Fenomena antarmuka
-
Upload
sejahterapia -
Category
Education
-
view
1.490 -
download
1
Transcript of Fenomena antarmuka
22
FENOMENA ANTARMUKA
Achmad Radjaram
1. PENDAHULUAN
2. ANTARMUKA CAIRAN
3. ADSORPSI PADA ANTARMUKA CAIRAN
4. ADSORPSI PADA ANTARMUKA PADATAN
5. APLIKASI ZAT AKTIF PERMUKAAN
6. SIFAT ELEKTRIK ANTARMUKA
PUSTAKA
- Martin, A,1993 Physical pharmacy, 4 , Ed, Lea & Febiger, Philadelphia P
- Florence AT, Attwood D, 1998, Physicochemical principles of Pharmacy, 3rd Ed, Macmillan Press, London
- Aulton M.E, 2002, Pharmaceutics, The science of Dosage Form Design, 2rd Ed, Churchell Li vingstone, London, New York.
33
FENOMENA ANTAR MUKA ADALAH SESUATU YANG TERJADI PADA BATAS ANTARA DUA FASE YANG TIDAK SALING CAMPUR
44
1. PENDAHULUAN
PENGERTIAN FASA : PADAT, CAIR, GAS
• PERMUKAAN (SURFACE) : SALAH SATU FASA GAS
• ANTARMUKA (INTERFACE) : BATAS ANTARA DUA FASA
• PENGGOLONGAN ANTARMUKA
55
APLIKASI :
- PENGEMBANGAN FORMULA
- ADSORPSI OBAT
- PENETRASI MEMBRAN BIOLOGI
2. ANTARMUKA CAIRAN
2.1. TEGANGAN PERMUKAAN DAN TEGANGAN ANTARMUKA (γ)
UAP UAPPERMUKAAN CAIRAN
• GAYA TARIK MENARIK DI DALAM CAIRAN > GAYA TARIK MENARIK PADA PERMUKAAN CAIRAN
66
• SUSUTNYA PERMUKAAN• TETES CAIRAN CENDERUNG MEMBENTUK BOLA• LUAS PERMUKAAN YANG PALING KECIL PER SATUAN VOLUME
99
TEGANGAN PERMUKAAN (γ)
= GAYA PERSATUAN PANJANG PADA PERMUKAAN YANG MELAWAN EKSPANSI LUAS PERMUKAAN UNTUK MENGIMBANGI TARIKAN KE DALAM (ANTARA FASA CAIR DAN UDARA)
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI γ ZAT CAIR.
• SUHU : Bila suhu naik γ turun, sebab energi kinetik molekul meningkat
• ZAT TERLARUT
a. Garam anorganik : γ naik
gaya tarik menarik adesi > dari kohesi, sehingga konsentrasi zat terlarut dipermukaan akan lebih kecil daripada dalam larutan (γ besar)
b. Asam organik, alkohol, ester, eter, amin dll. : γ menurun
→ molekulnya teradsorpsi pada antar permukaan
c. Surfaktan
konsentrasi rendah : γ menurun, molekul surfaktan teradsorpsi pada permukaan cairan, lapisan monomolekular
konsentrasi tinggi : γ permukaan mendatar pada cmc, membentuk agregat misel.
1212
γ = fb / 2L → fb = 2 γ L
γ = Tegangan permukaan
fb = Gaya memecah film
L = panjang batang bergerak
2 γ L
↑↑↑↑↑
1414
2.2. ENERGI BEBAS PERMUKAAN (Gibbs)
Kerja yang diperlukan untuk memperluas permukaan :
dw = fb x ds = γ x 2 L x ds
dw = γ x dA → dA = 2 L x ds
Tegangan permukaan : perubahan energi bebas permukaan persatuan kenaikan luas
G = γ = H - TS
γ = H + T ( )PT∂
∂γ
γ = ( )PTA
G.∂
∂
( ) ( ) SPTPT
G == ∂∂
∂∂ γ
.
