Tugas Individu

FARMASI FISIKA II

RANGKUMAN MATERI

OLEH :

NISRINA MUSLIHIN

O1A114078

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2015

BAB 14

1. Mendefinisikan Reaksi, Orde Reaksi, Dan Molekularitas.

Reaksi kimia adalah peristiwa perubahan kimia dimana zat-zat yang bereaksi (reaktan)

berubah menjadi zat-zat hasil reaksi (produk). Pada reaksi kimia, selalu dihasilkan zat baru

dengan komposisi dan sifat-sifat yang baru, sehingga sifat yang dimiliki reaktan berbeda

dengan sifat yang dimiliki produk. Reaksi kimia dituliskan dengan persamaan reaksi kimia.

Persamaan reaksi menunjukkan dua hal, yaitu:

a. Kualitatif: persamaan reaksi menunjukkan rumus kimia peraksi dan hasil reaksi, serta

keadaan zat-zat yang beraksi.

b. Kuantitatif: persamaan reaksi menunjukkan hubungan antara pereaksi dan hasil reaksi

yang terdapat dalam jumlah dan jenis atom yang setara.

Koefisien reaksi adalah angka yang menyatakan perbandingan jumlah atom atau

molekul yang terlibat dalam reaksi kimia. Menurut hukum kekekalan massa oleh Lavoisier,

“massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”. Atom-atom penyusun zat hanya

disusun ulang tetapi tidak hilang.

Laju reaksi adalah laju pengurangan konsentrasi salah satu pereaksi atau laju

penambahan konsentrasi salah satu hasil reaksi setiap satuan waktu.

Reaksi: A + B → C + D

Beberapa prinsip dan proses laju yang berkaitan dimasukkan dalam rantai

peristiwa berikut :

1) Kestabilan dan tak tercampurkan proses laju umumnya adalah sesuatu yang

menyebabkan ketidakaktifan obat melalui penguraian obat, atau melalui hilangnya

khasiat obat karena perubahan bentuk fisik dan kimia yang kurang diinginkan dari

obat tersebut.

2) Disolusi, di sini yang diperhatikan terutama kecapatan berubahnya obat dalam

bentuk sediaan padat menjadi bentuk larutan molekuler.

3) Proses absorpsi, distribusi, dan eliminasi, beberapa proses ini berkaitan dengan laju

absorpsi obat ke dalam tubuh, laju distribusi obat dalam tubuh, dan laju

pengeluaran obat setelah proses distribusi dengan berbagai faktor, seperti

metabolisme, penyimpanan dalam organ tubuh lemak, dan melalui jalur-jalur

pelepasan.

4) Kerja obat pada tingkat molekuler obat dapat dibuat dalam bentuk yang tetap

dengan menganggap timbulnya respons dari obat merupakan suatu proses laju

(Martin, dkk, 1993).

Orde reaksi adalah besarnya pengaruh konsentrasi pereaksi terhadap laju reaksi. Orde

reaksi dapat ditentukan berdasarkan data percobaan dengan menggunakan persamaan umum

laju reaksi. Adapun persamaan umum laju reaksi untuk reaksi p A+q B → r C+ s D adalah :

v = k[A]x[B]y;

keterangan : v = laju reaksi;

k = konstanta laju reaksi; dan

[ A ] = konsentrasi pereaksi A.

[ B ] = konsentrasi pereaksi B

x = orde reaksi terhadap A

y = orde reaksi terhadap B

x + y = orde reaksi total

Reaksi Orde Satu

Suatu reaksi dikatan berorde satu terhadapa salah satu pereaksinya jika laju reaksi

berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi tersebut. Jika konsentrasi pereaksi tersebut

dilipat-tigakan maka laju reaksi akan menjadi 31 atau tiga kalinya. Persamaan laju reaksi yaitu

v = k [A] .Pada reaksi prde satu, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi

reaktan.

Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai :

-

dAdt = k1 [A]

-

dA[ A ] = k1 dt

ln

[ A 0 ][ A ] = k1 (t – t0)

Bila t = 0 A = A0

ln [A]

ln [A]0

gradien = -k1

t

ln [A] = ln [A0] - k1 t

[A] = [A0] e-k1t

Tetapan laju (k1) dapat dihitung dari grafik ln [A] terhadap t, dengan –k1 sebagai gradiennya.

Gambar 6.1. Grafik ln [A] terhadap t untuk reaksi orde satu

Waktu paruh (t1/2) adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan hanya tinggal

setengahnya. Pada reaksi orde satu, waktu paruh dinyatakan sebagai

k1 =

1t1/2 ln

11/2

k1 =

0 , 693t 1/2

Reaksi Orde Dua

Persamaan laju reaksi untuk orde dua dinyatakan sebagai :

-

dAdt = k2 [A]2

-

dA[ A ]2 = k2 t

1[ A ] -

1[ A 0 ] = k2 (t – t0)

Tetapan laju (k2) dapat dihitung dari grafik 1/A terhadap t dengan k2 sebagai gradiennya.

ln 1/[A]

ln 1/[A]0

gradien = -k2

t

Gambar 6.2. Grafik ln 1/[A] terhadap t untuk reaksi orde dua

Waktu paruh untuk reaksi orde dua dinyatakan sebagai

t1/2 =

1k 2[ A 0 ]

2. Memahami Dan Menerapkan Jelas Kinetika Orde-Nol Kepraktek Farmasi.

Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu satu pereaksinya apabila perubahan

konsentrasi pereaksi tersebut tidak mempengaruhi lau reaksi. Persamaan laju reaksi orde nol

dinyatakan sebagai :

-

dAdt = k0

A - A0 = - k0 . t

A = konsentrasi zat pada waktu t

A0 = konsentrasi zat mula – mula

Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis.

3. Hitung paruh dan umur simpan produk farmasi dan obat-obatan.

Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu obat untuk terurai

setengahnya dari konsentrasi mula-mula. Obat yang sama dapat menunjukkan orde

penguraian yang berbeda pada konsidi yang berbeda. Walaupun penguraian hidrogen

peroksida, misalnya dengan katalis ion iodine adalah sau orde pertama, telah ditemukan

bahwa penguraian larutan yang distabilkan dengan berbagai pereaksi dapat menjadi orde-

nol. Dalam hal ini, di mana reaksi tidak tergantung pada konsentrasi obat, penguraia

mungkin akibat kontak dengan dinding wadah atau berbagai faktor luar lainnya

(Martin, dkk, 1993).

Reaksi order nol terjadi bila jumlah obat A berkurang dalam suau jarak waktu yang

tetap, t, maka laju hilangnya obat A dinyatakan sebagai berikut :

dA = -K0 (1.1)

dt

Ko adalah tetapan laju reaksi order nol dan dinyatakan dalam satuan massa/waktu (misal :

mg/menit). Integrasi persamaan 1.1 menghasilkan persamaan berikut :

A = -K0 t + A0 (1.2)

A0 adalah jumlah obat A pada t = 0. Berikut adalah contoh perhitungan parameter

kinetika obat menggunakan order nol :

Seorang farmasis menimbang tepat 10 g obat dan dilarutkan dalam 100 ml air.

Larutan disimpan pada suhu kamar dan diambil cuplikan larutan itu secara berkala untuk

ditentukan kadarnya. Farmasis tersebut memperoleh data sebagai berikut :

Konsentrasi obat (mg/ml) Waktu (jam)

100 0

95 2

90 4

85 6

80 8

75 10

70 12

Berdasarkan data tersebut dibuat grafik hubungan konsentrasi obat terhadap waktu,

dan diperoleh suatu garis lurus sebagai berikut :

Gambar 3. Laju reaksi order nol.

