LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FARMASI FISIKA II

TEGANGAN PERMUKAAN

NAMA : NITA SARI

NPM : 260110140044

HARI/TANGGAL PRAKTIKUM : SELASA , 21 APRIL 2015

ASISTEN : 1. IMAM HAFIZ RAHAYUDA

2. KHOIRUNNISA ALFITRIA

LABORATORIUM FARMASI FISIKA II

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2015

ABSTRAK

Tegangan permukaan adalah gaya yang diperlukan untuk menarik atau

memperluas permukaan sebesar satu satuan luas. Tegangan permukaan terjadi

karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang, sehingga permukaannya

tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara

molekul air. Apabila dua cairan bercampur dengan sempurna, tegangan

permukaan tidak akan terjadi. Surfaktan adalah zat yang dapat menurunkan

tegangan pemukaan, sehingga penambahan surfaktan pada suatu zat dapat

menurunkan tegangan permukaannya. Pada percobaan dilakukan uji tegangan

permukaan dengan sampel olive oil dan penambahan surfkatan dengan berbagai

variasi volume. Surfaktan yang digunakan adalah tween 80 . Dari percobaan dapat

disimpulkan bahwa alat penentu tegangan permukaan dapat ditentukan dengan

mengkalibrasi dengan menentukan titik nolnya, tegangan permukaan dapat

ditentukan dengan metode lempengan wilhelmy, tegangan permukaan dapat

ditentukan dengan menggunakan perbandingan antara gaya dengan dua kali luas

pelat kaca. Penambahan surfaktan dapat menurunkan tegangan permukaan.

Kata kunci : Tegangan permukaan, kohesi, metode lempengan wilhelmy,

surfaktan,

ABSTRACT

Surface tension is the force required to pull or expand the surface by one

unit area. Surface tension occurs because the surface of the liquid tends to stiffen,

so the surface looks like a thin membrane. This is influenced by the force of

cohesive force between water molecules. If the two liquids mix perfectly, surface

tension will not occur. Surfactants are substances that can lower the surface

tension, so that the addition of surfactant to a substance can reduce the surface

tension. In experiments conducted by the surface tension of the test sample olive

oil and the addition of surfactant to the volume variations. The surfactant used is

tween 80. From the experiments it can be concluded that the decisive tool surface

tension can be determined by calibrating to determine the null point, the surface

tension can be determined by the Wilhelmy plate method, the surface tension can

be determined by using a comparison between the styles with twice the size of the

glass plates. The addition of surfactant can lower the surface tension.

Keywords: surface tension, cohesive force, Wilhelmy plate method, surfactants.

TEGANGAN PERMUKAAN

I. TUJUAN

1. Mengkalibrasi alat penentu tegangan permukaan

2. Menentukan tegangan permukaan

3. Menghitung tegangan permukaan dengan menggunakan alat

tegangan permukaan.

II. PRINSIP

1. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk

menarik atau memperluas permukaan sebesar satu satuan luas

(Chang,2005).

Rumus tegangan permukaan:

=

keterangan : = tegangan permukaan ( N/m atau dyne/cm)

d = panjang permukaan ( m atau cm)

( Kamajaya,2007).

2. Adhesi dan Kohesi

Adhesi didefinisikan sebagai sebagai gaya tarik menarik antar

partikel yang berbeda jenis. Kohesi didefinisikan sebagai gaya

tarik menarik antar partikel sejenis (Febriyani,2014).

3. Konsentrasi Misel Kritis

Misel adalah kumpulan molekul berukuran koloid, walaupun tidak

ada tetesan lemak. Misel hanya terbentuk diatas konsentrasi misel

kritis (CMC) dan di atas temperatur kraft (Atkins, 1997).

III. REAKSI

-

IV. TEORI DASAR

Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang

terdapat pada antar muka dua fase cair yang tidak tercampur dan selalu

lebih kecil daripada tegangan permukaan karena gaya adesif antara dua

fase cair yang membentuk suatu antar muka adalah lebih besar

daripada bila suatu fase cair dan suatu fase gas berada bersama sama

(Martin, 2008).

Gaya tarik molekul molekul dalam cairan sama ke segala

arah. Tetapi molekul molekul pada permukaan lebih menarik ke dalam

cairan. Hal ini dikarenakan jumlah molekul molekul dalam fase uap

lebih kecil daripada fase cair yang ada gelembung gas berbentuk bulat

yang menyebabkan memiliki luas permukaan terkecil (Sukardjo,

2002).

