FENOMENA ANTARMUKA

FENOMENA FENOMENA ANTAR MUKAANTAR MUKA

Oleh :Oleh :

Vera Astuti, S.Farm, AptVera Astuti, S.Farm, Apt

Poltekkes Kemenkes PalembangPoltekkes Kemenkes Palembang01 Oktober 201301 Oktober 2013

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Bila fase-fase berada bersama-sama, maka batas Bila fase-fase berada bersama-sama, maka batas antara kedua fase tersebut disebut suatu antara kedua fase tersebut disebut suatu antar antar muka. muka. Sifat dari molekul yang membentuk antar Sifat dari molekul yang membentuk antar muka, sering cukup berbeda dari sifat “fase antar muka, sering cukup berbeda dari sifat “fase antar muka”.muka”.

Beberapa jenis antar muka dapat terjadi Beberapa jenis antar muka dapat terjadi bergantung dari apakah ke-2 fase yang berdekatan bergantung dari apakah ke-2 fase yang berdekatan itu berada dalam keadaan padat, cair atau gas.itu berada dalam keadaan padat, cair atau gas.

Fenomena antar muka dibagi menjadi 2 kelompok :Fenomena antar muka dibagi menjadi 2 kelompok :1. 1. Antar muka cairanAntar muka cairana. Sistem antar muka cair/gasa. Sistem antar muka cair/gasb. Sistem antar muka cair/cairb. Sistem antar muka cair/cair2. 2. Antar muka padatanAntar muka padatana. Sistem antar muka padat/gasa. Sistem antar muka padat/gasb. Sistem antar muka padat/cairb. Sistem antar muka padat/cair

Walaupun antar fase padat/padat mempunyai makna praktis Walaupun antar fase padat/padat mempunyai makna praktis dalam farmasi (ex. Adhesi antar granul, pembuatan tablet dalam farmasi (ex. Adhesi antar granul, pembuatan tablet berlapis), namun hanya sedikit informasi yang tersedia berlapis), namun hanya sedikit informasi yang tersedia untuk mengukur besarnya interaksi ini Sistem untuk mengukur besarnya interaksi ini Sistem padat-padat tidak dibicarakan.padat-padat tidak dibicarakan.

TIPE DAN CONTOH ANTAR MUKATIPE DAN CONTOH ANTAR MUKA

FASE TIPE & CONTOH ANTARMUKA

Gas/gas

Gas/cairanGas/padatanCairan/cairanCairan/padatan

Padatan/padatan

Tidak ada kemungkinan ada antar mukaPermukaan cairan, air di atmosfirPermukaan padat, bagian atas mejaAntar muka cairan-cairan, emulsiAntar muka cairan-padatan, suspensiAntarmuka padatan-padatan, partikel serbuk yang saling melekat

Fenomena antarmuka dalam “farmasi” dan Fenomena antarmuka dalam “farmasi” dan “kedoketaran” adalah faktor-faktor yang berarti “kedoketaran” adalah faktor-faktor yang berarti dalam mempengaruhi :dalam mempengaruhi :

Adsorpsi obat pada bahan pembantu padatdalam Adsorpsi obat pada bahan pembantu padatdalam bentuk sediaanbentuk sediaan

Penetrasi molekul melalui membran biologisPenetrasi molekul melalui membran biologis Pembentukan dan kestabilan emulsiPembentukan dan kestabilan emulsi Dispersi (penyebar-rataan) dari partikel yang tidak Dispersi (penyebar-rataan) dari partikel yang tidak

larut dalam media cair dalam pembuatan suspensi.larut dalam media cair dalam pembuatan suspensi.

Sedangkan istilah Sedangkan istilah permukaanpermukaan, dipakai bila , dipakai bila membicarakan antar muka gas/padat atau gas/cair.membicarakan antar muka gas/padat atau gas/cair.

ANTAR MUKA CAIRANANTAR MUKA CAIRAN

A. Tegangan Permukaan dan Tegangan A. Tegangan Permukaan dan Tegangan AntarmukaAntarmukaDalam keadaan cair, gaya kohesif antara molekul-Dalam keadaan cair, gaya kohesif antara molekul-molekul yang berdekatan dikembangkan dengan molekul yang berdekatan dikembangkan dengan baik. baik. Dalam suatu tetes cairan yang tersusun dalam Dalam suatu tetes cairan yang tersusun dalam udara, molekul-molekul dalam bulk cairan udara, molekul-molekul dalam bulk cairan dikelilingi oleh molekul lain dari segala arah yang dikelilingi oleh molekul lain dari segala arah yang mempunyai gaya tarik-menarik yang sama.mempunyai gaya tarik-menarik yang sama.

Sebaliknya, molekul pada permukaan (yakni, pada antarmuka Sebaliknya, molekul pada permukaan (yakni, pada antarmuka cair/udara) hanya dapat mengembangkan gaya tarik-menarik cair/udara) hanya dapat mengembangkan gaya tarik-menarik kohesif dengan molekul cair lain yang terletak di bawah atau di kohesif dengan molekul cair lain yang terletak di bawah atau di samping mereka.samping mereka.

