BAB I RHEOLOGI
description
Transcript of BAB I RHEOLOGI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rheologi berasal dari bahasa yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu). Digunakan istilah ini untuk
pertama kali oleh Bingham dan Croeford untuk menggunakan aliran cairan dan deformasi dari padatan.
Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu
cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas
dinyatakan dalam symbol η.
Rheologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang sifat zat cair atau deformasi zat padat.
Praktikum ini membahas masalah cara perhitungan Viskositas dengan menggunakan alat tertentu yang
dikenal dengan nama Viscometer.
Prinsip dasar rheologi telah digunakan dalam penyelidikan zat,tinta,berbagai adonan,bahan-
bahan untuk pembuat jalan,kosmetik,produk hasil peternakan,serta sediaan-sediaan farmasi dan
analisis produk-produk farmasi seperti emulsi, pasta, dan lotion untuk obat dan kosmetik.
Oleh karena itu dilakukan praktikum ini untuk
1.2 Tujuan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Istilah rheologi, berasal dari bahasa Yunani rheo (mengalir) dan logos (ilmu), diusulkan oleh
Bingham dan Crawford (seperti dilaporkan oleh Fischer) untuk menggambarkan aliran-aliran cairan dan
deformasi dari padatan. Viskositas adalah suatu pernyataan tentang tahanan dari suatu pernyataan
tentang tahanan dari suatu cairan untuk mengalir, semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanan
tersebut. Seperti akan dijelaskan berikutnya, cairan sederhana (biasa) dapat dijelaskan dalam istilah
viskositas absolute. Akan tetapi, sifat-sifat reologi dispersi heterogen lebih kompleks dan tidak dapat
dinyatakan dengan suatu nilai tunggal. Martin, Alfred dkk. 1990, Farmasi Fisika edisi ketiga, Jakarta: UI-
Press
Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :
• Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang
dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).
• Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk
menyebabkan aliran
F’/A = η dv/dr
η = (F’/A) / (dv/dr)= F / G
Penggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan deformasinya ada dua yaitu:
a) Sistem Newton
b) Sistem Non Newton
Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau
tidak.
A. Sistem Newton
Pada cairan Newton, hubungan antara shearing rate dan shearing stress adalah linear, dengan suatu
tetapan yang dikenal dengan viskositas atau koefisien viskositas. Tipe alir ini umumnya dimiliki oleh zat
cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhana dengan volume molekul kecil. Tipe aliran
yang mengikuti Sistem Newton, viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak
tergantung pada kecepatan geser, sehingga viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser.
B. Sistem Non Newton
Pada cairan non-Newton, shearing rate dan shearing stress tidak memiliki hubungan linear,
viskositasnya berubah-ubah tergantung dari besarnya tekanan yang diberikan. Tipe aliran non-Newton
terjadi pada dispersi heterogen antara cairan dengan padatan seperti pada koloid, emulsi, dan suspense
cair,salep. Ada 3 jenis tipe aliran dalam sistem Non-Newton, yaitu : PLASTIS, PSEUDOPLASTIS, dan
DILATAN.
Aliran Plastis
Kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau auakan
memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu
yang dikenal dengan sebagai harga yield. Cairan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress
dicapai sebesar yield value tersebut.,
f adalah yield value
Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam suspensi pekat.
Adanya yield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan
(disebabkan oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi.
Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspensi yang
terflokulasi, makin tinggi yield value-nya.
Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti
dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran
pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem
plastis, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis
dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggal
Viskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. FN = η’ G
Eksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran
tersebut sama dengan aliran newton.
Aliran Dilatan
Aliran dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi
tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of
shear. Jika stress dihilangkan, suatu sistem dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.
Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous. Suatu bahan apabila dipanaskan
sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-
pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida. Satuan
viskositas fluida dalam sistem cgs adalah dyne det cm-2, yang biasa disebut dengan istilah poise di mana
1 poise sama dengan 1 dyne det cm-2. Viskositas dipengaruhi oleh perubahan suhu. Apabila suhu naik
maka viskositas menjadi turun atau sebaliknya (Budianto, 2008). Budianto, A. 2008. Metode Penentuan
Koefisien Kekentalan Zat Cair Dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Seminar Nasional IV
SDM Teknologi Nuklir Yogyakarta.
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa
tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
a. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan newton bisa ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan
tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika ia mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald.
Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang
viskositasnya sudah diketahui ( biasanya air ) untuk lewat 2 tanda tersebut.
b. Viskometer Hoppler
Berdasrkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya
gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat
dari kaca ) melalui tabung gelas yang hampir tikal berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola
merupakan fungsi dari harga resiprok sampel.
c. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari
cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran
sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan
penueunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar
memadat. Hal ini disebt aliran sumbat.
d. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga
posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecapatan dan sampelnya
digeser didalam ruang semit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.
J.Sinko, Patrick. 2012, Farmasi Fisika dan Ilmu Farmasetika, Jakarta: EGC
2.2 Tinjauan Bahan