Suatu Fenomena Antar Muka dalam Sistem Dispersi

Dwi Lestari P.

Laboratorium Farmasi Fisik

Departemen Teknologi Farmasi

1. Menjelaskan fenomena antarmuka cairan

2. Menjelaskan adsorpsi pada antarmuka cairan

3. Menjelaskan adsorpsi pada antarmuka padatan

4. Menjelaskan surfaktan

5. Menjelaskan misel

6. Menjelaskan solubilisasi

7. Menghitung HLB surfaktan

8. Menentukan jenis surfaktan yang digunakan dalam formulasi

Cleaning/detergent (~40%)

tekstile; kosmetika; farmasi; cat; makanan; dll.

Suatu sistem dimana suatu fase terdispersi dalam

bentuk partikel-partikel kecil dalam fase lainnya

yang menjadi fase pendispersi (fase kontinyu)

1. SISTEM DISPERSI

a

b

I

II

cairan bulk mula-mula Fase terdispersi/droplet

Fase pendispersi/kontinyu

Fenomena

Antar Muka :

Fenomena

yang terjadi

pada batas

antara dua

fase yang tidak

bercampur

PERMUKAAN

(surface):

Batas antara:

padatan/cairan

dengan gas

Cair – gas : air di

atmosfer

Padatan – gas :

bagian atas meja

ANTAR MUKA

(interfacial):

Batas antara dua

fase terkondensasi

Misal :

cair – cair : emulsi

Padat – Cair :

suspensi

Padat – padat :

partikel serbuk yg

saling melekat

2. FENOMENA ANTAR MUKA

Permukaan cairan

bersifat seperti

suatu membran

yang berkontraksi

Gaya per satuan

panjang yang harus

diberikan sejajar pada

permukaan untuk

mengimbangi tarikan

ke dalam

Satuan : dyne/cm (cgs) atau mN/m

l2

F

Untuk satu seri homolog surfaktan :

• Makin panjang rantai hidrokarbon (hidrofobik):

↗aktivitas permukaan ↙tegangan permukaan

•Makin panjang rantai etilen oksida (hidrofilik) dari

surfaktan non-ionik polioksietilasi ↙aktivitas permukaan

↗ tegangan permukaan

• Tegangan permukaan umumnya menurun jika suhu

meningkat

• ADALAH molekul/ion yang diadsorpsi pada antarmuka yang

memiliki gugus polar dan apolar (bersifat amfifil)

• Surfaktan selalu ditemukan dalam cairan (liquid solution), maka

sistem dispersi yang berlaku disini minimal mengandung satu

fase cair.

• Moreover, fase cair ini harus menjadi fase kontinyu agar molekul

surfaktan dapat bergerak untuk mencapai kondisi

kesetimbangan.

• As a consequence, sistem dispersi yang berlaku di sini adalah :

• foams (busa) : permukaan gas – cairan (a gas-liquid surface)

• emulsi : antarmuka cair – cair (liquid-liquid interfaces)

• suspensi padatan : antarmuka padatan-cairan

(solid-liquid interfaces)

Definisi

3. SURFAKTAN Surface active agent

English Indonesia Yunani Latin

Oil Minyak Lipo- Oleo-

Water Air Hydro- Aqua-

Solvent Solven Lyo- Solvo-

Both Kedua-duanya (both) Amphi-

Flow Aliran Rheo-

Affinity Afinitas -philic

Lack of affinity Tak ada afinitas -phobic

Nature Alam -pathic

science Ilmu -logy

1. Emulsifiers

Water In Oil - Low HLB

Oil In Water - High HLB

2. Menurunkan tegangan permukaan

3. Wetting Agents (zat pembasah)

4. Sebagai penglarut zat tak larut air (solubilizers)

5. Membersihkan kotoran Detergents (~40%)

5. Foam Stabilizers

6. Lipid Crystal Modifiers

7. Starch Complexers

8. Protein Modifiers

9. Bekerja sebagai Lubrikan

10. Pendispersi pigmen

Berdasarkan kegunaannya dan sistem dispersi tempat surfaktan

digunakan, surfaktan diberi label :

