PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD

LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIK

PERCOBAAN II

PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD

OLEH :

NAMA                       : KARMILA WATI

N I M                          : F1F1 12 105

KELAS                      : C

KELOMPOK            : IV (EMPAT)

ASISTEN                   : DIAN ARIASTIKA

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2013

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN

A.    TUJUAN

Untuk membiasakan diri dengan konsep teggangan permukaan dan tegangan anatar muka.

B.     LANDASAN TEORI

Tegangan pennukaan merupakan sifat permukaan 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 antar molekul di permukaan zat cair tersebut. Untuk mengetahui seberapa besar nilai tegangan pennukaan suatu zat, maka cara sederhana yang dilakukan adalah dengan melakukan praktikum terhadap beberapa zat cair dengan menggunakan susunan alat. Besanya tegangan permukaan merupakan usaha yang diperlukan cincin untuk menciptakan suatu permukaan, sifat permukaan yang dimiliki oleh zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Tegangan ini trjadi jika molekul-molekul di permukaan suatu cairan saling tarik menarik satu sama lain, sehingga menciptakan pembatas antara udara dengan cairan itu (Indarniati, 2008).

Penentuan tegangan permukaan dan tegangan antar muka dilakukan melalui 2 cara, yaitu:  Metode Kenaikan Kapiler, tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka.  Metode Tensiometer Du-Nouy, Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut (Martin, 1993).

Surfaktan adalah suatu zat yang bersifat aktif permukaan yang dapat menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension, IFT) minyak-air. Surfaktan memiliki kecenderungan untuk menjadikan zat terlarut dan pelarutnya terkonsentrasi pada bidang permukaan. Berdasarkan muatan ion, surfaktan dibagi menjadi empat bagian penting dan digunakan secara meluas pada hampir semua sektor industri modern. Jenis-jenis surfaktan tersebut adalah surfaktan anionik, surfaktan kationik, surfaktan nonionik dan surfaktan amfoterik (Hidayati, 2009).

Efektifitas surfaktan ditunjukkan oleh kemampuannya dalam menurunkan tegangan permukaan serta tegangan antarmuka dari dua fasa yang berbeda derajat polaritasnya. 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 emulsiSurfaktan dalam proses chemical stimulation memiliki peran utama sebagai oil well stimulation agent. Fungsinya adalah menurunkan tegangan permukaan dan pengubah wetability batuan reservoir yang mulanya bersifat lipofilik (suka minyak) menjadi hidrofilik (suka air). Penggunaan surfaktan sangat membantu proses pengambilan minyak dari sumur tua di Indonesia, yang sebenarnya masih mengandung cadang-an minyak dalam jumlah besar (Syamsu, 2007).

Tegangan permukaan (γ) suatu cairan dapat didefinisikan sebagai banyaknya kerja yang dibutuhkan untuk memperluas permukaan cairan per satu satuan luas. Molekul yang ada didalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya van der Waals) yang sama besarnya ke segala arah. Namun, molekul pada permukaan cairan akan mengalami ressultan gaya yang mengarah kedalam cairan itu sendiri karena tidak ada lagi molekul diatas permukaan dan akibatnya luas permukaan cairan cenderung untuk menyusut. Pengukuran tegangan permukaan dengan metode cincin Du Nouy didasarkan atas penentuan gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat cincin dari permukaan cairan. Gaya ini diukur dengan jalan mencelupkan cincin yang digantung pada lengan neraca dan perlahan-lahan mengangkatnya sampai cincin tersebut meninggalkan cairan. Metode ini tidak hanya dapat digunakan mengukur tegangan permukaan cairan-udara, tetapi juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan antarmuka cairan-cairan seperti misalnya tegangan antarmuka (minyak-air atau kloroform-air) (Tang, 2011).

Kohesi merupakan gaya tarik-menarik di antara molekul-molekul sejenis.  Di tengah suatu wadah berisi air semua molekul mengalami gaya ini. Molekul tersebut menjadi tertarik ke badan cairan sehingga meminimalisasi area permukaan dan membentuk suatu tetesan (Joyce, 2006).

Pengaruh tegangan permukaan berperan di dalam banyak persoalan meknika fluida termasuk dalam pergerakan cairan melewati tanah dan media-media berpori-pori lainnya, aliran melalui film tipis, pembentukan butiran tetesan dan gelembung serta pecahnya jet cairan (Moechtar. 1990).