H = Entalpi
S = Entropi
w = γ ∆ A dyne/cm
1515
2.3. PERBEDAAN TEKANAN ANTARA DUA LENGKUNGAN
Gelembung berbentuk bola dengan jari-jari r pada tekanan P
W = ∆ P 4 πr2 dr
W = Energi bebas permukaan
•Adanya γ → gelembung mengkerut : jari-jari r → W = 4 πr2 γjari-jari r – dr → W = 4 π (r-dr)2 γluas permukaan A – dA
A = 4 πr2 →dA = 8 πr dr W = 4 πr2 γ - 8 π rdr γ + 4 πdr2 γ • Perbedaan tekanan antara kedua lengkungan (∆ P ) ∆ P dv = γ dA
∆ P 4πr2 dr = γ 8πr dr∆ P = =ρgh → γ = r ρgh /2
rγ2
1616
2.4. PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN (γ)
A. Metode kenaikan dan penurunan kapiler
Kenaikan permukaan cairan dalam kapiler
gaya keatas : a = γ Cos θgaya keatas total : 2 πr γ Cos θgaya gravitasi (F) : πr2 ρgh
γ = ½ rh ρg
Kesetimbangan gayaV = πr2h → m = vρF = πr2h ρgF = 2 πrγ2 πr γ = πr2 h ρg
γ = F / 2 πr
F = gaya keatas
1717
KAPILARITAS
Kenaikan atau peneurunan permukaan cairan dalam kapiler
Miniskus cekung
Bila θ < 90 0 permukaan cairan naik
Miniskus cembung
Bila θ > 90 0 permukaan cairan turun
1818
B. Tensiometer Du Nouy
cincinkelilingx
dyneterbacayang
2
)(=γ
γ = F/ ∆A → F = γ ∆A ∆A = 2 x2 πrF = γ 4πr γ = F / 4πr
= F / 4πr = dyne cm-1
F = gaya pemecah film
X Faktor koreksi
2222
2.5. KOEFISIEN SEBAR (S)
= Resultan dari adanya tegangan permukaan dan gaya adesi atau adesi dan kohesi
A. Kerja adesi : kerja yang dibutuhkan untuk memisahkan satu permukaan dari yang lain (molekul tidak sejenis)
Wa = γL + γS - γLS
B. Kerja kohesi = kerja yang dibutuhkan untuk memisahkan cairan sejenis (molekul sejenis)
Wc = 2 γL
2 x tegangan permukaan cairan
S = Wa – Wc
2323
C. KOEFISIEN SEBAR
S = Wa – Wc = (γL + γS - γLS) – 2 γL = γS - γL - γLS
Jika S = + → tetesan zat cair akan menyebar ke permukaan zat padat → Kerja ADESI > KOHESI
Jika (γL + γLS ) > γS → gagal menyebar
S = γS – (γL + γLS )
2525
Kesetimbangan sistem
persamaan young
γS = γSL + γL Cos θ → Cos θ = γS - γSL / γL
Wa =γs + γL - γSL → Cos θ = Wa/ γL-1
Wa = WSL = γL (1 + Cos θ )
Pers. Berguna karena tidak mgd γSL dan γS yang sulit ditentukan
γS
γL
γSL
• Adanya surfaktan, menurunkan kerja adesi (wa) → Kotoran mudah dihilangkan dari permukaan (detergent) .
