percobaan i farfis

LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIK II

PERCOBAAN I

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN

OLEH :

NAMA : WD. INDAH WULAN H.H.

NIM : F1F1 13 058

KELOMPOK : IV

KELAS : B

ASISTEN : ERMAN YANTO

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2014

PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN

A. TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk membiasakan diri dengan konsep dan

pengukuran tegangan muka.

B. LANDASAN TEORI

Tegangan permukaan (surface tension) γ (huruf yunani gamma) dalam lapisan

didefiniskan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan F dengan

panjang d dimana gaya bekerja. Tegangan permukaan adalah gaya per satuan

panjang. Satuannya dalam SI adalah newton per meter (N/m). Nilai terendah dari γ

terjadi dalam gas mulia neon dan helium, dimana gaya tarik menarik antara atom –

atomnya sangat lemah. Umumnya tegangan permukaan suatu fluida mengalami

penurunan saat terjadi kenaikan suhu (Young dan Freedman, 2002).

Tegangan permukaan bervariasi antara berbagai cairan. Air memiliki tegangan

permukaan yang tinggi dan merupakan agen pembasah yang buruk karena air

membentuk droplet, misalnya tetesan air hujan. Kohesi merupakan gaya tarik

menarik diantara molekul sejenis. Di tengah suatu wadah berisi air semua molekul

megalami gaya kohesif yang sama. Alkohol mempunyai tegangan permukaan yang

lebih rendah daripada air. Tegangan permukaan cairan dapat diubah dengan

penambahan zat pembasah yaitu surfaktan (James dkk, 2008).

Dalam cairan, setiap molekul mengalami interaksi dengan tetangganya yang

dalam sekejap sama seperti keadaan dalam padatan, tetapi kejadian ini cepat berubah.

Permukaan air (atau cairan apapun) yang bersentuhan dengan udara (atau gas apapun)

menahan upaya meluasnya zat tersebut. Tegangan permukaan menyebabkan

permukaan berperilaku seperti jangat lemah yang elastik. Efek tegangan permukaan

terutama terlihat pada gravitasi nol, yaitu ketika cairan mengapung sebagai tetesan

bulat. Air mempunyai tegangan permukaan lebih besar dari cairan lain pada suhu

kamar, tetapi enam kali lebih kecil dibandingkan merkurium logam yang wujudnya

cair (Oxtoby, 2001).

Gliserin atau gliserol merupakan trihidrit alkohol mengandung radikal trivalen

gliserin (C3H5). Gliserin merupakan cairan kental yang tak berwarna dengan berat

molekul 92, berat jenis 1,25 gr/cm3 dan mempunyai titik didih yang tinggi serta

terurai pada suhu 290oC. Gliserin merupakan senyawa yang mempunyai gugus

hidroksil lebih dari dua atau merupakan tiga senyawa alkohol yang saling berkaitan

dengan nama 1, 2,3-propanatriol (Aufari dkk, 2013).

Pipa kapiler umumnya mempunyai panjang 1 sampai 6 meter dengan diameter

dalam 0,5 mm sampai 2 mm. Cairan refrigerant memasuki pipa kapiler dan mengalir

hingga tekanannya berkurang disebabkan oleh gesekan dan percepatan refrigerant.

Sejumlah cairan refrigerant berubah menjadi uap ketika mengalir pada pipa kapiler

ini. Perubahan fase ini terjadi akibat adanya penurunan tekanan dan temperatur pada

fluida sementara entalphynya tidak turun, bahkan cenderung bertambah karena

terjadinya perpindahan kalor dari lingkungan ke fluida sebab temperatur lingkungan

lebih tinggi dari pada temperatur fluida. Keuntungan menggunakan pipa kapiler

adalah bahwa pipa kapiler mempuyai bentuk yang sederhana, tidak ada bagian-bagian

yang yang bergerak dan tidak mahal serta pipa kapiler juga memungkinkan tekanan

dalam sistim merata selama sistim tidak bekerja sehingga motor penggerak

kompressor mempunyai momen gaya awal yang kecil. Sedang kerugian jika

menggunakan pipa kapiler adalah bahwa pipa kapiler tidak dapat diatur terhadap

beban yang berubah-ubah, mudah terganggu oleh adanya penyumbatan dan

memerlukan pengisian refrigeran berada dekat batas (Basri, 2009).

Aliran dalam kapiler dan media berpori dipengaruhi oleh tegangan

permukaan. Dalam sistem bioproses, tegangan permukaan mempengaruhi tingkat

oksigenasi air dengan mempengaruhi koefisien perpindahan massa. Tegangan

permukaan juga penting dalam pemrosesan metal dan tekstil, produksi pulp dan

kertas, dan formulasi farmasi (Adisalamun dkk, 2012).

