LAPORAN PRAKTIKUM IV FISIKA FARMASI
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN
Nama Mahasiswa : Andy Chandra Gunawan
NIM : 22.71.025927 Kelas : Farmasi C Kelompok : 1 (Satu)
Dosen Pengampu : Susi Novariyantiin, M. Si
LABORATORIUM BIOLOGI FAKULTAS ILMU KESEHATAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALANGKARAYA 2023
A. TUJUAN
Tujuan praktikum ini yaitu untuk menetukan tegangan permukaan cairan tunggal atau larut.
B. DASAR TEORI
Pengukuran Tegangan antarmuka merupakan salah satu parameter yang menentukan kinerja surfaktan, diharapkan formula tersebut mampu menurunkan tegangan antar muka minyak-Air mencapai nilai terendah dengan nilai ultra-low interfacial tension (≤ 10 3dyne/cm). Hal ini disyaratkan karena dengan nilai tegangan antarmuka yang sangat rendah akan memperbesar nilai capillary number serta mengubah kondisi batuan suka minyak (oil wet) menjadi suka air (water wet) agar proses pelarutan asphaltene dapat dilakukan secara optimal dan pengendapan kembali deposisi asphaltene dapat dicegah (Rasdiana dkk.., 2017).
Tegangan permukaan suatu cairan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik atau memperluas permukaan sebesar satu satuan luas. Contohnya, karena ikatan hidrogen, air memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dari pada kebanyakan cairan lain (chang, 2006). Air memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dibandingkan sebagian besar cairan lain. Pada antar muka (interface) antara air dan udara terjadi penyusunan molekul air yang teratur, yaitu saling berikatan hidrogen satu dengan lainnya dan dengan molekul air dibawahnya (Campbell dkk.,2002).
Fenomena permukaan yang berkaitan dengan fenomena temu (antarmuka) zat cair-gas, zat cair-cair, zat cair-gas-zat padat dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antar molekul. Selain itu, sudut kontak turut mempengaruhi fenomena permukaan ini (Munson dkk., 2004). Untuk menurunkan tegangan permukaan perlu ditambahkan zat-zat yang dapat menurunkan tegangan permukaan yang efektif yaitu seperti alkohol dan lain-lain (Parwati dan Suparno,2017).
Pengukuran tegangan permukaan dapat dilakukan salah satunya dengan metode pipa kapiler. Apabila suatu kapiler diletakkan pada suatu cairan dalam bejana, maka akan terlihat suatu fenomena miniskus dari permukan cairan didalam kapiler (Fatimah, 2015). Ketegangan antar muka sesuai dengan Gibbsenergi bebas per unit area di antarmuka antarafase, atau gaya per satuan panjang yang bekerja pada antarmuka. Informasi tentang energi antarmuka dapat digunakan untuk memprediksi interaksi antara tetesan (atau partikel) dari emulsi (Lima dkk., 2013).
Kohesi adalah gaya tarik menarik anatara molekul yang sama, seperti air dengan air atau alkohol dengan alkohol. Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antarpartikel dalam zat. Gaya kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling melekat. Sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis seperti air dengan alkohol. Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat bila dicampurkan. Kohesi molekul molekul air lebih besar dibandingkan daya kohesi alkohol. Kohesi air juga lebih besar dibandingkan daya adhesi antara air dan alkoholSehingga air tidak menyatu dengan alkohol. Kompetisi antara daya kohesi dan adhesi pada molekul-molekul air dan alcohol menyebabkan saling tarik menarik antara air dan alkohol sehingga terjadi getaran ketika kedua cairan ini bertemu (Asmawati, 2016).
C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat
NO NAMA ALAT UKURAN JUMLAH
1 Gelas kimia 100 ml 2
2 Penggaris 30 cm 1
3 Piknometer 10 ml 2
4 Pipa kapiler - 2
5 Pipet tetes - 3
6 Cawan - 2
7 Corong - 1
2. Bahan
NO NAMA BAHAN JUMLAH
1 Aquadest 50 ml
2 Alkohol 25% , 50% Qs
3 Aseton 25% , 50% Qs
4 Gliserin 25% , 50% Qs
D. URAIAN BAHAN
1. Aquadest (Kemenkes RI, 2014) Nama Resmi : Air Suling Nama latin : Aqua destilata Struktur Kimia : H2O
Pemerian : Cairan jernih, tidak berwarna , tidak mempunyai rasa Kelarutan : Dapat bercampur dengan alkhol
Indikasi : Pelarut
BM : 18,02
Penyimpanan : Dalam wadah tertutup baik
2. Alkohol (FI III, 1979)
Nama resmi : Aethanolum
Sinonim : Alkohol, etanol, ethyl alcohol Rumus molekul : C2H6O
Berat molekul : 46,07
Pemerian :Cairan tidak berwarna, jernih, mudah menguapdan mudah bergerak; bau khas rasa panas,mudah terbakar dan memberikan nyala biru yang tidak berasap.
