FENOMENA ANTAR MUKA DAN PERMUKAAN

Antar muka dapat berada dalam beberapa jenis, yang dapat berwujud padat, cair atau gas.

Bilamana beberapa fase berada bersama-sama, maka batas di antara fase-fase ini dinamakan

antarmuka (interface).

Penggolongan Antarmuka

Fase Jenis antarmuka dan contohGas - gas Tidak ada antar mukaGas - cair Antarmuka cair, air dengan udara

Gas - padat Permukaan padat, permukaan mejaCair - cair Antarmuka cair-cair, emulsi

Cair - padat Antarmuka cair-padat, suspensiPadat - padat Antarmuka padat-padat, partikel serbuk

Tabel 1. Penggolongan Antarmuka

Fenomena antar muka di dalam bidang farmasi dan kedokteran:

Faktor yang sangat penting antara lain mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat dalam obat jadi.

Penetrasi molekul melalui membran biologis.

Pembentukan dan kestabilan emulsi, dan dispersi partikel tak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi.

Tegangan PermukaanKohesif???Adhesif???

Tegangan Permukaan

Adalah gaya persatuan luas yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam.

Tegangan Antarmuka ???

Tegangan Antarmuka <<< Tegangan Permukaan ???

Satuan CGS = dyne/ cm

Tabel Tegangan Permukaan dan Antarmuka Terhadap Air (200C)

SubstansiTegangan

permukaan (dyne/cm)

Substansi Tegangan Antarmuka terhadap air (dyne/cm)

Air GliserinAsam OleatBenzenaKloroformKarbon tetrakloridaMinyak JarakMinyak ZaitunMinyak Biji KapasPerafin cair

72,863,432,528,927,126,739,035,835,433,1

Air raksan-HeksanaBenzenaKloroform asamOleat n-Oktil alcoholasam kaprilatMinyak ZaitunEtil eter

37551,135,032,815,68,528,2222,910,7

Tegangan permukaan dapat diperagakan dengan alat Bantu suatu bingkai kawat yang di atasnya diberi batang yang dapat bergerak bebas. Satu lapisan (film) sabun terbentuk pada daerah ABCD dan dapat diregangkan dengan memberikan gaya (dengan menambahkan suatu beban) pada batang, panjang L, yang bergerak bebas tersebut. Batang ini bertindak melawan tegangan permukaan film sabun, jika beban (massa) dihilangkan maka film akan berkontraksi karena adanya tegangan permukaan.Oleh karena itu tegangan permukaan, , larutan pembentuk film adalah fungsi gaya yang harus diberikan agar film pecah dan fungsi panjang batang penggerak yang kontak dengan film. Oleh karena film sabun mempunyai dua antarmuka cair/gas (satu di atas dan satu di bawah kertas), maka panjang kontak seluruhnya adalah dua kali panjang batang tersebut.

fb adalah gaya yang diperlukan untuk memecahkan film dan L adalah panjang batang yang dapat bergerak.

ENERGI BEBAS PERMUKAAN adalah energi yang dibutuhkan untuk memperbesar luas permukaanPada gambar di atas, jika batang pada posisi AD. Dan massa ditambahkan agar luas permukaan bertambah sejauh ds, maka kerja dW (gaya dikalikan dengan jarak) adalah :

W adalah Energi bebas permukaan (erg)

Tegangan permukaan dapat pula didefinisikan sebagai perubahan energi bebas permukaan per pertambahan (kenaikan) satuan luas.

Pengukuran Tegangan Permukaan

a. Metode Kenaikan Kapiler

◦ Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui suatu kapiler

◦ Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antarmuka

γ = ½ r h ρ g

Percobaan menentukan tegangan permukaan dengan cara ini, harus memperhatikan beberapa hal, yaitu : Bejana luar harus mempunyai garis tengah yang besar

dibandingkan dengan kapilernya. Tabung kapiler garis tengahnya harus seragam dan

penampang lintangnya harus bundar. Dinding kapiler sebaiknya dibasahi lebih dulu sebelum

dimulai pengukuran. Suhu harus diawasi (dikontrol)

b. Metoda Tensiometer Du-Nouy

Metode cincin du-nouy bisa digunakan untuk mengukur tengan permukaan ataupun tegangan antarmuka

Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina-iridium yang dicelupkan pada permukaan atau pada antarmuka sebanding dengan tegangan permukaan atau tengan antarmuka dari cairan tersebut

Beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah :Kawat cincin harus horizontalBejana yang berisi cairan haruslah cukup besar

agar kelengkungan permukaan tidak memberi efek terhadap bentuk tetes yang ditarik oleh cincin.