Molekul itu jg dapat mengembangkan gaya tarik-menarik adhesif Molekul itu jg dapat mengembangkan gaya tarik-menarik adhesif dengan molekul udara, walaupun, dalam hal antar muka cair/gas, dengan molekul udara, walaupun, dalam hal antar muka cair/gas, gaya tarik-menarik adhesif ini kecil.gaya tarik-menarik adhesif ini kecil.

Efek bersih adalah molekul pada permukaan cairan tersebut Efek bersih adalah molekul pada permukaan cairan tersebut mengalami suatu gaya ke arah dalam ke arah bulk. Gaya seperti mengalami suatu gaya ke arah dalam ke arah bulk. Gaya seperti ini menarik molekul antarmuka bersama-sama, sehingga ini menarik molekul antarmuka bersama-sama, sehingga mengecilkan (menyusutkan) permukaan. Karenanya tetes cairan mengecilkan (menyusutkan) permukaan. Karenanya tetes cairan cenderung berbentuk bola. Karena sebuah bola mempunyai luas cenderung berbentuk bola. Karena sebuah bola mempunyai luas permukaan yang paling kecil per satuan volume.permukaan yang paling kecil per satuan volume.

““Tegangan” permukaan → gaya per satuan panjang Tegangan” permukaan → gaya per satuan panjang yang harus diberikan yang harus diberikan sejajarsejajar pada permukaan untuk pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam.mengimbangi tarikan ke dalam.Tegangan permukaan mempunyai satuan → dyne/cm.Tegangan permukaan mempunyai satuan → dyne/cm.

Hal ini dapat dianalogikan sbb :Hal ini dapat dianalogikan sbb :Keadaan yang terjadi bila suatu objek yang Keadaan yang terjadi bila suatu objek yang menggantung di pinggir jurang pada seutas tali ditarik menggantung di pinggir jurang pada seutas tali ditarik ke atas oleh seseorang yang memegang tali tersebut ke atas oleh seseorang yang memegang tali tersebut dan berjalan menjauhi tepi jurang.dan berjalan menjauhi tepi jurang.

““Tegangan antarmuka” → gaya per satuan panjang Tegangan antarmuka” → gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur.tidak bercampur.Satuannya → dyne/cmSatuannya → dyne/cm

Tegangan antarmuka selalu < daripada tegangan Tegangan antarmuka selalu < daripada tegangan permukaan.permukaan.Karena gaya adhesif antara dua fase cair yang Karena gaya adhesif antara dua fase cair yang membentuk suatu antar muka > daripada bila suatu membentuk suatu antar muka > daripada bila suatu fase cair dan fase gas berada bersama-sama.fase cair dan fase gas berada bersama-sama.

Jadi , bila 2 cairan bercampur dengan sempurna → Jadi , bila 2 cairan bercampur dengan sempurna → maka tidak ada tegangan antarmuka yang terjadi.maka tidak ada tegangan antarmuka yang terjadi.

Beberapa Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka Beberapa Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka (Terhadap Air) pada 20(Terhadap Air) pada 200 0 CC

Zat Teg. Permukaan (dyne/cm)

Zat Teg. Antarmuka

Terhadap Air (dyne/cm)

AirGliserinAsam oleatBenzenaKloroformKarbon tetrakloridaMinyak jarakMinyak zaitunMinyak biji kapasPetroleum cair

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

Air raksaN-HeksanaBenzenaKloroformAsam oleatN-Oktil alkoholAsam kaprilatMinyak zaitunEtil eter

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

Rumus :Rumus :γ = γ = ffb b / 2 L/ 2 L dimana : dimana : γγ = teg. Permukaan = teg. Permukaan

(dyne/cm) (dyne/cm) ffb b = gaya yang = gaya yang

dibutuhkan dibutuhkan (gr.cm/dt (gr.cm/dt22))

L = panjang (cm)L = panjang (cm)

Contoh Soal :Contoh Soal :1.1. Bila panjang dari batang L adalah 5 cm dan massa Bila panjang dari batang L adalah 5 cm dan massa

yang dibutuhkan untuk memecah film adalah 0,5 yang dibutuhkan untuk memecah film adalah 0,5 gram, berapakah tegangan permukaan larutan sabun gram, berapakah tegangan permukaan larutan sabun tersebut ?tersebut ?Dik : L = 5 cmDik : L = 5 cm m = 0,5 gr m = 0,5 gr Dit : Dit : γγ = …? = …?Dij : Dij : γγ = = fb fb = = m x g m x g == 0,5 gr x 981 cm/dt 0,5 gr x 981 cm/dt2 2

2L 2L 2 x 5 cm2L 2L 2 x 5 cm γγ = 49 dyne/cm = 49 dyne/cm

B. Energi Bebas PermukaanB. Energi Bebas Permukaan

Untuk menghitung kerja yang dilakukan (energi) dalam Untuk menghitung kerja yang dilakukan (energi) dalam memperbesar luas permukaan, persamaan di atas dapat memperbesar luas permukaan, persamaan di atas dapat ditulis :ditulis : γγ x 2L x 2L = = ffBila batang tersebut pada suatu posisi AD dan suatu Bila batang tersebut pada suatu posisi AD dan suatu massa ditambahkan untuk memperbesar luas permukaan massa ditambahkan untuk memperbesar luas permukaan dengan jarak dengan jarak dsds, kerja , kerja dWdW (gaya dikalikan dengan jarak) (gaya dikalikan dengan jarak) adalah :adalah : dW = f x ds = dW = f x ds = γγ x 2L x ds x 2L x dsDan, karena Dan, karena 2L x ds2L x ds = kenaikan luas permukaan = kenaikan luas permukaan dA dA yang yang dihasilkan dengan memperluas film sabun, maka :dihasilkan dengan memperluas film sabun, maka :

