TEGANGAN ANTAR MUKA lanjutan... By. Diyan Ajeng.R, MPh., Apt AKADEMI FARMASI JEMBER 2014

SIFAT CAIRAN : volume tetap Bentuk mengikuti tempatnya memiliki fluiditas kerapatan agak besar kompresibilitas kecil energi geraknya translasi, rotasi, vibrasi difusi agak cepat memiliki gaya tarik-menarik antar molekulnya memiliki tegangan permukaan.

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang => permukaannya seolah ditutupi lapisan elastis => karena adanya gaya tarik-menarik partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan.

Di dalam cairan => molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis dengan gaya yang sama ke segala arah => akibatnya tidak terdapat resultan gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Di permukaan cairan => molekul ditarik oleh molekul sejenis arah hanya ke samping dan ke bawah tidak ditarik oleh molekul di atasnya, di atas cairan fase uap. Perbedaan gaya tarik Ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya mengarah ke bawah Cairan bergeraki

γ = F ( d = 2 l ) = penambahan luas d permukaan Tegangan permukaan permukaan cairan seolah ditutupi selaput elastis zat cair berusaha membentuk luas permukaan minimum bentuk bulat telur (sferik) Tegangan permukaan : gaya per satuan panjang pada permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luas permukaan. Usaha yang diperlukan untuk memperbesar satu satuan luas permukaan cairan. γ = F ( d = 2 l ) = penambahan luas d permukaan N/m J/m2 dyne/cm erg/cm2

Meniskus dan Sudut Kontak Meniskus : gejala melengkungnya permukaan zat cair kettika bersentuhan dengan zat padat (dinding bejana). Cekung => adhesi > kohesi => tepi permukaan cairan cenderung naik. Cembung => adhesi < kohesi => tepi permukaan cairan melengkung ke bawah Besarnya kecekungan & kecembungan permukaan cairan ketika bersentuhan dengan zat padat => tergantung besar kecilnya sudut kontak yang terbentuk. Sudut kontak : sudut yang dibentuk permukaan cairan yang bersentuhan dengan permukaan bidang padatan.

KOEFISIEN PENYEBARAN Kerja adhesi : Energi yang diperlukan untuk mematahkan gaya tarik-menarik antara molekul-molekul tak sejenis. Kerja kohesi : Energi yang diperlukan untuk memisahkan molekul-molekul cairan yang menyebar sehingga cairan tersebut dapat mengalir di atas lapisan bawah tersebut.

Kerja kohesi Kerja adhesi

Cos  = γpadat – γpadat-cair Cos  = γpadat – γpadat-cair γcair Meniskus cekung =>  < 90o => cairan membasahi permukaan padatan Meniskus cembung =>  > 90o => cairan tidak membasahi permukaan padatan Bahan Sudut kontak Air – kaca Raksa –kaca Air – parafin Kerosin - kaca 0o 140o 107o 26o

Pengukuran Tegangan Permukaan Metoda Kapiler prinsip : bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalam zat cair, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan. Bila cairan membasahi bejana => cairan naik Bila tidak membasahi bejana => cairan turun Kapilaritas : proses naik turunnya cairan dalam pipa kapiler. Akibat tegangan permukaan (permukaan cairan yg menyentuh dinding sepanjang keliling pipa)

Akibat tegangan permukaan timbul gaya berlawanan Besarnya gaya ke atas => F1= 2 Л r γ cos  Besarnya gaya ke bawah akibat berat cairan: F2 = d V g (V = Л r2 h) F2 = Л r2 h d g (d = rapatan cairan) F1 = F2 (2 Л r γ cos  = Л r2 h d g) γ = r h d g 2 cos 

Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk h Untuk cairan yang membasahi bejana =>  ~ 0 Persamaan menjadi => γ = r h d g 2 Untuk cairan yang tidak membasahi bejana => cos  ~ negatif => h negatif, maka cairan ditekan dalam kapiler (menurun). Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk h Sehingga persamaan menjadi : γ = r (h+r/3)(dc-dg) g 2 Dengan metode perbandingan, γ zat lain dapat dihitung dengan persamaan : γ1/ γ2 = d1h1 d2h2

2. Metode Wihelmy Prinsip : berdasarkan gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan. Alat berupa lempeng tipis dari kaca, platina atau mika dilengkapi neraca. Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan ke dalam cairan. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat daripermukaan cairan dicatat. Saat pelat terlepas => F = W + 2 l γ Tegangan permukaan : γ = F – W 2l Sudut kontak ~ 0, pengaruh ujung lempeng diabaikan.

EFEK TEGANGAN PERMUKAAN Jarum terapung di atas permukaan air  agar tidak tenggelam, maka gaya berat W harus diimbangi komponen gaya yang arahnya ke atas. 2Υ l cos θ = m g Beberapa jenis serangga dapat berjalan di atas air  kaki serangga yang terapung berbentuk bola, maka Υ bekerja di semua titik di sekitar lingkarandengan jari-jari r, sehingga I = keliling lingkaran= 2 π r. 2 π r Υcos θ = m g

Perbedaan tekanan bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun : Tekanan bagian dalam > bagian luar Gelembung sabun berbentuk bola  mendapat tekanan ΔP Gaya yang diterima  ΔPπr2 Gaya diimbangi oleh tegangan permukaan 2 buah dinding gelembung : ΔPπr2 = 4Υπr ΔP = 4Υ/r Untuk gelembung udara dalam cairan  1 lapisan ΔP = 2 Υ/r

Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan Jenis cairan Cairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besar  Υ besar Suhu Jika suhu naik  Υ turun Kenaikan suhu menyebabkan molekul-molekul cairan bergerak cepat  interaksi antar molekul berkurang. Pada suhu yang sama  Υ logam cair dan lelehan garam > cairan

Zat terlarut tertentu elektrolit, non elektrolit  Υ naik Contoh : gliserin, sukrosa Surfaktan Perluasan film dengan pembentukan gelembung/busa Contoh : sabun, detergen, alkohol  Υ turun Kemampuan membasahi benda Υ kecil  kemampuan membasahi benda besar. Contoh : air panas dan air sabun, alkohol.

6. Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67 mm dimasukkan ke dalam zat cair yang mempunyai rapatan 1,92 g/cm3. Bila kenaikan cairan dalam kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat cair dengan dinding kapiler adalah 37oC. Hitung tegangan permukaan zat cair !

SURFAKTAN  Amfifil, mempunyai gugus hidrofil dan lipofil, sehingga mempunyai afinitas thd solven polar & non polar

Klasifikasi HLB : Menurut GRIFFIN HLB = 20 ( 1 – S/A ) S = bilangan penyabunan dari ester A = bilangan asam dari asam lemak Contoh: Tween 20 (Polioksietilen sorbitan monolaurat) S = 45,5 A = 276 HLB = 20 ( 1 – 45,5/276 ) = 16,7

Skala HLB menurut Griffin

HARGA HLB K E G U N A A N 1 – 3 Anti foaming agent 4 – 6 Emulgator tipe w/o 7 – 9 Bahan pembasah ( wetting agent) 8 – 18 Emulgator tipe o/w 13 – 15 Detergent 10 – 18 Kelarutan (solubilizing agent)

Rumus I A % b = ((x – HLB b)/ HLB a – HLB b) x 100 % B % a = ( 100% – A%) Keterangan : x = Harga HLB yang diminta ( HLB Butuh) A = Harga HLB tinggi B = Harga HLB rendah

Cara Aligasi Rumus II (B1 x HLB1) + (B2 x HLB2) = (B camp x HLB camp) Tween 80   (15)                    (X – 4,5) Span 80       (4,5)                  (15 – X) (X – 4,5) : (15 – X) = 70 : 30 = 7 : 3 (X – 4,5) 3 = 7 (15 – X) 3X – 13,5 = 105 – 7X 10X = 118,5 X = 11,85 Jadi HLB Campuran = 11,85

Contoh R/ Stearil Alkohol 1,5 (HLB butuh 14) Adeps Lanae                                   2     (HLB butuh10) Paraffin cair                                     30  (HLB butuh 12) Tween 80                                                      10% Span 80                                                         10% Aqua ad                                                         100 m.f emulsa

Jumlah Fase Minyak (“): 1,5 + 2 + 30 = 33,5 Jumlah HLB butuh dari fase minyak: {(15×4) : 33,5} + {(2×10) : 33,5} + {(30×12) : 33,5} = 19,5 Emulgator yang dibutuhkan pada R/ yaitu 10% dari 100 g = 10 g HLB butuh Tween 80        = 15 HLB butuh Span                  = 4,3 HLB butuh fase minyak    = 11,9 Jumlah Span   = [ (11,5-4,3) : {(15-11,9) + (11,9-4,3)} ] x 10 g = 7,1 g jumlah Tween = [ (15-11,9) : {(15-11,9) + (11,9-4,3)} ] x 10 g = 2,9 g

Menghitung HLB yang dibutuhkan untuk fase minyak atau emulsi o/w (16) Cetyl alcohol 15 g., white wax 1g. Lanolin 2 g, emulsifier (q.s.), glycerin 5 g. water 100 g. HLB (referensi) : Cetyl alcohol 15 x 15/16 = ... White wax 12 x 1/16 = .... Lanolin 10 x 2/16 = .... Total required HLB = .... • pencampuran surfaktan umumnya digunakan untuk mendapatkan sifat emulsifikasi yang diinginkan • jika terdapat beberapa macam minyak, HLB dihitung dari jumlah HLB masing-masing komponen dikalikan dengan fraksinya

Berapakah harga HLB campuran dari 40 % Span 60 (HLB = 4 Berapakah harga HLB campuran dari 40 % Span 60 (HLB = 4.7)dan 60 % Tween 60 (HLB = 14.9)? HLB campuran: (4.7 x ...) + (14.9 x ...) = ... Berapa konsentrasi Span 80 (HLB = 4.3) yang bercampur dalam satu bagian Tween 80 (HLB = 15.0) yang dicampur untuk mendapatkan nilai HLB 12.0? 4.3.(1-x) + 15.x = 12 x = ....

HLBcamp. X Wtot. = (HLB1 x W1) + (HLB2 x W2) HLB CAMPURAN HLBcamp. X Wtot. = (HLB1 x W1) + (HLB2 x W2) R/ Parafin oil 35 Lanolin 1 Cetil alkohol 1 Emulsifier 7 Aqua ad 100 Diketahui RHLB untuk parafin oil, lanolin, dan cetil alkohol masing-masing adalah 12, 10 dan 15. Jika digunakan tween 60 (HLB=14,9) dan span 60 (HLB=4,7), berapa masing-masing yang harus ditimbang?

HLB rendah maka larutan lebih lipofilik, begitupun sebaliknya

Thank you