LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM FARMASI FISIKA
MODUL V
PENENTUAN TEGANGAN PERMUKAAN
Disusun
Oleh :
Nama :
Binti Nuriyah (K100120083)
Kelompok :
B.4
Korektor :
Yeni
LABORATORIUM FARMASI FISIKA
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
MODUL
V
PENENTUAN
TEGANGAN PERMUKAAN
I.
TUJUAN PERCOBAAN
Mempelajari dan
menentukan tegangan permukaan berbagai cairan.
II.
DASAR TEORI
Tegangan muka adalah adalah gaya
yang terjadi terjadi pada permukaan suatu cairan yang menghalangi ekspansi
cairan tersebut. Hal ini disebabkan oleh gaya tarik menarik yang tidak seimbang
pada antar cairan. Tegangan antar muka adalah tegangan muka yang di ukur pada
bidang batas cairan yang tidak saling bercampur. Tegangan muka ini dalam
farmasi adalah faktor yang mempengaruhi adsorbsi obat dalam bentuk sediaan
padat, penetrasi molekul melalui membrane biologi, penting pada sediaan emulsi
dan stabilitasnya.
Tegangan muka atau tegangan antar
muka mempunyai dimensi gaya per unit panjang (dyne/cm) atau tenaga per menit
permukaan (erg/cm2). Ada beberapa macam metode untuk pengukuran
tegangan muka dan antar muka, yaitu: metode kenaikan kapiler, metode cincin Du
Nuoy, metode berat tetesan, tekanan gelembung, tetesan sessile dan lempeng
Wilhelmy. Pada percobaan ini digunakan metode kenaikan kapiler.
(anonim,2013)
Tegangan antar muka adalah gaya per
satuan panjang yang terjadi pada antar muka antara fase cair yang tidak dapat
tercampur. Seperti tegangan muka, satuannya adalah dyne/cm. Tegangan antar muka
selalu lebih kecil dari tegangan muka, sebab gaya adesi antara dua fase cair
yang membentuk antar muka lebih besar dari gaya adesi antara fase cair dan fase
gas yang membentuk antar muka. Dengan demikian, jika dua macam zat cair dapat
campur sempurna, maka tidak akan ada tegangan antar muka diantara mereka.
Pada metode kenaikan kapiler, gaya
yang ada antara molekul-molekul yang sama dikenal sebagai gaya kohesif. Gaya
yang ada antara molekul-molekul yang tidak sama, seperti gaya antara zat cair
dan dinding dari tabung kapiler gelas, dikenal sebagai gaya adesif. Bilamana
gaya adesif antara molekul zat cair dan dinding kapiler itu lebih besar
daripada gaya kohesif maka zat cair tersebut dikatakan membasahi dinding
kapiler yaitu menjalar melalui dinding dan naik dalam tabung.
(moechtar,1909)
Tegangan muka cairan dapat diukur
dengan beberapa cara seperti dengan: tensiometer, cara drop weigdat, cara
bubble pressure, cara capillary rise.
Cara ini berdasarkan kenyataan bahwa
kebanyakan cairan dalam pipa kapiler mempunyai permukaan lebih tinggi dari pada
permukaan diluar pipa, bila cairan membasahi bejana, dalam hal ini cairan
membentuk permukaan tyang cekung. Bila cairan tidak membasahi bejana, cairan
membentuk permukaan yang cembung.
Cekung
bila: gaya adesi > kohesi
Cembung
bila: gaya adesi < kohesi
Pipa kapiler dengan jari-jari r
dimasukkan dalam cairan yang membaahi gelas. Dengan membasahi dinding bagian
dalam, zat cair ini naik, kenaikan ini disebabkan oleh gaya akibat adanya
tegangan muka:
F1= 2πr ɣ cos θ dimana F1 = gaya ke atas
r
= jari-jari kapiler
ɣ
= tegangan muka
θ
= sudut kontak
(sukardjo,1997)
Tegangan muka disebabkan
molekul-molekul pada permukaan cairan mempunyai sifat-sifat khusus. Molekul
pada permukaan cairan ini mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan.