dW = dW = γγ x dA x dA W = W = γγ x ∆A x ∆A

Dimana :Dimana :WW adalah kerja yang dilakukan atau kenaikan adalah kerja yang dilakukan atau kenaikan energi energi bebas permukaan (bebas permukaan (dalam erg), dalam erg), γγ adalah tegangan permukaan (dalam dyne/cm), adalah tegangan permukaan (dalam dyne/cm),∆∆AA adalah kenaikan luas dalam cm adalah kenaikan luas dalam cm22..

Tegangan permukaan dapat juga didefinisikan Tegangan permukaan dapat juga didefinisikan sebagai sebagai perubahan energi bebas permukaan per perubahan energi bebas permukaan per satuan kenaikan luassatuan kenaikan luas..

γγ = = W / ∆AW / ∆A

Contoh Soal :Contoh Soal :2. Berapakan kerja yang dibutuhkan dalam 2. Berapakan kerja yang dibutuhkan dalam Contoh soal Contoh soal

1 1 untuk menarik kawat ke bawah 1 cm ?untuk menarik kawat ke bawah 1 cm ?jwb : luas permukaan = 10 cm x 1 cm = 10 cmjwb : luas permukaan = 10 cm x 1 cm = 10 cm2 2

W = W = γγ x ∆A x ∆A = 49 dyne/cm x 10 cm= 49 dyne/cm x 10 cm2 2

= 490 erg= 490 erg

C. Pengukuran Tegangan Permukaan dan C. Pengukuran Tegangan Permukaan dan Tegangan AntarmukaTegangan Antarmuka

1. Metode 1. Metode kenaikan kapilerkenaikan kapiler2. Metode 2. Metode Du Nouy ringDu Nouy ring3. Metode berat tetesan3. Metode berat tetesan4. Metode tekanan gelembung4. Metode tekanan gelembung5. Metode tetesan sessile5. Metode tetesan sessile6. Metode lempeng Wilhelmy6. Metode lempeng Wilhelmy

Perlu dicatat bahwa pemilihan suatu metode tertentu Perlu dicatat bahwa pemilihan suatu metode tertentu sering bergantung pada :sering bergantung pada :

Apa tegangan permukaan atau tegangan antar muka Apa tegangan permukaan atau tegangan antar muka yang akan ditentukan,yang akan ditentukan,

Ketepatan dan kemudahan yang diinginkan,Ketepatan dan kemudahan yang diinginkan, Ukuran sampel yang tersedia,Ukuran sampel yang tersedia, Apakah efek waktu pada tegangan permukaan akan Apakah efek waktu pada tegangan permukaan akan

diteliti atau tidak.diteliti atau tidak.

Dan dalam kenyataannya, tidak ada satu pun metode Dan dalam kenyataannya, tidak ada satu pun metode yang terbaik untuk semua sistem.yang terbaik untuk semua sistem.

Tegangan permukaan dari kebanyakan cairan Tegangan permukaan dari kebanyakan cairan ↓ hampir secara linear dengan ↑ nya ↓ hampir secara linear dengan ↑ nya temperatur, yaitu dengan ↑nya energi kinetik temperatur, yaitu dengan ↑nya energi kinetik dari molekul tersebut.dari molekul tersebut.Pada daerah Pada daerah temperatur kritisnyatemperatur kritisnya, tegangan , tegangan permukaan suatu cairan menjadi nol.permukaan suatu cairan menjadi nol.

Tegangan permukaan dari air pada 0Tegangan permukaan dari air pada 0o o C adalah C adalah 75,6 dan pada 7575,6 dan pada 750 0 C adalah 63,5 dyne/cm. C adalah 63,5 dyne/cm. Oleh karena itu, perlu mengontrol temperatur Oleh karena itu, perlu mengontrol temperatur dari sistem bila melakukan penentuan dari sistem bila melakukan penentuan tegangan permukaan dan tegangan antar muka.tegangan permukaan dan tegangan antar muka.

Metode Kenaikan KapilerMetode Kenaikan KapilerBila suatu tabung kapiler diletakkan dalam cairan di Bila suatu tabung kapiler diletakkan dalam cairan di sebuah beker (gelas piala), biasanya cairan itu ↑ ke sebuah beker (gelas piala), biasanya cairan itu ↑ ke pipa sampai ketinggian tertentu. Hal ini disebabkan pipa sampai ketinggian tertentu. Hal ini disebabkan bilamana kekuatan adhesi antara molekul-molekul bilamana kekuatan adhesi antara molekul-molekul cairan dan dinding kapiler > daripada kohesi antara cairan dan dinding kapiler > daripada kohesi antara molekul-molekul cairan, sehingga cairan itu molekul-molekul cairan, sehingga cairan itu membasahimembasahi dinding kapiler, menyebar dan meninggi dinding kapiler, menyebar dan meninggi dalam pipa. Dengan mengukur ke↑an ini dalam dalam pipa. Dengan mengukur ke↑an ini dalam kapiler, memungkinkan kita untuk dapat menentukan kapiler, memungkinkan kita untuk dapat menentukan tekanan permukaan cairan. Namun dengan tekanan permukaan cairan. Namun dengan menggunakan metode kenaikan kapiler tidak dapat menggunakan metode kenaikan kapiler tidak dapat diketahui tekanan-tekanan antar muka.diketahui tekanan-tekanan antar muka.

