makalah rheologi - Hiruma Bauer
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat rahmatNya dan hidayahNya saya dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Viskositas – Rheologi. Makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Fisika Farmasi. Saya mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan sesuai dengan waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini memberikan informasi bagi pembaca dan bermanfat untuk pembangunan ilmu pengetahuan bagi semua pembaca khususnya saya pribadi.
Kendari, 14 Desember 2013 Penulis DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ……… KATA PENGANTAR ………. DAFTAR ISI ……… BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang ……… I.2 Tujuan Penulisan ……… I.3 Rumusan Masalah ………. BAB II PEMBAHASAN ………
BAB III PENUTUP
III.1 Kesimpulan ……… III.2 Saran ……….. DAFTAR PUSTAKA ………..
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Salah satu praktikum dalam Fisika Farmasi adalah Viskositas & Rheologi. Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir sedangkan Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang sifat zat cair atau deformasi zat padat. Praktikum ini membahas masalah cara perhitungan Viskositas dengan menggunakan alat tertentu yang dikenal dengan nama Viscometer.
Beberapa alat yang biasa digunakan, yaitu Viscometer Ostwald, Viscometer Bola Jatuh, Viscometer “Cup” dan “Bob” serta Viscometer kerucut dan lempeng . Sebenarnya nilai Viskositas sudah ada Dalam literarul tapi terkadang terjadi perbedaan nilai tergantung dari kondisi zat tersebut. Beberapa tahun terakhir ini, prinsip dasar reologi telah digunakan dalam penyelidikan cat, tinta, berbagai adonan, bahan – bahan untuk pembuat jalan, kosmetik, produk hasil peternakan, serta bahan – bahan lain. Terkadang dalam literatul tidak dicantumkan nilai viscositas atau terkadang senyawa tersebut nilai viskositasnya tidak sesuai dengan literatul. Oleh karena itu kita sebagai mahasiswa farmasi harus mampu menghitung nilai viskositas suatu zat.
I.2 Rumusan masalah
a. Apa itu viskositas dan rheologi ?
b. Apa itu teori tentang aliran ?
c. Apa perbedaan cairan newton dan non newton ?
d. Bagaimana metode pengukuran ?
e. Apa manfaat viskositas dalam kehidupan bidang farmasi ? I.3 Tujuan penulisan
a. Untuk mengetahui apa itu viskositas dan rheologi
b. Untuk mengetahui teori tentang aliran
c. Untuk mengetahui perbedaan cairan newton dan non newton
d. Untuk mengetahui pengukuran
e. Untuk mengetahui manfaat viskositas dalam kehidupan bidang farmasi
BAB II PEMBAHASAN 1. Pengertian
Viskositas adalah suatu besaran penting untuk menjelaskan sifat aliran dari bahan – bahan. Mereka dirumuskan sebagai suatu gaya, yang diperlukan, untuk melampaui tahanan gesekan dalamnya.
Viskometer merupakan ukuran resistensi zat cair untuk mengalir, sedangkan rheologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat zat cair atau deformasi zat padat. Biasanya Viscometer diterima sebagai “ Kekentalan “, atau penolakan terhadap penuangan. Viscositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas rendah, sedankan minyak sayur memiliki Viskositas tinggi.
Rheologi adalah ilmu adalah pelajaran tentang sifat aliran dari bahan atau sistem bahan. Mereka tidak hanya meliputi peraturan – peraturan aliran dari cairan, melainkan juga sistem sedemikian, yang viskositasnya lebih jauh tergantung dari struktur dalamnya.
Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Dalam bidang farmasi, prinsip – prinsip rheologi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspense, emulsi, lotion, pasta, penyalut tablet, dll. Selain itu, prinsip rheologi digunakan untuk karakterisasi produk sediaan farmasi (Dosage Form) sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengauhi laju absorbsi obat dalam tubuh.
a) Sikap aliran tubuh – Newton (tubuh kekentalan ideal)
Oleh karena tubuh kekentalan ideal memiliki suatu koefisien viskositas konstan, yang tidak bergantung dari jumlah absolut tegangan geser yang terdapat atau dari turunnya geseran yang berkuasa, diperlukan untuk karakterisasi sifat aliran yang tidak mutlak pengambilan suatu rheogram, melainkan cukup, menyelesaikan pengukuran viskositas dibawah persyaratan tertentu yang telah ditetapkan, seperti yang dapat direalisasikan dengan viskosimeter bola jatuh dan viskosimeter kapiler.
