LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIKA

VISKOSITA DAN RHEOLOGI I

(NON NEWTON)

Kelompok 2, Golongan 1

1. Ni Luh Putu Oggi Yulianti (0708505012)

2. Chandra Dewi Lestari (0708505015)

3. Dili Panji Aksarina (0708505017)

4. Fischer Raditya Simorangkir (0708505025)

5. Adi Kusuma (0708505030)

6. Amira Said Banaimun (0708505036)

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2009

I. TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu untuk :

Menerangkan arti viskositas dan rheologi

Membedakan cairan Newton dan cairan non Newton

Menggunakan viskositas dan rheologi cairan non Newton

Menentukan viskositas dan rheologi cairan non Newton

II. DASAR TEORI

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Makin besar resistensi suatu

zat cair untuk mengalir semakin besar pula viskositasnya. Rheologi adalah ilmu yang

mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat (Astuti dkk, 2008).

Viskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan mensimulasikan zat cair

dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada gambar berikut :

Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain.

Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya bergerak dengan kecepatan konstan,

sehingga setiap lapisan akan bergerak dengan kecepatan yang berbanding langsung dengan

jaraknya terhadap lapisan terbawah yang tetap. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yang

dipisahkan dengan jarak dx adalah dv/dx atau kecepatan geser (rate of share). Sedangkan gaya

satuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkanzat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser

(shearing stress) (Astuti dkk, 2008).

Menurut Newton :

F/A = dv/dx

F/A = h dv/dx

h = F/A

dv/dx

h = koefisien viskositas, satuan Poise

Menurut Astuti dkk, (2008), viskositas suatu zat dipengaruhi oleh suhu. Viskositas gas

meningkat dengan bertambah tingginya suhu, sedangkan viskositas zat cair menurun dengan

meningginya suhu. Hubungan antara viskositas dengan suhu tampak pada persamaan Arrhenius :

h = A e Ev/RT

A : konstanta yang tergantung pada berat molekul dan volume molar zat cair

Ev : energi aktivasi

R : konstanta gas

T : suhu mutlak

Hampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi yang berbentuk emulsi,

suspense, dan sediaan setengah padat tidak mengikuti hukum Newton. Viskosita cairan semacam

ini bervariasi pada setiap kecepatan geser, sehingga untuk mengetahui sifat alirannya dilakukan

pengukuran pada beberapa kecepatan geser. Untuk menentukan viskositasnya dipergunakan

viskometer rotasi Stormer. Berdasarkan grafik sifat alirannya (rheogram), cairan non Newton

terbagi dalam dua kelompok, yaitu :

1. Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu.

Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :

a) Aliran plastik

b) Aliran pseudoplastik

c) Aliran dilatan

2. Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi oleh waktu.

Kelompok ini terbagi atas tiga jenis, yakni :

a) Tiksotropik

b) Antitiksotropik

c) Rheopeksi

A. Aliran Plastik

Cairan yang mempunyai aliran plastik tidak akan mengalir sebelum suatu gaya tertentu

terlampaui. Gaya tersebut adalah yield value atau f. Pada tekanan di bawah yield value, cairan

tersebut berlaku sebagai bahan elastis. Sedangkan di atas harga tersebut, alirannya mengikuti

hukum Newton (Astuti dkk, 2008).

dv/dx

Rheogram aliran plastik

B. Aliran Pseudoplastik

Viskositas cairan pseudoplastik akan menurun dengan meningkatnya kecepatan geser.

Berbeda dengan aliran plastik, yield value tidak dijumpai. Oleh karena kurva tidak menunjukkan

bagian yang linier, maka cairan pseudoplastik tidak mempunyai harga viskositas absolut. Contoh

cairan yang memiliki sifat aliran pseudoplastik : dispersi cair tragakan, natrium alginate, CMC-

Na, dan metil selulosa (Astuti dkk, 2008).

Rheogram aliran pseudoplastik

C. Aliran Dilatan

Viskositas cairan dilatan meningkat dengan meningginya kecepatan geser, karena terjadi

peningkatan volume antar partikel sehingga pembawa tidak lagi mencukupi (Astuti dkk, 2008).

Rheogram aliran dilatan

Pada cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu, apabila tekanan geser

dihilangkan, sistem akan segera kembali ke kondisi semula. Oleh karena itu, kurva menaik dan

menurun akan berhimpit. Pada cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu, apabila tekanan

geser diturunkan, cairan tidak mengikuti kecepatan geser semula sehingga kurva menaik dan

menurun tidak berhimpit. Akibatnya terbentuk suatu celah yang dinamakan hyteresis loop

(Astuti dkk, 2008).