Bayangkan suatu tabung kapiler yang mempunyai jari-jari Bayangkan suatu tabung kapiler yang mempunyai jari-jari dalam dalam rr dicelupkan dalam suatu cairan yang membasahi dicelupkan dalam suatu cairan yang membasahi permukaannya. Cairan tersebut terus naik dalam tabung karena permukaannya. Cairan tersebut terus naik dalam tabung karena adanya tegangan permukaan, sampai pergerakan ke atas persis adanya tegangan permukaan, sampai pergerakan ke atas persis diimbangi oleh gaya gravitasi ke bawah karena bobot dari diimbangi oleh gaya gravitasi ke bawah karena bobot dari cairan tersebut.cairan tersebut.

Komposisi gaya vertikal ke atas yang dihasilkan dari tegangan Komposisi gaya vertikal ke atas yang dihasilkan dari tegangan permukaan cairan tersebut pada setiap titik pada keliling permukaan cairan tersebut pada setiap titik pada keliling lingkaran permukaan batas adalah :lingkaran permukaan batas adalah :

αα = = γγ cos cos θθTotal gaya ke atas sekeliling lingkaran dalam tabung adalah :Total gaya ke atas sekeliling lingkaran dalam tabung adalah :

22ππrrγγ cos cos θθdimana dimana θθ adalah adalah sudut kontaksudut kontak antara permukaan cairan dan antara permukaan cairan dan dinding kapiler, dan dinding kapiler, dan 22ππr r adalah keliling lingkaran dalam dari adalah keliling lingkaran dalam dari kapiler tersebut.kapiler tersebut.

Untuk air dan cairan-cairan umum dipakai lainnya, Untuk air dan cairan-cairan umum dipakai lainnya, sudut sudut θθ tidak berarti, yakni, cairan tersebut membasai tidak berarti, yakni, cairan tersebut membasai dinding kapiler sehingga dinding kapiler sehingga cos cos θθ dianggap = 1 untuk dianggap = 1 untuk tujuan-tujuan praktis.tujuan-tujuan praktis.

Gaya gravitasi yang bekerja melawan (massa < Gaya gravitasi yang bekerja melawan (massa < percepatan) adalah luas penampang melintang kolom percepatan) adalah luas penampang melintang kolom ππrr2 2 , , kali tinggi kolom cairan sampai titik terendah kali tinggi kolom cairan sampai titik terendah dari meniskus dari meniskus hh, dikalikan dengan perbedaan bobot , dikalikan dengan perbedaan bobot jenis cairan jenis cairan ρρ dan uapnya dan uapnya ρρo o kali percepatan gravitasi, kali percepatan gravitasi, yaitu :yaitu :

ππrr2 2 h (h (ρρ – – ρρo) g + wo) g + w

Bagian persamaan terakhir yaitu Bagian persamaan terakhir yaitu w, w, ditambahkan ditambahkan untuk memperhitungkan bobot cairan di atas untuk memperhitungkan bobot cairan di atas hh dalam meniskus. Bila cairan telah naik sampai dalam meniskus. Bila cairan telah naik sampai tinggi maksimumnya, yang bisa dibaca dari tinggi maksimumnya, yang bisa dibaca dari kalibrasi dari tabung kapiler, gaya-gaya yang kalibrasi dari tabung kapiler, gaya-gaya yang melawan berada dalam kesetimbangan, dan melawan berada dalam kesetimbangan, dan dengan demikian tegangan permukaan dapat dengan demikian tegangan permukaan dapat dihitung. Bobot jenis dari uap, sudut kontak, dan dihitung. Bobot jenis dari uap, sudut kontak, dan ww biasanya dapat diabaikan, jadi : biasanya dapat diabaikan, jadi :22ππrr γγ = = ππrr2 2 hhρρggdan akhirnya :dan akhirnya :γγ = ½ rh = ½ rhρρgg

ADSORPSI PADA ADSORPSI PADA ANTARMUKA CAIRANANTARMUKA CAIRAN

Energi bebas permukaan pada awalnya didefinisikan Energi bebas permukaan pada awalnya didefinisikan sebagai kerja yang harus dilakukan untuk memperbesar sebagai kerja yang harus dilakukan untuk memperbesar permukaan dengan satu satuan luas.permukaan dengan satu satuan luas.

Sebagai akibat pengembangan (permukaan) ini, lebih Sebagai akibat pengembangan (permukaan) ini, lebih banyak molekul-molekul yang harus dibawa dari bulk ke banyak molekul-molekul yang harus dibawa dari bulk ke antarmuka.antarmuka.

Semakin besar kerja yang diberikan untuk mencapai ini, Semakin besar kerja yang diberikan untuk mencapai ini, semakin besar energi bebas permukaan.semakin besar energi bebas permukaan.

