LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIK II PERCOBAAN I PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN
OLEH
NAMA
: DESY TRI WAHYUNI
NIM
: F1F1 12 019
KELAS
:
A
KELOMPOK : V (LIMA) ASISTEN
: WIWI ASRIANI
LABORATORIUM FARMASI JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2013
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN A. TUJUAN
Tujuan dalam praktikum ini adalah untuk membiasakan diri dengan konsep dan pengukuran tegangan muka. B. LANDASAN TEORI
Tegangan permukaan (γ) suatu cairan dapat didefinisikan sebagai banyaknya kerja yang dibutuhkan untuk memperluas permukaan cairan persatu satuan luas. Pada satuan cgs, γ dinyatakan dalam erg cm-1 cm -1 atau dynecm-1, sedangkan dalam satuan SI, γ dinyatakn dalam N m-1. Molekul yang ada di dalam cairan akan mengalami gaya tarik menarik (gaya van derWaals) yang sama besarnya ke segala arah. Namun, molekul padapermukaan cairan akan mengalami resultan gaya yang mengarah ke dalamcairan itu sendiri karena tidak ada lagi molekul di atas permukaan dan akibatnya luas permukaan cairan cenderung untuk menyusut (Suendo,et (Suendo,et al ., ., 2011). Tegangan permukaan 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 antarmolekul di permukaan zat cair tersebut. Besarnya tegangan permukaan merupakan usaha yang diperlukan cincin untuk menciptakan suatu permukaan baru, sifat permukaan yang dimiliki oleh zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Tegangan ini terjadi jika molekul-molekul di permukaan suatu cairan saling tarik menarik satu sama lain (Indarniati, 2008).
Tegangan antarmuka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur dan seperti tegangan permukaan mempunyai satuan dyne/cm. Tegangan antar muka selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua fase cair yang membentuk suatu antarmuka adalah lebih besar daripada bila suatu fase cair yang membentuk suatu fase gas berada bersama-sama. Dalam keadaan cair gaya kohesif antara molekul-molekul yang berdekatan dikembangkan dengan baik. Molekul-molekul pada permukaan hanya dapat mengembangkan gaya tarik-menarik kohesif dengan molekul cair lain yang terletak dibawah atau disamping mereka. Molekul tersebut dapat menyusun fase lain yang terlibat dalam fase antarmuka tersebut walaupun dalam hal antarmuka cair/gas gaya adhesif tarik-menarik adhesif ini kecil. Efek bersih adalah molekul pada permukaan cairan tersebut mengalami suatu gaya kearah dalam kearah bulk. Gaya seperti itu menarik molekul antarmuka bersama-sama bersama-sama sebagai akibatnya mangecilkan atau menyusutkan permukaan (Martin., dkk., 2008). Pada permukaan temu (antarmuka) antara zat cair dan gas, atau antara dua zat cair yang tidak bercampur, timbul gaya-gaya di permukaan cairan yang menyebabkan permukaan tersebut membentang pada seluruh massa fluida. Diantar fenomena yang berkaitan dengan tegangan permukaan kita membahas kenaikan (atau penurunan) dari zat cair di dalam sebuah tabung kapiler. Jika sebuah tabung kecil terbuka dimasukkan kedalam air, permukaan air di dalam tabung akan naik di atas permukaan air di luar tabung. Untuk kasus ini, terdapat gaya tarik antara dinding tabung dan
moekul zat cair yang cukup kuat untuk mengatasi gaya tarik antar molekul (kohesi) dan menariknya menariknya ke dalam dinding. dinding. Oleh karena itu zat cair tersebut membasahi permukaan padat (Munson, 2003). Pipa kapiler umumnya mempunyai panjang 1 sampai 6 meter dengan diameter dalam 0,5 mm sampai 2 mm. Cairan refrigerant memasuki pipa kapiler dan mengalir hingga tekanannya berkurang disebabkan oleh gesekan dan percepatan refrigerant. Sejumlah cairan refrigerant berubah menjadi uap ketika mengalir pada pipa kapiler ini. Perubahan fase ini terjadi akibat adanya penurunan tekanan dan temperatur pada fluida sementara entalpinya tidak turun, bahkan cenderung bertambah karena terjadinya perpindahan kalor dari lingkungan ke fluida sebab