Molekul biasanya saling tarik-menarik. Dibagian dalam

cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul cairan

di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan

lainnya karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya,

maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada

di bagian dalam caian. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di

permukaan di tarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan

bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang

berarah ke bawah karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah,

maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas

permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang

menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh

selaput elastis yang tipis (Anief, 1993).

Tegangan dalam permukaan ini adalah gaya per satuan

panjang yang harus sejajar pada permukaan untuk mengimbangi

tarikan ke dalam . Tegangan permukaan mempunyai satuan dyne/cm ,

dalam sistem cgs

( Martin,1990).

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( Moechtar,1990).

Bila dua cairan bercampur dengan sempurna tidak ada

tegangan antar muka yang terjadi (Atkins, 1999).

Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair

cenderung untuk menegang, sehingga permukaannya tampak seperti

selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara

molekul air. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya

kohesinya lebih kecil dari pada gaya adesinya dan pada zat yang non-

adesiv berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan yang sering

digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zat 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 zat yang berbeda (adesi) (Ansel, 1985) .

Istilah permukaan biasanya dipakai bila membicarakan suatu

antarmuka gas/cair. Walaupun istilah ini akan dipakai dalam

penentuan tegangan permukaan. Karena setiap artikel zat, apabila itu

bakteri, sel, koloid, granul atau manusia, mepunyai suatu antarmuka

pada batas sekelilingnya, maka pada topik ini memang penting.

Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang terdapat

antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur, sedangkan tegangan

permukaan adalah gaya persatuan panjang bias juga digambarkan

dengan suatu rangka kawat tiga sisi dimana suatu bidang datar

bergerak diletakkan (Martin, 1990).

Molekul-molekul zat aktif permukaan (surfaktan) mempunyai

gugus polar dan non polar. Bila suatu zat surfaktan didispersikan

dalam air pada konsentrasi yang rendah, maka molekul-molekul

surfaktan akan terabsorbsi pada permukaan membentuk suatu lapisan

monomolekuler. Bagian gugus polar akan mengarah ke udara. Hal ini

mengakibatkan turunnya tegangan permukaan air. Pada konsentrasi

yang lebih tinggi nolekul-molekul surfaktan masuk ke dalam air

membentuk agregat yang dikenal sebagai misel. Konsentrasi pada saat

misel ini mulai terbentuk disebut konsentrasi misel kritik (KMK). Pada

saat KMK ini dicapai maka tegangan permukaan zat cair tidak banyak

lagi dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi misel kritik suatu

surfaktan dapat ditentukan dengan metode tegangan permukaan

(Kosman, 2006).

Pengukuran tegangan permukaan dan tegangan antar muka

ada beberapa metode (cara) yang ada untuk mendapatkan tegangan

permukaan dan antar muka yaitu metode kenaikan dan Du Noy Ring

( Ginting, 2002).

V. ALAT DAN BAHAN

5.1 Alat 5.2 Bahan

a. alat pengukur tegangan a. Minyak jarak

permukaan ( oleum ricini)

b. cawan petri b. Minyak wijen

( oleum sesami)

c. gelas beaker c. Natrium lauril sulfat

d. oleum olivarum ( olive oil)

e. tween 80

VI. PROSEDUR

Percobaan dimulai dengan mengkalibrasi alat penentu tegangan

permukaan . Titik nol ditentukan untuk mengkalibrasi alat penentu

tegangan permukaan.

Penentuan tegangan permukaan. Zat cair uji dituangkan ke wadah

yang cocok ( cawan petri atau beaker glass). Bagian kaca dicelupkan

tepat pada permukaan cairan. Beban diberikan hingga kawat atau pelat

kaca lepas dari permukaan.

Perhitungan tegangan permukaan. Tegangan permukaan dapat

dihitung dengan kawat menggunakan rumus =

. Atau dengan pelat

kaca dengan rumus =

.

VII. HASIL PENGAMATAN

a. Tabel pengamatan

Panjang kaca = 4,16 cm

Tebal kaca = 0,50 cm

NO Bahan Uji Surfaktan (ml) Bobot Beban ( mg) Rata Rata ( g) ( dyne/cm)

