Post on 12-Dec-2015
description
LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIK II
PERCOBAAN I
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN
OLEH :
NAMA : WD. INDAH WULAN H.H.
NIM : F1F1 13 058
KELOMPOK : IV
KELAS : B
ASISTEN : ERMAN YANTO
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS HALU OLEO
KENDARI
2014
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN
A. TUJUAN
Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk membiasakan diri dengan konsep dan
pengukuran tegangan muka.
B. LANDASAN TEORI
Tegangan permukaan (surface tension) γ (huruf yunani gamma) dalam lapisan
didefiniskan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan F dengan
panjang d dimana gaya bekerja. Tegangan permukaan adalah gaya per satuan
panjang. Satuannya dalam SI adalah newton per meter (N/m). Nilai terendah dari γ
terjadi dalam gas mulia neon dan helium, dimana gaya tarik menarik antara atom –
atomnya sangat lemah. Umumnya tegangan permukaan suatu fluida mengalami
penurunan saat terjadi kenaikan suhu (Young dan Freedman, 2002).
Tegangan permukaan bervariasi antara berbagai cairan. Air memiliki tegangan
permukaan yang tinggi dan merupakan agen pembasah yang buruk karena air
membentuk droplet, misalnya tetesan air hujan. Kohesi merupakan gaya tarik
menarik diantara molekul sejenis. Di tengah suatu wadah berisi air semua molekul
megalami gaya kohesif yang sama. Alkohol mempunyai tegangan permukaan yang
lebih rendah daripada air. Tegangan permukaan cairan dapat diubah dengan
penambahan zat pembasah yaitu surfaktan (James dkk, 2008).
Dalam cairan, setiap molekul mengalami interaksi dengan tetangganya yang
dalam sekejap sama seperti keadaan dalam padatan, tetapi kejadian ini cepat berubah.
Permukaan air (atau cairan apapun) yang bersentuhan dengan udara (atau gas apapun)
menahan upaya meluasnya zat tersebut. Tegangan permukaan menyebabkan
permukaan berperilaku seperti jangat lemah yang elastik. Efek tegangan permukaan
terutama terlihat pada gravitasi nol, yaitu ketika cairan mengapung sebagai tetesan
bulat. Air mempunyai tegangan permukaan lebih besar dari cairan lain pada suhu
kamar, tetapi enam kali lebih kecil dibandingkan merkurium logam yang wujudnya
cair (Oxtoby, 2001).
Gliserin atau gliserol merupakan trihidrit alkohol mengandung radikal trivalen
gliserin (C3H5). Gliserin merupakan cairan kental yang tak berwarna dengan berat
molekul 92, berat jenis 1,25 gr/cm3 dan mempunyai titik didih yang tinggi serta
terurai pada suhu 290oC. Gliserin merupakan senyawa yang mempunyai gugus
hidroksil lebih dari dua atau merupakan tiga senyawa alkohol yang saling berkaitan
dengan nama 1, 2,3-propanatriol (Aufari dkk, 2013).
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 entalphynya 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 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).
Aliran dalam kapiler dan media berpori dipengaruhi oleh tegangan
permukaan. Dalam sistem bioproses, tegangan permukaan mempengaruhi tingkat
oksigenasi air dengan mempengaruhi koefisien perpindahan massa. Tegangan
permukaan juga penting dalam pemrosesan metal dan tekstil, produksi pulp dan
kertas, dan formulasi farmasi (Adisalamun dkk, 2012).
C. ALAT DAN BAHAN
1. ALAT
Alat yang digunakan dari percobaan ini yaitu :
a) Piknometer 10 ml
b) Timbangan analitik
c) Pipet tetes
d) Gelas kimia 50 ml
e) Pipa kapiler
f) Mistar
g) Gelas ukur 25 ml
2. BAHAN
Bahan yang digunakan dari percobaan ini yaitu :
a) Akuades
b) Propylenglikol 0,05 %
c) Propylenglikol 0,01 %
d) Propylenglikol 0,1 %
D. PROSEDUR KERJA
1. Penentuan Berat Piknometer
- Ditimbang dalam keadaan kosong
- Dicatat hasilnya
Hasil Pengamatan …?
2. Penentuan Densitas
- Dimasukkan ke dalam piknometer 10 ml
hingga penuh
- Ditimbang
- Dicatat hasilnya
- Ditentukan berat jenisnya
- Diulangi prosedur diatas untuk
Propylenglikol 0,05 %, 0,01 % dan 0,1 %
Hasil Pengamatan …?