temperatur lingkungan lebih tinggi dari pada temperatur fluida. Keuntungan menggunakan pipa kapiler adalah bahwa pipa kapiler mempuyai bentuk yang sederhana, tidak ada bagian-bagian yang bergerak dan tidak mahal serta pipa kapiler juga memungkinkan tekanan dalam sistim merata selama sistim tidak bekerja sehingga motor penggerak kompressor mempunyai momen gaya awal yang kecil. Sedang kerugian jika menggunakan pipa kapiler adalah bahwa pipa kapiler tidak dapat diatur terhadap beban yang berubah-ubah, mudah terganggu oleh adanya penyumbatan dan memerlukan pengisian refrigeran berada dekat batas (Basri, 2009). Surfaktan adalah suatu zat yang bersifat aktif permukaan yang dapat menurunkan tegangan antarmuka (interfacial (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). Kemampuan menurunkan tegangan permukaan air terbaik dimiliki oleh surfaktan. Surfaktan tersusun atas “ekor” nonpolar (gugus hidrofobik) hidrofobik) dan “kepala” polar (gugus hidrofilik). Ketika menggunakan produk pembersih yang mengandung surfaktan, “ekor” nonpolar surfaktan akan menempel pada kotoran dan “kepala” polarnya menempel pada air. Bila dalam air terkandung surfaktan, molekul-molekul surfaktan mengalami orientasi dan teradsorbsi pada permukaan larutan dengan gugus hidrofobik menghadap ke udara. Dengan demikian permukaan larutan akan tertutupi dengan gugus hidrofobik surfaktan. Penurunan tegangan permukaan yang disebabkan gaya kohesif cairan atau padatan meningkat seiring dengan meningkatnya gaya kohesif. Karena gaya kohesif hidrokarbon lebih kecil daripada air, maka tegangan permukaan air yang permukaannya tertutupi oleh gugus hidrofobik dari surfaktan juga lebih kecil daripada tegangan permukaan air tanpa penambahan surfaktan (Siaka.,dkk.,2012). (Siaka.,dkk.,2012). Gliserol
adalah
produk
samping
produksi
biodisel
dari
reaksi
transesterifikasi dan merupakan senyawa alkohol dengan gugus hidroksil berjumalh tiga buah. Gliserol (1,2,3 propanetriol) merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berbau dan merupakan cairan kental yang memiliki rasa manis. Gliserol dapat dimurnikan dengan proses destilasi agar dapat digunakan pada industri makanan, farmasi atau juga dapat digunakan untuk
pengolahan air. Sebagai produk samping industri biodiesel, gliserol belum banyak diolah sehingga nilai jualnya masih rendah (Prasetyo dkk, 2012).
C. ALAT DAN BAHAN
1. Alat Alat yang digunakan digunakan dalam percobaan percobaan ini yaitu :
Piknometer 10 ml
Timbangan analitik
Pipet tetes
Gelas kimia 100 ml
Pipa kapiler
Mistar
Gelas ukur
2. Bahan Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu :
Akuades
Gliserol 0,01 %
Gliserol 0,05 %
Gliserol 0,1 %
D. PROSEDUR KERJA
1. Penentuan Berat Piknometer Piknometer 10 ml - Ditimbang dalam keadaan kosong - Dicatat hasilnya Hasil Pengamatan=…? 2. Penentuan Densitas
Akuades - Dimasukkan ke dalam piknometer 10 ml hingga penuh - Ditimbang - Dicatat hasilnya - Ditentukan berat jenisnya - Diulangi prosedur diatas untuk gliserol 0,01 %; 0,05 %; dan 0,1 % Hasil Pengamatan=… Pengamatan=…??
3. Penentuan Tinggi Kenaikan Cairan
Akuades - Dituangkan 50 ml kedalam gelas kimia 100 ml - Dimasukkan pipa kapiler ke dalam gelas kimia - Dibiarkan air naik ke pipa kapiler - Diukur kenaikan cairan dalam pipa kapiler dengan mistar - Dihitung tegangan permukaanny permukaannya a - Diulangi prosedur diatas untuk gliserol 0,01 %; 0,05 %; dan 0,1 %
Hasil Pengamatan= Pengamatan=…? …?
E. HASIL PENGAMATAN
1. Tabel Pengamatan Berat Piknometer Densitas Tinggi Kenaikan Tegangan No
Zat Cair + Sampel (gram)
(kg/m3)
Cairan (cm)
Permukaan
19,56
1008
5,9
0,1457 N/m
2 Gliserol 0,01%
19,34
986
3,8
0,0917 N/m
3 Gliserol 0,05%
19,64
1016
5,7
0,1418 N/m
4
19,74
1026
4,8
0,1206 N/m
1
Akuades
Gliserol 0,1%
2. Data Perhitungan a. Densitas - Akuades Dik
: Berat Piknometer kosong
= 9,48 9,48 gr
Berat Piknometer + sampel = 19,56 gr Volume Piknometer Piknometer Dit
: Densitas =…?
