PETUNJUK PRAKTIKUM

FARMASI FISIKA I

Disusun Oleh :

Tim Penyusun

Editor :

Prof. Dr. Sabirin Matsjeh

Nelly Wahyuni, M. Si

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS KEDOKTERAN & ILMU

KESEHATAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

Percobaan IPENENTUAN KERAPATAN DAN BOBOT JENIS

Tujuan : Menentukan kerapatan dan bobot jenis

Teori :Kerapatan adlh massa per unit vol suatu zat pd temperatur ttt.

Kerapatan mrpkn slh satu sifat fisika yg plg definitif dg demikian dpt digunakan utkmenentukan kemurnian suatu zat.

Bobot jenis adlh perbandingan kerapatan suatu zat trhdp kerapatan air pd suhu 4ºC (dt4). Karena dlm sistem metrik kerapatan air pd 4ºC sama dg 1 gr/cc, maka nilai numerik kerapatan dan bobot jenis air dlm sistem ini adlh sama.

Jk kerapatan dinyatakan sbgai satuan bobot n vol, maka bobot jenis mrpkn bilangan abstrak. bobt jenis menggambarkan hubungan antara bobot suatu zat baku, misal air, yg mrpkn zat baku utk sebagian bsr perhitungan dlm farmasi n dinyatakan memiliki bobot jenis 1,00.

Hubungan antara massa n vol tdk hnya menunjukkan ukuran n bobot molekul suatu komponen, ttpi jg gaya-gaya yg mempengaruhi sifat karakteristik pemadatan. Dlm sistem metrik kerapatan diukur dlm gr/mm utk cairan atau gr/cm3 utk zat padat.

Disamping itu dikenal definisi bobot jenis yang lain, yaitu ratio kerapatan suatu zat trhdp air pada t yg sama (dtt).

Metode Kerja :A. Menentukan Vol Piknometer pd Suhu Percobaan

1. Timbang piknometer yg bersih n kering dg seksama2. Isi pikno dg air sampai penuh lalu ditimbang, lalu direndam dlm

air es shg suhunya mencapai lbh krg 2ºC di bwh suhu percobaan3. Pikno ditutup, pipa kapilernya dibiarkan terbukan suhu dibiarkan

naik sampai suhu percobaan, lalu pipa kapiler piknometer ditutup4. Biarkan suhu air dlm pikno mencapai suhu kamar, lalu air yg

menempel dibersihkan n ditimbang dg seksama5. Lihat dl tabel, brp kerapatan air pd suhu percobaan n digunakan

utk menghitung vol air = vol pikno

Cara perhitungan:Misalnya : Bobot pikno + air = a + b gr

Bobot pikno kosong = a gr _Bobot air = b gr

Dr tabel diket kerapatan air pd suhu percobaan = ρ air

b grρ air gr/ml

b mlρ ml

Vol pikno = Vol air = = Vp mlB. Penentuan Bobot Jenis Zat Cair X (etanol, aseton, kloroform)

Lakukan penimbangan zat X dg menggunakan pikno sama seperti percobaan A, misal bobot zat = c gr = (bobot pikno + zat) – (bobot pikno kosong)

Kerapatan zat cair X = = gr/ml

C. Penentuan Kerapatan Zat Padat yg Kerapatannya Lebih Besar daripada Air1. Lakukan peninmbangan zat padat yg akan ditentukan kerapatannya,

misal = x gr2. Masukkan zat padat tsb ke dlm pikno yg sama, lalu diisi penuh dg air3. Lakukan penimbangan dg memperhatikan suhu percobaan sama

seperti suhu percobaan A. Misal bobotnya = d gr4. Perhitungan :

Bobot pikno + zat padat + air = d grBobot zat padat = x grBobot pikno + air = (d – x) gr Bobot air = (d – x – a) grBobot air yg ditumpahkan o/ adanya zat padat = (b – (d – x – a)) gr atau

= (b – d + x + a)

Vol air yg ditumpahkan = Vol zat padat = (b – d + x + a) gr = (b – d + x + a) ml

ρ air gr/ml ρ air

Kerapatan zat padat = =

D. Penentuan Kerapatan Zat Padat yg Kerapatannya Lebih Kecil daripada Air1. Lakukan seperti cara C dg mengkaitkan zat tsb dg suhu pemberat yg

kerapatannya n massanya sdh diket2. Coba terangkan cara perhitungannya.