D. Aliaran Tiksotropik

Pada aliran tiksotropik, kurva menurun berada di sebelah kiri kurva menaik. Fenomena ini

umumnya dijumpai pada zat yang mempunyai aliran plastik dan pseudoplastik. Kondisi ini

disebabkan karena terjadinya perubahan struktur yang tidak segera kembali ke keadaan semula

pada saat tekanan geser diturunkan. Sifat aliran semacam ini umumnya terjadi pada partikel

asimetrik (misalnya polimer) yang memiliki banyak titik kontak dan tersusun membentuk

jaringan tiga dimensi. Pada keadaan diam, sistem akan membentuk gel dan bila diberi tekanan

geser, gel akan berubah menjadi sol (Astuti dkk, 2008).

Rheogram aliran Tiksotropik

E. Aliran Rheopeksi

Pada aliran rheopeksi, kurva menurun berada di sebelah kanan kurva menaik. Hal ini terjadi

karena pengocokan perlahan dan teratur akan mempercepat pemadatan suatu sistem dilatan.

Bentuk keseimbangan aliran rheopeksi adalah gel (Astuti dkk, 2008).

Rheogram aliran rheopeksi

F. Aliran Antitiksotropik

Bila dilakukan pengukuran dengan penambahan dan penurunan tekanan geser secara

berulang-ulang pada sistem ini akan diperoleh suatu viskosita yang terus bertambah sampai

akhirnya suatu saat akan konstan (Astuti dkk, 2008).

Rheogram aliran antitiksotropik

VISKOSIMETER

1. Viskosimeter Satu Titik

Viskosimeter ini bekerja pada titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan satu titik

pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik tersebut ke titik nol akan menghasilkan garis

lurus. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan Newton.

Yang termasuk dalam jenis ini misalnya viskosimeter kapiler, bola jatuh, penetrometer,

plate plastometer,dll.

2. Viskosimeter Banyak Titik

Dengan viskosimeter ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga kecepatan

geser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Viskosimeter jenis ini dapat juga

digunakan baik untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton maupun non

Newton. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini adalah viskosimeter rotasi tipe

Stormer, Brookfield, Rotovico, dll.

Viskometer kapiler

Viskometer bola jatuh

Penetrometer

Viskometer stormer

Viskometer Brookfield

III. ALAT DAN BAHAN

Alat:

Cairan yang akan diukur viskositasnya

Bahan:

Piknometer

Viskometer Brookfield

Stop watch

IV. CARA KERJA

Percobaan 1: mengukur viskositas cairan Newton

Prosedur kerja

1. Tabung yang ada di dalam alat diisi dengan cairan yang akan diukur viskositasnya

sampai hamper penuh.

2. Dimasukkan bola yang sesuai..

3. Cairan ditambahkan sampai tabung penuh dan ditutup sedemikian rupa sehingga tidak

terdapat gelembung udara di dalam tabung.

4. Jika bola sudah turun melampaui garis awal, bola dikembalikan ke posisi semula dengan

cara membalikkan tabung.

5. Waktu tempuh bola melalui tabung dicatat mulai garis m1 sampai m3 dalam detik.

6. Bobot jenis cairan ditentukan dengan menggunakan piknometer.

7. Viskositas cairan dihitung dengan rumus yang telah diberikan.

Percobaan 2: mengukur sifat aliran

Prosedur kerja

1. Spindle dipasang pada gantungan spindle.

2. Spindle diturunkan sedemikian rupa sehingga batas spindle tercelup ke dalam cairan yang

diukur viskositasnya.

3. Stop kontak dipasang.

4. Motor dihidupkan sambil menekan tombol.

5. Spindle dibiarkan berputar dan jarum merah pada skala diperhatikan.

6. Angka yang ditunjukkan pada jarum merah tersebut dicatat.

7. Untuk menghitung viskositas, angka pembacaan dikalikan dikalikan dengan suatu factor

yang dapat dikuti dari tabel yang terdapat pada brosur alat.

8. Dengan mengubah- ubah ppm, akan diperoleh viskositas cairan pada berbagai cps.

9. Untuk mengetahui sifat aliran, dibuat kurva antara ppm dengan usaha yang dibutuhkan

untuk memutar spindle.