C. ALAT DAN BAHAN

1. ALAT

Alat yang digunakan dari percobaan ini yaitu :

a) Piknometer 10 ml

b) Timbangan analitik

c) Pipet tetes

d) Gelas kimia 50 ml

e) Pipa kapiler

f) Mistar

g) Gelas ukur 25 ml

2. BAHAN

Bahan yang digunakan dari percobaan ini yaitu :

a) Akuades

b) Propylenglikol 0,05 %

c) Propylenglikol 0,01 %

d) Propylenglikol 0,1 %

D. PROSEDUR KERJA

1. Penentuan Berat Piknometer

- Ditimbang dalam keadaan kosong

- Dicatat hasilnya

Hasil Pengamatan …?

2. Penentuan Densitas

- Dimasukkan ke dalam piknometer 10 ml

hingga penuh

- Ditimbang

- Dicatat hasilnya

- Ditentukan berat jenisnya

- Diulangi prosedur diatas untuk

Propylenglikol 0,05 %, 0,01 % dan 0,1 %


Piknometer 10 ml

Akuades

3. Penentuan Tinggi Kenaikan Cairan

- Dituangkan 25 ml kedalam gelas kimia 50

ml

- Dimasukkan pipa kapiler ke dalam gelas

kimia

- Dibiarkan air naik ke pipa kapiler

- Diukur kenaikan cairan dalam pipa kapiler

dengan mistar

- Dihitung tegangan permukaannya

- Diulangi prosedur diatas untuk

Propylenglikol 0,05 %, 0,01 % dan 0,1 %


Akuades

E. HASIL PENGAMATAN

1. Tabel Pengamatan

No. Zat Cair

Berat Piknometer

+ Sampel (g)

Densitas(kg/m3)

Tinggi Kenaikan

Cairan (cm)

Tegangan Permukaan

(N/m)

1. Akuades 19,15 961 4,8 0,113

2.Propylenglikol

0,01%19,19 965 5,9 0,139

3.Propylenglikol

0,05%19,26 972 4,9 0,116

4.Propylenglikol

0,1%19,13 959 5,4 0,126

2. Data Perhitungan

a. Densitas

1) Akuades

Dik : Berat Piknometer kosong = 9,54 g

Berat Piknometer + sampel = 19,15 g

Volume Piknometer = 10 ml

Dit : Densitas …?

Peny : Densitas =

=

= 0,961 g/ml

= 961 kg/m3

2) Propylenglikol 0,01 %




Dit : Densitas …?

Peny : Densitas =

=

= 0,965 g/ml

= 965 kg/m3





Dit : Densitas …?

Peny : Densitas =

=

= 0,972 g/ml

= 972 kg/m3





Dit : Densitas …?

Peny : Densitas =

=

= 0,959 g/ml

= 959 kg/m3

b. Tegangan Permukaan

1) Akuades

Dik : r = 0,5 x 10-3 m

g = 9,8 m/s2

d = 961 kg/m3

h = 4,8 cm = 0,048 m

Dit : Ɣ =…?

Peny : Ɣ = . r . d . g . h

= . 0,5 x 10-3 . 961 . 9,8 . 0,048

= 0,113 N/m

2) propylenglicol 0,01 %

Dik : r = 0,5 x 10-3 m

g = 9,8 m/s2

d = 965 kg/m3

h = 5,9 cm = 0,059 m

Dit : Ɣ =…?

Peny : Ɣ = . r . d . g . h

= . 0,5 x 10-3 . 965 . 9,8 . 0,059

= 0,139 N/m


Dik : r = 0,5 x 10-3 m

g = 9,8 m/s2

d = 972 kg/m3

h = 4,9 cm = 0,049 m

Dit : Ɣ =…?

Peny : Ɣ = . r . d . g . h

= . 0,5 x 10-3 . 972 . 9,8 . 0,049

= 0,116 N/m


Dik : r = 0,5 x 10-3 m

g = 9,8 m/s2

d = 959 kg/m3

h = 5,4 cm = 0,054 m

Dit : Ɣ =…?

Peny : Ɣ = . r . d . g . h

= . 0,5 x 10-3 . 959 . 9,8 . 0,054

= 0,126 N/m

F. PEMBAHASAN

Tegangan permukaan merupakan gaya yang terjadi pada permukaan suatu

cairan yang menghalangi ekspansi cairan tersebut. Tegangan permukaan disebabkan

oleh gaya tarik menarik yang tidak seimbang pada antarmuka (interfaces) cairan.

Untuk mengetahui adanya gaya ini, dapat digunakan suatu metode dimana terjadi

kenaikan cairan biasa dalam suatu kapiler. Pada percobaan ini, akan dilakukan

penentuan tegangan permukaan air dan propylenglicol. Prinsipnya yaitu mengetahui

hubungan antara konsentrasi dan nilai tegangan permukaan cairan dengan

menggunakan pipa kapiler.

Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk menentukan tegangan

permukaan suatu cairan. Pada percobaan ini, metode yang digunakan adalah metode

pipa kapiler. Dengan menggunakan pipa kapiler tersebut, dapat diukur tegangan

permukaan suatu zat cair. Penggunaannya yaitu salah satu ujung pipa dicelupkan

kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai

ketinggian tertentu. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur

tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka. Tegangan

muka dapat diketahui dengan kerapatan cairan, dan tingginya kenaikan dalam kapiler

yang sama.