Sebaliknya molekul-molekul di dalam cairan, tidak mengalami resultan tersebut,
karena molekul di dalam cairan akan mengalami gaya yang sama kesegala arah.
Tegangan permukaan (ɣ) suatu cairan
dapat didefinisikan sebagai banyaknya kerja yang dibutuhkan untuk memperluas permukaan cairan sebanyak satu
satuan luas. Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan
permukaan. Cara yang paling mudah dan sederhana adalah dengan metode kenaikan
kapiler. Pada metode ini semua tabung kapiler yang bersih dengan jari-jari r
dimasukkan dalam cairan yang akan di ukur tegangan permukaannya. Permukaan
cairan akan naik sampai gaya gravitasi sama dengan gaya ke atas yang disebabkan
tegangan permukaan.
(Bird,
tony, 1987)
III.
ALAT DAN BAHAN
·
Alat : 1. Bekker glass
100 mL
2. Pipa kapiler
3. Piknometer
4. Baskom
·
Bahan : 1. Aquadest
2. Es
3. Paraffin liquidum
4. Larutan tween 80 dengan konsentrasi
0,05% ; 0,10% ; 0,20% ; dan 0,30%
IV.
CARA KERJA SKEMATIS
1. Penentuan
kerapatan masing-masing cairan dengan alat piknometer.
A. Penentuan
volume piknometer pada suhu percobaan.
Ditimbang
piknometer yang bersih dan kering dengan seksama
↓
Di
isi piknometer dengan aquadest hingga penuh, buka tutup kapilernya
↓
Di
rendam dalam air es hingga suhunya turun kira-kira 2°C di bawah suhu percobaan,
ditambahkan aquadest hingga piknometer kembali penuh
↓
Diangkat
daria air es, biarkan suhunya naik hingga suhu percobaan, kemudian tutup pipa
kapilernya cepat-cepat
↓
Diusap
air yang menempel, kemudian timbang dengan seksama
Cara perhitungan
:
Mis: bobot piknometer + air = a + b gram
bobot piknometer kosong = a gram
bobot air = b gram
Dari tabel
diketahui kerapatan air pada suhu percobaan = ρair
Volume
piknometer = volume air = 
=
= Vρ ml
= Vρ ml
B. Penetapan
kerapatan zat cair
Dilakukan
penimbangan zat cair yang akan dicari kerapatannya dengan piknometer, sama seperti
percobaan A
↓
Jika
diketahui bobot zat cair tersebut = c gram
c = (bobot piknometer + zat x) –
(bobot piknometer kosong)
Vp = volume piknometer
Kerapatan zat cair x = 
= 
gram ml‾¹
= gram ml‾¹
2. Penentuan
tegangan muka dengan metode kenaikan kapiler
Aquadest
Paraffin liquidum
Larutan tween 80 0,05% ; 0,10% ; 0,20%
; dan 0,30%
Caranya :
Dimasukkan
25 ml cairan tersebut ke dalam bekker glass yang sudah ditempel dengan kertas
millimeter block
↓
Dicelupkan
pipa kapiler ke dalam bekker glass
↓
Dihitung
selisih tinggi permukaan zat cair dalam bekker glass dan dalam pipa kapiler
I.