Molekul-molekul dan ion-ion tertentu apabila Molekul-molekul dan ion-ion tertentu apabila terdispersi dalam cairan akan bergerak sesuai dengan terdispersi dalam cairan akan bergerak sesuai dengan keinginannya sendiri ke antar muka.keinginannya sendiri ke antar muka.Konsentrasinya pada antar muka jadinya melebihi Konsentrasinya pada antar muka jadinya melebihi konsentrasinya dalam bulk cairan tersebut.konsentrasinya dalam bulk cairan tersebut.Sehingga energi bebas permukaan dan tegangan Sehingga energi bebas permukaan dan tegangan permukaan dari sistem tersebut secara otomatis permukaan dari sistem tersebut secara otomatis dikurangi.dikurangi.

Gejala-gejala seperti itu, dimana molekul-molekul Gejala-gejala seperti itu, dimana molekul-molekul membagi diri ke arah antarmuka dikatakan membagi diri ke arah antarmuka dikatakan adsorpsi,adsorpsi, atau secara lebih tepat disebut atau secara lebih tepat disebut adsorpsi positif.adsorpsi positif.

Sementara bahan-bahan lain (misalnya, elektrolit-Sementara bahan-bahan lain (misalnya, elektrolit-elektrolit anorganik) yang lebih suka membagi diri ke elektrolit anorganik) yang lebih suka membagi diri ke arah bulk menghasilkan arah bulk menghasilkan adsorpsi negatif adsorpsi negatif dan kenaikan dan kenaikan energi bebas permukaan dan tegangan permukaan.energi bebas permukaan dan tegangan permukaan.Adsorpsi dapat juga terjadi pada antarmuka padatan.Adsorpsi dapat juga terjadi pada antarmuka padatan.Adsorpsi semata-mata hanyalah suatu efek permukaan, Adsorpsi semata-mata hanyalah suatu efek permukaan, sedangkan dalam sedangkan dalam absorpsiabsorpsi , zat cair dan gas yang , zat cair dan gas yang diabsorpsi menembus ke dalam ruang-ruang kapiler dari diabsorpsi menembus ke dalam ruang-ruang kapiler dari zat pengabsorpsi.zat pengabsorpsi.

Peresapan air oleh busa (sponge) adalah absorpsi, Peresapan air oleh busa (sponge) adalah absorpsi, memekatkan molekul-molekul alkaloid pada permukaan memekatkan molekul-molekul alkaloid pada permukaan tanah liat (tanah liat (clayclay) adalah adsorpsi) adalah adsorpsi

Zat Aktif PermukaanZat Aktif PermukaanMolekul dan ion yang diadsorpsi pada Molekul dan ion yang diadsorpsi pada antarmuka dinamakan antarmuka dinamakan zat-aktif permukaanzat-aktif permukaan, , atau atau surfaktansurfaktan. Pernyataan lain adalah . Pernyataan lain adalah amfifilamfifil, , yang mengingatkan bahwa molekul atau ion yang mengingatkan bahwa molekul atau ion mempunyai afinitas tertentu baik terhadap mempunyai afinitas tertentu baik terhadap pelarut polar maupun nonpolar. pelarut polar maupun nonpolar.

Amfifil secara dominan (kuat) bisa Amfifil secara dominan (kuat) bisa hidrofilik hidrofilik (suka-air), (suka-air), lipofilik lipofilik (suka-minyak), atau berada (suka-minyak), atau berada tepat di antara ke-2 ekstrem.tepat di antara ke-2 ekstrem.

Sebagai contoh, alkohol-alkohol rantai lurus, Sebagai contoh, alkohol-alkohol rantai lurus, amina-amina dan asam-asam adalah amfifil amina-amina dan asam-asam adalah amfifil yang berubah dari hidrofilik dominan menjadi yang berubah dari hidrofilik dominan menjadi lipofilik apabila jumlah atom karbon adalam lipofilik apabila jumlah atom karbon adalam rantai alkil naik. Jadi, etil alkohol bercampur rantai alkil naik. Jadi, etil alkohol bercampur dengan air dalam segala perbandingan. dengan air dalam segala perbandingan.

Sebagai bandingan, kelarutan dalam air dari Sebagai bandingan, kelarutan dalam air dari amil alkohol adalah sangat kecil, sedang setil amil alkohol adalah sangat kecil, sedang setil alkohol bisa dikatakan sangat lipofilik dan alkohol bisa dikatakan sangat lipofilik dan tidak larut dalam air.tidak larut dalam air.

Amfifilik merupakan sifat dari zat aktif permukaan Amfifilik merupakan sifat dari zat aktif permukaan yang menyebabkan zat ini diadsorpsi pada yang menyebabkan zat ini diadsorpsi pada antarmuka, apakah ini cair/gas atau cair/cair. Jadi antarmuka, apakah ini cair/gas atau cair/cair. Jadi dalam suatu dispersi dalam air dari amil-alkohol, dalam suatu dispersi dalam air dari amil-alkohol, gugus alkoholik polar dapat bergabung dengan gugus alkoholik polar dapat bergabung dengan molekul-molekul air.molekul-molekul air.

Tetapi bagian nonpolar ditolak karena gaya adhesif Tetapi bagian nonpolar ditolak karena gaya adhesif yang dapat terjadi dengan air adalah kecil yang dapat terjadi dengan air adalah kecil dibandingkan dengan gaya kohesif antara molekul-dibandingkan dengan gaya kohesif antara molekul-molekul air yang berdekatan. Akibatnya, amfifil tsb molekul air yang berdekatan. Akibatnya, amfifil tsb diadsorpsi pada antarmuka.diadsorpsi pada antarmuka.