Piknometer 10 ml
Akuades
3. Penentuan Tinggi Kenaikan Cairan
- Dituangkan 25 ml kedalam gelas kimia 50
ml
- Dimasukkan pipa kapiler ke dalam gelas
kimia
- Dibiarkan air naik ke pipa kapiler
- Diukur kenaikan cairan dalam pipa kapiler
dengan mistar
- Dihitung tegangan permukaannya
- Diulangi prosedur diatas untuk
Propylenglikol 0,05 %, 0,01 % dan 0,1 %
Hasil Pengamatan …?
Akuades
E. HASIL PENGAMATAN
1. Tabel Pengamatan
No. Zat Cair
Berat Piknometer
+ Sampel (g)
Densitas(kg/m3)
Tinggi Kenaikan
Cairan (cm)
Tegangan Permukaan
(N/m)
1. Akuades 19,15 961 4,8 0,113
2.Propylenglikol
0,01%19,19 965 5,9 0,139
3.Propylenglikol
0,05%19,26 972 4,9 0,116
4.Propylenglikol
0,1%19,13 959 5,4 0,126
2. Data Perhitungan
a. Densitas
1) Akuades
Dik : Berat Piknometer kosong = 9,54 g
Berat Piknometer + sampel = 19,15 g
Volume Piknometer = 10 ml
Dit : Densitas …?
Peny : Densitas =
=
= 0,961 g/ml
= 961 kg/m3
2) Propylenglikol 0,01 %
Dik : Berat Piknometer kosong = 9,54 g
Berat Piknometer + sampel = 19,19 g
Volume Piknometer = 10 ml
Dit : Densitas …?
Peny : Densitas =
=
= 0,965 g/ml
= 965 kg/m3
3) Propylenglikol 0,05 %
Dik : Berat Piknometer kosong = 9,54 g
Berat Piknometer + sampel = 19,26 g
Volume Piknometer = 10 ml
Dit : Densitas …?
Peny : Densitas =
=
= 0,972 g/ml
= 972 kg/m3
4) Propylenglikol 0,1 %
Dik : Berat Piknometer kosong = 9,54 g
Berat Piknometer + sampel = 19,13 g
Volume Piknometer = 10 ml
Dit : Densitas …?
Peny : Densitas =
=
= 0,959 g/ml
= 959 kg/m3
b. Tegangan Permukaan
1) Akuades
Dik : r = 0,5 x 10-3 m
g = 9,8 m/s2
d = 961 kg/m3
h = 4,8 cm = 0,048 m
Dit : Ɣ =…?
Peny : Ɣ = . r . d . g . h
= . 0,5 x 10-3 . 961 . 9,8 . 0,048
= 0,113 N/m
2) propylenglicol 0,01 %
Dik : r = 0,5 x 10-3 m
g = 9,8 m/s2
d = 965 kg/m3
h = 5,9 cm = 0,059 m
Dit : Ɣ =…?
Peny : Ɣ = . r . d . g . h
= . 0,5 x 10-3 . 965 . 9,8 . 0,059
= 0,139 N/m
3) propylenglicol 0,05 %
Dik : r = 0,5 x 10-3 m
g = 9,8 m/s2
d = 972 kg/m3
h = 4,9 cm = 0,049 m
Dit : Ɣ =…?
Peny : Ɣ = . r . d . g . h
= . 0,5 x 10-3 . 972 . 9,8 . 0,049
= 0,116 N/m
4) propylenglicol 0,1 %
Dik : r = 0,5 x 10-3 m
g = 9,8 m/s2
d = 959 kg/m3
h = 5,4 cm = 0,054 m
Dit : Ɣ =…?
Peny : Ɣ = . r . d . g . h
= . 0,5 x 10-3 . 959 . 9,8 . 0,054
= 0,126 N/m
F. PEMBAHASAN
Tegangan permukaan merupakan gaya yang terjadi pada permukaan suatu
cairan yang menghalangi ekspansi cairan tersebut. Tegangan permukaan disebabkan
oleh gaya tarik menarik yang tidak seimbang pada antarmuka (interfaces) cairan.
Untuk mengetahui adanya gaya ini, dapat digunakan suatu metode dimana terjadi
kenaikan cairan biasa dalam suatu kapiler. Pada percobaan ini, akan dilakukan
penentuan tegangan permukaan air dan propylenglicol. Prinsipnya yaitu mengetahui
hubungan antara konsentrasi dan nilai tegangan permukaan cairan dengan
menggunakan pipa kapiler.
Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk menentukan tegangan
permukaan suatu cairan. Pada percobaan ini, metode yang digunakan adalah metode
pipa kapiler. Dengan menggunakan pipa kapiler tersebut, dapat diukur tegangan
permukaan suatu zat cair. Penggunaannya yaitu 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. Tegangan
muka dapat diketahui dengan kerapatan cairan, dan tingginya kenaikan dalam kapiler
yang sama.