Dengan demikian, laju penurunan konsentrasi obat (K0) adalah mengikuti reaksi order

nol. Harga waktu paruh (t1/2) suatu obat pada reaksi order nol berjalan tidak tetap, atau

5

sebanding dengan jumlah atau konsentrasi awal obat dan berbanding terbalik dengan

tetapan laju order nol.

T1/2 = 0,5 A0

K0

Tetapan laju reaksi order nol dapat diperoleh dari slop atau dengan cara substitusi yang

tepat ke dalam persamaan 1.2. Bila

A0 = 100 mg/m pada t = 0, dan

A = 90 mg/ml pada t = 4 jam, maka

90 = -K0 (4) + 100, sehingga

K0 = 2,5 mg/ml.jam

Reaksi order satu terjadi bila jumlah obat A berkurang dengan laju yang sebanding

dengan jumlah obat A tersisa, maka laju hilangnya obat A dinyatakan sebagai berikut :

dA = -KA (1.3)

dt

K adalah tetapan laju reaksi order ke satu dn dinyatkn dalam satuan waktu -1 (misal :

jam-1). Integrasi persamaan 1.3 menghasilkan persamaan berikut :

Log A = - K t + log A0 (1.4)

2,3

Berikut adalah contoh perhitungan parameter kinetika obat menggunakan order satu :

Seorang farmasis menimbang tepat 10 g obat dan dilarutkan dalam 100 ml air.

Larutan disimpan pada suhu kamar dan diambil cuplikan larutan itu secara berkala untuk

ditentukan kadarnya. Farmasis tersebut memperoleh data sebagai berikut :

Konsentrasi obat (mg/ml) Waktu (jam) Log konsentrasi

100 0 2

50 4 1,7

25 8 1,4

12,5 12 1,4

6,25 16 0,8

3,13 20 0,5

1,56 24 0,2

Berdasarkan data tersebut dibuat grafik hubungan konsentrasi obat terhadap waktu,

dan diperoleh suatu garis lurus sebagai berikut :

6

Gambar 4. Laju reaksi order satu

Harga t1/2 reaksi order satu adalah konstan, dan dapat diperoleh dari dua titik

manapun.

t1/2 = 0,693

K

Dalam contoh ini, t1/2 adalah 4 jam, maka ketetapan laju reaksi order satu dapat diperoleh

dengan cara (a) mengalikan 2,3 dengan slop atau (b) membagi 0,693 dengan t1/2.

(a) Slop = -K = log y2 – log y1

2,3 x2 – x1

-K = 2,3 (log 50 – log 100)

4 -0

-K = 0,173 jam-1

(b) –K = 0,693

t1/2

K = 0,693 = 0,173 jam-1

4

4. Memahami kinetik Michaelis-Menten (nonlinear)

Michaelis Mentendiasumsikan bahwa interaksi dari substrat, S, dengan enzim, E,

untuk menghasilkan suatu produk, P, diikuti urutan reaksi yang diberikan oleh Persamaan

Michaelis-Menten merupakan persamaan kecepatan reaksi enzimatik substrat tunggal yang

menyatakan hubungan kuantitatif kecepatan reaksi awal (Vo), kecepatan reaksi maksimum

(Vmaks), konsentrasi substrat [S], dan konstanta Michaelis-Menten [KM].

7

Kinetika Michaelis-Menten tidak hanya digunakan untuk reaksi enzim tetapi juga

untuk proses biokimia dalam tubuh melibatkan zat transportasi melintasi membran seperti

kapiler darah dan tubulus ginjal. ini diasumsikan, misalnya, bahwa l-tirosin diserap dari

rongga hidung ke dalam sirkulasi sistemik oleh operator-difasilitasi proses, dan Michaelis-

Menten kinetika diterapkan untuk ini kasus.

Dalam urutan reaksi di mana satu langkah jauh lebih lambat dibandingkan semua

langkah berikutnya yang mengarah ke produk, tingkat di yang produk terbentuk mungkin

tergantung pada tingkat semua langkah-langkah sebelumnya langkah lambat tapi tidak

tergantung pada setiap dari langkah-langkah berikut. Langkah paling lambat dalam urutan

reaksi disebut, agak menyesatkan, langkah tingkat-menentukan reaksi.

5. Menafsirkan laju peningkatan pH berdasarkan data kinetikSolusi dari sejumlah obat menjalani dipercepat dekomposisi pada penambahan asam

atau basa. Jika solusi obat buffer, dekomposisi mungkin tidak disertai dengan perubahan

berarti dalam konsentrasi asam atau basa sehingga reaksi dapat dianggap dikatalisasi oleh

hidrogen atau ion hidroksil. Ketika hukum laju untuk sebuah dipercepat dekomposisi

ditemukan mengandung istilah yang melibatkan konsentrasi ion hidrogen atau konsentrasi

hidroksil ion, reaksi dikatakan tunduk spesifik asam-basa katalisis.

Sebagai contoh spesifik asam-basa katalisis, pertimbangkan ketergantungan pH untuk

hidrolisis ester. dalam asam solusi, kita dapat mempertimbangkan hidrolisis untuk melibatkan

awal keseimbangan antara ester dan hidrogen ion diikuti oleh reaksi tingkat-menentukan

dengan air.

peningkatan lebih lanjut dalam pH dari sekitar 3 sampai 7 hasil di linear peningkatan

tingkat, seperti yang diharapkan dari persamaan (14-134), untuk spesifik ion hidroksida

katalisis. Dekat pH 3, minimum diamati yang tidak dapat dikaitkan baik ion hidrogen atau

partisipasi ion hidroksil dalam reaksi. minimum ini merupakan indikasi dari efek katalitik

pelarut, yaitu, un-terionisasi air dapat dianggap sebagai spesies bereaksi. Karena

kemerdekaan pH reaksi ini, hukum laju adalah diberikan oleh

dPdt

=Ko (S )

Kobs = Ko

6. Memahami dasar teori tahap transisi dan aplikasi untuk kinetika kimia.Sebuah alternatif untuk teori tabrakan adalah tahap transisi. Teori atau teori tingkat

absolut, yang menurut keseimbangan dianggap ada antara reaktan yang normal molekul dan

kompleks diaktifkan dari molekul-molekul ini. Dekomposisi dari kompleks diaktifkan

mengarah ke produk. Untuk proses bimolekular , reaksi dapat ditulis sebagai

A + B → [ A ··· B] → P molekul reaktan molekul transisi produk rekasi

Laju pembentukan produk dalam teori ini diberikan oleh

laju = v [ A ··· B]‡

di mana v adalah frekuensi yang kompleks diaktifkan pergi ke produk. Karena keseimbangan

ada antara reaktan dan molekul transisi.

[ A ·· · B] ‡[A ][B ]

=K ‡

laju = vK‡ [ A][B]

7. Jelaskan pengaruh suhu, kekuatan ionik, pelarut, pH, dan konstanta dielektrik pada

tingkat reaksi.

1. Temperatur

Setiap partikel selalu bergerak. dengan menaikkan temperatur, energi gerak atau

energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. dengan

frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadiya tumbukan efektif

yang mampu enghasilkan reaksi juga semakin besar.

Suhu atau temperatur juga mempengaruhi energi potensial suatu zat. Zat-zat yang

energi potensialnya kecil, jika bertumbukan akan sukar menghasilkan tumbukan efektif.