Viskometer untuk kekekalan ideal menggambarkan suatu konstanta materi yang sebenarnya, yang semata – mata tergantung dari suhu dan dalam praktek ukuran yang dapat diabaikan dari tekanan. Wakil tubuh kekentala ideal yang khas adalah air , bahan pelarut organik, karbon dioksida cair (misalnya parafin cairan kekentalan dan parafin cairan encer), gliserol, malam cairan kekentalan dan malam cairan encer seperti juga minyak lemak. Tetapi juga sistem, yang pada suhu kamar adalah kekentalan ideal dalam keadan lebur. Lagi pula sikap rheologis dari sistem banyak bahan juga tergantung dari konsentrasi bahan. Sedangkan misalnya pilietillenglikolsorbitanoleat murni adalah kekentalan ideal, campuran tween 80 – air menunjukan sikap aliran kekentalan struktur.
b) Sikap aliran tubuh – bukan – Newton (tubuh kekentalan struktur)
Sedang sikap aliran dari sistem kekentalan ideal tidak tergantung dari tegangan
geser yang bekerja , tubuh – bukan – Newton menunjukan suatu ketergantuna yang lebih atau kerang tampak dari parameter D dan τ. Menurut jenis ketergantungan ini, yang untuk menyatan kejadian dari kurva aliran, maka dibeda – bedakan jenis aliran yang telah diidealisasikan berikut. a. Tubuh pseudoplastis.
D
τ
Yang untuk tubuh ini, rheogram yang khas ditunjukan pada gambar diatas setelah pada peletakan nilai tegangan geser yang rendah, jadi setelah dibawah pengaruh gaya berat terjadi suatu aliran (asal kurva pada titik 0). Pada bekerjanya gaya geser yang lebih tinggi aliran yang mula – mula terhambat (bagian kurva konveks) beralih menjadi sikap aliran ideal atau nyaris ideal (bagian lurus dalam kurva). Viskositas turun dengan menaiknya kebutuhan geseran, sistem
tersebut menjadi lebih cair. Wakil khas grup ini adalah sol molekul benang makromolekuler (misalnya sediaan cair dari turunan selulosa dan lendir tanaman) dan suspensi konsentarasi rendah. Sikap aliran sedemikian diterangkan, bahwa mula – mula molekul relatif tidak tersusun atau elemen struktur melalui suatu gaya τ yang bekerja beralih menjadi suatu keadaan dengan keteraturan lebih tinggi yang dikarakterisasikan melalui suatu penyesuaian konstituen berbentuk benang kearah aliran. Melalui efek penyesuaian ini tahanan bagian dalam berkurang, artinya viskositas turun jika proses orientasi berakhir, viskositas tinggal konstan. Sikap aliran pseudoplastis dapat berubah pada suhu yang lebih tinggi atau pada penempatan konsentrasi bahan lainnya menjadi sikap kekentalan ideal.
b. Tubuh dilatan D
τ
tubuh dilatan dengan itu dikarakterisasikan, bahwa viskositasnya meningkat dengan naiknya tingkat kecepatan (lihat gambar diatas), karena itu juga disebut pemadatan aliran. Mereka dapat dilihat sebagai kebalikan untuk sikap aliran pseudoplastis. Dahulu perwujudan yang jarang dari dilatan ditunjukan suspensi dnegn bagian bahan padat yang tinggi. Tetapi juga beberapa pasta menunjukan tubuh dilatan. Yang terakhir lagi pula memiliki suatu batas aliran yang jelas.
Mekanisme aliran suatu dilatan dijumpai penjelasanya sebagai berikut : selama dalam keadaan diam partikel – partikel bahan padat dikelilingi oleh suatu selubung ‘solvat’ melalui kerja gesekan terjadi suatu pengurangan atau kehilanga selubung cairan yang meluncur dan denga demikian terjadi suatu paking partikel yang lebih rapat dan suatu pengutan gesekan partikel – partikel yang bertemu, yang diikuti suatu kenaikan dari viskositas.
D
τ
tubuh plastis dinyatakan melalui ekstensi suatu batas aliran (lihat gambar diatas). Untuk menimbulkan suatu peristiwa aliran, harus dikerjakan suatu tegangan geser minimal pada sistem, yang memaksannya agak mulai mengalir
nilai ini karena itu juga dinyatakan sebagai nilai sebab. Di bawah batas aliran plastis
τ0. Tubuh ini bersikap seperti sistem elastis (perubahan bentuk bolak –balik). Di atas batas aliran
tubuh plastis dapat menunnjukkan sikap yang berbeda-beda. Jika aliran berlangsung kekentalan ideal ( jalannya kurva lurus sempurna) dikenal suatu tubuh Bingham atau tubuh plastis ideal. Jika contoh sebaliknya menunjukkan sikap aliran kekentalan struktur, maka dikenali suatu tubuh casson atau tubuh plastis tidak ideal.