2626
3. ADSORPSI ANTARMUKA CAIRAN
Adsorpsi = pada permukaan
3.1. ZAT AKTIF PERMUKAAN = SURFAKTAN
Bahan yang dalam kadar kecil teradsorpsi di antara antarmuka, merubah energi bebas permukaan dan antarmuka sistem tersebut
Campuran minyak + air + surfaktan
→ Gugus polar berada pada fasa air
gugus non polar berada pada fasa minyak
→ Emulsif ikasi air dalam minyak atau sebaliknya
Non polar Polar
Molekul dan ion yang diadsorpsi pada antarmuka cairan (ampifil)
3.2. PENGGOLONGAN SISTEM HLB (hidrofilik-lipofilik balance)
- Griffin merancang suatu skala dari berbagai angka untuk dipakai sebagai ukuran HLB surfaktan
- Dibentuk suatu skala rentang HLB
3030
KONSENTRASI MISEL KRITIK (CMC)
CMC : Konsentrasi misel kritik = Konsentrasi terbentuknya misel→ terjadi perubahan sifat fisik
3535
4. ADSORPSI PADA PERMUKAAN ZAT PADAT
Penghilang bau, masker gas dll
4.1. ANTARMUKA PADAT – GAS
SORPSI : pergerakan materi dari satu fase ke fase yang lain
ADSORPSI : sorpsi pada permukaan
ABSORPSI : jika terbagi rata di seluruh fasa
ADSORBEN : Karbo adsorben, bahan pengadsorpsi
ADSORBAT : Zat yang diadsorpsi
ADSORPSI FISIK : tergantung sifat adsorben - gaya v d Waals,
reversibel
ADSORPSI KIMIA : khemosorpsi – ikatan kimia
DESORPSI :penghilangan adsorbat dari adsorben
3636
ADSORPSI ISOTERM
Menggambarkan Volume dan Berat gas atau zat cair teradsorpsi sebagai fungsi dari TEKANAN dan KONSENTRASI adsorbat pada T tetap
a) Isoterm adsorpsi Monolayer
b) Isoterm adsorpsi Multilayer
Ym : volume yang diadsorpsi membentuk monolayer
P O : Tekanan uap jenuh
3737
ISOTERM LANGMUIR
• Berlaku untuk adsorpsi MONOLAYER (a)
ISOTERM BET (brunaner, Emmett dan Teller)
• Berlaku untuk adsorpsi MULTILAYER (b)
Pers. BET = PoP
Ymbb
YmbPPoYP 11
)(−
−+=
Y : jumlah teradsorpsi persatuan massa adsorben
Ym : Jumlah teradsorpsi untuk membentuk lapisan tunggal
P : tekanan adsorbat
Po : tekanan uap jenuh
b : tetapan = ( )RT
HH tL ∆−∆exp
3838
4.2. ANTARMUKA PADAT – CAIR
Kemungkinan : 1. Cairan tersebar keseluruh permukaan
2. Cairan tetap sebagai tetesan
γs = γsL + γL cos θ → cos θ = - γsL + γs (pers.Young)
cos θ = 0 → pembasahan ideal
Contoh Adsorpsi padat cair
- Attapulgite, Al Mg trisilikat, kaolin- Kromatografi : fasa diam : padat, fase gerak : cair
3939
Wetting (pembasahan)Zat pembasah : surfaktan, yg jika dilarutkan dalam air akan menurunkan sudut kontak dan membantu menghilangkan udara pada permukaan
Sudut Kontak : sudut antara tetes cairan dan permukaan dimana dia menyebar
4242
5. APLIKASI ZAT AKTIF PERMUKAAN (SURFAKTAN)
1. Anionik :2. Kationik :3. Non ionik :4. Amfoter :
: Na. lauril SO4
: Benzalkanium klorida: Tween dan Span: Alkil betain
5.1. JENIS SURFAKTAN A. Surfaktan anionik Sodium dodecyl sulphate
- sangat larut dalam air- penggunaan : pembersih kulit sebelum operasi, mempunyai
gaya bakteriostatik (gram positif), bahan tambahan sampo.
B. Surfaktan kationik Benzalkonium klorida - preservatif sediaan tetes mata.
C. Surfaktan nonionik Sorbitan monolaurate (span 20), HLB 4,6, tidak larut air Tween 20 HLB 16,7 larut dalam air.
4545
5. 2. Solubil isasi Micellar Tempat solubil isate:Non polar, Amphiphatic,Slightly polar, Polar solubil isat
Drug Surfaktan Mg drug/g surfaktan
Barbitone Polysorbate 20 30,0
Buthetone Polysorbate 20 100,0
Phenobarbithone Polysorbate 20 55,0
Kapasitas pelarutan
4848
• Adanya muatan pada permukaan dan sekitar permukaan kaloid mengakibatkan POTENSIAL LISTRIK antar permukaan kaloid dan fasa luar
• Distribusi listrik pada antarmuka ekivalen dengan lapisan ganda dari muatan (potensial)
6. SIFAT LISTRIK ANTARMUKA
a : permukaan partikel
b : bidang geser
ab : Bound layer (STEREN)
bc : Diffuse layer