Hal ini karena zat-zat tersebut tidak mampu melampui energi aktivasi. Dengan

menaikkan suhu, maka hal ini akan memperbesar energi potensial sehingga ketika

bertumbukan akan menghasilkan enrgi.(Utami, 2009)

Archenius, seorang ahli kimia Swedia mengemukakan persamaan empiriknya

pada tahun 1889 sebagai berikut:

log k = log A - E

2.303 l

RT dengan:

k = tetapan laju

A = faktor Archienius, faktor pra eksponensial = energi pengaktifan

R = tetapan gas

T = temperatur absolut

e = 2,71828

Grafik log k terhadap 1/T menghasilkan garis lurus dengan slope =-  dan intersep. (Supardi, 2008)

2. kekuatan ionik

Bronsted, Bjerrum dan other memperlihatkan bahwa laju reaksi ionik bergantung

pada kekuatan ionik dari larutan, karena kekuatan ionik dari larutan dapat dirubah

dengan penambahan garam ionic, ini dikenal sebagai efek garam primer.

Dasar teori untuk pengaruh kekuatan ionic pada konstanta laju reaksi diturunkan

sebagai berikut :

A + B X+ produk

Konstanta ketimbangan untuk reaksi ini didefinisikan dalam istilah aktivitas relatif.

Aktivitas relatif a dari suatu larutan diberikan oleh :

a=γc

dimana c adalah konsentrasi dan γ adalah koefisien aktivitas

Konstanta kesetimbangan K diberikan oleh :

K=aX ¿

a A aB=

[ X¿ ][ A ] [ B ]

γ X ¿

γ A γ B (8.7)

Oleh karena :

[ X¿ ]=K [ A ] [ B ]γ A γ B

γ X¿ (8.8)

Telah diasumsikan bahwa laju reaksi diatas hanya bergantung pada konsentrasi

komplek teraktivasi sehingga laju reaksi v ditentukan oleh

v=−d [ A ]

dt=−

d [ B ]dt

=k ' [ X¿ ] (8.9)

Substitusi persamaan 8.8 kedalam persamaan 8.9 sehingga memberikan

v=k ' K [ A ] [ B ]γ A γ B

γ X¿ (8.1

tapi untuk reaksi ini laju v dan konstanta laju k r dihubungkan dengan

v=kr [ A ] [ B ] (8.11)

Kombinasi persamaan 8.10 dan 8.11 menghasilkan

k r=k ' KγA γ B

γ X ¿ (8.12)

k 0adalah konstanta laju pada larutan encer tak berhingga (kekuatan ionik nol) bila

koefisien aktivitas sama dengan nol. Oleh karena itu dalam kondisi ini

k 0=k ' K

sehingga

k r=k0

γ A γ B

γX¿ (8.13)

Dalam bentuk logaritma

log10 kr= log10 k0+ log10( γ A γB

γ X ¿ ) (8.14)

Dari hukum pembatas Debye-Hiickel, koefisien aktivitas dari ion i dengan muatan

zi dihubungkan dengan kekuatan ionik I oleh

log10 γ i=−Azi2√I

dimana A adalah konstanta Debye-Hiickel dan kekuatan ionik I=∑ 1

2c i zi2 .

Oleh karena itu

log10

γ A γB

γX ¿

=−A √I [Z A 2+ZB2−(Z A +ZB )2 ]

Karena muatan pada komplek adalah jumlah dari dua muatan pada ion-ion yang

bereaksi yaitu

log10

γ A γ B

γ X ¿

=+2 AzA zB √ I (8.15)

Substitusi persamaan 8.15 ke persamaan 8.14 menghasilkan

log10 kr=log10 k0+2 AzA zB √I (8.16)

Ini dikenal sebagai hubungan Bronsted-Bjerrum dan meramalkan bahwa plot

log10 kr terhadap √ I adalah linear dengan slope sama dengan 2AzAzB dan intersep

sama dengan log10 k0 . Untuk larutan encer pada 25∘c, konstanta Debye-Hiickel

A=0 ,51 dm3/2mol-1/2.

Persamaan 8.16 dapat disusun kembali menjadi

log10( kr

k o)=2 Az A zB √I

(8.17)

Oh karena itu plot log10 (k r /k0) terhadap √ I adalah linear. Gambar 8.5

memperlihatkan plot ini untuk reaksi ionik dalam tabel 8.1.

Terlihat bahwa untuk reaksi antara ion muatan sama slope adalah positif. Reaksi

demikian memperlihatkan bahwa efek garam positif;yaitu laju reaksi meningkat

dengan naiknya kekuatan ionik. Untuk reaksi antara ion muatan berlawanan slope

adalah negatif. Ini sesuai dengan efek garam negatif dan laju reaksi menurun

dengan meningkatnya kekuatan ionik. Reaksi antara ion dan mulekul netral seperti

asam atau hidroliis alkalin dari estes tidak memberikan efek garam primer.

3. pelarut

pengaruh pelarut adalah pada kemampuan mensolvasi ion-ion, karbokation, nukleofil atau basa, dan gugus-gugus pergi. dilihat dari ketetapan dielektrik

pelarut polar -> SN1

pelarut kurang polar -> SN2 dan E2

semakin tinggi tetapan dielektrik semakin tinggi kepolaran, semakin SN1 disukai.

4. pH

Enzim bekerja pada kisaran pH tertentu. Jika dilakukan pengukuran aktivitas

enzim pada beberapa macam pH yang berlainan, sebagian besar enzim di dalam tubuh

akan menunjukkan aktivitas maksimum antara pH 5,0 sampai 9,0. Kecepatan reaksi

enzimatik mencapai puncaknya pada pH optimum. Ada enzim yang mempunyai pH

optimum yang sangat rendah, seperti pepsin, yang mempunyai pH optimum 2. pada pH

yang jauh di luar pH optimum, enzim akan terdenaturasi. Selain itu pada keaadan ini baik

enzim maupun substrat dapat mengalami perubahan muatan listrik yang mengakibatkan

enzim tidak dapat berikatan dengan substrat( Hafiz Soewoto,2000) .

Sebagian besar enzim bekerja aktif dalam trayek pH yang sempit umumnya 5 - 9.

Ini adalah hasil merupakan hasilpengaruh dari pH atas kombinasi factor ( 1 ) ikatan dari

substrat ke enzim ( 2 ) aktivitas katalik dari enzim ( 3 ) ionisasi substrat dan ( 4 ) variasi

struktur protein ( biasanya signifikan hanya pada pH yang cukup tinggi ) ( M.T.

Simanjuntak, 2003).

Ada 2 alasan untuk menyelidiki pengaruh tingkat keasaman atau pH terhadap

aktivitas emzim, yaitu :

1.    sebagai produk makhluk hidup secara teori selalu ada kemungkinan dari pengaruh

ph ini terhadap aktivitas biologis dari enzim ini.

2.    sebagai suatu protein enzim tidak berbeda dengan protein lainnya.

Kurva hubungan antara pH dengan laju reaksi suatu enzim biasanya

menghasilkan gambaran seperti lonceng.

Kadang-kadang, seperti pada enzim amylase liur, hubungan tersebut tidak

menunjukkan suatu titik puncak, melainkan suatu garis merata (plateau setelah kurva

yang naik, untuk kemudian turun lagi sesudah plateau )  

Fenomena seperti ini dapat ditafsirkan sebab adanya molekul amylase dalam

bentuk beberapa molekul protein yang berbeda (isozim). Tiap molekul isozem niscaya

bekerja pada pH yang sedikit berbeda.

Perlu diingat bahwa dalam mencari hubungan antara derajat keasaman dengan

laju reaksi maksimum ini, rentangan pH yang diselidiki biasanya berkisar dalam

rentangan yang tidak lebar dan bukan dalam rentangan antara pH 1 sampai 14. Karena

tidak ada sistem dapar masing-masing di sekitar nilai kapasitas yang maksimum dari tiap

dapar (rentangan pH di sekitar nilai pKa komponen asam tiap dapar), bukan tidak

mengkin ada interaksi yang merugikan antara enzim dan ion penyusun dapar dan bukan

karena pH yang disebabkan dapar itu sendiri.