Percobaan IIKOEFISIEN PARTISI

Tujuan : mengetahui pengaruh pH trhdp koefisien partisis obt yg bersifat as.lemah dlm campuran pelarut kloroform-air

Teori :Koefisien partisi lipida-air suatu obat adlh perbandingan kadar obat dlm

fase lipid n fase air stlh dicapai kesetimbangan.Peranan koefisien partisi obat dlm bidang farmasi sgt ptg. Teori – teori

ttg absorbsi, ekstraksi n kromatografi bnyk terkaitdg teori koefisien partisinya.Hal ini disebabkan o/ komponen dinding usus yg sbgian bsr trdri dr

lipida. Dg dmikian obat-oba yg mudah larut dlm lipida akan mudah melaluinya. Sebaliknya obat-obat yg sukarlarut dlm lipida akan sukar diabsorpsi. Obat-obat yg mudah larut dlm lipida tsb dg sendirinya memiliki koefisien partisi lipida-air yg bsr, sbliknya obat-obat yg sukar larut dlm lipida memiliki koefisien partisi yg kcl.

Pd umumnya obat-obatbersifat as.lemah. Jk obat tsb dilarutkan dlm air, sbgian akan terionisasi. Besarnya fraksi obat yg terionkan tergantung pH larutannya. Obat-obat yg tdk terionkan (unionized) lbh mudah larut dalam lipida, sebaliknya yg dlm bentuk ion kelarutannya kcl atau bahkan praktis tdk larut, dg demikian pengaruh pH trhdp kecepatan absorpsi obat yg bersifat as.lemah atau basa lemah sgt besar bercampur dg garamnya shg mjd larutan buffer.

Utk menghitung fraksi obat yg tdk terionkan dpt digunakan persamaan Henderson-Hasselbach, yaitu :

Utk basa lemah berlaku :

Ada 2 macam koefisien partisi :

c grVp ml

c Vp

x gr(b – d + x + a) / ρ air

ml

x ρ air gr/ml(b – d + x + a)

1. Koefisien Partisi atau TPC (True Partition Coefficient)Utk koefisien partisi ini pd percobaannya hrs memenuhi syarat kondisi

sebagai berikut :(a) Antara kedua pelarut benar-benar tdk dpt bercampur satu sama lain(b) Bahan obatnya (solute) tdk mengalami asosiasi atau disosiasi(c) Kadar obatnya relatif kcl (<0,01 M)(d) Kelarutan solute pd msg2 pelarut kcl

Jika semua persyaratan tsb dipenuhi, maka berlaku persamaan :

Dimana C1 = kadar obat dlm fase lipoid ; C2 = kadar obat dlm fase air

2. Koefisien Partisi Semu atau APC (Apparent Partition Coefficient)Apabila persyaratan TPC tdk terpenuhi, maka hasilnya adlh

koefisien partisi semu.Dlm biofarmasetika n pd berbagai tujuan yg lain, umumnya memiliki

kondisi non ideal n tdk disertai koreksinya, shg hasilnya adlh koefisien partisi semu. Biasanya fase lipoid adlh oktanol, kloroform, sikloheksan, isopropil miristat, dll. Fase airyg biasa digunakan adlh larutan dapar. Pd

keadaan ini berlaku persamaan : dimana, = kadar

obat dlm fase air mula-mula

= kadar obat dlm fase air stlh mncpai

kstimbangan = vol fase air = vol fase lipoid

Suhu yg digunakan : 30ºC dan 37ºC

Cth perhitungan larutan as.salisilat yg dibuat pd pH 3,5 (Ka = 1,06 x 10 -3), jk kadar total asam n garamnya 0,01 M.