C.     ALAT DAN BAHAN

1.      Alat

·         Gelas kimia 100 ml

·         Pipa kapiler

·         Mistar

·         Timbangan analitik

·         Pipet tetes

·         Botol semprot

·         Piknometer 10 ml

2.      Bahan

·         Air

·         Gliserol 20%, 40%, 50%, 60%, 75%

D.    PROSEDUR KERJA

Air

 

-          dimasukkan dalam piknometer

-          ditimbang

-          dihitung bobot jenisnya

-          diulangi pada gliserol 20%, 40%, 50%, 60%, 75%

Hasil pengamatan..?

                                               

Gliserol 20%,40%, 50% 60%, 75%

 

-          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%, 60%, 75%

Hasil pengamatan...?

E.     HASIL PENGAMATAN

1.      Tabel

Cairan	Densitas (kg/m3)	h (m)	(N/m)
Akuades	1000	5,4	0,1325
Gliserol 20%	1054	2,7	0,069
Gliserol 40%	1102	2,8	0,075
Gliserol 50%	1127	3,3	0,009
Gliserol 60%	1147	3,2	0,089
Gliserol 75%	1189	3,3	0,096

2.      Perhitungan

a.       Akuades

·          Bobot jenis    =    

                   =      

                                                 =    1gr/ml

·                             =      r.d.g.h

=  . 8x10^-4 . 1000 . 9,8 . 5,4x10^-2

                          =    0,1323 N/m³

b.      Gliserol 20 %

·         Bobot jenis      =   

                        =      

                        =    1gr/ml

·                              =  r.d.g.h

                       =  . 8x10^-4 . 1000 . 9,8 . 5,4x10^-2          

                              = 0,069 N/m³

c.       Gliserol 40%

·         Bobot jenis      =   

                        =      

                        =    1,102gr/ml

·                              =  r.d.g.h

                       =  . 5x10^-4 . 1000 . 9,8 . 2,8x10^-2

                              = 0,075 N/m³

a.       Gliserol 50 %

·         Bobot jenis      =   

                        =      

                        =    1,127gr/ml

·                              =  r.d.g.h

                       =  . 5x10^-4 . 1000 . 9,8 . 3,3x10^-2

b.      Gliserol 60 %

·         Bobot jenis      =   

                        =      

                        =    1,147gr/ml

·                              =  r.d.g.h

                       =  . 5x10^-4 . 1147 . 9,8 . 3,2x10^-2

                              = 0,089 N/m³

c.       Gliserol 75 %

·         Bobot jenis      =   

                        =      

                        =    1,189 gr/ml

·                              =  r.d.g.h

                       =  . 5x10^-4 . 1189 . 9,8 . 3,3x10^-2

                              = 0,096 N/m³

F.     PEMBAHASAN

Tegangan permukaan adalah gaya per satuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam. Sedangkan tegangan antarmuka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antarmuka selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan karena gaya adhesif antara dua fase cair yang membentuk suatu antar muka adalah lebih besar daripada bila suatu fase cair dan suatu fase gas berada bersama-sama. Penyebab terjadinya tegangan permukaan adalah partikel dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya. Sedangakn partikel di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.

Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang,  sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesi berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil daripada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesi berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan tang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zar cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya tarik-menarik antara molekul zar yang berbeda (adesi).

Tegangan permukaan adalah gaya dalam dyne yang bekerja pada permukaan sepanjang 1 cm dan dinyatakan dalam dyne/cm, atau energi yang diperlukan untuk memperbesar permukaan atau antarmuka sebesar 1 cm² dan dinyatakan dalam erg/cm². Surface tension umumnya terjadi antara gas dan cairan sedangkan Interface tension umumnya terjadi antara cairan dan cairan lainnya atau kadang antara padat dan zat lainnya.

Faktor-faktor yang menpengaruhi tegangan permuakan diantaranya yaitu; Suhu, tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul; Zat terlarut (solute), keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan; Surfaktan, surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan.