Permukaan harus tidak berombakCincin tidak boleh bergerak ke arah lain keuali

gerakan ke atasSuhu harus diawasi

KOEFISIEN SEBAR

Suatu zat yang berbentuk cairan akan mengalami penyebaran bila ditaruh pada permukaan cairan lain bila gaya gaya adhesi antara kedua jenis cairan tersebut lebih besar dibandingkan gaya kohesinya

Keterangan:γS = Tegangan Permukaan cairan dibawah (yang diberi cairan sebar)

γL = Tegangan Permukaan cairan sebar

γLS= Tegangan antarmuka kedua cairan

Nama Bahan S (dyne/cm)Etil alkoholAsam propionatEtil eter Asam asetatAseton Asam UndesilenatAsam OleatKloroform Benzene Heksana Oktana Etilena dibromidaParaffin cair

50, 445,845,545,242,4

32 (25C)24,6138,93,4

0,22-3,19-13,4

Tabel Koefisien Sebar Awal pada Suhu 20C

Jenis struktur molekul yang dapat memberikan nilai koefisien sebar tinggi sangat penting untuk diperhatikan.

Suatu minyak dapat menyebar di atas air karena minyak tersebut mengandung gugus polar seperti COOH atau OH.

Oleh karena itu asam propionat dan etil alkohol akan memberikan nilai S yang tinggi seperti tampak dalam tabel di atas.

Bilamana rantai karbon suatu asam bertambah,seperti asam oleat, rasio karakter polar/nonpolar berkurang dan koefisien sebar pada air menurun.

Banyak zat-zat non polar seperti parafin cair (S= -13,4) tidak akan berhasil menyebar di atas air. Benzena yang menyebar di atas air bukan karena ia polar melainkan karena gaya kohesif diantara molekulnya lebih lemah dari pada gaya adhesi terhadap air.

Penerapan koefisien sebar dalam bidang farmasi dapat dilukiskan pada peristiwa berikut.

Permukaan kulit mempunyai sifat yang mirip dengan suatu campuran asam-asam lemak yaitu bersifat polar-nonpolar. Agar pemakaian suatu losio yang terbuat dari dasar minyak mineral dapat tersebar merata di atas permukaan kulit, maka polaritas (artinya koefisien sebar) losio tersebut harus dipertinggi dengan penambahan surfaktan.

ADSORPSI PADA ANTARMUKA CAIRAN

Bila suatu molekul atau ion tertentu terdispersi pada cairan maka akan terjadi 2 kemungkinan◦Terjadi adsorpsi positif = Molekul-molekul membagi

diri pada antarmuka atau permukaan cairan◦Terjadi adsorpsi negatif = Molekul-molekul tidak

membagi diri pada antarmuka atau permukaan cairan

SURFAKTAN

Surfaktan / Surface Active Agent adalah zat aktif permukaan atau zat yang diabsorpsi pada aupunantarmuka suatu cairan

Surfaktan merupakan molekul yang bersifat amfifil yaitu suatu molekul yang memiliki gugus hidrofil (suka air) dan lipofil (suka minyak) sehingga surfaktan memiliki afinitas/dan berikatan baik itu dengan pelarut polar (air) ataupun nonpolar (minyak)

Sifat surfaktan yang amfifil menyebabkan surfaktan diadsorpsi pada antar muka baik itu cair/gas atau cair/cair

Lipofilik Hidrofilik

Penggolongan Sistem Hidrofil – Lipofil

Griffin mengemukakan satu skala nilai sebagai ukuran keseimbangan hidrofilik – lipofilik (HLB) surfaktan.

Dengan sistem nilai tersebut dimungkinkan untuk mendapatkan tentang HLB yang efisiensinya optimum untuk tiap golongan surfaktan.

Lebih tinggi nilai HLB zat maka akan semakin hidrofilik zat tersebut.

Span, suatu ester sorbitan buatan ICI USA, bersifat lipofilik dan mempunyai nilai HLB yang rendah (1,8 sampai 8,6); Twen, suatu turunan polioksietilen dari span, bersifat hidrofilik dan mempunyai nilai HLB yang tinggi (9,8 sampai 16,7).

Tabel di bawah ini menunjukan nilai HLB beberapa surfaktan.

Nama zat HLB

Asam oleatGliseril Mono StearatSorbitan mono-oleat (span 80)Sorbitan monolaurat (Span 20)Trietanolamin oleatPolioksietilen sorbitan mono – oleat (Tween 80)Polioksietilen sorbitan monolaurat (Tween 20)Natrium oleatNatrium lauril sulfat

13,84,38,6

12,015

16,718,040