Jadi [asam salisilat] = 0,0023 M= 0,0023 x 138,32 gr/L= 0,318 gr/L

[natrium salisilat] = (0,01-0,0023) M= 0,0077 M= 0,0077 x 160,11 gr/L= 1,233 gr/L

Cara Kerja :1. Percobaan koefisien partisi

a. Buat larutan buffer salisilat 0,01 M dg pH 3, 4 dan 5 dr as.salisilat yg ditambah natrium hidroksida hingga pH yg diket

b. Ambil masing-masing larutan 25 ml n dimasukkan dlm tabung percobaan

c. Tambahkan pd larutan tsb 10 ml kloroform p.a lalu diinkubasi pd suhu 37ºC

d. Stlh kira-kira 2 jam tentukan kadar salisilat dlm fase air n di ulangi tiap 30 menit. Tsb Kesetimbangan dicapai apabila beberapa kali penentuan kadar tsb hasilnya sdh konstan (tdk ada penurunan kadar salisilat pd fase air)

e. Hitung msg2 koefisien partisinya pd ketiga macam pH tsbf. Buatlah kurva hubungan antara APC sbgai fungsi pH

2. Cara penentuan kadar salisilata. 2 ml fase air pd percobaan koefisien partisi diencerkan hingga 50 mlb. 2 ml dr hasil pengenceran tsb ditambah 2 ml larutan besi III klorida 1%

dlm as.nitrat akan trjdi warna unguc. Resapannya dibaca pd 525 nmd. Tentukan kadar salisilat dg menggunakan kurva baku yg tersedia

Percobaan IIIBUFFER DAN KAPASITAS BUFFER

Tujuan : Memperkenalkan cara pembuatan buffer n penetapan pH larutan serta penentuan kapasitasnya.

Teori :Buffer dpt didefinisikan sbgai campuran asam/basa lemah dg

garamnya. Fungfi buffer adlh mempertahankan pH larutan saat ditambahkan asam.basa dalam jumlah relatif sdkt.

Mekanisme buffer dpt mempertahankan pH larutan adlh akibat pengaruh ion yg sama (common ion effect), dg gambaran scr skema sbgai berikut :

H – Ac H3O+ + Ac-

Na – Ac Na+ + Ac-

Ac- hasil ionisasi Na-Ac akan ”ditangkap” oleh H3O+ n membentuk molekul H-Ac, shg kadar H3O+ berkurang diikuti dg kenaikan kadar H-Ac. Dg demikian, apabila penurunan kadar H3O+ proporsional dg kenaikan kadar H-Ac, maka harga kesetimbangan Ka dpt dipertahankan utk relatif konstan.

Perbandingan kadar asam (lemah) dg garamnya, utk preparasi larutan buffer yg dpt mempetahankan pH ttt, dpt diperhitungan dg persamaan buffer yg disusun o/ Haderson-Hasselbach :

fi = fraksi terionkan garamfu = fraksi tak terionkan asam

persamaan tsb valid n reliable utk preparasi larutan buffer dg range pH 4-10. Faktor-faktor yg mempengaruhi pH larutan buffer adlh penambahan garam netral, pengenceran dg sejumlah besar solven n suhu.

Kapasitas buffer adlh parameter kuantitatif yg menunjukkan kekuatan (resistensi) utk mempertahankan pH, yg diungkapkan seperti persamaan berikut :

= Jmlh ttt penambahan reagensia (g.Eq/L) yg menyebabkan perubahan pH

= Perubahan akibat penambahan sejumlah reagensiaPersamaan tsb selanjutnya diperbaiki lbh lanjut o/ Koppel n Spiro, serta

Van Slyke, yaitu :

C = kadar total = jumlah kadar molar asam + garam

Persamaan (3) akan mencapai maksimum saat pH = pKa Ka = ( ),

maka :

Cara kerja :1. Berdasarkan persamaan (1), ttpkan penyusun larutan buffer fosfat pH 3

n pH 8, yaitu sjmlh ttt larutan as.fosfat n larutan sodium hidroksida.2. Ke dlm sejumlah larutan as.fosfat 0,1 M, masukkan larutan natrium

hidroksida 0,1 M sdkt demi sdkt lewat buret, amati n catat perubahan pH (yg ditunjukkan pH meter yg terpasang) tiap satuan vol.

3. Lewat cara yg sama, tambahkan larutan sodium hidroksida 0,1 M sdkt demi sdkt ke dlm buffer asetat pH 5 dg kapasitas buffer 0,010 ; 0,050 n 0,100.

4. Buatlah kurva hubungan antara jmlh larutan sodium hidroksida yg ditambahkan dg pH larutan.

H2O

Percobaan IVKELARUTAN INTRINSIK OBAT

Tujuan : Memperkenalkan konsep n proses pendukung sistem kelarutan obat n menentukan parameter kelarutan zat.