• emulsifier (emulgator)

• wetting agent (zat pembasah)

• solubilizer (zat penglarut)

• detergent

• soap (sabun)

• (de)foamer

• dispersant

• hydrophobant

• corrosion inhibitor

• lubricant

• dan seterusnya

Surfactant by any other name

• Membentuk agregat berukuran nanometer yang

disebut MISEL yang dapat mensolubilisasi zat tak

larut air

• SOLUBILISASI dan DETERGENSI

• Diadsorpsi di permukaan/antarmuka dan

menurunkan tegangan permukaan/antarmuka

• BUSA

• PeMBASAHAN (WETTING)

• EMULSIFIKASI

Golongan kimia Kegunaan

1. Anionik

Alkiaril sulfonat Deterjen, emulgator

Fatty alcohol sulfates Deterjen, emulgator

Lignosulfonates Dispersant

Alkali soaps of tall oil Emulgator anionik

Alkali soaps of rosin Emulgator anionik

Dialkylsulfosuccinates

Pembasah

2. Kationik

Alkil trimetilamonium klorida Emulgator, inhibitorkarat, pelembut tekstil, antibakteri,

deterjen

3. Nonionik

Alkanolamida Deterjen, penstabil busa

Ester gliseril Emulgator

Kondensat Etilen-oksida dari alkilfenol Emulgator

Alkilfenol teretoksilasi Deterjen, pembasah, emulgator, dispersan

Ester lemak teretoksilasi Emulgator makanan (O/W)

Ester lemak Emulgator makanan (W/O)

Polialkilsuksinimida, lesitin, sabun metal Dispersant larut minyak

Common surfactant

Udara/minyak/padatan

Air

Bagian hidrofobik

Bagian hidrofilik

Head group (kepala)

Tail group (ekor)

the polar interaction

(Debye or Keesom)

are typically ten times

stronger than the

apolar ones (London).

• Gugus polar :

• Hetereoatom seperti O, S, N, P, sebagai bagian dari gugus fungsi

karboksilat, sulfonat, sulfat, amonium, fosfat, dll.

• Gugus polar Nonionik -OH or -O- (ikatan eter) tidak terlalu polar, → polimerisasi → cukup polar,

misal : polialkohol, polieter.

• Gugus nonpolar :

• Radikal hidrokarbon dari alkil atau alkil-aril, dengan 12 - 20 atom

karbon.

Molekul yang memiliki gugus polar (hidrofilik/suka air)

DAN apolar (hidrofobik/tidak suka air)

bersifat amfifil/amfifatik)

Struktur surfaktan berpengaruh pada :

• Adsorpsi

• Stabilitas

• Solubilitas

• temperature dependence

• dll

• TUBUH MANUSIA : mensintesis surfaktan untuk digunakan di alveoli paru-paru, empedu hati, air mata, saliva, dll

• Berperan Penting

• Kebanyakan membran sel terbuat dari fosfolipid merupakan jenis surfaktan amfoterik

• INDUSTRI PRODUK KECANTIKAN DAN KESEHATAN :

menggunakan surfaktan sebagai bahan aktif dalam krim, losio, salep, susu, balsam, liposome atau niosome.

• INDUSTRI KEBERSIHAN DAN LAUNDRY :

berbagai jenis surfaktan dalam deterjen bubuk, sampai sampo kering untuk karpet maupun sabun kering (dry cleaning soap)

• INDUSTRI KERTAS DAN PULP:

banyak berhubungan dengan fenomena antarmuka mulai dari

proses dispersi serat, hingga pengkondisian permukaan pada

papan karton ataupun kertas.

Proses Daur Ulang Kertas bekas banyak meneliti dalam hal

pemisahan serat yang bertinta/tidak melibatkan fenomena

antarmuka seperti detergensi, kerja dispersi, dan pembasahan

terkontrol.

• TINTA dan CAT :

sistem kompleks yang mengandung tetesan minyak (resins) dan

partikel padat (pigments, opacifiers) emulsions and suspensions.