Besarnya tegangan permukaan diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis
cairan, suhu dan tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. 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-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin
besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal
ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik menarik antar partikel yang kuat.
Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan mempunyai tegangan
permukaan yang kecil pula. Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner
mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan
adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan
kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi
dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan. Sebaliknya solut yang
penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi
dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.
Jenis cairan juga dapat mempengaruhi tegangan permukaan. 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. Suhu juga
mempengaruhi tegangan permukaan dimana tegangan permukaan cairan turun bila
suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih
cepat dan pengaruh interaksi antar molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun.
Pada percobaan ini, akan dilakukan penentuan tegangan permukaan zat cair,
yaitu air dan propylenglicol dengan konsentrasi yang berbeda. propylenglicol yang
digunakan pada percobaan ini yaitu gliserol 0,1 %, 0,05%, dan 0,01%. Perbedaan
konsentrasi propylenglicol bertujuan agar dapat dibandingkan antara nilai tegangan
permukaan dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Sebelum menentukan tegangan
permukaan air dan propylenglicol, terlebih dahulu harus diketahui densitas dan
berapa kenaikan cairan di dalam pipa kapiler. Dalam penentuan densitas, digunakan
piknometer 10 ml yang ke dalamnya dimasukkan air kemudian ditimbang.
Sebelumnya, piknometer telah ditimbang kosong agar dapat ditentukan berapa berat
zat yang sebenarnya. Hal yang sama juga dilakukan untuk propylenglicol 0,01%,
0,05%, dan 0,1%. dari penimbangan tersebut, diperoleh densitas air sebesar 961
kg/m3, propylenglicol 0,05% sebesar 972 kg/m3, propylenglicol 0,01% sebesar 965
kg/m3 dan propylenglicol 0,1% sebesar 959 kg/m3. Setelah diketahui densitas masing-
masing cairan, selanjutnya ditentukan kenaikan cairan dengan menggunakan pipa
kapiler.
Penentuan kenaikan cairan dilakukan dengan memasukkan pipa kapiler ke
dalam gelas kimia yang telah berisi air sebanyak 25 ml. kemudian kenaikan air diukur
dengan menggunakan mistar. Dari hasil pengamatan, diperoleh tinggi air dalam pipa
kapiler adalah 4,8 cm; propylenglicol 0,05% adalah 4,9 cm; propylenglicol 0,01%
adalah 5,9 cm dan propylenglicol 0,1% adalah 5,4 cm.
Setelah diperoleh nilai dari densitas dan kenaikan cairan, maka dapat
ditentukan tegangan permukaannya. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh
tegangan permukaan air adalah 0,113 N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.05
% adalah 0,116 N/m, propylenglicol 0.01 % adalah 0,139 N/m dan propylenglicol 0,1
% adalah 0,126 N/m. Berdasarkan hasil pengamatan, dapat diketahui bahwa tegangan
permukaan air dan gliserol tidak terlalu jauh perbedaannya. Secara teori, tegangan
permukaan air semestinya lebih tinggi dibandingkan tegangan permukaan
propylenglicol. Tetapi, dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa tegangan permukaan
air lebih kecil dari propylenglicol. Air yang mempunyai tegangan permukaan lebih
besar dikarenakan molekul air memiliki daya tarik menarik (daya kohesi) yang lebih
besar dibandingkan dengan propylenglicol.
Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi yaitu dalam
mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat,
penetrasi molekul melalui membran 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 0,113 N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.05 % adalah 0,116
N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.01 % adalah 0,139 N/m dan tegangan
permukaan propylenglicol 0,1 % adalah 0,126 N/m.
DAFTAR PUSTAKA
Adisalamun, Djumali M., Ani S., Titi C. S. dan Yandra A., 2012, Adsorpsi Surfaktan Nonionik Alkil Poliglikosida pada Antarmuka Fluida-Fluida, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 9 (1), Bogor.
Aufari M. A., Sia R. dan Renita M., 2013, Pemurnian Crude Glycerine Melalui Proses Bleaching Dengan Menggunakan Karbon Aktif, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 2 (1), Universitas Sumatera Utara.
Basri, 2009, Karakteristik Hidraulik Aliran Dua Fasa pada Pipa Kapiler, JIMT, Vol. 6
(2), Universitas Tadulako.
James, Joyce, Colin B. dan Helen S., 2008, Prinsi-prinsip sains untuk keperawatan, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Oxtoby D. W., 2001, Prinsip-prinsip Kimia Modern, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Young H. D. dan Freedman R. A., 2002, Fisika Universitas, Penerbit Erlangga, Jakarta.