Dalam gambar dapat dilihat adanya nilai pH tertentu, yang memungkinkan enzim

bekerja maksimum. pH tersebut dinamakan pH maksimum. Dalam lingkungan

keasaman seperti itu, protein enzim mengambil struktur 3 dimensi yang sangat tepat,

sehingga ia dapat mengikat dan mengolah substrat dengan kecepatan yang setinggi-

tingginya. Di luar nilai pH optimum tersebut, struktur 3 dimensi enzim mulai berubah,

sehingga substrat tidak dapat lagi duduk dengan tepat di bagian molekul enzim yang

mengolah substrat. Akibatnaya, proses katalisis berjalan tidak optimum. Oleh karena itu,

struktur 3 dimensi berubah akibat pH yang tidak optimum ( Mohamad Sadikin, 2002).

5. konstanta dielektrikKonstanta dielektrik berhubungan dengan suatu zat. Zat yang memiliki konstanta

dielektrik dengan nilai yang tinggi merupakan zat yang bersifat polar. Sebaliknya, zat

yang konstanta dielektriknya rendah merupakan senyawa nonpolar.

Efek konstanta dilektrik terhadap kontanta laju reaksi ionik yang diekstrapolasikan

sampai penngenceran tidak terbatas, yang pengaruh kekuatan ionnya adalah nol, sering

menjadi informasi yang diperlukan dalam pengembangan obat baru. Untuk reaksi antar

ion dengan muatan berlawanan, efek konstanta dielektrik daari pelarut mengakibatkan

penurunan konstanta laju reaksi. Ssedangkan ion-ion dengan muatan yang sama terjadi

sebaliknya, kenaikan konstanta dilektrik mengakibatkan kenaikan laju reaksi.

Menurut Dadang (2012) Konstanta dielektrik menggambarkan tingkat kepolaran

media. Konstanta dilektrik dapat diketahui dengan mengukur kemampuan media untuk

mengahantarkan listrik. Konstanta dielektrik air paling besar karena air sangat baik

menghantarkan listrik. [2]

contohnya adalah asetosal yang pelarut dibuat dalam komposisi yang

berbeda-beda seperti pada tabel berikut.

Air Alkohol 95% Propilen glikol

60 0 40

60 20 20

60 40 0

Cairan propilien glikol memiliki sifat yang lebih kental cairannya dibandingkan air

dan alkohol. Pada saat pencampuran ketiga cairan, propilen glikol tidak bisa cepat larut,

diperlukan pengocokkan untuk menghomogenkan cairan tersebut.

Pada suatu campuran pelarut, tetapan dielektrik campuran merupakan hasil

penjumlahan tetapan dielektrik masing-masing bahan pelarut sesudah dikalikan dengan

% volume setiap kompenen pelarut. Sehingga, dari komposisi pelarut yang digunakan

dalam pelarut campur, konstanta dielektrik dari pelarut campur dapat ditentukan.

Konstanta dielektrik dari suatu sistem pelarut campur adalah merupakan jumlah

hasil perkalian fraksi pelarut dengan konstanta dielektrik masing-masing pelarut dari

sistem pelarut campur tersebut.

8. Hitung peningkatan laju konstan sebagai fungsi Suhu (Q10).

Dalam sebuah teks referensi yang sangat baik untuk apoteker, Connors dkk.dijelaskan perhitungan sederhana yang memfasilitasi praktispemahaman efek suhu. Dengan menggunakan metode ini,satu dapat memperkirakan efek dari 10kenaikan suhu padastabilitas obat-obatan. Sama seperti yang dilakukan pada Contoh14-7, ini disebut Q10◦Metode bergantung pada rasio reaksikonstanta tingkat di dua temperatur yang berbeda. Kuantitas Qawalnya didefinisikan oleh Simonelli dan Dresback15sebagai

Q 10= K (T +10)KT

Q 10 adalah faktor dimana tingkat konstan meningkat untuk  10 ◦ C kenaikan suhu. Q Faktor dapat dihitung dari persamaan berikut:

Q 10=exp [−Ea¿¿¿R (1¿¿¿T+10− 1T

)]

Jika energi aktivasi diketahui, maka nilai Q dapat diperoleh dari persamaan (14-83). Q metode pendekatan berguna untuk membuat perkiraan cepat. Sebagaimana dicatat oleh Connors et al., 1 energi aktivasi untuk dekomposisi obat biasanya jatuh di kisaran 12 sampai 24 kkal / mol, dengan nilai-nilai khas 19-20 kkal / mol. Untuk membuat perkiraan ketika Etidak diketahui, adalah wajar untuk menggunakan nilai-nilai khas untuk menghitung Qnilai-nilai. Misalnya, menggunakan Persamaan (14-83), wehaveQ 10 10 = 2, 3, dan 4 ketika E= 12.2, 19.4, dan masing-masing, saat suhu naik dari 20 Sebuah C ke 30 C. perhitungan sederhana ini menunjukkan bahwa degradasi tingkat agen farmasi yang paling akan meningkat dua sampai empat kali, dengan rata-rata tiga kali, untuk 10 ◦ C kenaikansuhu berkisar (dari 20 ◦ C ke 30 C) yang khas konsumen akan mengalami. Lebih maju siswa dapat tertarik generalisasi Q 10 ◦ Pendekatan untuk memperkirakan efek meningkatkan atau menurunkan suhu dengan variabel jumlah.

Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi kinetika kimia.

Sementara itu faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi antara lain

1. Konsentrasi

Semakin besar konsentrasi, semakin besar laju reaksi.

Konsntrasi semakin besar maka jumlah partikel yang bertumbukan semakin banyak.

2. Suhu

Semua Laju reaksi berlangsung lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Semakin besar suhu, maka laju reaksi semakin besar (laju reaksi semakin cepat).

Kenaikan 100C, laju reaksi menjadi 2 kali lebih cepat.

Rumus :

v1 = 2q.vo  

q = kelipatan 100C  -> q = (T1-T0)/10

Secara Umum :

v1 = n. vo      Atau   1/t1=n . 1/t0

Keterangan :

v0            = laju reaksi pada suhu T0

v1            = laju reaksi pada suhu T1

t0             = waktu pada suhu T0

t1             = waktu pada suhu T1

n             = koefisien suatu reaksi (laju reaksi berlangsung n kali lebih cepat setiap kenaikan a0C)

T0            = suhu mula-mula

T1            = suhu akhir

9. Mengidentifikasi dan menjelaskan metode untuk stabilisasi agen farmasi.

Federal Food, Drug, dan Kosmetik Act mengharuskan produsen membangun kontrol untuk pembuatan, pengolahan, pengepakan, dan memegang produk obat untuk memastikan mereka keselamatan, identitas, kekuatan, kualitas, dan kemurnian [§501 (a) (2) (B)]. Persyaratan untuk kontrol ini, juga dikenal sebagai yang baik saat ini praktek manufaktur, ditetapkan dan dipantau oleh Food and Drug Administration (FDA). studi stabilitasharus mencakup pengujian atribut-atribut dari zat obat atau produk obat yang rentan terhadap perubahan selama penyimpanan dan cenderung dalam kualitas pengaruh, keselamatan, dan / atau efficacy. Itu pengujian harus mencakup, sesuai, fisik, kimia, biologis, dan mikrobiologis atribut, konten pengawet (misalnya, antioksidan, antimikroba pengawet), dan fungsi tes ality (misalnya, untuk sistem pengiriman dosis). Sebagai bagian dari peraturan praktek manufaktur

saat ini baik, FDA mensyaratkan bahwa produk obat menanggung tanggal kedaluwarsa ditentukan dengan pengujian stabilitas yang tepat .