Kelarutan :Sangat mudah larut dalam air, dalam kloroform P dan dalam eter P
Penyimpanan : Dalam wadah tertutup rapat, terhindar daricahaya, ditempat sejuk jauh dari nyala api.
Kegunaan : Sebagai zat tambahan, juga dapat membunuh kuman
3. Gliserin (FI IV hal 413, Handbook of Pharmaceutical Excipient edisi 6 hal 283).
Rumus Molekul : C3H803.
Berat Molekul : 92,09
Pemerian : Cairan jernih seperti siruptidak berwarna; rasa manis;
hanya boleh berbau khas lemah (tajam atau tidak enak)Higroskopis, netral terhadap lakmus
Kelarutan : Dapat bercampur dengan air dan dengan etanol; tidak larut dalam kloroform, dalam eterdalam minyak lemak, dan dalam minyak menguap.
Titik Beku :-1,60 C
Khasiat : Pelarut
E. PROSEDUR KERJA
1. Pengukuran Berat Piknometer
Ditimbang piknometer kosong
Dicatat berat
2. Penentuan Massa Jenis
Dimasukan aquadest ke dalam piknometer yang diketahui beratnya hingga penuh
Ditimbang untuk menentukan massa jenisnya
Dilakukan hal yang sama untuk larutan alkohol, aseton, dan gliserin
Ditentukan massa jenis
3. Penentuan Tingkat Kenaikan Cairan
Dimasukan 50 ml aquadest ke dalam gelas kimia 100 ml
Dimasukan pipa kapiler ke dalam gelas kimia
Dibiarkan air naik ke pipa kapiler
Diukur kenaikan cairan dalam pipa kapiler dengan penggaris
Dihitung tegangan permukaannya
Dilakukan hal yang sama untuk alkohol, aseton, dan gliserin
F. HASIL PENGAMATAN
G. PERHITUNGAN
a. Perhitungan Berat Piknometer Kosong (Gr) 1.Berat piknometer kosong = 28,42 gr
b. Perhitungan Berat Piknometer Kosong + Sampel
1. Aquadest = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 78,07 gr 2. Alkohol 25% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 76,22 gr 3. Alkohol 50% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 75,07 gr 4. Aseton 25% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 77,35 gr 5. Aseton 50% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 73,62 gr 6. Gliserin 25% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 84,82 gr 7. Gliserin 50% = Berat Piknometer Kosong + Sampel = 82,00 gr NO ZAT CAIR
BERAT PIKNOMETER
KOSONG (gr)
BERAT PIKNOMETER
+ SAMPEL (gr)
MASSA JENIS (g/cm3)
TINGGI KENAIKAN
CAIRAN (cm)
TEGANGAN PERMUKAAN
(dyne/cm)
1 Aquadest 28,42 gr 78,07 gr 0,99 g/cm3 2,3 cm 67,01 dyne/cm
2 Alkohol 25% 28,42 gr 76,22 gr 0,95 g/cm3 2,3 cm 64,30 dyne/cm 3 Alkohol 50% 28,42 gr 75,67 gr 0,945 g/cm3 2,3 cm 63,96 dyne/cm 4 Aseton 25% 28,42 gr 77,35 gr 0,989 g/cm3 1,5 cm 43,26 dyne/cm 5 Aseton 50% 28,42 gr 73,62 gr 0,904 g/cm3 1,5 cm 39,90 dyne/cm 6 Gliserin 25% 28,42 gr 84,82 gr 1,12 g/cm3 2,3 cm 75,81 dyne/cm 7 Gliserin 50% 28,42 gr 82,00 gr 1,07 g/cm3 2 cm 62,98 dyne/cm
c. Perhitungan Massa Rumus
Massa = (Berat piknometer + sampel) – (Piknometer kosong ) 1. Aquadest = (Berat piknometer + sampel) – (Piknometer kosong )
= 78,07 gr - 28,42 gr
= 49,65 gr
2. Alkohol 25% = (Berat piknometer + sampel) – (Piknometer kosong ) = 76,22 gr - 28,42 gr
= 47,8 gr
3. Alkohol 50% = (Berat piknometer + sampel) – (Piknometer kosong ) = 75,07 gr - 28,42 gr
= 46,65 gr
4. Aseton 25% = (Berat piknometer + sampel) – (piknometer kosong )