• AGROINDUSTRI:

menggunakan surfaktan untuk mengemulsikan atau mendispersikan zat aktif pembasmi seragga untuk disemprotkan.

• PRODUK MAKANAN:

banyak dalam bentuk emulsi (hot dog, mayonnaise), foams (ice cream, sandwich bread), atau dispersi (powered milk or chocolate).

• PROSES KIMIA DAN PETROKIMIA:

Fenomena antarmuka pada proses flotation, ekstraksi cair-cair, pengkondisian air, dll.

• INDUSTRI MINYAK:

Banyak menggunakan surfaktan dalam: enhanced oil recovery techniques hingga pemecahan emulsi dalam proses produksi.

Why is the melting point of unsaturated fatty acids lower?

Asam lemak (fatty acid) disintesis secara Saponifikasi : memanaskan lemak (ester

trigliserida dalam larutan alkali

Saponin

• gula yang berikatan dengan steroid

• Sabun non-alkali tradisional

Saponaria officinalis LINN

Soapwort

Shampoo !

Branched Alkylbenzene Sulfonate (BAS)

One of many possible isomers

Surfaktan Modern II

Cetyl pyridinium chloride (CPC)

Hydroxyethyl Quat (HEQ)

Washing powder

• Dodesil atau lauril sulfat (mis, foaming agent dlm shampoo)

• Sodium dodesil sulfat, C12H25SO4-Na+ (paling terkenal)

• Sangat larut dalam air pada suhu ruang

• Digunakan secara farmasetik sbg pencuci kulit pra-operasi dan medicated shampoo bersifat bakteriostatik melawan bakteri gram positif

• Merupakan komponen dari emulsifying wax

• Garam (Na/K) alkana karboksilat (sabun)

• Garam alkana sulfonat (deterjen)

• Garam alkil-aromatik sulfonat (mis. Alkil benzena sulfonat (zat aktif dlm deterjen berdaya kerja tinggi)

• Lainnya : garam-garam fosfat, fosfor

Umumnya diklasifikasikan berdasarkan sifat gugus hidrofilik dalam

larutan air

1. Anionik : bagian aktif permukaannya bermuatan negatif

~ 50% total produksi surfaktan

• Garam-garam amina

• Garam-garam amonium kuartener

• Surfaktan kationik amonium kuartener dan piridinium

penting dalam farmasetika baktrisid terhadap bakteri

gram positif dan beberapa organisme gram negatif

• Dapat digunakan di kulit, terutama untuk membersihkan

luka

• Larutan airnya : untuk membersihkan peralatan

• Garam-garam asam amino rantai panjang

• Betain

3. Zwitterionik : bagian aktif permukaannya bermuatan positif

dan negatif

4. Nonionik : bagian aktif permukaannya tidak bermuatan

• The most : alkohol teretoksilasi alkilfenol, dan ester

• Eter rantai panjang

• Ester asam lemak

• Amida

~ 40% total produksi surfaktan

TIDAK terlalu SENSITIF terhadap ELEKTROLIT dibandingkan dengan

surfaktan anionik

Pengganti anionik dalam aplikasi untuk laundry dan bodycare (terutama

pada kondisi air sadah)

• ESTER SORBITAN (Span): campuran ester parsial dari sorbitol dan mono-/di-anhidridanya dengan asamoleat.

• Secara umum tidak larut air (HLB rendah)

• Sebagai emulgator W/O dan Pembasah

• POLISORBAT (Tween): campuran kompleks dari ester parsial sorbitol dan mono-

/di-anhidridanya yang terkondensasi dengan sejumlah mol etilen oksida

• Bercampur dengan air (HLB tinggi)

• Sebagai emulgator O/W

Anionik

Kationik

Nonionik

Zwitterionik

Exercise: draw a picture showing a layer of adsorbed surfactant

molecules

Adsorpsi merupakan Fenomena SPONTAN oleh karena Energi

Permukaan (=Tegangan Permukaan)TURUN.