Peny
: Densitas = =
= 10 ml
–
= 1,008 g/ml = 1008 kg/m3 - Gliserol 0,01% Dik
: Berat Piknometer kosong
= 9,48 9,48 gr
Berat Piknometer + sampel = 19,34 gr Volume Piknometer Piknometer Dit
: Densitas =…?
Peny
: Densitas = =
= 10 ml
–
= 0,986 g/ml = 986 kg/m3 - Gliserol 0,05% Dik
: Berat Piknometer kosong
= 9,48 9,48 gr
Berat Piknometer + sampel = 19,64 gr Volume Piknometer Piknometer Dit
: Densitas =…?
Peny
: Densitas = =
= 10 ml
–
= 1,016 g/ml = 1016 kg/m3 - Gliserol 0,1% Dik
: Berat Piknometer kosong
= 9,48 9,48 gr
Berat Piknometer + sampel = 19,74 gr Volume Piknometer Piknometer Dit
: Densitas =…?
Peny
: Densitas = =
–
= 10 ml
= 1,026 g/ml = 1026 kg/m3 b. Tergangan Permukaan - Akuades Dik:
r = 0,5 x 10-3 m g = 9,8 m/s2 ρ = 1008 kg/m3 h = 5,9 cm = 0,059 m
Dit
: Ɣ
Peny. : Ɣ
=…?
= . r . ρ . g . h
= . 0,5 x 10 -3 . 1008 . 9,8 . 0,059
= 0,1457 N/m - Gliserol 0,01% Dik:
r = 0,5 x 10-3 m g = 9,8 m/s2 ρ = 986 kg/m3 h = 3,8 cm = 0,038 m
Dit
: Ɣ
Peny. : Ɣ
=…?
= . r . ρ . g . h
= . 0,5 x 10 -3 . 986 . 9,8 . 0,038
= 0,0917 N/m - Gliserol 0,05% Dik:
r = 0,5 x 10-3 m
g = 9,8 m/s2 ρ = 1016 kg/m3 h = 5,7 cm = 0,057 m Dit
: Ɣ
Peny. : Ɣ
=…?
= . r . ρ . g . h
= . 0,5 x 10 -3 . 1016 . 9,8 . 0,057
= 0,1418 N/m - Gliserol 0,1% Dik:
r = 0,5 x 10-3 m g = 9,8 m/s2 ρ = 1026 kg/m3 h = 4,8 cm = 0,048 m
Dit
: Ɣ
Peny. : Ɣ
=…?
= . r . ρ . g . h
= . 0,5 x 10 -3 . 1026 . 9,8 . 0,048
= 0,1206 N/m
c. Data grafik
) m / N ( n 0.15 a a k u 0.1 m r e p n 0.05 a g n a g 0 e t
Grafik Hubungan Konsentrasi Gliserol terhadap Tegangan Permukaan y = 0.2906x + 0.1025 R² = 0.2715
0.1418 0.1206 0.0917
tegangan permukaan Linear (tegangan permukaan)
0
0.05
0.1
konsentrasi gliserol (%)
0.15
F. PEMBAHASAN
Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi den benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampus. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tengangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampus lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara. Faktor- faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan yaitu jenis cairan. Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil. Selanjutnya adalah suhu. Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak bergerak lebih lebih cepat dan pengaruh interaksi antar antar molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya permukaannya menurun. Selanjutnya adanya zat terlarut. Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan. Untuk air adanya
elektrolit anorganik anorganik
dan non non elektrolit tertentu seperti sukrosa sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan tegangan
permukaan. Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun, detergen, dan alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan. Terdapat 2 metode penentuan tegangan permukaan yaitu metode kenaikan kapiler dan metode tersiometer Du-Nouy. Namun dalam percobaan ini metode yang digunakan hanyalah metode pipa kapiler, yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka. Percobaan kali ini akan digunakan metode kenaikan pipa kapiler. Pipa kapiler merupakan
alat
yang
digunakan
untuk
mengukur
tegangan
prermukaan.Prinsip kerja dari pipa kapiler adalah pipa kapiler dicelupkan ke permukaan larutan dan pipa kapiler dibiarkan, larutan naik ke dalam pipa kapiler menjadi stabil, lalu diukur panjang larutan yang naik ke dalam pipa kapiler. Percobaan kali ini,
sampel yang akan ditentukan tegangan