Stabilitas produk obat perlu dievaluasi dari waktu ke waktu di sama kontainer-penutupan sistem di mana produk obat dipasarkan. Dalam beberapa kasus,Studi stabilitas dipercepat dapat digunakan untuk mendukung tentatiftanggal kadaluwarsa dalam hal studi penuh rak-hidup adalah tidak tersedia. Ketika produsen perubahan kemasan dari produk obat (misalnya, dari botol unit dosis), stabilitas pengujian harus dilakukan pada produk dalam kemasan baru, dan berakhirnya kencan harus mencerminkan hasil baru pengujian stabilitas. Studi stabilitas dipercepat dirancang untukmeningkatkan laju degradasi kimia atau perubahan fisik dari zat obat atau produk obat dengan menggunakan dibesar-besarkan kondisi penyimpanan sebagai bagian dari studi stabilitas formal. Data dari studi ini, selain studi stabilitas jangka panjang,dapat digunakan untuk menilai efek kimia jangka panjang di nonaccelerated kondisi dan untuk mengevaluasi efek jangka pendek wisata di luar kondisi penyimpanan label seperti kekuatan terjadi selama pengiriman. Hasil dari studi pengujian dipercepat tidak selalu prediksi perubahan fisik. Stress testing bahan obat atau produk obat dapat membantu mengidentifikasi degradasi produk mungkin, yang pada gilirannya dapat membantu membangun jalur degradasi dan stabilitas intrinsik molekul dan memvalidasi kekuatan stabilitas menunjukkan dari prosedur analisis yang digunakan. Sifat dari stress testingakan tergantung pada zat obat individu dan jenis produk obat yang terlibat.

Metode pengujian dipercepat produk farmasi berdasarkan prinsip-prinsip kinetika kimia ditunjukkan oleh Garrett dan Carper. Menurut teknik ini, nilai k untuk dekomposisi obat dalam larutan di berbagai suhu yang tinggi diperoleh dengan memplot beberapafungsi konsentrasi terhadap waktu. Uji stabilitas dimaksudkan untuk menjamin kualitas produk yang telah diluluskan dan beredar di pasaran. Dengan uji stabilitas dapat diketahui pengaruh faktor lingkungan seperti suhu dan kelembapan terhadap parameter–parameter stabilitas produk seperti kadar zat aktif, pH, berat jenis dan netto volume sehingga dapat ditetapkan tanggal kedaluwarsa yang sebenarnya.

Berdasarkan durasinya, uji stabilitas dibagi menjadi dua, yakni:

1. Uji stabilitas jangka pendek (dipercepat)

Uji stabilitas jangka pendek dilakukan selama 6 bulan dengan kondisi ekstrim (suhu 40±20C dan Rh 75% ± 5%). Interval pengujian dilakukan pada bulan ke – 3 dan ke-6.

2. Uji stabilitas jangka panjang (real time study)

Uji stabilitas jangka panjang dilakukan sampai dengan waktu kadaluwarsa produk seperti yang tertera pada kemasan. Pengujiannya dilakukan setiap 3 bulan sekali pada tahun pertama dan setiap 6 bulan sekali pada tahun kedua. Pada tahun ketiga dan seterusnya, pengujian dilakukan setahun sekali. Misalkan untuk produk yang memiliki ED hingga 3 tahun pengujian dialkukan pada bulan ke-3, 6, 9, 12, 18, 24 dan 36. Sedangkan produk yang

memiliki ED selama 20 bulan akan diuji pada bulan ke-3, 6, 9, 12, 18 dan 20.Untuk uji stabilitas jangka panjang, sampel disimpan pada kondisi:

Ruangan dengan suhu 30+-20C dan Rh 75+-5% untuk menyimpan produk-produk dengan klaim penyimpanan pada suhu kamar.

Ruangan dengan suhu 25+-20C dan Rh 75+-5% untuk menyimpan produk-produk dengan klaim penyimpanan pada suhu sejuk.

Ruangan untuk uji stabilitas dibagi menjadi empat bagian, yaitu:

a) Ruangan dengan suhu 40±20C dan Rh 75% ±5%

b) Ruangan dengan suhu 30±20C dan Rh 75 %±5%

c) Ruangan dengan suhu 25±20C dan Rh 40% ±5 %

d) Ruangan dengan suhu 40±20C dan Rh ≤ 35%

Climatic chamber

Climatic chamber, suhu dan kelembapan yang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan. Climatic chamber ini biasa di-setting pada suhu 25±20C dan Rh 75±5%.

Uji stabilitas dilakukan terhadap produk baru atau setiap kali terjadi perubahan proses produksi (alat baru atau metode pengolahan), perubahan formula, perubahan bahan awal dan bahan pengemas. Sedangkan pada produk yang sudah tervalidasi namun tidak mengalami perubahan selama proses produksi maka dilakukan post marketing stability test. Uji ini dilakukan dengan mengambil sampel dari salah satu batch pertahun dari suatu produk, kemudian dilakukan pengujian tiap 12 bulan sekali hingga masa kadaluwarsanya.

Pemantauan terhadap finished goods retained sample juga dilakukan. Untuk retained sample dengan klaim penyimpanan pada suhu kamar, disimpan pada ruangan bersuhu 30 oC dengan kelembapan yang tidak ditentukan. Retained sample diambil untuk setiap batch dengan diambil secukupnya untuk dapat dilakukan dua kali analisis. Retained sample yang diambil meliputi produk jadi, raw material dan bahan kemas. Finished goods retained sample dengan klaim penyimpanan pada kondisi sejuk, disimpan di ruangan ber-AC. Finished goods retained sample disimpan sampai satu tahun setelah kadaluwarsanya.

Memahami pengujian stabilitas obat

Dekomposisi padatan murni, sebagai kontras dengan lebih campuran kompleks bahan dalam bentuk sediaan, telah belajar, dan sejumlah teori telah diajukan untuk menjelaskan bentuk kurva yang diperoleh ketika dekomposisi senyawa diplot terhadap waktu. menggambarkan dekomposisi asam benzoat padat derivatif, seperti asam aminobenzoic, yang rusak menjadi cair, anilin, dan gas, karbon dioksida. Plotkonsentrasi obat membusuk terhadap waktu menghasilkan sebuah sigmoidal kurva. Setelah cairan mulai terbentuk, yang dekomposisi menjadi pertama-order reaksi dalam larutan.Sistem farmasi single-komponen tersebut dapat menurunkan baik oleh zero-order atau pertama-order reaksi. Hal ini sering sulit untuk menentukan pola yang

sedang diikuti ketika reaksi tidak dapat dilakukan melaluisejumlah mencukupi setengah-hidup untuk membedakan antara nol dan ketertiban pertama. Dosis Padat Formulir Dekomposisi obat dalam bentuk sediaan padat lebihkompleks daripada pembusukan terjadi di negara murni individu senyawa. Reaksi mungkin nol atau fi urutan pertama, tetapi dalam beberapa kasus, seperti dengan senyawa murni, itu adalah sulit untuk membedakan antara keduanya. Mengamati askorbat yangasam membusuk di tablet oleh pseudo fi reaksi pertama-order.