Penyebab Tegangan Permukaan Turun :

Oleh karena molekul surfaktan menggeser molekul air

dipermukaan dan gaya tarik-menarik surfaktan-molekul air <

gaya tarik menarik air-air

Adsorpsi : proses akumulasi zat pada antarmuka Absorpsi : penetrasi suatu komponen melalui tubuh dalam detik.

Antarmuka udara-cairan Antarmuka padatan-cairan

Menurunkan tegangan permukaan Menstabilkan dispersi

Bagian non polar ditolak air oleh karena gaya adesi yang dapat terjadi dengan air

Adalah kecil dibandingkan dengan gaya kohesi antar molekul air yang berdekatan

Surfaktan diadsorpsi pada antar muka spontan energi permukaan harus rendah

Pembasahan dan penyebaran

Emulsifikasi dan proses dispersi

Antarmuka udara-cairan Antarmuka padatan-cairan

Menurunkan tegangan

permukaan

Memberi muatan pada

partikel dan

Menstabilkan dispersi

Antarmuka udara-minyak Antarmuka padatan-minyak

Sedikit berpengaruh pada

tegangan permukaan

Menstabilkan dispersi

Surfaktan ionik menghasilkan

Permukaan yang bermuatan

Surfaktan nonionik

menghasilkan

lapisan pelindung

Adsorpsi kuat,

menurunkan

tegangan

permukaan

Adsorpsi rendah,

sedikit

menurunkan

tegangan

permukaan

Adsorpsi kuat,

menurunkan

tegangan

antarmuka

udara udara

permukaan udara-air permukaan udara-minyak antar muka minyak -air

Dua Tipe Adsorpsi :

• Adsorpsi Fisik : adsorbat berikatan dengan permukaan secara

lemah melalui ikatan van der Waals

• Adsorpsi Kimia /Kemisorpsi : melibatkan ikatan valensi yang

lebih kuat

• Surfaktan terkonsentrasi

pada antarmuka padat-

cair

• Contoh:

• Wetting (pembasahan)

• Dispersi

• Lubrikasi

Udara/air

minyak/air padat/air

minyak

Substrat padat

Setetes air pada permukaan yang bersifat hidrofobik:

Tanpa Surfaktan

Cairan tetap berbentuk

tetesan di permukaan

subsrat

Dengan Surfaktan

Tegangan permukaan

turun sehingga cairan

menyebar

• Kerja paling penting dari zat pembasah : MENURUNKAN

SUDUT KONTAK antara permukaan dan cairan pembasah

• Sudut kontak = sudut antara tetesan cairan dan permukaan ke

atas mana ia menyebar.

• Pemindahan udara dari permukaan sulfur, arang, dan serbuk

lain dengan tujuan mendispersikannya dalam pembawa cair

• Pemindahan udara dari matriks kapas dan perban penyerap

sehingga obat dapat diadsorpsi

• Pemindahan kotoran dengan deterjen dalam pencucian luka

• Pemakaian losio dan spray obat pada permukaan kulit dan

selaput lendir

Udara/air

padat/air minyak/air

minyak

Substrat padat

• Surfaktan

terkonsentrasi pada

antarmuka cair-cair

• Contoh:

• Emulsifikasi

• Detergensi

Surfaktan di permukaan larutan dan di dalam larutan selalu

berada dalam kesetimbangan, yang dinyatakan dalam :

= Konsentrasi permukaan berlebih

R = konstanta gas (8,314 J mol-1K-1); T= suhu (Kelvin); c =

konsentrasi (mol m-3)

• c < CMC, adsorpsi dapat dihitung dari kurva (c)

• c > CMC, tidak mungkin dilakukan. Oleh karena sifat-sifat kimia surfaktan adalah konstan

Adsorption Isotherms : plot volume yang diadsorpsi vs tekanan (pada temperatur konstan)

• Jumlah Mol yang diadsorpsi

adalah jumlah mol total yang

ditambahkan dikurangi oleh

konsentrasi dalam larutan setelah

adsorpsi dikalikan dengan volume

larutan

• Oleh karena adsorpsi

terjadispontan maka tegangan

permukaan harus lebih rendah

• Langmuir mengembangkan model sederhana untuk menerangkan adsorpsi secara

kuantitatif

• TEORI ADSORPSI MONOMOLEKULER (Langmuir): adsorpsi dapat terjadi jika suatu

partikel padatan menempati tapak adsorpsi yang seragam, yang masing-masing

hanya mengikat satu molekul gas.