HASIL PERCOBAAN
tpercobaan = 28°C
ρair = 0,99623 g/mL
Vpiknometer = 26,8010 mL
γ air = 71,50 dyne/cm
|
No
|
Zat Cair
|
Kerapatan
|
Tinggi
kenaikan (mm)
|
Tegangan
muka (dyne/cm)
|
||
|
Bobot pikno
kosong
|
Bobot pikno
+ zat
|
ρ (g ml‾¹)
|
||||
|
1
|
Air
|
37,15 g
|
63,85 g
|
0,99623 g/mL
|
11
|
71,50
|
|
2
|
Tween 0,05%
|
37,15 g
|
63,85 g
|
0,99623 g/mL
|
9
|
58,27
|
|
3
|
Tween 0,10%
|
37,15 g
|
63,80 g
|
0,99436 g/mL
|
12
|
77,56
|
|
4
|
Tween 0,20%
|
37,15 g
|
63,80 g
|
0,99623 g/mL
|
13
|
84,02
|
|
5
|
Tween 0,30%
|
37,15 g
|
63,85 g
|
0,99623 g/mL
|
10
|
64,75
|
|
6
|
Paraffin cair
|
37,15 g
|
59,55 g
|
0,835789
g/mL
|
5
|
27,16
|
I.
·
ρ
air : = 
= = =
3 ( 0,99567 – x ) =
2 ( x – 0,99707)
2,98701 – 3x =
2x – 1,99414
2,98701 + 1,99414 = 2x
+ 3x
4,98115 = 5x
0,99623 = x
ρ air
= 0,99623 g/mL
·
V
pikno = V air = 
= 
= 
= 26,8010 mL
·
γ
air : 
=
= 
= =
3 (71,18 – x) = 2 (x –
71,97)
213,54 – 3x = 2x –
143,94
213.54 +
143,94 = 2x + 3x
357,48 = 5x
71,496 = x
γair = 71,50 dyne/cm
·
Tween 0,05%
ρ tween =
=
=
= 0,99623 g/mL
= =
γk = 
= 58,5 dyne/cm
·
Tween
0,10 %
ρ tween =
= 
= 
= 0,99436 g/mL
= = 
γk
= 
= 77,85 dyne/cm
·
Tween
0,20%
ρ tween =
=
=
= 0,99436 g/mL
= =
γk
=
= 84,34 dyne/cm
·
Tween
0,30%
ρ tween =
=
=
= 0,99623 g/mL
= =
γk
=
= 65,003 dyne/cm
·
Paraffin
cair
ρ paraffin =
=
=
= 0,83578 g/mL
= =
γk
=
= 27,26 dyne/cm
I.
Tujuan dari percobaan kali ini adalah mempelajari dan
menentukan tegangan permukaan berbagai cairan. Metode yang digunakan dalam
percobaan ini adalah metode kenaikan kapiler. Alat yang digunakan untuk
menentukan tegangan permukaan adalah piknometer. Piknometer digunakan untuk
mengetahui kerapatan zat yang diukur dengan cara piknometer yang bersih dan
kering kemudian ditimbang dan diisi dengan cairan yang akan ditentukan
kerapatannya sampai penuh. Selanjutnya piknometer didinginkan didalam air es
hingga suhunya mencapai 2˚ C dari suhu percobaan. Piknometer
didinginkan dalam air es bertujuan untuk mendapatkan volume piknometer yang
sesengguhnya, karena waktu didinginkan air akan menyusut. Piknometer yang tadi
dinaikkan lagi suhunya agar mencapai suhu awal percobaan karena ketika suhu
naik volume air akan menyusut dan mengisi kembali celah-celah piknometer dan
benar-benar terisi penuh oleh cairan. Setelah itu piknometer ditimbang dalam
keadaan kering luarnya agar didapatkan hasil penimbangan yang akurat.
Pipa kapiler digunakan untuk mengetahui tinggi kenaikan
kapiler suatu zat. Zat yang akan diuji dimasukkan dalam bekker glass dengan
volume 25 mL. Selanjutnya pipa kapiler dimasukkan dalam cairan tersebut dan
ditunggu sampai cairan tidak naik lagi. Kemudian diukur kenaikan kapiler suatu
zat dengan mengamati pipa kapiler dan menghitung kenaikannya dengan melihat
kertas milimeter blok yang sebelumnya sudah ditempel pada dinding bekker glass
yang bertujuan untuk memperjelas selisih tinggi permukaan dan menghindari
kesalahan dalam perhitungan.
