tegangan permukaan Na Lauryl Sulfat 0,05% Tegangan muka 1 = ½ r . h .  . g

= ½ x 0,0575 cm x 2,60 cm x 0,99441 x 980,7 cm/s2

= 72,9198 dyne/cm

= ½ x 0,0575 cm x 2,55 cm x 0,99441 x 980,7 cm/s2

(12)

= ½ x 0,0575 cm x 2,60 cm x 0,99441 x 980,7 cm/s2

= 72,9198 dyne/cm

Rata-rata = 72,9198+ 71,4952+ 72,9198 = 72,4449 dyne/cm 3

Penyimpangan Data

Kerapatan Paraffin cair = 0,87-0,89 g/mL ( Depkes RI, 1995)

Penyimpangan = selisih data rata-rata dengan literature x 100% Data Literatur

= 0,87-0,8377 x 100% = 3,71% 0,87

Kenaikan pada pipa kapiler (cm)

Zat _{Kelompok 3}Rata-rata tiap kelompok_{Kelompok 4}

Air 2,80 3,16

Na.lauril 0,01% 2,67

Na.lauril 0,05% 2,58

Na.lauril 0,1% 2,46

Paraffin 2,53

Hasil perhitungan tegangan antarmuka (dyne/cm)

Tegangan

Antarmuka Kelompok 3Hasil perhitunganKelompok 4

Air 78,6525 88,9292

Na.lauril 0,01% 74,9716

Na.lauril 0,05% 72,4449

Na.lauril 0,1% 69,2975

(13)

Na. L

Praktikum kali ini membahas mengenai cara menentukan tegangan permukaan pada suatu zat cair. Zat cair yang digunakan sebagai sampel adalah air, paraffin cair, Na Lauryl Sulfat 0,1%;0,01%; 0,05%. 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.

(14)

Metode kenaikan pipa kapiler diukur dengan melihat ketinggian zat cair yang naik melalui pipa kapiler. Salah satu ujung pipa tersebut dicelupkan ke dalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut akan naik sampai pada ketinggian tertentu. Prinsip kerja pipa kapiler ini adalah gaya adhesif antara molekul zat cair dan dinding kapiler itu lebih besar daripada gaya kohesif antara molekul –molekul zat cair, sehingga cairan dapat membasahi dinding kapiler, dan dapat mengalir naik di dalam pipa kapiler. Zat cair dapat naik dalam pipa kapiler selain dipengaruhi oleh gaya adhesi yang besar juga dipengaruhi oleh tegangan muka yang dimiliki zat aktif yang menyebabkan suatu gaya untuk naik. Suatu saat 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.

(15)

Zat Kerapatan Kerapatan Literatur Na Lauryl Sulfat 0,1% 0,9964 g/mL

1,07 g/mL Na Lauryl sulfat 0,05% 0,99441 g/mL

Na Lauryl Sulfat 0,01% 0,99683 g/mL

Paraffin Cair 0,8377 g/mL 0,87-0,89 g/mL

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:

1. Volume

Volume cairan yang digunakan pada percobaan kali ini adalah 40 ml. Sebelum pipa kapiler dimasukkan, ukur dahulu berapa tinggi mula-mula cairan dalam beaker glass. Setiap akan dilakukan replikasi, pastikan volume cairan tetap 40 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 kerapatn suatu zat

5. Tinggi kenaikan zat cair dalam pipa kapiler

(16)

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,

Kemurnian zat yang akan diuji akan berkurang jika ada bahan lain yang ikut masuk ke dalam zat yang akan di uji. Proses membersihkan piknometer harus diperhatikan apakah sudah benar-benar kering atau belum, jika masih terdapat air maka akan mempengaruhi kemurniaan zat yang di uji, kemurnian zat akan 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

(17)

a) Penentuan tegangan permukaan dapat dilakukan dengan metode kenaikan kapiler dan metode cincin Du Nouy.

b) Cara kerja metode kenaikan pipa kapiler yaitu siapkan larutan zat uji sebanyak 40 mL kemudian dicelupkan pipa kapiler ke dalamnya hingga larutan dapat naik dalam pipa kapiler. Hitung kenaikan zat dalam pipa kapiler.

c) Prinsip kerja pipa kapiler adalah bilamana gaya adhesif antara molekul zat cair dan dinding kapiler itu lebih besar daripada gaya kohesif antara molekul –molekul zat cair, maka zat cair akan terus naik dalam pipa kapiler yang disebabkan karena adanya tegangan muka, sampai gerakan ke atas tersebut tepat seimbang dengan gaya ke bawah gravitasi.

d) Kelebihan menggunakan metode kenaikan pipa kapiler yaitu membutuhkan waktu yag relatif singkat serta cara kerja yang lebih praktis.

e) Kerugiaannya adalah prosentase hasil pengukuran tinggi yang tidak valid karena pengaruh tekanan saat pipa dimasukkan ke dalam larutan.

f) Hasil yang diperoleh:

Hasil perhitungan tegangan antarmuka (dyne/cm)

Tegangan Antarmuka

Hasil perhitungan Kelompok 3 Kelompok 4

Air 78,6525 88,9292

Na.lauril 0,01% 74,9716

Na.lauril 0,05% 72,4449

Na.lauril 0,1% 69,2975

(18)

g) Faktor – faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan antara lain: kadar zat, diameter pipa kapiler, tinggi kenaikan cairan dalam kapiler,viskositas, kerapatan zat dan gaya gravitasi.

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Dekpes RI, 1995, Farmakope Indonesia Edisi IV, Departemen Kesehatan Republik Indonesia,Jakarta

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Erlangga, Jakarta Martin.A, 1993, Farmasi Fisika, Edisi III Jilid 2,Indonesia University

Press, Jakarta.

Moechtar, 1990, Farmasi Fisika : Bagian Larutan dan Sistem Dispersi, Gadjah Mada University Press, Jogjakarta.

Mengetahui,

Semarang, 24 November 2014

Dosen Pembimbing Praktikan