• Adsorpsi : kontak partikel dalam periode waktu tertentu

• Untuk adsorpsi single layer kurva yang menggambarkan fraksi area permukaan

adsorben yang ditutupi solut, sebagai fungsi konsentrasi solut dalam fase cair.

• Asumsi :

• larutan ideal dan < CMC

• Permukaan ditutupi oleh tapak adsorpsi (seperti 2D latticce), tiap surfaktan

menempati dengan tepat satu sel permukaan dan tidak mempengaruhi adsorpsi

sel tetangganya

• Terjadi kesetimbangan kimia antara permukaan dan dalam larutan

Derivat Kinetik

Derivat Termodinamika

• nm = kapasitas monolayer

(mol/gram partikel padat)

• K = konstanta hukum Henry

= ukuran interaksi partikel padat –

adsorbat

cK

c

n

n

m

• SOLUBILITAS ADSORBAT • Tingkat adsorpsi solut proporsional secara terbalik dengan solubilitasnya

dalam pelarut (Lundelius’ rule)

• Seri homolog :

• adsorpsi ↗ dengan me ↗ seri homolog (molekul makin hidrofobik)

• pH • Secara umum:

• adsorpsi molekul sederhana ↗ dengan ↙ionisasi • Tingkat adsorpsi maksimum jika zat benar-benar tidak terionisasi

• SIFAT ADSORBEN • Sifat penting: LUAS PERMUKAAN adsorben:

• makin halus/berpori adsorben/padatan ↗kapasitas adsorpsi

• SUHU • Adsorpsi umumnya adalah proses eksotermik

• ↗suhu ↙adsorpsi

• Adsorpsi Racun • Antidot universal oral : karbon aktif (activated charcoal), MgO, dan asam tanat

• Digunakan dalam dialisis : karbon dll dilewatkan melalui membran hemodialisis untuk ↙dosis toksik obat

• Penutupan Rasa yang Tidak Enak • Obat2 seperti diazepam diadsorpsi oleh substrat padat untuk meminimalkan masalah

rasa (perhatian: jangan sampai desorpsi menjadi tahap penghalang proses absorpsi obat)

• Hemoperfusi • Hemoperfusi karbon: metode untuk mengatasi masalah overdosis berat perfusi darah

secara langsung melalui granul karbon

• Adsorpsi dalam Formulasi Obat • Stabilisasi suspensi

• Pembasahan obat: adsorpsi surfaktan pada padatan tak larut ↗ disolusi • Masalah :

• kesalahan penggunaan obat antasida bersama sediaan obat lain/dalam formulasi yang sama

• Adsorpsi obat pada dinding wadah mempengaruhi potensi dan stabilitas

Pada Konsentrasi Tinggi, Surfaktan mengalami “self-associate”

Tegangan Permukaan↓

tapi

ADA BATASNYA

……………………………

Banyak sifat

fisik

mengalami

diskontinyuita

s di dekat

CMC

Surfaktan dapat membentuk “permukaannya” sendiri MISEL

Adsorpsi dan Miselisasi

Proses yang berkompetisi

Misel berada dalam kondisi ekuilibrum

dengan surfaktan bebas (unimer)

Agregat surfaktan yang umumnya terdiri dari 60 –

100 molekul surfaktan yang terbentuk pada titik cmc

(critical micelle concentration)

• Misel merupakan struktur yang dinamis dan secara

kontinyu terbentuk dan pecah di dalam larutan (bukan bentuk bola yang padat)

• Umumnya berukuran 2-3 nm : tak tampak di bawah mikroskop cahaya biasa

• Terjadi kesetimbangan antara misel dan surfaktan bebas dalam larutan

• Jika konsentrasi surfaktan meningkat di atas cmc, jumlah misel meningkat, dan konsentrasi surfaktan bebas tetap.