= 77,35 gr - 28,42 gr
= 48,93 gr
5. Aseton 50% = (Berat piknometer + sampel) – (piknometer kosong )
= 73,62 gr - 28,42 gr
= 45,2 gr
6. Gliserin 25% = (Berat piknometer + sampel) – (piknometer kosong )
= 84,82 gr - 28,42 gr
= 56,4 gr
7. Gliserin 50% = (Berat piknometer + sampel) – (piknometer kosong )
= 82,00 gr - 28,42 gr
= 53,58 gr
d. Perhitungan Massa Jenis
Rumus : Massa jenis = 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚
𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞
1. Aquadest = massa
volume
= 49,65 gr
50 ml
= 0,99 g/cm3
2. Alkohol 25% = massa
volume
= 47,8 gr
50 ml
= 0,95 g/cm3
3. Alkohol 50% = massa
volume
= 46,65 gr
50 ml
= 0,45 g/cm3
4. Aseton 25% = massa
volume
= 48,93 gr
50 ml
= 0,98 g/cm3
5. Aseton 50% = massa
volume
= 45,2 gr
50 ml
= 0,904 g/cm3
6. Gliserin 25% =massa
volume
= 56,4 gr
50 ml
= 1,12 g/cm3 7. Gliserin 50% = massa
volume
= 53,58 gr
50 ml
= 1,07 g/cm3
e. Perhitungan tegangan permukaan Rumus
Tegangan permukaan = 𝟏
𝟐 r . h . p . g r = 0,06 cm
h = Tinggi kenaikan (cm) p = Massa Jenis (gr/cm 3) g = 9,81 m/s = 981 cm 1. Aquadest = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.2,3.0,99.981
= 67,01 dyne/cm 2. Alkohol 25% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.2,3. 0,95.981
= 64,30 dyne/cm 3. Alkohol 50% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.2,3. 0,45.981
= 63,96 dyne/cm
4. Aseton 25% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.1,5. 0,98.981
= 43,26 dyne/cm 5. Aseton 50% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.1,5. 0,904.981
= 39,90 dyne/cm 6. Gliserin 25% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.2,3. 1,12.981
= 75,81 dyne/cm 7. Gliserin 50% = 1
2 r.h.p.g
= 1
2 0,06.2. 1,07.981
= 62,98 dyne/cm
H. PEMBAHASAN
Pengukuran Tegangan antarmuka merupakan salah satu parameter yang menentukan kinerja surfaktan, diharapkan formula tersebut mampu menurunkan tegangan antar muka minyak-Air mencapai nilai terendah dengan nilai ultra-low interfacial tension (≤ 10 3dyne/cm). Hal ini disyaratkan karena dengan nilai tegangan antarmuka yang sangat rendah akan memperbesar nilai capillary number serta mengubah kondisi batuan suka minyak (oil wet) menjadi suka air (water wet) agar proses pelarutan asphaltene dapat dilakukan secara optimal dan pengendapan kembali deposisi asphaltene dapat dicegah (Rasdiana dkk.., 2017).
Tegangan permukaan suatu cairan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik atau memperluas permukaan sebesar satu satuan luas. Contohnya, karena ikatan hidrogen, air memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dari pada kebanyakan cairan lain (chang, 2006). Air memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dibandingkan sebagian besar cairan lain. Pada antar muka (interface) antara air dan udara terjadi penyusunan molekul air yang teratur, yaitu saling berikatan hidrogen satu dengan lainnya dan dengan molekul air dibawahnya (Campbell dkk.,2002).
Tegangan antarmuka antara dua cairan yang berbeda polaritasnya menunjukkan seberapa besar kekuatan tarik antarmolekul yang berbeda dari dua fasa cairan tersebut.