Dari hasil percobaan diperoleh hasil kerapatan air = 0,99623 g/mL, Tween 0,05% = 0,99623
g/mL, Tween 0,10% = 0,99436 g/mL, Tween
0,20% = 0,99623 g/mL, Tween 0,30% = 0,99623
g/mL, Paraffin cair = 0,835789 g/mL. Paraffin cair mempunyai berat terkecil karena berat
jenis paraffin cair lebih kecil dari air. Paraffin cair mempunyai ikatan antar
molekul lemah sehingga walaupun konsentrasi paraffin lebih kental akan tetapi
kerapatannya paling kecil dan tegangan muka paraffin juga yang paling kecil
dibandingkan cairan yang lainnya yang digunakan dalam percobaan. Hasilnya dapat
diketahui bahwa semakin besar atau tinggi konsentrasi suatu zat maka
kerapatannya justru semakin kecil. Dapat disimpulkan bahwa konsentrasi suatu
zat sebanding dengan kerapatan dan berbanding terbalik dengan tegangan muka.
Digunakan larutan tween 80
dengan konsentrasi yang berbeda-beda dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh
konsentrasi zat terhadap kerapatan dan tegangan antar muka. Aquades berfungsi
sebagai pembanding sehingga kerapatan dan tegangan mukanya dapat dilihat
langsung dalam tabel dengan menggunakan perbandingan suhu pada 25˚ C dan 30˚ C,
kemudian dicari tegangan muka pada suhu percobaan (28˚ C). Perbedaan kenaikan
volume zat cair dalam pipa kapiler disebabkan oleh kekuatan adhesi antara
molekul-molekul cairan, sehingga cairan itu membasahi dinding kapiler, menyebar
dan meninggi dalam pipa. Dengan mengukur kenaikan ini dalam pipa kapiler dapat
menentukan tegangan permukaan cairan yang dimaksud, tetapi tidak diketahui
tegangan antar muka.
Berdasarkan tegangan muka
larutan tween 80 0,05%; 0,10%; 0,20%; 0,30% dan paraffin cair merupakan
surfaktan karena tegangan permukaannya lebih kecil dari pada tegangan muka
aquades yaitu tween 0,05% tegangan mukanya 58,27 dyne/cm; tween 0,10% tegangan mukanya 77,56 dyne/cm; tween 0,20% tegangan mukanya 84,02 dyne/cm; tween 0,30% tegangan mukanya 64,75 dyne/cm; paraffin cair tegangan mukanya 27,16 dyne/cm yang mana lebih kecil dari tegangan muka aquades
sebesar 71,50 dyne/cm.
II.
KESIMPULAN
·
Tujuan dari
percobaan kali ini adalah mempelajari dan menentukan tegangan permukaan
berbagai cairan.
·
Metode yang
digunakan dalam percobaan ini adalah metode kenaikan kapiler.
·
Alat yang digunakan
untuk menentukan tegangan permukaan adalah piknometer.
·
Pipa kapiler
digunakan untuk mengetahui tinggi kenaikan kapiler suatu zat.
·
Hasil yang didapat diketahui bahwa semakin besar atau tinggi konsentrasi
suatu zat maka kerapatannya justru semakin kecil.
III.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2013. Modul Praktikum Farmasi Fisika.
Universitas Muhammadiyah Surakarta Press. Surakarta
Bird, Tony. 1987. Kimia
Fisik Untuk Universitas. Gramedia. Jakarta
Dogra, S.K., Dogra, S., 2008. Kimia Fisik dan Soal-soal. Universitas UI. Jakarta
Moechtar. 1990. Farmasi
Fisik. Universitas Gadjah Mada Press. Yogyakarta
Sukardjo. 2002. Kimia Fisika.
Rineka Cipta. jakarta
Tidak ada komentar:
Posting Komentar