Pada antarmuka udara/air, rantai lipofilik Pada antarmuka udara/air, rantai lipofilik mengarah ke arah udara, pada antarmuka mengarah ke arah udara, pada antarmuka minyak/air, rantai lipofilik bergabung dengan minyak/air, rantai lipofilik bergabung dengan fase minyak.fase minyak.

Agar amfifil terpusat pada antarmuka, ia harus Agar amfifil terpusat pada antarmuka, ia harus diimbangi dengan jumlah yg tepat dari gugus2 diimbangi dengan jumlah yg tepat dari gugus2 yang larut dalam-air dan minyak.yang larut dalam-air dan minyak.

Penggol. Sistem Hidrofil-LipofilPenggol. Sistem Hidrofil-LipofilGriffin merancang suatu skala sembarang dari Griffin merancang suatu skala sembarang dari berbagai angka untuk dipakai sebagai suatu ukuran berbagai angka untuk dipakai sebagai suatu ukuran keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB) dari zat-keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB) dari zat-zat aktif permukaan. zat aktif permukaan.

Dengan bantuan sistem angka ini, adalah mungkin Dengan bantuan sistem angka ini, adalah mungkin untuk membentuk suatu jarak HLB untuk efisiensi untuk membentuk suatu jarak HLB untuk efisiensi optimum (terbaik) dari masing2 gol. Surfaktan.optimum (terbaik) dari masing2 gol. Surfaktan.Makin tinggi HLB suatu zat, makin hidrofilik zat Makin tinggi HLB suatu zat, makin hidrofilik zat tsb.tsb.

Skala HLB :Skala HLB : 1-31-3 Kebanyak zat antibusaKebanyak zat antibusa 3-83-8 W/O zat pengemulsiW/O zat pengemulsi 7-97-9 Zat pembasah dan penyebarZat pembasah dan penyebar 8-168-16 O/W zat pengemulsiO/W zat pengemulsi 13-1613-16 DetergenDetergen 16-1916-19 Zat-zat larutanZat-zat larutan

HLB < 10HLB < 10 lipofiliklipofilikHLB > 10HLB > 10 hidrofilikhidrofilik

Span, ester sorbitan yang dibuat oleh ICU Span, ester sorbitan yang dibuat oleh ICU United States Inc., adalah lipofilik dan United States Inc., adalah lipofilik dan mempunyai nilai HLB yang rendah (1,8 mempunyai nilai HLB yang rendah (1,8 sampai 8,6)sampai 8,6)

Tween, turunan polioksietilena dari Span Tween, turunan polioksietilena dari Span adalah hidrofilik dan mempunyai nilai HLB adalah hidrofilik dan mempunyai nilai HLB yang tinggi (9,6 sampai 16,7)yang tinggi (9,6 sampai 16,7)

HLB dari sejumlah ester alkohol polihidrat dari asam HLB dari sejumlah ester alkohol polihidrat dari asam lemak, seperti gliseril monostearat, bisa diperkirakan lemak, seperti gliseril monostearat, bisa diperkirakan dengan menggunakan rumus :dengan menggunakan rumus :HLB = 20 (1-HLB = 20 (1-SS)) AAS = bilangan penyabunan dari esterS = bilangan penyabunan dari esterA = bilangan asam dari asam lemakA = bilangan asam dari asam lemak

HLB dari polioksietilena sorbitan monolaurat (Tween HLB dari polioksietilena sorbitan monolaurat (Tween 20), utk S = 45,5 dan A = 276 adalah :20), utk S = 45,5 dan A = 276 adalah :HLB = 20 (1-HLB = 20 (1-45,545,5) = 16,7) = 16,7 276276

Nilai HLB Beberapa Zat AmfifilikNilai HLB Beberapa Zat Amfifilik

Zat HLB

Asam, oleatGliseril monostearatSorbitan mono-oleat (Span 80)Sorbiton monolaurat (Span 20)Trietanolamin oleatPolioksietilena sorbitan mono-oleat (Tween 80)Polioksietilena sorbitan monolaurat (Tween 20)Natrium oleatNatrium lauril sulfat

13,84,38,612,01516,718,040

Davies telah menghitung nilai HLB untuk zat Davies telah menghitung nilai HLB untuk zat aktif permukaan dengan memecah berbagai aktif permukaan dengan memecah berbagai molekul surfaktan ke dalam gugus2 molekul surfaktan ke dalam gugus2 penyusunnya, yang masing2 diberi penyusunnya, yang masing2 diberi suatu suatu angka gugusangka gugus. . Penjumlahan dari angka2 gugus untuk suatu Penjumlahan dari angka2 gugus untuk suatu surfaktan tertentu memungkinkan perhitungan surfaktan tertentu memungkinkan perhitungan nilai HLB-nya menurut persamaan :nilai HLB-nya menurut persamaan :

HLB = HLB = ΣΣ (angka2 gugus hidrofilik) – (angka2 gugus hidrofilik) – ΣΣ (angka2 gugus lipofilik) + 7 (angka2 gugus lipofilik) + 7