Tegangan antarmuka menjadi penting diperhatikan daripada tegangan permukaan, ketika pembahasannya menyangkut sistem emulsi. Kemampuan molekul surfaktan dalam menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka disebabkan oleh sifat ampifilik dari surfaktan, yaitu adanya gugus hidrofilik dan hidrofobik pada molekul yang sama.
Molekulmolekul aktif permukaan akan terakumulasi pada antarmuka dan menghubungkan dua fasa yang berbeda polaritasnya seperti antara air-minyak, udara air, air-padatan, sehingga akan mempengaruhi pembentukan ikatan hidrogen dan interaksi struktur hidrofilik dan hidrofobik. Efektifitas surfaktan ditunjukkan oleh kemampuannya dalam menurunkan tegangan permukaan serta tegangan antarmuka dari dua fasa yang berbeda derajat polaritasnya (Novariyatiin, 2023).
Pada percobaan ini dilakukan pengujian tegangan permukaan. Tegangan permukaan adalah gaya per satuan panjang yang harus diterapkan sejajar dengan permukaan untuk mengimbangi gaya tarik cairan ke dalam. Hal ini disebabkan karena gaya adhesi (antara cairan dan udara) di permukaan lebih kecil daripada gaya kohesif antar molekul cairan, sehingga menyebabkan gaya ke dalam pada permukaan cairan (Giancoli, 2011). Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang terkait dengan gaya antarmolekul cairan dan
didefinisikan sebagai resistensi terhadap peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya, tegangan permukaan ditentukan pada antarmuka cair-cair atau padat-gas. Tegangan seperti itu sering disebut sebagai tegangan antar muka (Douglas, 2001).
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui tegangan permukaan suatu zat cair dengan metode capillary rise. Metode ini diukur dengan melihat ketinggian cairan yang naik melalui pipa kapiler. Pengujian ini dilakukan dengan menuangkan 50 ml zat cair yang akan diukur, menutup salah satu ujungnya dengan jari dan mencelupkan ujung lainnya ke dalam zat cair, kemudian membuka gayung agar zat cair dapat naik. Ini adalah prinsip kerja pipa kapiler, yaitu gaya adhesi antara molekul cairan dan dinding kapiler lebih besar daripada gaya kohesif antar molekul cairan, sehingga cairan dapat membasahi dinding kapiler dan mengalir ke atas di dalam kapiler. sebuah pipa Selain kekuatan adhesi, pertumbuhan cairan di dalam pipa kapiler juga dipengaruhi oleh tegangan permukaan zat aktif yang menyebabkan naiknya zat tersebut.
Metode kenaikan kapiler ini juga memiliki kelebihan dan kekurangan. Kerugiannya adalah persentase hasil pengukuran akan salah karena efek tekanan ketika tabung dimasukkan ke dalam larutan. Oleh karena itu, metode pipa kapiler hanya dapat digunakan untuk menentukan tegangan permukaan dan tidak dapat digunakan untuk menentukan tegangan permukaan suatu zat. keuntungannya adalah waktu yang relatif singkat dan aktivitas yang nyaman.
Hasil praktikum ini menunjukkan bahwa zat cair pertama adalah air, dengan tinggi kenaikan 2,3 cm dan tegangan permukaan 67,01 dyne/cm. Cairan kedua adalah alkohol 25% dengan tinggi kenaikan 2,3 cm dan tegangan permukaan 64,30 dyne/cm. Cairan ketiga adalah alkohol 50% dengan tinggi kenaikan 2,3 cm dan tegangan permukaan 63,96 dyne/cm. Cairan keempat adalah aseton 25% dengan tinggi kenaikan 1,5 cm dan tegangan permukaan 43,26 dyne/cm. Cairan kelima adalah aseton 50% tinggi kenaikan 1,5 cm dan tegangan permukaan 19,90 dyne/cm. Cairan keenam adalah gliserin 25% dengan tinggi kenikan 2,3 cm dan tegangan permukaan 75,81 dyne/cm. Dan cairan terakhir atau ketujuh adalah gliserin 50%, yang memiliki tinggi kenaikan 2 cm dan tegangan permukaan 62,98 dyne/cm.