Teori :Kelarutan adlh kadar jenuh solute dlm sejumlah solven pd suhu ttt yg

menunjukkan bhw interaksi spontan satu atau lebih solute dg solven telah trjd n membentuk dispersi molekuler yg homogen.

Suatu larutan dikatakan larutan jenuh apabila trjd kesetimbangan antara fase solute n fase solven dlm larutan yg bersangkutan. Variabel-variabel yg dpt dipilih utk penetapan kelarutan dirumuskan o/ aturan fase Gibbs, yaitu F = C – P + 2.

dimana, F = derajat kebebasan (variabel, misal : T, P,C)C = jumlah komponenP = jumlah fase

Kelarutan dpt diungkapkan melalui banyak cara antara lain dg menyatakan jumlah pelarut (dlm mL) yg dibutuhkan utk setiap gram solute, dg pendekatan yg berupa perbandingan, misal : 1 bagian solute dpt larut dlm 100 – 1000 solven disebut sukar larut, fraksimol n molar.

Kelarutan suatu zat (solute) dlm solven ttt digambarkan sbgai like disolves like (senyawa atau zat yg strukturnya menyerupai akan saling melarutkan), yg penjabarannya didasarkan atas polaritas antara solven n solute yg dinyatakan dg tetapan dielektriku, atau momen dipol, ikatan hidrogen, ikatan Van der Walls (london) atau ikatan elektrostatik yg lain.

Kelarutan gas dlm cairan dipengaruhi tekanan, suhu, salting out, n reaksi kimia, sedangkan perhitungan kelarutan dpt dilakukan menurut hukum Henry (tetapan α) maupun koefisien absorbsi Bunsen (tetapan α).

Kelarutan cairan dlm cairan dpt digolongkan mjd dua atas dasar ada tdknya penyimpangan trhdp hk.Raoult. Dsbt larutan ideal (larutan nyata = real solution) apabila tdk ada penyimpangan trhdphukum Raoultn disebut larutan non ideal apabila ada penyimpangan. Dlm hal ini perlu diperhatikan ttg sistem (tercampur sempurna/sebagian), pengaruh zat asing, komponen penyusun (binair/ternair), tetapan dielektrik, hubungan molekular, danluas permukaan molekular.

Kelarutan zat padat dlm cairan merupakan masalah yg lebih komplek tetapi plg banyak dijumpai dlm kefarmasian. Asumsi dasar utk kelarutan zat padat dlm (sebagai) larutan ideal adlh tergantung pd suhu percobaan (proses larut), suhu (titik) lebur solute, dan beda entalpi peleburan molar (ΔHf) solute (yg dianggap sama dg panas pelarutan molar solute). Hubungan tsb yg diturunkan dr hukum-hukum termodinamika dirumuskan o/ Hildebrant n Scott sebagai berikut :

= kelarutan ideal zat dlm fraksimol= beda entalpi peleburan

= suhu leburT = suhu percobaanR = tetapan gas

Tetapi tipe larutan ideal ini jarang sekali dijumpai dlm praktek. Utk larutan non-ideal hrs diperhitungkan pula faktor-faktor aktivitas solute yg koefisiennya sebanding dg volume (molar) solute n fraksi volume solven, parameter kelarutan (δ) yg besarnya sama dg harga akar tekanan dalam (√Pi) solute n interaksi antara solven-solute. Dg demikian persamaan yg plg sederhana utk larutan non-ideal, dinyatakan sebagai kelarutan regular dirumuskan o/ Scatchard-Hildebrand sebagai berikut :

Dimana : V2 = volume molar solute δ2 = parameter kelarutan solute

Ф1 = fraksi mol solven δ1 = parameter kelarutan solven

Keterbatasan persamaan ini adlh tdk cocok utk proses yg didlmnya trjd solvasi n asosiasi antara solute n solven, demikian pula utk larutan elektrolit. Persamaan (2) hanya berlaku apabila dlm larutan tdk terdapat ikatan lain selain ikatan Van der Walls.

