Laporan Praktikum Farmasi Fisik dengan judul Penentuan Tegangan Permukaan Zat cair.
Daftar isi
Penentuan Tegangan Permukaan
A. Tujuan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk membiasakan diri dengan konsep dan pengukuran tegangan muka.
B. Landasan Teori
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terjadi pada antar muka antara fase cair yang tidak dapat tercampur. Seperti tegangan muka, satuannya adalah dyne/cm. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari tegangan muka, sebab gaya adesi antara dua fase cair yang membentuk antar muka lebih besar dari gaya adesi antara fase cair dan fase gas yang membentuk antar muka. Dengan demikian, jika dua macam zat cair dapat campur sempurna, maka tidak akan ada tegangan antar muka diantara mereka. Tegangan permukaan merupakan sifat pennukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Pengaruh tegangan tersebut disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik antarmolekul di permukaan zat cair tersebut (Indarniati, 2008).
Sebuah gaya tarik dapat dianggap bekerja pada suatu bidang permukaan sepanjang suatu garis di permukaan. Intensitas gaya suatu molekular per satuan panjang sepanjang suatu garis di permukaan ini disebut tegangang permukaan dan dilambangkan dengan huruf yunani (sigma). Untuk suatu zat cair tertentu, tegangan permukaannya tergantung pada temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu (Munson, 2004).
Tegangan antarmuka antara dua cairan yang berbeda polaritasnya menunjukkan seberapabesar 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. Molekul-molekul 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 (Syamsu, 2007).
Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antarmolekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik. Tegangan permukaan yang tinggi juga memungkinkan terjadinya sistem kapiler yaitu, kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler (pipa dengan lubang yang kecil). Dengan adanya sistem kapiler dan sifat sebagai pelarut yang baik, air dapat membawa nutrien dari dalam tanah ke jaringan tumbuhan (akar, batang, dan daun). Adanya tegangan permukaan memungkinkan beberapa organisme , misalnya jenis insekta, dapat merayap di permukaan air (Effendi, 2003).
Gliserol merupakan produk hasil sampingpembuatan biodiesel yang terbentuk dari trigliserida / minyak nabati dengan proses transesterifikasi. Gliserol dapat dikonversi menjadi acrolien. Proses konversi gliserol ini dilakukan dengan menggunakan katalis H-Zeolite. Gliserol produk samping dari biodiesel ini masih banyak mengandung impuritas seperti metanol. Sumber energi alternatif sangat diperlukan seiring menipisnya cadangan minyak bumi yang berasal dari fosil. Salah satu sumber energi alternatif adalah biodiesel. Kedepan penggunaan biodiesel secara besar- besaran akan menghasilkan produk samping, gliserol yang berlimpah juga. Karena gliserol juga dapat dihasilkan dari produk lain, seperti pembuatan sabun mandi dan sebagainya, ini berakibat pada harga gliserol dipasaran semakin turun. Untuk menghindari menurunnya harga gliserol maka perlu dilakukan suatu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut yaitu dengan mengkonversi gliserol menjadi produk yang bernilai ekonomis atau bahkan produk bahan bakar (Ulfah, 2010).
C. Alat dan Bahan
1. Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah :
- Gelas kimia 100 ml
- Mistar
- Piknometer 10 ml
- Pipa kapiler
- Pipet tetes
- Timbangan analitik
2. Bahan
Bahan yang digunkan dalam percobaan ini adalah :
- Akuades
- Gliserol 20 %, Gliserol 40 %, dan Gliserol 50 %
D. Prosedur kerja
- dimasukkan dalam piknometer
– ditimbang
– dikocok dan dimasukkan kedalam botol gelap
– dihitung bobot jenisnya
– diulangi pada gliserol 20%, 40%, 50%,
Hasil pengamatan..?
– dimasukkan dalam gelas kimia 100 ml
– dicelupkan pipa kapiler dalam gelas kimia
– ditunggu hingga kenaikan air konstanta
– diukur kenaikan air
– dihitung tegangan permukaanya
– diulangi pada gliserol 20%,40%, 50%,
Hasil pengamatan…?