Angka Gugus HLBAngka Gugus HLB

Gugus Hidrofilik Angka Gugus-SO4- Na+

- COO- Na+

- Ester (cincin sorbiton)- Ester (bebas)- Hidroksil (bebas)- Hidroksil (cincin sorbiton)- Grup lipofilik---CH------CH2------CH3 ---==CH---

38,719,16,82,41,90,5

0,475

Dengan menggunakan data dalam tabel di atas, Dengan menggunakan data dalam tabel di atas, untuk menghitung HLB natrium lauril sulfat untuk menghitung HLB natrium lauril sulfat menjadi :menjadi :

HLB = 38,7 – (0,475 x 12) + 7HLB = 38,7 – (0,475 x 12) + 7 = 38,7 – 5,7 + 7= 38,7 – 5,7 + 7

= 40,0= 40,0

ADSORPSI PADA ANTARMUKA ADSORPSI PADA ANTARMUKA PADATANPADATAN

Adsorpsi bahan pada antarmuka padatan bisa terjadi dari Adsorpsi bahan pada antarmuka padatan bisa terjadi dari fase cair atau fase gas yang berdekatan.fase cair atau fase gas yang berdekatan.Penelitian adsorpsi gas melibatkan penerapan yang begitu Penelitian adsorpsi gas melibatkan penerapan yang begitu beraneka ragam, seperti penghilangan bau yang tidak beraneka ragam, seperti penghilangan bau yang tidak diinginkan dari ruangan dan makanan, kerja dari topeng diinginkan dari ruangan dan makanan, kerja dari topeng gas dan pengukuran dimensi partikel dalam suatu serbuk.gas dan pengukuran dimensi partikel dalam suatu serbuk.

Prinsip adsorpsi padat/cair dipakai dalam larutan Prinsip adsorpsi padat/cair dipakai dalam larutan penghilang warna, kromatografi adsorpsi, detergen dan penghilang warna, kromatografi adsorpsi, detergen dan pembasah.pembasah.

Dalam banyak cara, adsorpsi bahan2 dari suatu gas Dalam banyak cara, adsorpsi bahan2 dari suatu gas atau cairan ke atas suatu permukaan padat adalah atau cairan ke atas suatu permukaan padat adalah sama dengan yang dibicarakan pada permukaan cair.sama dengan yang dibicarakan pada permukaan cair.jadi, adsorpsi jenis ini bisa dipandang sebagai suatu jadi, adsorpsi jenis ini bisa dipandang sebagai suatu usaha untuk mengurangi energi bebas permukaan dari usaha untuk mengurangi energi bebas permukaan dari zat padat tsb.zat padat tsb.Tetapi, tegangan permukaan dari zat padat selalu Tetapi, tegangan permukaan dari zat padat selalu lebih sukar didapat daripada tegangan permukaan zat lebih sukar didapat daripada tegangan permukaan zat cair.cair.Di samping itu, antarmuka padatan tidak bergerak Di samping itu, antarmuka padatan tidak bergerak dibandingkan dengan antarmuka cairan yang dibandingkan dengan antarmuka cairan yang turbulen.turbulen.

Waktu hidup rata2 dari suatu molekul pada Waktu hidup rata2 dari suatu molekul pada antarmuka air/gas adalah kira2 1 mikrodetik, antarmuka air/gas adalah kira2 1 mikrodetik, sedangkan suatu atom pada permukaan suatu sedangkan suatu atom pada permukaan suatu zat padat metalik tidak menguap mungkin zat padat metalik tidak menguap mungkin mempunyai umur rata2 10mempunyai umur rata2 103737 detik. detik.

Seringkali, permukaan dari suatu zat padat Seringkali, permukaan dari suatu zat padat tidak homogen, yang berbeda sekali dengan tidak homogen, yang berbeda sekali dengan antarmuka cair.antarmuka cair.

Antarmuka Padat/GasAntarmuka Padat/Gas

Derajat adsorpsi dari suatu gas oleh suatu zat Derajat adsorpsi dari suatu gas oleh suatu zat padat bergantung pada :padat bergantung pada :

1.1. sifat kimia dari sifat kimia dari adsorbenadsorben (bahan yang dipakai (bahan yang dipakai untuk mengadsorpsi gas) dan untuk mengadsorpsi gas) dan adsorbatadsorbat (zat (zat yang diadsorpsi), yang diadsorpsi),

2.2. luas permukaan adsorbenluas permukaan adsorben3.3. TemperaturTemperatur4.4. Tekanan parsial dari gas yang diadsorpsiTekanan parsial dari gas yang diadsorpsi

Jenis2 adsorpsi umumnya dikenal sebagai :Jenis2 adsorpsi umumnya dikenal sebagai :1)1) Adsorpsi fisika (adsorpsi Van der Waals)Adsorpsi fisika (adsorpsi Van der Waals)2)2) Adsorpsi kimia (kemisorpsi)Adsorpsi kimia (kemisorpsi)

Ad. 1Ad. 1Adsorpsi fisika yang berhubungan dengan gaya Van Adsorpsi fisika yang berhubungan dengan gaya Van der Waals, adalah reversible dan penghilangan der Waals, adalah reversible dan penghilangan adsorbat dari adsorben dikenal sebagai desorpsi.adsorbat dari adsorben dikenal sebagai desorpsi.Suatu gas yang diadsorpsi secara fisika bisa Suatu gas yang diadsorpsi secara fisika bisa didesorpsi dari zat padat dengan menaikkan didesorpsi dari zat padat dengan menaikkan temperatus dan mengurangi tekanantemperatus dan mengurangi tekanan..