Di tablet dan bentuk sediaan padat lainnya, kemungkinan ada interaksi padat-padat. Carstensen dkk. Dirancang program untuk menguji kemungkinan tidak kompatibel obat dengan eksipien hadir dalam campuran padat. Obat ini dicampur dengan berbagai bahan pembantu di hadapan dan tidak adanya dari 5% kelembaban, disegel dalam botol, dan disimpan selama 2 minggu Visual observasi dilakukan dan sampel yang diuji untuk interaksi kimia dengan kromatografi lapis tipis. Itu Metode kualitatif tetapi, di preformulation industri, menyediakan teknik skrining yang berguna untuk mengungkap kemungkinan tidak kompatibel antara bahan aktif farmasi dan aditif sebelum memutuskan pada bentuk sediaan yang cocok.

solid-statekarakteristik reaksi pameran sangat berbeda dari reaksi dalam keadaan cair atau gas karena molekul dari padat di negara kristal. Kuantitatif dan teoritis pendekatan untuk mempelajari kinetika solid-state berada pada mereka perbatasan, yang, ketika dibuka, akan mungkin mengungkapkan baru dan daerah berbuah kimia dan ilmu obat. Para penulis mengklasifikasikan reaksi solid-state sebagai Selain itu ketika dua padatan, A dan B, berinteraksi untuk membentuk padat baru, AB. Sebagai contoh, asam pikrat bereaksi dengan naftol untuk membentuk apa yang disebut sebagai pikrat. Jenis kedua reaksi solid-state adalah proses pertukaran, di mana padat A bereaksi dengan SM solid untuk membentuk padat AB dan melepaskan padat C. reaksi padat-gas merupakan kelas lain, yang oksidasi askorbat

padat asam dan fumagillin padat adalah contoh terkenal. Jenis lain proses solid-state termasuk transisi polimorfik, sublimasi, dehidrasi, dan dekomposisi termal.

Ulasan eksperimental

Metode yang digunakan dalam kinetika solid-state, termasuk re spektroskopi ectance fl, difraksi sinar-x, analisis termal, mikroskop, dilatometry, dan analisis gas tekanan-volume.Reviewcloses mereka dengan bagian atas penanganan solid-state. Data reaksi, efek suhu, penerapan Arrhenius ekspresi plot, kesetimbangan yang terlibat dalam degradasi solid-state,dan penggunaan persamaan van't Hoff untuk, mengatakan, obat kuat hidrat dalam kesetimbangan dengan bentuk dehidrasi nya.

BAB 15

1. Bedakan antara berbagai jenis interface dan menggambarkan contoh yang relevan dalam ilmu farmasi.

2. Memahami tegangan permukaan syarat dan tegangan antar muka dan aplikasi mereka dalam ilmu farmasi.

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan

permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh

gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera diketahui

pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapilerdan bentuk suatu tetesan kecil cairan. tegangan

permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada

dalam keadaan diam (statis).

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

factor 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 di dalam larutan.

Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka

mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada di dalam larutan.

Ada beberapa metoda penentuan tegangan muka yaitu digunakan metoda pipa

kapiler, yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya dengan

memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair

maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu.

Tegangan muka adalah besar gaya yang terdapat pada muka zat cair tiap satuan

panjang. Tegangan muka juga dapat diartikan sebagai gaya yang diakibatkan oleh suatu

benda yang bekerja pada muka zat cair sepanjang muka menyentuh benda itu. Ukuran gaya

elastis pada permukaan cairan adalah tegangan pemrukaan. Tegangan permukaan  atau

surface tension suatu cairan adalah besar gaya yang bekerja tegak lurus pada satu satuan

panjang permukaan dimana tegangan permukaan ini dapat dinyatakan dalam satuan dyne per

cm dalam system CGS. Apabila F = gaya (N) dan L = panjang (m), maka tegangan muka, S

dapat ditulis sebagai S =   atau dapat dinyatakan dengan satuan dyne per cm dalam cgs.

Contohnya karena karena ikatan hydrogen, air memiliki tegangan permukaan yang lebih

besar dibanding cairan lainnya.

Tegangan muka terdapat pada batas cairan dengan uap jenuh di udara dan juga

antara muka cairan dengan cairan lain yang tidak bercampur. Tegangan muka zat cair di

akibatkan karena gaya yang bekerja pada zat cair tersebut. dalam keadaan diam, muka zat

cair akan membuat gaya tarik ke segala arah kecuali ke ata. Hal itu yang menyebabkan

adanya tegangan muka.

Tegangan muka dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Setiap

molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya tetapi di muka cairan.

Hanya ada moleul-molekul cairan di samping dan di bawah, di bagian atas tidak ada molekul

cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan yang lainnya, maka

terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan.

Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dimuka ditarik oleh molekul cairan yang berada di

samping dan di bawahnya. Akibatnya pada permukaan cairan terdapat gaya total yang

berarah ke bawah.  Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang

terletak di muka cenderung memperkecil luas mukanya.

Selain pada zat cair, tegangan juga dimiliki oleh zat padat. Tegangan pada zat

padat jauh lebih besar dari pada tegangan pada zat cair. Sesuai dengan teori partikel

menjelaskan bahwa antar partikel baik zat cair, padat dan gas memiliki gaya tarik-menarik.

Pada zat padat jarak antar partikel sangat dekat dan gaya tarik-menariknya sangat kuat,

sehingga partikel-partikelnya hanya dapat bergerak ditempatnya. Hal ini akan mengakibatkan

bentuk dan volume zat padat selalu tetap.

Pada zat cair jarak antar partikelnya renggang dan gaarik-menariknya tidak begitu

kuat, sehingga partikel-partikelnya dapat bergerak bebas tetapi gerakannya tidak dapat

menginggalkan kelompoknya. Itulah sebabnya bentuk zat cair selalu berubah-ubah sesuai

dengan tempatnya. Pada gas, jarak antar partikelnya berjauhan dan gaya tarik-menarik antar

partikelnya sangat lemah. Akibatnya gerakan partikel-partikelnya sangat bebas dan tidak

teratur. Itulah sebabnya bentuk dan volume gas selalu berubah sesuai dengan bentuk

wadahnya.

Terdapat beberapa metode penentuan tegangan muka yang banyak digunakan dan

semuanya berdasar fenomena yang berkaitan dengan tegangan muka, antara lain : tekanan

maksimum gelembung, kenaikan pipa kapiler, tetes, cincin.

Pada metode Tekanan Maksimum Gelembung dasarnya adalah bahwa tegangan

muka sama dengan tegangan maksimum dikurangi gaya yang menentukan gas keluar.

Sedangkan pada metode kenaikan pipa kapiler. Ketika pipa kapiler ujungnya dicelupkan

dalam zat cair yang membasahi dinding, maka zat cair akan naik setinggi h. Saat setimbang,

gaya ke atas akan sama dengan gaya ke bawah, sedang untuk gaya ke samping akan saling

meniadakan.

Gaya ke bawah adalah  dimana h (tinggi permukaan), g (percepatan gravitasi), d

(berat jenis) dan r (jejari kapiler). Sedangkan gaya ke atas adalah  dengan  adalah tegangan

muka dan  adalah sudut kontak. Pada kesimpulannya, gaya ke atas sama dengan gaya ke

bawah. , sehingga diambil pendekatan  (karena umumnya  adalah sangat kecil mendekati

nol), didapatkan

Pada metode tetes, jika cairan tepat akan menetes maka gaya tegangan permkaan

sama dengan gaya yang disebabkan oleh gaya berat itu sendiri. Harus diusahakan agar

jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat tetesannya sendiri dan bukan oleh sebab yang

lain.

Pada metode tetes, gaya berat cairan = mg, gaya tegangan muka , maka . Pada

percobaan ini,cairan juga akan ditentukan dengan membandingkan cairan yang telah

diketahui. Diambil volume tertentu yang sama dan dihitung jumlah tetesan yang terjadi.