Alat : Bahan :

* Tabung uji kelarutan * Kafein* Shaking thermostaic waterbath * Dioksan* Spektrofotometer * Air* Alat-alat gelas

Cara Kerja :1. Hubungkan kelarutan Intrinsik obat dg tetapan dielektrik solven dg suhu.

a. Buat pelarut campuran antara dioksan (δ1 = 10,0) dan air (δ1 = 23,5)b. Masukkan zat (obat) berlebihan kedalam alat uji kelarutanc. Isikan sejumlah pelarut sebagai solvend. Tempatkan campuran kedlm Shaking thermostaic waterbath pd suhu ttte. Aduk/gojog campuran hingga terbentuk larutan jenuhf. Ambil sejumlah ttt sampel, saring n tentukan kadarobat terlarut dg cara

yg sama, lakukan percobaan tsb pada pelarut-pelarut tsb pd suhu ttt

Cara evaluasi :1. Buat grafik antara kelarutan dg parameter kelarutan solven dr hasil

percobaan maupun hasil dr perhitungan scr teoritis dg menggunakan persamaan kelarutan reguler.

2. tentukan parameter kelarutan cofein dgdata yg diperoleh. Bandingkan hasil ini dg yg tercantum dlm pustaka.

Percobaan VKELARUTAN SEMU/TOTAL(APPARENT SOLUBILITY)

Tujuan : Mengetahui pengaruh pH larutan terhadap kelarutan bahan obat yg bersifat as.lemah.

Teori :Bahan-bahan obat sebagian besar berupa senyawa organik yg bersifat

asam lemah atau basa lemah, dg demikian faktor pH sangat mempengaruhi kelarutannya.

Utk obat-obat yg bersifatas.lemah, pada pH yg absolut rendah zat tsb praktis tdk mengalami ionisasi. Kelarutan obat dlm bentuk ini sering dsbt sbgai kelarutan intrinsik. Jika pH dinaikkan, maka kelarutannya pun akan meningkat, krn selain terbentuk larutan jenuh obat dlm bentuk molekul yg tdk terionkan (kelarutan intrinsik) juga terlarut obat yg terbentuk ion, seperti terlihat pd kesetimbangan ionisasi skema gambar 1.

HAaq H+aq + A-

aq

HA

Adapun fraksi obat yg terionkan [fi] n fraksi obat yg tdk terionkan [fu] dlm larutan, hubungannya dg pH larutan mengikuti persamaan Henderson-Hasselbalch :

pH = pKa + log [fi]/[fu] ................................... (1)dr uraian diatas dlm keadaan jenuh, persamaan (1) dpt diubah menjadi :

pH = pKa + log [S-So]/[So] ............................. (2)log [So-S]/[S] = pH – pKa …………………………….. (3)

Apabila bsrnya pH sama dg pKa, maka kelarutan obat mjd dua kali kelarutan intrinsiknya, jk bsrnya pH satu unit diatas pKa kelarutan obat mjd 11

kali kelarutan intrinsiknya, jk bsrnya 2 unit diatas harga pKa, maka kelarutannya meningkat mjd 101 kali kelarutan intrinsiknya.

Metode percobaan :a. Bahan percobaan.

- Asam benzoat- Larutan dapar fosfat dg berbagai pH dg kekuatan ion ttt

b. Alat-alat percobaan- Shaking thermostaic waterbath- Centrifuge- Flakon

c. Cara percobaanLakukan percobaan pendahuluan. Dg kondisi alat yg ada,

menentukan waktu yg diperlukan utk memperoleh larutan jenuh, dilakukan dg melarutkan as.benzoat dlmjmlh berlebihan dlm flakon yg tlh diisi 10 ml larutan dapar pd suhu ttt (30º). Shaker-nya dijalankan dan tiap selang waktu ttt sampel diambil, segera di saring atau dipusing dg centrifuge, lalu diencerkan n ditetapkan kadarnya. Larutan tsb sdh jenuh apabila pd dua kali penetapan kadar dg rentang waktu pengambilan sampel yg berurutan tdk memberikan perbedaan kadar yg bermakna. Utk memperoleh kejenuhan tsb misalnya diperlukan waktu t jam.

Percobaan yg akan diambil datanya, dilakukan dg cara yg sama seperti percobaan pendahuluan, ttpi waktu percobaan diperpanjang misalnya dua x t jam.