Surfaktan adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan (antar muka), atau zat yang dapat menaik dan menurunkan tegangan permukaan.  Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Molekul surfaktan yang bersifat amfifil yaitu suatu molekul yang mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik) dan ujung non polar (hidrofobik) . Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka baik itu cair/gas ataupun cair/cair (yang tidak saling bercampur). Surfaktan akan selalu berapa pada antarmuka suatu cairan (berbeda jenis), bila jumlah gugus hidrofil dan lipofilnya seimbang. Tapi, apabila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil > lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase air dan sedikit berada pada antarmuka. Sebaliknya, bila suatu surfaktan memiliki gugus hidrofil < lipofil, maka surfaktan akan lebih berada pada fase minyak dan sedikit berada pada antarmuka. Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.

Percobaan kali ini membahas mengenai tegangan permukaan, dengan menggunakan air dan gliserol sebagai sampel, dengan menggunakan metode kenaikan kapiler. Prinsip kerja metode kenaikan kapiler adalah tegangan permukaan, yang diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatu kapiler. Setelah dilakukan perlakuan, diperoleh hasil yang berbeda-beda, dimana tegangan permukaan air adalah 0,1325 N/m, tegangan permukaan gliserol 20% adalah 0,069 N/m, gliserol 40% adalah 0,075 N/m, gliserol 50% adalah 0,009 N/m, tegangan permukaan gliserol 60% adalah 0,089 N/m, dan gliserol 75% adalah 0,096 N/m. Hal ini terjadi karena molekul memiliki daya tarik menarik antara molekul sejenis yang disebut dengan daya kohesi. Daya kohesi suatu zat selalu sama, sehingga pada permukaan suatu zat cair akan terjadi perbedaan  tegangan karena tidak adanya keseimbangan daya kohesi. Selain itu molekul juga memiliki daya tarik menarik antara molekul yang tidak sejenis yang disebut dengan daya adhesi.

Berdasarkan data ketinggian rambat air dan gliserol pada pipa kapiler dapat dikatakan bahwa tegangan permukaan air lebih besar dari pada gliserol  karena secara teori kerapatan dan tinggi kenaikan pada pipa kapiler berbanding lurus dengan tegangan permukaan suatu cairan. Air mempunyai gaya tarik menarik antar molekul yang besar sehingga tegangan permukaannya besar. Rendahnya daya rambat gliserol pada pipa kapiler disebabkan karena adanya zat terlarut dalam cairan yang dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan.

Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi yaitu dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat, penetrasi molekul me lalui membrane biologis, pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi.

G. KESIMPULAN

Kesimpulan pada percobaan kali ini adalah diperoleh nilai dari tegangan permukaan pada air 0,1325N/m, gliserol 20% 0,069N/m, gliserol 40% 0,075N/m, gliserol 50% 0,009%N/m, gliserol 60% 0,089%, dan gliserol 75% 0,096N/m.

DAFTAR PUSTAKA

Ginting., Hendra dan  Netti . 2002. Tegangan Permukaan Cairan Dengan Metode Drop Out Dan Metode Buble. Jurusan Teknik Kimia. Universitas Sumatra Utara.

Hidayati Sri. 2009. Pengaruh Rasio Mol, Suhu dan Lama Reaksi Terhadap Tegangan Permukaan dan Stabilitas Emulsi Metil Etil Sulfonat dari CPO. jurnal teknologi industri dan hasil pertanian. Vol.14 (1).

Indarniati  dan  Ennawati, Frida U, 2008.  Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaan dengan Induksi Elektromagnetik. jurnal fisika dan aplikasinya. Jurusan Fisika Universitas Negeri  Surabaya. Surabaya. Vol.4 (1).

James.J. 2003. Prinsip-prinsip Sains untuk Keperawatan. Penerbit Erlangga: Jakarta.

Martin.A. 1993. Farmsi Fisik. Penerbit universitas Indonesia: Jakarta.

Moechtar.1990. Farmasi Fisik.UGM-press: Yogyakarta.

Muhamad Tang dan Veinardi Suendo. 2011. Pengaruh Penambahan Pelarut Organik Terhadap Tegangan Permukaan Larutan Sabun. Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011).

Syamsu, Khaswar. 2007. Kajian Ketahanan Surfaktan Metil Sulfonat (MES) sebagai Oil Well Stimulation Agent terhadap Aktivitas Bakteri di Lingkungan Minyak Bumi. Jurnal Teknologii Pertaniian. Vol 3 .(1).