1 20 ml 0 ml 4 mg

0,0048 g 0,505 2 20 ml 0 ml 5,3 mg

3. 20 ml 0 ml 5,1 mg

1. 19,9 ml 0,1 ml 4,5 mg

0,0047 g 0,494 2. 19,9 ml 0,1 ml 5 mg

3. 19,9 ml 0,1 ml 4,6 mg

1. 19,7 ml 0,3 ml 4,9 mg

0,0043 g 0,452 2. 19,7 ml 0,3 ml 4 mg

3. 19,7 ml 0,3 ml 4 mg

1. 19,5 ml 0,5 ml 4,3 mg

0,0039 g 0,410 2. 19,5 ml 0,5 ml 3,9 mg

3. 19,5 ml 0,5 ml 3,6 mg

1. 19,2 ml 0,8 ml 4 mg

0,0041 g 0,431 2. 19,2 ml 0,8 ml 3,9 mg

3. 19,2 ml 0,8 ml 4,5 mg

1. 19 ml 1 ml 4,2 mg

0,0043 g 0,452 2. 19 ml 1 ml 4,3 mg

3. 19 ml 1 ml 4,5 mg

b. Perhitungan

=

1. =

= 0,505 dyne/cm

2. =

= 0,494 dyne/cm

3. =

= 0,452 dyne/cm

4. =

= 0,410 dyne/cm

5. =

= 0,431 dyne/cm

6. =

= 0,452 dyne/cm

c. Grafik

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 0,1 0,3 0,5 0,8 1te

gan

gan

pe

rmu

kaan

(dyn

e/c

m)

volume surfaktan (ml)

GRAFIK TEGANGAN PERMUKAAN DENGAN

VOLUME SURFAKTAN

VIII. PEMBAHASAN

Pada percobaan kali ini dilakukan penentuan tegangan permukaan

dengan menggunakan metode wilhelmy. Metode ini menggunakan

pelat kaca untuk menentukan tegangan permukaannya. Percobaan

dilakukan untuk menentukan tegangan permukaan pada sampel olive

oil. Sampel juga ditambahkan surfaktan dengan berbagai variasi

volume surfaktan. Surfaktan yang digunakan adalah tween 80.

Alat penentu tegangan permukaan sebelumnya dilakukan kalibrasi

dengan menentukan titk nol dari alat penentu tegangan permukaan.

Kalibrasi ini bertujuan agar alat yang digunakan benar benar telah

akurat telah menunjukkan titik nol sehingga mempermudah dalam

pengamatan.

Percobaan tegangan permukaan menggunakan sampel olive oil.

Selain olive oil juga dapat menggunakan oleum ricini,oleum

sesami,parafin cair. Dan surfaktan yang digunakan adalah tween 80.

Surfaktan adalah zat yang dapat menurunkan tegangan permukaan.

Selain tween 80 juga terdapat surfaktan lain yaitu natrium lauril sulfat.

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan

ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan

menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-

ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat

membentuk misel (micelles), suatu molekul sabun mengandung suatu

rantai hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari

molekul sabun bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar,

sedangkan ujung ion bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena

adanya rantai hidrokarbon, sebuah molekul sabun secara keseluruhan

tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi dengan mudah akan

tersuspensi di dalam air.

Cara kerja dari surfaktan sangatlah unik karena bagian yang

hidrofilik akan masukkedalam larutan yang polar dan bagian yang

hidrofilik akan masuk kedalam bagian yang non polar sehingga

surfaktan dapat menggabungkan (walaupun sebenarnya tidak bergabun

g )kedua senyawa yang seharusnya tidak dapat bergabung tersebut.

Namun semua tergantung pada komposisi dari komposisi surfaktan

tersebut. Jika bagian hidrofilik lebih dominandari hidrofobik maka ia

akan melarut kedalam air, sedangkan jika ia lebih banyak

bagianhidrofobiknya maka ia akan melarutdalam lemak dan keduanya

tidak dapat berfungsi sebagaisurfaktan.Bagian liofilik molekul

surfaktan adalah bagian nonpolar, biasanya terdiri

dari persenyawaanhidrokarbon aromatik atau kombinasinya, baik jenu

h maupun tidak jenuh.Bagian hidrofilik merupakan bagian polar

dari molekul, seperti gugusan sulfonat, karboksilat,ammonium

kuartener, hidroksil, amina bebas, eter, ester, amida. Biasanya,

perbandingan bagian hidrofilik dan liofilik dapat diberi angka yang di

sebut keseimbangan Hidrofilik dan Liofilik yang disingkat KHL, dari

surfaktan.