Cara evaluasi :1. Dr data tsb buatlah kurva hubungan antara kelarutan n pH pelarut.2. Buat pula kurva hubungan tsb scr teoritis. Jk ada percobaan bahaslah, apa

yg menyebabkan.

Tugas :1. Jika dikehendaki kelarutan asam benzoat pd suhu yg sama bsr 1,2 %.

Hitung pH larutannya.2. Apa saja yg dpt mempengaruhi harga pKa, n terangkan mengapa

berpengaruh.3. Bagaimana rumus perhitungan kelarutanutk bahan-bahan obat yg bersifat

basa lemah.

Percobaan VISUHU KELARUTAN KRITIK FENOL-AIR

Tujuan : Mencari suhu kelarutan kritik fenol-air.

Teori :Bila fenol dilarutkan pd air sdkt demi sdkt fenol akan larut di dlm air n

membentuk larutan serba sama (homogen). Pd penambahan fenol selanjutnya maka akan trjd larutan jenuh fenol dlm air (lapisan air). Bila penambahan fenol melebihi konsentrasi jenuh maka fenol tdk akan larut lg n trjd dua lapisan. Bila fenol ditambahkan terus maka lapisan-lapisan tsb ttp ada, komposisi tetap, hanya saja perbandingan massanya yg berubah. Semakin banyak fenol yg ditambahkan semakin banyak lapisan fenol yg trjd n lapisan air semakin berkurang. Pd akhirnya akan trjd lapisan serba sama yaitu larutan jenuh air dlm fenol (lapisan fenol). Hal yg sama juga akan trjd bila ditambahkan ke fenol.

66

40suhu

20

Y’

C X D

A Y B

% berat fenol

Pada gambar :Bila fenol ditambahkan ke air pd suhu 20ºC maka komposisinya ditunjukkan o/ titik A pada kurva. Ttk ini menunjukkan kecilnya kelarutan fenol dlm air pd suhu tsb. Jk fenol yg ditambahkan diperbesar mk akan terbentuk larutan jenuh air dlm fenol yg komposisinya ditunjukkan o/ titik B. Hal yg sama tjd bila air ditambahkan pd fenol (t = 20ºC). Bila air dlmfenol dicampur pd suhu 40ºC, maka akan terbentuk 2 lapisan yg ditunjukkan o/ ttk C n D. Prosen berat relati dr dua lapisan tsb ditunjukkan dg persamaan :

Kelarutan air dalam fenol dan fenol dalam air akan naik dg naiknya temperatur. Kelarutan fenol dlm air maksimal pd suhu 65,9ºC. Diatas suhu tsb air dlm fenol akan larut sempurna dlm berbagai perbandingan.

Metode Kerja :A. Bahan percobaan :

- fenol- aquadest

B. Alat – alat :- batang pengaduk gelas- termometer- tabung reaksi besar (diameter 15 – 20 mm)- botol timbang- water bath- pemanas listrik- gelas bekker 1000 ml- magnetic stirer- buret 25 ml

C. Prosedur1. Timbang 10,0 gr fenol2. Masukkan fenol ke dlm tabung reaksi, tambahkan 4,0 mL ai3. Panaskan tabung di water bath, sambil diaduk rata amati sistem

campuran fenol-air tsb, temperatur dmn campuran mjd jernih di catat, stlah itu tabung dikeluarkan dr waterbath.

4. biarkan pd suhu kamar, sambil diaduk-aduk n amati perubahan sistem campuran tsb, suhu dmn campuran tsb mulai keruh (timbul batas antara fenol n air) dicatat. Kerjakan no 3 n 4 sebanyak 3 kali.

5. Kemudian tabung ditambah lagi 4,0 mL air n perlakukan seperti di atas.

6. Stlh itu tabung ditambah lagi 4,0 mL air n perlakukan seperti di atas.7. Timbang 4,0 gr fenol, masukkan dlm tabung yg baru, tambahkan 8,0

mL air n perlakukan seperti diatas.8. Tambahkan 2,0 mL air, kemudian tabung diperlakukan sama seperti di

atas.9. Tabung ditambah lagi 4,0 mL air n perlakukan seperti di atas.

Tugas :1. Buatlah kurva temperatur (saat jernih n keruh) vs % verat fenol.

2. Tentukan suhu kelarutan kritik fenol