• inti hidrofobik terdiri dari rantai hidrokarbon

• Stern layer di sekeliling inti, merupakan lapisan konsentris yang

tdd gugus kepala hidrofilik dengan (1-)N counterion.

• =derajat ionisasi, N= angka agregasi (jumlah molekul dalam misel).

• Umumnya antara 0,2 – 0,3, maka 70-80% counterion akan berikatan

dengan misel

• Gouy-Chapman electrical double layer mengelilingi stern layer:

merupakan lapisan difusi tdd N counterion yg dibutuhkan

untuk menetralisir muatan pada misel kinetik.

•Ketebalan double layer tergantung pada kekuatanionik, akan menurun

dengan adanya elektrolit

• Adalah lebih besar daripada

counterparts ioniknya dan

terkadang dapat diperpanjang

hingga membentuk elips atau

struktur seperti cerutu

• Memiliki inti hidrofobik yang

terbentuk dari rantai HK yang

dikelilingi oleh shell (lapisan

palisade) terdiri dari rantai

oksietilen yang sangat terhidrasi

• Memiliki inti yang terdiri dari

gugus hidrofilik yang dikeilingi

oleh shell rantai hidrokarbon

Banyak sifat fisik mengalami diskontinyuitas di dekat CMC

= Critical Micelle Concentration = Konsentrasi Misel Kritis

= KONSENTRASI SURFAKTAN SAAT

MISEL TERBENTUK

misel c < CMC : tidak ada misel

c> CMC : konsentrasi unimer relatif konstan

A. STRUKTUR RANTAI HIDROKARBON (HK):

• ↑ Panjang Rantai HK → ↓ CMC

• log [cmc] = A – Bm

m = jumlah atom karbon dlm rantai, A dan B konstan

untuk satu seri homolog

• makin kuat sifat hidrofobik(fluorinasi) ekor → ↓ CMC

• ↑ cabang HK → ↑ CMC

• HK tidak jenuh → ↑ CMC

B. SIFAT GUGUS HIDROFILIK:

• Berdasarkan Tipe Surfaktan

• Ionik : pengaruhnya kecil pada valensi yang sama

• Non-ionik: CMC lebih rendah, angka agregasi tinggi

• ↑ jumlah gugus hidrofilik →↑ CMC

• makin kuat daya tolak head-head →↑ CMC

• Ukuran misel ↗ untuk surfaktan kationik tertentu dengan berubahnya counterion berdasarkan seri Cl-<Br-<I- dan untuk surfaktan anionik : Na+<K+<Cs+

• Surfaktan ionik dengan counterion organik (misal maleat) : CMC lebih rendah dan angka agregasi lebih tinggi daripada surfaktan dengan counterion anorganik

• Penambahan elektrolit ke dalam larutan surfaktan ionik :

↙CMC dan ↗ ukuran misel. Oleh karena elektrolit mengurangi gaya tolekmenolak antara gugus kepala bermuatan pada permukaan misel

• Pada konsentrasi elktrolit tinggi, misel surfaktan ionik : menjadi non-sferis

• Larutan air dengan banyak surfaktan non-ionik

menjadi keruh pada suhu tertntu yang disebut

dengan CLOUD POINT

• Pada temperatur di atas cloud point : ukuran

misel ↗, cmc↙

• Suhu memiliki pengaruh kecil pada sifat misel dari surfaktan ionik

1. Elektrolit Sederhana Nonionik : tidak terpengaruh

Ionik →↓daya tolak menolak →↓CMC

2. Alkohol

↓ CMC Panjang rantai HK alkohol

Panjang rantai HK surfaktan

Konsentrasi alkohol

3. Hidrokarbon Solubilisasi →↓ daya tolak menolak →↓CMC

4. Suhu Nonionik : ↑ukuran miselar →↓CMC

• Kebanyakan surfaktan anionik :