Dari data pengamatan diketahui bahwa 20 ml olive oil tanpa

penambahan surfaktan memiliki tegangan permukaan sebesar 0,505

dyne/cm. Penambahan surfaktan sebanyak 0,1 ml dalam olive oil

sebanyak 19,9 ml memiliki tegangan permukaan sebesar 0,494

dyne/cm. Penambahan surfaktan pertama ini menyebabkan penurunan

tegangan permukaan. Penambahan surfaktan sebanyak 0,3 ml dalam

olive oil 19,7 ml memiliki tegangan permukaan sebesar 0,452

dyne/cm. Dari data ini juga tegangan permukaan mengalami

penurunan dari penambahan surfaktan yang pertama. Penambahan

surfaktan sebanyak 0,5 ml dalam olive oil sebanyak 19,5 ml memiliki

tegangan permukaan sebesar 0,410 dyne/cm. Dari data tersebut

tegangan permukaan mengalami penurunan dari semula dan bila

dibandingkan dengan penambahan surfaktan yang kedua. Penambahan

surfaktan sebanyak 0,8 ml dalam olive oil sebanyak 19,2 ml memiliki

tegangan permukaan sebesar 0,431dyne/cm. Dari data tersebut

tegangan permukaan mengalami kenaikkan bila dibandingkan dengan

penambahan surfaktan sebelumnya. Penambahan surfaktan sebanyak 1

ml dalam 19 ml olive oil memiliki tegangan permukaan sebanyak

0,452 dyne/cm. Dari data tersebut tegangan mengalami kenaikkan bila

dibandingkan dengan penambahan surfaktan sebelumnya.

Dari data pengamatan, dihasilkan grafik tegangan permukaan

dengan volume surfaktan seperti pada data pengamatan. Grafik yang

dihasilkan seharusnya menurun seiring dengan penambahan surfaktan.

Grafik yang menurun seharusnya dihasilkan karena tegangan

permukaan akan menurun ketika dilakukan penambahan pada volume

surfaktan. Namun dalam percobaan terdapat sampel yang justru

meningkat tegangan permukaanya. Hal ini dapat dikarenakan

penambahan surfaktan yang kurang tepat seperti data yang seharusnya.

Misalkan saja pada data ke lima yang seharusnya penambahan

surfaktan 0,5 ml namun tegangan permukaan justru naik dibanding

penambahan surfaktan sebelumnya. Hal ini dikarenakan volume

surfaktan tersebut tidak tepat 0,5 ml atau kurang dari 0,3 ml sehingga

tegangan permukaan mengalami kenaikkan dibanding sebelumnya.

Volume yang hilang ini terjadi karena surfaktan masih tersisa pada

gelas ukur sehingga volumenya berkurang.

Variasi volume surfaktan pada percobaan bertujuan untuk

mengetahui jumlah volume maksimal surfaktan yang diberikan

sehingga dapat memepengaruhi tegangan permukaan. Dengan kata lain

untuk mengetahui pada volume berapakah ketika terbentuk kmk atau

konsentrasi mise kritis dimana penambahan surfaktan sebanyak

apapun tidak akan memberikan pengaruh pada tegangan permukaan.

Pada suatu permukaan cairan, untuk menambah luas permukaan

caira, diperlukan kerja untuk membawa molekul molekul bagian dalam

dan melawan gay tariknya. Semakin besar luas permukaannya maka

semakin besar pula energi permukaan .

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.

IX. SIMPULAN

1. Alat penentu tegangan permukaan dapat ditentukan dengan

menentukan titik nolnya.

2. Tegangan permukaan dapat ditentukan dengan metode lempengan

Wilhelmy

3. Tegangan permukaan dapat dihitung dengan rumus =

DAFTAR PUSTAKA

Anief, Moh.1993. Ilmu Meracik Obat . Yogyakarta :UGM Press.

Ansel, Howard C. 1985 . Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Jakarta : UI Press.

Atkins, P. W. 1999. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.

Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar. Jakarta : Erlangga.

Febriyani, Eka. 2014. Adhesi Kohesi. Avaible online at

http://www.informasipendidikan.com/2014/12/kohesi-dan-adhesi.html?m=1

[ 18 April 2015].

Giancolli, Douglas. 2001. Fisika jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Ginting, H dan Metti H. 2002. Tegangan Permukaan Cairan dengan Metode

Dropout dan Metode Buble. Avaible online at

http://library.usu.ac.id/download/ft/kimia-Hendia.3.pdf [ 19 April 2015].

Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika. Jakarta : Grafindo.

Kosman, R. dkk. 2006. Bahan Ajar Farmasi Fisika . Makassar : Universitas

Muslim Indonesia.

Martin, A.S. dan Arthur C . 1990. Farmasi Fisik . Jakarta : UI Press.

Moechtar. 1990. Farmasi Fisik. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada Press.

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Yogyakarta : Rineka Cipta.