E. Hasil Pengamatan
1. Tabel
| No. | Cairan | Densitas (kg/m3) | h (m) | (N/m) |
| 1. | Akuades | 1007 kg/m3 | 45 x 10-3 m | 0,111 N/m |
| 2. | Gliserol 20 % | 1067 kg/m3 | 24 x 10-3 m | 0,063 N/m |
| 3. | Gliserol 40 % | 1142 kg/m3 | 44 x 10-3 m | 0,123 N/m |
| 4. | Gliserol 50 % | 1131 kg/m3 | 44 x 10-2 m | 0,111 N/m |
2. Perhitungan
Dik : Piknometer kosong (Mo) : 9,45 gram
Piknometer + air (M1) : 19,52 gram
Piknometer + Gliserol 20 % (M1) : 20,12 gram
Piknometer + Gliserol 40 % (M1) : 20,87 gram
Piknometer + Gliserol 50 % (M1) : 20,76 gram
a. Akuades
· Massa jenis = 1,007 gr/cm3
· = r.d.g.h
= . 5×10-4 .1007 . 9,8 . 45 x 10-3
= 0,111 N/m3
b. Gliserol 20 %
· Massa jenis =
=
= 1,067 gr/cm3
· = r.d.g. = . 5 x 10-4 . 1067 . 9,8 . 24 x 10-3
= 0,063 N/m3
c. Gliserol 40%
· Bobot jenis =
=
= 1,142 gr/cm3
· = r.d.g.h
= . 5 x 10-4 . 1142 . 9,8 . 44 x 10-3
= 0,123 N/m3
d. Gliserol 50 %
· Bobotjenis =
=
= 1,131 gr/cm3
· = r.d.g.h
= . 5 x 10-4 .1131 . 9,8 . 44 x 10-2
= 0,111 N/m3
3. Grafik
Grafik hubungan antara konsentrasi dengan tegangan permukaan
F. Pembahasan
Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang di kerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan,hal tersebut karena gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.
Tegangan muka adalah adalah gaya yang terjadi terjadi pada permukaan suatu cairan yang menghalangi ekspansi cairan tersebut. Hal ini disebabkan oleh gaya tarik menarik yang tidak seimbang pada antar cairan. Tegangan antar muka adalah tegangan muka yang di ukur pada bidang batas cairan yang tidak saling bercampur. Tegangan muka atau tegangan antar muka mempunyai dimensi gaya per unit panjang (dyne/cm) atau tenaga per menit permukaan (erg/cm2). Ada beberapa macam metode untuk pengukuran tegangan muka dan antar muka, yaitu: metode kenaikan kapiler, metode cincin Du Nuoy, metode berat tetesan, tekanan gelembung, tetesan sessile dan lempeng Wilhelmy.
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode kenaikan kapiler. Pipa kapiler digunakan untuk mengetahui tinggi kenaikan kapiler suatu zat. Alat yang digunakan untuk menentukan tegangan permukaan adalah piknometer. Piknometer digunakan untuk mengetahui kerapatan zat yang diukur dengan cara piknometer yang bersih dan kering kemudian ditimbang dan diisi dengan cairan yang akan ditentukan kerapatannya sampai penuh.
Percobaan ini menggunakan air sebagai pembanding. Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya sifat kohesi antar molekul-molekul air. Tegangan permukaan dari akuades lebih besar daripada tegangan permukaaan gliserol. Apabila larutan gliserol mengalami peningkatan suhu dengan jalan pemanasan, maka akan terjadi penurunan konsentrasi akuades dalam larutan gliserol karena kemungkinan mengalami penguapan, dimana hal tersebut akan menurunkan tegangan permukaan larutan gliserol secara keseluruhan.
Dalam percobaan ini larutan yang digunakan adalah gliserol 20 %, 40 %, 50 %. Pada air dihasilkan tegangan permukaannya sebesar 0,111 N/m3, pada gliserol 20 % yaitu 0,063 N/m3, pada gliserol 40 % yaitu 0,123 N/m3, pada gliserol 50 % yaitu 0,111 N/m3. Hasil ini menunjukkan bahwa akuades memiliki tegangan permukaan yang lebih besar dari pada gliserol, hal ini disebabkan karena gaya tarik antara molekul air besar sehingga tegangan permukaannya juga besar karena tegangan permukaan dan gaya tarik berbanding lurus.
Tegangan permukaan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : jenis cairan, suhu, adanya zat terlarut, surfaktan, dan konsentrasi zat terlarut. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah massa jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partikel dari cairan tersebut.
Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi yaitu dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat, penetrasi molekul melalui membrane biologis, pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi. Tegangan muka ini dalam farmasi adalah faktor yang mempengaruhi adsorbsi obat dalam bentuk sediaan padat, penetrasi molekul melalui membrane biologi, penting pada sediaan emulsi dan stabilitasnya.
G. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa tegangan permukaan pada air yaitu 0,111 N/m3, pada gliserol 20 % yaitu 0,063 N/m3, pada gliserol 40 % yaitu 0,123 N/m3, pada gliserol 50% yaitu 0,111 N/m3.
DAFTAR PUSTAKA
Effendi. H., 2003, Teelah Kualitas Air, Kanisius, Jakarta.
Indarniatidan Frida U.E.,2008, Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaandengan Induksi Elektromagnetik, Jurnal Fisika dan Aplikasinya,Vol.4, No. 1, Hal 1.
Munson B. R. etal, 2004, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta.
Syamsu dkk, 2007, Kajian ketahanan Surfaktan Metil Ester Sulfonat (Mes) Sebagai Oil Well Stimulation Agent Terhadap Aktivitas Bakteri Di Lingkungan Minyak Bumi, Jurnal Tekhnologi Pertanian, Vol.3, No. 1 ISSN 1858-2419,Hal 6.
Ulfah. M. dan Sofianti. R., 2010, Proses Konversi Gliserol menjadi Acrolein dengan Katalis H-Zeolit, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 2, No. 4. Hal 1.