Besarnya tegangan permukaan diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis

cairan, suhu dan tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika

cairan memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar.

Salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah massa

jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti semakin rapat muatan – muatan

atau partikel-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin

besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal

ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik menarik antar partikel yang kuat.

Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan mempunyai tegangan

permukaan yang kecil pula. Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner

mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan

adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan

kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi

dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan. Sebaliknya solut yang

penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi

dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.

Jenis cairan juga dapat mempengaruhi tegangan permukaan. Pada umumnya

cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan

permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik

antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil. Suhu juga

mempengaruhi tegangan permukaan dimana tegangan permukaan cairan turun bila

suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih

cepat dan pengaruh interaksi antar molekul berkurang sehingga tegangan

permukaannya menurun.

Pada percobaan ini, akan dilakukan penentuan tegangan permukaan zat cair,

yaitu air dan propylenglicol dengan konsentrasi yang berbeda. propylenglicol yang

digunakan pada percobaan ini yaitu gliserol 0,1 %, 0,05%, dan 0,01%. Perbedaan

konsentrasi propylenglicol bertujuan agar dapat dibandingkan antara nilai tegangan

permukaan dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Sebelum menentukan tegangan

permukaan air dan propylenglicol, terlebih dahulu harus diketahui densitas dan

berapa kenaikan cairan di dalam pipa kapiler. Dalam penentuan densitas, digunakan

piknometer 10 ml yang ke dalamnya dimasukkan air kemudian ditimbang.

Sebelumnya, piknometer telah ditimbang kosong agar dapat ditentukan berapa berat

zat yang sebenarnya. Hal yang sama juga dilakukan untuk propylenglicol 0,01%,

0,05%, dan 0,1%. dari penimbangan tersebut, diperoleh densitas air sebesar 961

kg/m3, propylenglicol 0,05% sebesar 972 kg/m3, propylenglicol 0,01% sebesar 965

kg/m3 dan propylenglicol 0,1% sebesar 959 kg/m3. Setelah diketahui densitas masing-

masing cairan, selanjutnya ditentukan kenaikan cairan dengan menggunakan pipa

kapiler.

Penentuan kenaikan cairan dilakukan dengan memasukkan pipa kapiler ke

dalam gelas kimia yang telah berisi air sebanyak 25 ml. kemudian kenaikan air diukur

dengan menggunakan mistar. Dari hasil pengamatan, diperoleh tinggi air dalam pipa

kapiler adalah 4,8 cm; propylenglicol 0,05% adalah 4,9 cm; propylenglicol 0,01%

adalah 5,9 cm dan propylenglicol 0,1% adalah 5,4 cm.

Setelah diperoleh nilai dari densitas dan kenaikan cairan, maka dapat

ditentukan tegangan permukaannya. Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh

tegangan permukaan air adalah 0,113 N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.05

% adalah 0,116 N/m, propylenglicol 0.01 % adalah 0,139 N/m dan propylenglicol 0,1

% adalah 0,126 N/m. Berdasarkan hasil pengamatan, dapat diketahui bahwa tegangan

permukaan air dan gliserol tidak terlalu jauh perbedaannya. Secara teori, tegangan

permukaan air semestinya lebih tinggi dibandingkan tegangan permukaan

propylenglicol. Tetapi, dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa tegangan permukaan

air lebih kecil dari propylenglicol. Air yang mempunyai tegangan permukaan lebih

besar dikarenakan molekul air memiliki daya tarik menarik (daya kohesi) yang lebih

besar dibandingkan dengan propylenglicol.

Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi yaitu dalam

mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat,

penetrasi molekul melalui membran biologis, dan bermanfaat dalam pembentukan

dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk

membentuk sediaan suspensi.

G. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa tegangan permukaan

akuades adalah 0,113 N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.05 % adalah 0,116

N/m, tegangan permukaan propylenglicol 0.01 % adalah 0,139 N/m dan tegangan

permukaan propylenglicol 0,1 % adalah 0,126 N/m.

DAFTAR PUSTAKA

Adisalamun, Djumali M., Ani S., Titi C. S. dan Yandra A., 2012, Adsorpsi Surfaktan Nonionik Alkil Poliglikosida pada Antarmuka Fluida-Fluida, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 9 (1), Bogor.

Aufari M. A., Sia R. dan Renita M., 2013, Pemurnian Crude Glycerine Melalui Proses Bleaching Dengan Menggunakan Karbon Aktif, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 2 (1), Universitas Sumatera Utara.

Basri, 2009, Karakteristik Hidraulik Aliran Dua Fasa pada Pipa Kapiler, JIMT, Vol. 6

(2), Universitas Tadulako.

James, Joyce, Colin B. dan Helen S., 2008, Prinsi-prinsip sains untuk keperawatan, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Oxtoby D. W., 2001, Prinsip-prinsip Kimia Modern, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Young H. D. dan Freedman R. A., 2002, Fisika Universitas, Penerbit Erlangga, Jakarta.

percobaan i farfis

Documents