CMC tak tergantung SUHU

• Surfaktan Nonionik:

CMC turun dengan meningkatnya suhu

(polietilen oksida hidrofilik menjadi tak larut pada suhu tinggi)

Kegunaan misel adalah sebagai solubilizing agent (zat penglarut):

Larutan misel dapat mensolubilisasi berbagai zat, dan kemampuannya

mensolubilisasi ini merupakan SIFAT PALING PENTING dari larutan

surfakatan

Tujuan :

membentuk larutan isotropik yang stabil secara termodinamika

dimana aktivitas termodinamika zat terlarut berkurang

the solubility is very low until the surfactant concentration reaches the cmc. At surfactant

concentrations above the cmc the solubility increases linearly with the concentration of

surfactant, indicating that solubilization is related to micellization.

• Jika molekul apolar yang kecil ditambahkan dalam larutan

surfaktan terakumulasi dalam inti hidrofobik dari misel

(=agregat amfifil)

proses penting dalam proses biologi dan industri :

polimerisasi emulsi, deterjensi,pengantaran obat, dll)

SATU_SATUNYA cara untuk mendispersikan molekul tak larut

air ke dalam lingkungan berair

• Zat-zat hidrofobik seperti minyak, dapat disolubilisasi dalam

inti misel terkadang berukuran besar larutan harus

memiliki jumlah misel yang besar dan mengembang tidak

lagi sferis, tapi bisa bentuk cerutu atau heksagonal yang

terkemas/terdegradasi menjadi kristal cair lamelar

cholate

glycocholate

TIPE OBAT yang disolubilisasi:

• Senyawa antibakteri

• Antibiotik

• Steroid

• Vitamin-vitamin lerut lemak

SURFAKTAN YANG UMUM DIGUNAKAN UNTUK SOLUBILISASI

OBAT :

• Anionik:

• Sodium Lauril sulfat, SDS,

• Sodium kaprat,

• AerosolOT (sodium sulfosuksinat

• Kationik:

• Tetradesil trimetil amonium bromida (untuk steroid),

• Heksadesil trimetil amonium bromida

• Anionik:

• Polisorbat (Tween), Span, Brij, Seri Triton, PEG stearat, PEG

Lauril Eter

• Solubilisasi senyawa fenolik (kresol, klorokresol,

kloroxilenol dan timol) dalam sabun untuk larutan

pembersih desinfeksi

• Larutan Iodine tersolubilisasi dalam misel surfaktan non-

ionik (iodofor) untuk sterilisasi alat

• Solubilisasi obat (steroid dan vitamin tak larut air) dan

minyak esensial dengan surfaktan non-ionik (polkisorbat

atau ester sorbitan polioksietilen)

Kemungkinan letak solubilisat tergantung pada hidrofobisitas zat

• Zat hidrofilik dapat diadsorpsi pada permukaan misel (1)

• Zat dengan kelarutan sedang biasanya terletak di tengah misel yaitu di antara kepala

hidrofilk (2) dan di lapisan palisade antara gugus hidrofilik dan atom karbon pertama

dari gugus hidrofobik (3)

• Zat yang praktis tidak larut : di inti dalam misel (4)

KARENA PEREDAAN SIFAT FISIK, seperti mikroviskositas, polaritas, dan tingkat hidrasi,

tidak sama di seluruh misel

• Solubilisat non-polar(misal HK alifatik) akan

terlarut dalam inti hidrofobik dari misel

surfaktan ionik dan non-ionik

• Senyawa tak larut air yg mengandung gugus

polar terorientasi ke gugus polar pada inti

Tergantung sifat kimia solubilisat

• STRUKTUR SURFAKTAN: • HLB, Muatan Gugus Kepala, Panjang rantai hidrofobik,, rantai samping,

karakter hidrofilik-hidrofobik

• STRUKTUR SOLUBILISAT: • Untuk seri homolog sederhana : solubilisasi menurun dengan meningkatnya

panjang rantai alkil

• Hubungan antara lipofilisitas solubilisat : dinyatakan oleh koefisien partisi antara oktanol dan air