permukaannya permukaanny a adalah gliserol dan air, air disini sebagai pembanding. Gliserol yang digunakan pada percobaan ini memiliki konsentrasi yang berbeda yaitu gliserol 0,01 %, 0,05%, dan 0,1%. Penggunaan konsentrasi gliserol yang berbeda
bertujuan
agar
dapat
dibandingkan
antara
nilai
tegangan
permukaan dengan konsentrasi yang satu dengan yang lainnya. Perlakuan pertama dilakukan penimbangan terhadap piknometer kosong terlebih dahulu, agar dapat diketahui densitas dari akuades, gliserin 0,01%, 0,05%, dan 0,1%. Larutan yang telah diketahui densitasnya akan
diukur tegangan permukaannya dengan menggunakan pipa kapiler. Masingmasing larutan sebanyak 50 ml dimasukkan ke dalam gelas kimia, agar dapat diukur tegangan permukaannya. Berdasarkan hasil pengamatan, diperoleh tegangan permukaan pada akuades adalah 0,1457 N/m, pada gliserin 0,01% adalah 0,0917 N/m, pada gliserin 0,05% adalah 0,1418 N/m, pada gliserin 0,1% adalah 0,1206 N/m. Secara teori, tegangan permukaan dengan konsentrasi berbanding lurus, artinya semakin tinggi konsentrasi, semakin tinggi pula tegangan perrmukaannya, sebaliknya, semakin rendah konsentrasi, maka semakin rendah pula tegangan permukaannya. Namun, pada percobaan ini diperoleh hasil yang berbeda, tegangan permukaan pada gliserin 0,1% lebih kecil dari pada gliserin 0,05%. Hal ini disebabkan karena larutan gliserin yang digunakan
telah
rusak,
karena
telah
lama
disimpan.
Jika
suatu
senyawa/larutan disimpan terlalu lama maka larutan tersebut akan rusak. Kerusakan tersebut adalah kerusakan senyawa gliserin yang dikarenakan jenuhnya senyawa senyawa tersebut, sehingga sehingga ikatannya menjadi lemah dan terurai. Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi yaitu dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat, penetrasi molekul melalui membrane biologis, dan bermanfaat dalam pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi.
G. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa tegangan permukaan akuades adalah 0,1457 N/m, N/m, tegangan permukaan gliserol 0,01 % adalah 0,0917 N/m, N/m, tegangan permukaan gliserol 0,05 % adalah 0,1418 N/m dan N/m dan tegangan t egangan permukaan giserol 0,1 % adalah 0,1206 N/m. N/m.
DAFTAR PUSTAKA
Basri, 2009, Karakteristik Hidraulik Aliran Dua Fasa pada Pipa Kapiler, JIMT Vol. 6 No. 2, Universitas Tadulako. Hidayati, Sri, 2009, Pengaruh Rasio Mol, Suhu dan Lama Reaksi terhadap Tegangan Permukaan dan Stabilitas Emulsi Metil Ester Sulfonat dari CPO, Jurnal Teknologi Industri dan Hasil Pangan , Vol. 14 No. 1, Lampung. Indarniati dan Frida U. E., 2008, Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaan Vol. 4 No. dengan Induksi Elektromagnetik, Jurnal Fisika dan Aplikasinya Vol. 1, Universitas Negeri Surabaya. Martin A., Swarbrick, J., Cammarata, A. 2009. Farmasi Fisik 2 . Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Munson, B. R., Donald F. Y. dan Theodore H. O., 2003, Mekanika Fluida , Erlangga, Jakarta. Prasetyo, A. E., Anggra W. dan Widayat, 2012, Potensi Gliserol dalam Pembuatan Turunan Gliserol Mellow Proses Esterifikasi , , Jurnal Ilmu Lingkungan Vol. 10, Universitas Diponegoro. Siaka I.M., Yuky A.H., Ida A.G., 2012, Optimasi Kondisi Reaksi Hidrogenasi Metil Ester Dalam Peningkatan Aktivitas Surfaktan Berbasis Minyak Jelantah, Jurnal Kimia , ISSN: 1907-9850. Suendo, V., dan Muhamad Tang, 2011, Pengaruh Penambahan Pelarut Organik Terhadap Tegangan Permukaan Larutan Sabun, Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains , ISBN : 978-602-19655-0-4, Bandung.