I. KESIMPULAN
Kesimpulan pada percobaan ini adalah penentuan tegangan permukaan suatu zat cair dapat dilakukan dengan metode pipa kapiler dan hasil yang diperoleh yaitu sampel tegangan permukaannya adalah aquadest 67,01 dyne/cm, alkohol 25% 64,30 dyne/cm, alkohol 50% 63,96 dyne/cm, aseton 25% 43,26 dyne/cm, aseton 50% 39,90 dyne/cm, gliserin 25% 75,81 dyne/cm dan gliserin 50% 67,98 dyne/cm. Faktor yang mempengaruhi suatu zat cair tersebut adalah densitas, dimana semakin tinggi densitas maka tegangan permukaannya semakin tinggi. Semakin tinggi suhu maka semakin rendah tegangan permukaannya dan faktor viskosistas, dimana semakin tinggi viskositas maka semakin tinggi pula tegangan permukaan suatu cairan atau fluida.
DAFTAR PUSTAKA
Asmawati, E., Y. 2016. Membandingkan Tegangan Permukaan dengan Tegangan Air Menggunakan Zat Pewarna Makanan Sebagai Alat Peraga Pembelajaran.
C Douglas. (2001). “Fisika Jilid Satu”. Erlangga. Jakarta.
Campbell, N., A., Jane, B., dan Reece. 2002. Biologi Penerbit Erlangga : Jakarta Chang,R. 2003. Kimia Dasar Penerbit Erlangga: Jakarta.
Fatimah, I. 2015. Kimia Fisika. Penerbit Deepublish : Yogyakarta Giancoli. (2011). “Fisika Edisi Kelima Jilid Satu”. Erlangga. Jakarta
Lima, E, R, A. Melo. B. M, Baptista. L. T., Paredes, M. L. L. 2013. Specific Ion Effects On The Interfacial Tension Of Water/Hydrocarbon Systems Brazilian Journal of Chemical Engineering,Vol30(1)
Munson, B., R., Donald, F., Y., Theodore, H., O. 2004. Mekanika Fluida. Erlangga : Jakarta.
Novariyatiin, Susi. 2023. Modul Praktikum Penentuan Tegangan Permukaan. Palangkaraya Parwati, L. D., dan Suparno. 2007. Pengaruh Massa Kemiri Terhadap Volume Dan Karakterisasi Minyak Kemiri Hasil Pengolahan Tradisional Sebagai Bahan Dasar Biofuel. Jurnal Fisika. Vol 6(5).
Rasdiana, F.Z., Erliza H., dan Pudji P., Formulasi dan Uji Kinerja Aphaltene Dissolver dengan Penggunaan Surfaktan Anionik dari Minyak Sawit. Jurnal Teknologi Industri Pertanian,Vol.27(1)
Suhendri., Nirwana., dan Irdoni. 2016. Sintesa Surfaktan Ramah Lingkungan Metil Ester Sulfonat Dari Palm Oil Methyl Ester Menggunakan Natrium Metabisulfit Dan Katalis Aluminium Oksida. Program Studi Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Riau Widya Pratama Kesuma dan Sugiatmo Kasmungin. 2015. STUDI LABORATORIUM
PENGARUH KONSENTRASI SURFAKTAN TERHADAP PENINGKATAN PEROLEHAN MINYAK. Seminar Nasional Cendekiawan. Program Studi Teknik Perminyakan. Universitas Trisakti.
Yurikemarsya. 2022. Tegangan Permukaan Dan Kapilaritas. Flip eBook Pages 1-9: AnyFlip:
yurikemarsya.
Soal Post-test: (langsung dikerjakan di halaman terakhir laporan) 1. Apa yang dimaksud dengan tegangan antarmuka?
JAWABAN : Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur (Widya Pratama Kesuma dan Sugiatmo Kasmungin, 2015).
2. Apa yang dimaksud dengan tegangan permukaan?
JAWABAN : Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang
menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang (Yurikemarsya, 2022)
3. Mengapa molekul surfaktan mampu menurunkan tegangan permukaan dan tegangan antarmuka?
JAWABAN : Karena mempunyai kemampuan untuk menggabungkan bagian antar fasa yang berbeda seperti udara dan air ataupun fasa yang mempunyai kepolaran yang berbeda seperti minyak dan air (Suhendri et al, 2016).
LAMPIRAN
Gambar Keterangan
Laporan Sementara
Alat
Bahan
Berat Piknometer Kosong
Uji Tinggi Kenaikan Cairan Menggunakan Pipa Kapiler
Hasil Tinggi Kenaikan Cairan