Misalnya volume (V), berat jenis (d), massa satu tetes zat cair (m), dan jumlah tetesadalam

volume (n) maka,

Sehingga persamaannya menjadi

Sementara itu pada metode cincin, tegangan permukaan dapat ditentukan dengan

cepat dengan hanya menggunakan sedikit cairan. Alatnya dikenal dengan nama tensiometer

duitog, yang berupa cincin kawat Pt yang dipasang pada salah satu lengan timbangan. Cincin

ini dimasukkan ke dalam cairan yang akan diselidiki tegangan mukanya dengan

menggunakan kawat. Lengan lain dari timbangan diberi gaya sehingga cincin terangkat ke

permukaan cairan.Dalam percobaan kali ini hanya akan menggunakan metode tetes.

Adapun faktor yang mempengaruhi tegangan muka antara lain adalah densitas,

konsentrasi, suhu, dan viskositas.

Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi:1. Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat

2. penetrasi molekul melalui membrane biologis

3. pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair

untuk membentuk sediaan suspensi

3. Menghargai metode yang berbeda dari permukaan dan antarmuka pengukuran ketegangan.

Macam-macam metode tegangan permukaanAda beberapa metode dalam melakukan tegangan permukaan :–a.          1. Metode kenaikan kapilerTegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/ cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka.–            2.  Metode tersiometer Du-Nouy            Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk

melepaskan suatu cincin platina iridium yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

                                                                                                (Atfins. 1994) Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampus. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tengangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampus lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara

4. Hitung permukaan dan antarmuka ketegangan, permukaan bebas energi, perubahan kerja kohesi dan adhesi, dan menyebarkan koefisien untuk berbagai jenis interface.

Tegangan permukaan (gama) merupakan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut bekerja.  Rumus fisikanya

γ = F/ddengan γ = tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm)d = panjag permukaan (m atau cm) dimana dilai d adalah = 2l

Contoh Soal

Sebtang kawat dibengkokkan seperti huru U. Kemudian kawat kecil PQ yang bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut(perhatikan gambar). Kemudian kawat tersebut dicelupkan ke dalam cairan sabun dan diangkat vertikal sehingga ada lapisan tipis sabun di antara kawat tersebut. Ketika ditarik ke atas kawa kecil mengalami gaya tarik ke atas oleh lapisan sabung. Agar terjadi keseimbangan, maka pada kawat kecil PQ digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan nilai gravitasi 9,8 m/s2, berapa tegangan sabun tersebut?

Pembahasan:

Diketahui : Massa kawat = 0,2 gram = 2 x 10-4 kg; Panjang kawat (l) = 10 cm = 10-1 m; Massa benda = 0,1 gram = 1 x 10-4 kg; g = 9,8 m/s2

Ditanyakan : tegangan permukaan lapisan sabun (g)

Rumusγ = F/d ( d = 2l)F = berat kawat ditambah berat benda = 3 x 10-4 kg x 9,8 = 2,94 x 10-3 Nγ = 2,94 x 10-3/ 2x 10-1 = 1,47 x 10-2 N/m. Jadi besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10-2 N/m.

5. Memahami mekanisme adsorpsi pada cair dan interface yang solid

Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan zat cair.

Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Adsorpsi adalah masuknya bahan yang mengumpul dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul bersamaan dengan suatu proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi maupun absorpsi sebagai sorpsi terjadi pada tanah liat maupun padatan lainnya, namun unit operasinya dikenal sebagai adsorpsi.

Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada permukaan.

Jenis adsorpsi

Adsorpsi ada dua jenis, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Physisorption (adsorpsi fisika) Terjadi karena gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Physisorption ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh : adsorpsi oleh arang aktif. Aktivasi arang aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi.

Chemisorption (adsorpsi kimia)

Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia antara substansi terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel-partikel adsorbat mendekat ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Walls atau melalui ikatan hidrogen. Dalam adsorpsi kimia partikel melekat pada

permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat. Contoh : Ion exchange.

Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia dapat dilihat pada tabel 1.

Adsorpsi fisika Adsorpsi kimiaMolekul terikat pada adsorben oleh gaya Van der Walls

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai     -40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai 800kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer Membentuk lapisan MonolayerAdsorpsi hanya terjadi pada suhu dibawah titik didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktivasi tertentu Melibatan energi aktivasi tertentuBersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

(Atkin, 1999: 437-438)

Faktor-faktor yang mempengaruhi Adsorpsi

Faktor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi adalah sebagai berikut:

a. Waktu Kontak

Waktu kontak merupakan suatu hal yang sangat menentukan dalam proses

adsorpsi. Waktu kontak memungkinkan proses difusi dan penempelan molekul

adsorbat berlangsung lebih baik.

Ukuran partikel merupakan syarat yang penting dari suatu arang aktif untuk

digunakan sebagai adsorben. Ukuran partikel arang mempengaruhi kecepatan dimana

adsorpsi terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan menurunnya ukuran partikel.

b. Luas PermukaanSemakin luas permukaan adsorben, semakin banyak adsorbat yang diserap,

sehingga proses adsorpsi dapat semakin efektif. Semakin kecil ukuran diameter

adsorben maka semakin luas permukaannya. Kapasitas adsorpsi total dari suatu

adsorbat tergantung pada luas permukaan total adsorbennya.

c. Kelarutan Adsorbat

Agar adsorpsi dapat terjadi, suatu molekul harus terpisah dari larutan. Senyawa

yang mudah larut mempunyai afinitas yang kuat untuk larutannya dan karenanya lebih

sukar untuk teradsorpsi dibandingkan senyawa yang sukar larut. Akan tetapi ada

perkeculian karena banyak senyawa yang dengan kelarutan rendah sukar diadsorpsi,

sedangkan beberapa senyawa yang sangat mudah larut diadsorpsi dengan mudah.

Usaha-usaha untuk menemukan hubungan kuantitatif antara kemampuan adsorpsi

dengan kelarutan hanya sedikit yang berhasil.

d. Ukuran Molekul AdsorbatUkuran molekul adsorbat benar-benar penting dalam proses adsorpsi ketika

molekul masuk ke dalam mikropori suatu partikel arang untuk diserap. Adsorpsi

paling kuat ketika ukuran pori-pori adsorben cukup besar sehingga memungkinkan

molekul adsorbat untuk masuk.

e.pHpH di mana proses adsorpsi terjadi menunjukkan pengaruh yang besar terhadap

adsorpsi itu sendiri. Hal ini dikarenakan ion hidrogen sendiri diadsorpsi dengan kuat,

sebagian karena pH mempengaruhi ionisasi dan karenanya juga mempengaruhi

adsorpsi dari beberapa senyawa. Asam organik lebih mudah diadsorpsi pada pH

rendah, sedangkan adsorpsi basa organik terjadi dengan mudah pada pH tinggi. pH

optimum untuk kebanyakan proses adsorpsi harus ditentukan dengan uji laboratorium.

f. TemperaturTemperatur di mana proses adsorpsi terjadi akan mempengaruhi kecepatan dan

jumlah adsorpsi yang terjadi. Kecepatan adsorpsi meningkat dengan meningkatnya

temperatur, dan menurun dengan menurunnya temperatur. Namun demikian, ketika

adsorpsi merupakan proses eksoterm, derajad adsorpsi meningkat pada suhu rendah

dan akan menurun pada suhu yang lebih tinggi.