Tubuh – bingham sejati (misalnya lumpur semen) adalah sangat jarang dijumpai dan dalam farmasi perannya tidak penting. Sebaliknya termasuk kedalam grup lainnya dari tubuh plastis gel salap, krim dan umumnya pasta. Ini juga setelah pada mulanya menunjukan sikap kekentalan struktur pada peningkatan tegangan geser selanjutnya umumnya aliran kekentalan ideal. Batas aliran praktis atau statistik dengan viskosimeter rotasi tehnik pengukurannya dicapai hanya dengan ketepatan yang tidak cukup . untuk penentuannya adalah metode pengukuran secara statistik yang cocok seperti misalnya ‘viskowaagen’.
d. Tubuh reopeks
Pada reopeks yang hanya jarang ditemukan terjadi – dalam tiksotropin – suatu isoterm, peningkatan viskositas bolak balik melalui pembebanan secara mekanis. Setelah waktu regenerasi yang sesuai, juga disini viskositas, seperti mereka pada awal percobaan, dicapai. Sebuah sikap aliran reopeks menunjukkan sediaan tertentu dari polietilenglikol dengan sifat plastis.
3. Perbedaan cairan newton dan non newton.
a. Cairan newton
Oleh karena tubuh kekentalan ideal memiliki suatu koefisien viskositas konstan, yang tidak bergantung dari jumlah absolut tegangan geser yang terdapat atau dari turunnya geseran
yang berkuasa, diperlukan untuk karakterisasi sifat aliran yang tidak mutlak pengambilan suatu rheogram, melainkan cukup, menyelesaikan pengukuran viskositas dibawah persyaratan tertentu yang telah ditetapkan, seperti yang dapat direalisasikan dengan viskosimeter bola jatuh dan viskosimeter kapiler.
b. Cairan non newton
Sedang sikap aliran dari sistem kekentalan ideal tidak tergantung dari tegangan
geser yang bekerja , tubuh – bukan – Newton menunjukan suatu ketergantuna yang lebih atau kerang tampak dari parameter D dan τ.
Jadi perbedaannya pada cairan newton memiliki koefisien viskositas konstan
Sedangkan pada non newton viskositasnya berubah bila terdapat gaya yang bekerja. Perubahan ini dapat berupa viskositas yang mengecil.
4. Metode pengukuran.
a. Viscometer kapiler / Ostwald.
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viscometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut.
b. Viscometer Hoppler.
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya Archimedes. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel.
c. Viscometer Cup dan Bob.
Prinsip kerjanya simple digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah – tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat.
d. Viscometer Cone dan Plate.
Cara pemakaiannya dengan cara sampel ditempatkan ditengah – tengah papan, kemudian dinaikan sehingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser kedalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar
5. Manfaat viskositas dikehidupan dalam bidang farmasi.
a) Cairan
Pencampuran
Pelewatan melalui mulut,penuangan, pengemasan dalam botol, pelewatan melalui jarum suntik
Perpindahan cairan
Stabilitas fisik sistem disperse
b) Semi solid
Penyebaran dan pelekatan pada kulit
Pemindahan dari wadah/tube
Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan
Pelepasan obat dari basisnya
c) Padatan
Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul
Pengemasan serbuk/granul
d) Pemprosesan
Kapasitas produksi alat
Efisiensi pemrosesan
BAB III PENUTUP III.1 Kesimpulan.
1. Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk dibawah
tekanan shear. Viskometer merupakan ukuran resistensi zat cair untuk mengalir sedangkan rheologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat zat cair atau deformasi zat padat.
2. Viscometer yang biasa digunakan adalah Viscometer Kapiler / Ostwald, Viscometer Hoppler,
Viscometer Cup dan Bob , dan Viscometer Cone & Plate.
III.2 Saran.
Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca dan saya harap kritik dan sarannya.
DAFTAR PUSTAKA
Lachman, dkk. 1994. Teori dan Praktek Farmasi Industri I Edisi III. Jakarta: Universitas Indonesia press Voight, R. 1995. Buku Pelajaran Teknologi Farmasi. Yogyakarta: Gadjah Mada University press