• SUHU: Kraft and Cloud Point, Solvation, Mobilitas • Secara umum: jumlah yang tersolubilisasi meningkat dengan meningkatnya

suhu

• Ph: Pengaruh disosiasi gugus kepala dan stabilitas misel

• BAHAN ADITIF: alkohol, garam, ko-solubilizer (ko-surfaktan)

• RASIO UKURAN SURFAKTAN-SOLUBILISAT

• SYSTEM SURFAKTAN CAMPURAN YANG DIGUNAKAN: anionik-nonionik, kationik-nonionik

Untuk Surfaktan Ionik Untuk SurfaktanNonionik

• Kesetimbangan antara komponen hidrofil dan lipofil dalam molekul

• Seringkali digunakan dalam PEMILIHAN SURFAKTAN

• Angka HLB (0-20) menunjukkan kemampuan emulsifikasi surfaktan

• Kebutuhan HLB dari komponen minyak

• Limitations to reliability but a good tool

Aktivitas permukaan tanpa kehilangan solubilitas dalam air

membutuhkan KESEIMBANGAN YANG TEPAT antara

hidrofilisitas gugus polar dan hidrofobisitas gugus hidrokarbon

dari molekul amfifil (surfaktan)

HLB ester asam lemak alkoholpolihidrat seperti gliseril

monostearat dihitung dengan cara :

HLB= 20 (1- S/A)

S = angka saponifikasi ester

A = angka asam dari asam lemak

• Umumnya tidak memberikan data yang baik dengan angka

penyabunan.

• HLB dihitung dengan cara:

• HLB = (E+P)/5

• E= persen berat oksietilen

• P = persen berat alkohol polihidrik

• Jika gugusan hidrofilik hanya mengandung polietilen, maka :

• HLB = E/5

• Contoh : Hitung HLB

sodium lauril sulfat!

• HLB = 38,7 –

(0,475x12) + 7 = 40,0

Campuran Surfaktan biasa digunakan untuk mendapatkan nilai HLB

yang diinginkan untuk mendapatkan sifat emulgator yang sesuai

1. Berapa HLB dari campuran 40% Span 60 (HLB=4,7)

dan 60% Tween 60 (HLB=14,9)?

2. Bagaimana seharusnya proporsi Span 80 (HLB=4,3)

dan Tween 80 (HLB=15,0) untuk mendapatkan nilai

HLB 12,0?

• Surfaktan adalah molekul yang memiliki gugus polar

(hidrofil/suka air) dan non-polar (lipofil/suka minyak)

• Surfaktan terbagi dalam 4 jenis berdasarkan muatan

dari gugus polar

• Adsorpsi surfaktan pada antarmuka dapat

menurunkan tegangan permukaan, memperbaiki

proses pembasahan dan dapat menstabilkan emulsi

dan sistem dispersi

• Misel dapat mensolubilisasi minyak /zat hidrofob dan

berperan dalam proses detergensi.

Tugas :

Kuis

Kirim ke dwilestarip@yahoo.com

Subject: Ekstensi A/B_NIM_Nama

Paling lambat: 8 Oktober 2012,

Pukul 11:59:59 WIB

• Which part of the molecule is soluble in water?

• Which part of the molecule is insoluble in water?

• Which part of the molecule is interacts with dirt or oil?

• Explain how bile salts work to emulsify fats. Talk about the polar and non-polar parts

of the molecule.

• Drawing and explain general structure of surfactant.

• Explain two main functions of surfactant

• Explain purpose of surfactant in everyday life at home and manufacture

• Explain four types of surfactant

• Adsorption of surfactant on a surface will…………..surface force that is needed for

………..and……., also for……..and….

• Explain how surfactants can be used as wetting agent

• What is micelle?

• What is cmc?

• Explain how and when micelles are formed?

• Explain how surfactants can solubilize hydrofobic drug

• Explain HLB

• Re-explain the steps in 110th slide!