Ad.2Ad.2Kemisorpsi adalah adsorpsi dimana adsorbat Kemisorpsi adalah adsorpsi dimana adsorbat menempel pada adsorben dengan ikatan kimia menempel pada adsorben dengan ikatan kimia yang bersifat irreversibel. Adsorpsi ini tidak yang bersifat irreversibel. Adsorpsi ini tidak begitu penting bagi kita disini dan tidak akan begitu penting bagi kita disini dan tidak akan dibicarakan lebih lanjut.dibicarakan lebih lanjut.

Hubungan antara banyaknya gas yang diadsorpsi secara fisika Hubungan antara banyaknya gas yang diadsorpsi secara fisika pada suatu zat padat dan tekanan atau konsentrasi kesetimbangan pada suatu zat padat dan tekanan atau konsentrasi kesetimbangan pada temperatur konstan menghasilkan suatu pada temperatur konstan menghasilkan suatu isoterm adsorpsiisoterm adsorpsi..Persamaan Persamaan isoterm Langmuir :isoterm Langmuir :pp11 = = 1 1 + + pp2 2

y by y by mm y ymm

pp1 1 = tekanan adsorbat (mmHg)= tekanan adsorbat (mmHg)

y = massa dari uap per gram adsorben diadsorpsiy = massa dari uap per gram adsorben diadsorpsipp2 2 = tekanan uap bila adsorbat dijenuhkan dengan uap= tekanan uap bila adsorbat dijenuhkan dengan uap

ym= banyaknya uap yang diadsorpsi per satuan massa ym= banyaknya uap yang diadsorpsi per satuan massa adsorben bila adsorben bila permukaan ditutup dengan suatu lapisan permukaan ditutup dengan suatu lapisan molekul tunggalmolekul tunggalb = suatu konstanta b = suatu konstanta

Antarmuka Padat/CairAntarmuka Padat/Cair

Obat-obat seperti zat warna, alkaloid, asam Obat-obat seperti zat warna, alkaloid, asam lemak dan bahkan asam dan basa anorganik lemak dan bahkan asam dan basa anorganik mungkin diadsorpsi dari larutan ke zaat padat mungkin diadsorpsi dari larutan ke zaat padat seperti arang (karbon) dan alumina.seperti arang (karbon) dan alumina.

Isoterm adsorpsi dapat diperoleh dengan Isoterm adsorpsi dapat diperoleh dengan rumus :rumus :

c c = = 1 1 + + c c yy by bymm y ymm

c = konsentrasi kesetimbangan dalam mg c = konsentrasi kesetimbangan dalam mg basa alkaloid per 100 ml larutanbasa alkaloid per 100 ml larutany = jumlah basa alkaloid y = jumlah basa alkaloid xx dalam mg yang dalam mg yang terabsorpsi per m gram tanah liatterabsorpsi per m gram tanah liatb & yb & ym m = konstanta= konstanta

SIFAT-SIFAT LISTRIK SIFAT-SIFAT LISTRIK ANTARMUKAANTARMUKA

Bagian ini akan membicarakan beberapa Bagian ini akan membicarakan beberapa prinsip yang melibatkan permukaan yang prinsip yang melibatkan permukaan yang bermuatan dalam hubungannya dengan bermuatan dalam hubungannya dengan lingkungan cairan sekelilingnya.lingkungan cairan sekelilingnya.

Partikel2 yang terdipersi dalam media cair bisa Partikel2 yang terdipersi dalam media cair bisa menjadi bermuatan terutama dengan salah satu menjadi bermuatan terutama dengan salah satu dari 2 cara.dari 2 cara.

PertamaPertamaMelibatkan adsorpsi selektif dari spesies ionik Melibatkan adsorpsi selektif dari spesies ionik tertentu yang ada dalam larutan. Dalam hal ini bisa tertentu yang ada dalam larutan. Dalam hal ini bisa suatu ion yang ditambahkan pada larutan tersebut , suatu ion yang ditambahkan pada larutan tersebut , atau dalam hal air murni, dapat berupa ion atau dalam hal air murni, dapat berupa ion hidronium atau ion hidroksil. Kebanyakan partikel hidronium atau ion hidroksil. Kebanyakan partikel yang terdispersi dalam air menjadi bermuatanm yang terdispersi dalam air menjadi bermuatanm negatif karena adsorpsi yang lebih menyukai ion negatif karena adsorpsi yang lebih menyukai ion hidroksilhidroksil

KeduaKeduaMuatan-muatan pada partikel timbul dari Muatan-muatan pada partikel timbul dari ionisasigugus2 (seperti COOH) yang mungkin ionisasigugus2 (seperti COOH) yang mungkin terletak pada permukaan partikel.terletak pada permukaan partikel.

Ketiga (jarang)Ketiga (jarang)Asal muatan dari suatu permukaan partikel Asal muatan dari suatu permukaan partikel dianggap timbul bila ada suatu perbedaan dianggap timbul bila ada suatu perbedaan konstanta dielektrik antara partikel dan konstanta dielektrik antara partikel dan medium pendispersinya.medium pendispersinya.