Isoterm Adsorpsi

Isoterm adsorpsi adalah adsorpsi yang menggambarkan hubungan antara zat yang

teradsorpsi oleh adsorben dengan tekanan atau konsentrasi pada keadaan kesetimbangan

dan temperatur konstan. Persamaan yang sering digunakan untuk menggambarkan data

percobaan isoterm telah dikembangkan oleh 1) Freundlich, 2) Langmuir, dan 3) Brunauer,

Emmett, dan Teller (Isoterm BET). Dalam sistem cair, isoterm adsorpsi menyatakan

variasi adsorben dan adsorbat yang terjadi pada suhu konstan. Pada kondisi kesetimbangan

terjadi distribusi larutan antara fasa cair dan fasa padat. Rasio dari distribusi tersebut

merupakan fungsi konsentrasi dan larutan. Pada umumnya jumlah material yang diserap

per satuan berat dari adsorben bertambah seiring dengan bertambahnya konsentrasi

walaupun hal itu tidak selalu berbanding lurus.

6. Klasifikasikan bahan aktif permukaan dan menghargai aplikasi mereka di apotek.

Surfaktan adalah bahan aktif permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan

permukaan cairan, sifat aktif ini diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Surfaktan ini

memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik sehingga dapat mempersatukan campuran

yang terdiri dari air dan minyak. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari

molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan

bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik). Bagian polar molekul surfaktan

dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan

dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan

tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam

kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar

(hidrofobik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang ”ekor”, sementara bagian yang polar

(hidrofilik) mengandung gugus hidroksil dan nampak sebagai “kepala” surfaktan.

Representasi surfaktan ditunjukan paga Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 2. Representasi struktur surfaktan

 Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air,

sedangkan gugus hidrofobik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak. Pada

suatu molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Molekul-molekul

surfaktan akan diadsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak apabila gugus

polarnya yang lebih dominan. Hal ini menyebabkan tegangan permukaan air menjadi lebih

rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu. Sebaliknya, apabila gugus non

polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diadsorpsi lebih kuat

oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih

rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu.

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan

permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan

walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi

konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya

misel ini disebut critical micelle concentration (cmc). Tegangan permukaan akan menurun

hingga cmc tercapai. Setelah cmc tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang

menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam

keseimbangan dinamis dengan monomernya.

Pada konsentrasi kritik misel terjadi penggumpalan atau agregasi dari molekul-

molekul surfaktan membentuk misel. Misel biasanya terdiri dari 50 sampai 100 molekul asam

lemak dari sabun Sifat-sifat koloid dari larutan elektrolit natrium dedosil sulfat dapat dilihat

pada Gambar 2.

 Gambar 2 Sifat koloid pada natrium dodesil sulfat

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai cmc, untuk deret homolog surfaktan

rantai hidrokarbon, nilai cmc bertambah 2x dengan berkurangnya satu atom C dalam rantai.

Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai cmc dan juga

memperbesar kelarutan. Adanya garam menurunkan nilai cmc surfaktan ion. Penurunan cmc

hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan, yaitu makin besar konsentrasinya makin turun

cmc-nya.Secara umum misel dibedakan menjadi dua, yaitu: struktur lamelar dan sterik seperti

telihat pada  Gambar 3.

                   

Gambar 3 Struktur misel (a) sterik dan (b) lamelar

Karena pada cmc terjadi penggumpalan dari molekul surfaktan, maka cara penentuan cmc

dapat menggunakan cara-cara penentuan besaran fisik yang menunjukkan perubahan dari

keadaan ideal menjadi tak ideal. Di bawah cmc larutan menjadi bersifat ideal. Sedangkan

diatasnya cmc larutan bersifat tak ideal. Besaran fisik yang dapat digunakan ialah tekanan

osmosa, titik beku larutan, hantaran jenis atau hantaran ekivalen, kelarutan solubilisasi,

indeks bias, hamburan cahaya, tegangan permukaan, dan tegangan antarmuka.

Jenis-Jenis Surfaktan

Surfaktan terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis muatan yang terdapat pada

“kepala” surfaktan tersebut. Jenis-jenis surfaktan yakni:

1. Surfaktan anionik.

Surfaktan ini memiliki kepala yang bermuatan negatif. Surfaktan jenis ini banyak

digunakan pada industri laundri dan juga efektif dimanfaatkan dalam proses perbaikan

atau perawatan tanah yang tercemar minyak dan senyawa hidrofobik lainnya. Surfaktan

ini dapat bereaksi dalam air cucian dengan ion air sadah bermuatan positif seperti

kalsium dan magnesium. Reaksi ini menyebabkan deaktifasi parsial pada surfaktan.

Semakin banyak ion kalsium atau magnesium di dalam air maka makin banyak pula

surfaktan anionik yang akan dideaktifasi.

Surfaktan anionik yang banyak digunakan adalah senyaw alkil sulfat, alkil etoksilat

dan sabun. Gambar 4 menunjukkan beberapa contoh surfaktan anionik.

Gambar 4 Contoh surfaktan anionik

2. Surfaktan kationik

Surfaktan jenis ini memiliki kepala yang bermuatan positif di dalam air. Terdapat

tiga kategori surfaktan kationik jika didasarkan pada spesifikasi aplikasinya, yakni:

a.       Pada industri pelembut dan deterjen, surfaktan kationik menybabkan terjadinya

kelembutan. Penggunaan utamanya adalah pada produk-produk laundri sebagai

pelembut. Salah satu contoh surfaktan kationik adalah esterquat.

b.      Pada laundri deterjen, surfaktan kationik (muatan positif) meningkatkan packing

molekul surfaktan anionik (muatan negatif) pada antarmuka air. Contoh surfaktan ini

adalah surfaktan dari sistem mono alkil kuartener.

c.       Pada pembersih rumah dan kamar mandi, surfaktan kationik sebagai agen disinfektan.

Contoh-contoh surfaktan kationik ditampilkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Contoh surfaktan kationik.

3. Surfaktan nonionik

Surfaktan ini tidak memiliki muatan, sehingga menjadi penghambat bagi dekativasi

kesadahan air. Kebanyakan surfaktan nonionik berasal dari ester alkohol lemak. Contoh

surfaktan ini adalah ester gliserin asam lemak dan ester sorbitan asam lemak. Gambar 6

menunjukkan representasi surfaktan nonionik.

Gambar 6 Representasi surfaktan nonionik.

4. Surfaktan amfoter/zwiterionik

Surfaktan ini memiliki muatan positif dan negatif. Ia dapat berupa anionik, kationik

atau ninionik dalam suatu larutan tergantung pada pH air yang digunakan. Surfaktan ini

bisa terdiri dari dua gugus muatan dengan tanda yang berbeda. Contoh dari surfaktan

amfoter adalah alkil betain seperti ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7 Contoh surfaktan amfoter

Mekanisme Kerja Surfaktan

Pada aplikasinya sebagai bahan pembersih untuk material kain, tanah dan sejenisnya,

surfaktan dapat bekerja melalui tiga cara yang berbeda, yakni roll up, emulsifikasi dan

solubilisasi.

a.       Roll up

Pada mekanisme ini, surfaktan bekerja dengan menurunkan tegangan antarmuka antara

minyak dengan kain atau material lain yang terjadi dalam larutan berair.

b.      Emulsifikasi

Pada mekanisme ini surfaktanmenurunkan tegangan antarmuka minyak-larutan dan

menyebabkan proses emulsifikasi terjadi.

c.       Solubilisasi

Melalui interaksi dengan misel dari surfaktan dalam air (pelarut), senyawa secara

simultan terlarut dan membentuk larutan yang stabil dan jernih.

Mekanismenya roll up dan emulsifikasi terdapat pada Gambar 8.

Gambar 8 Mekanisme kerja surfaktan (a) roll up dan (b) emulsifikasi

Contoh Soal 1:

Sebuah surfaktan yang mempunyai harga HLB 8 akan digunakan sebagai emulsifier untuk

emulsi minyak pada lanolin. Sarankan minimal 2 campuran surfaktan yang harus digunakan

oleh seorang ahli kimia dengan minimal harus menggunakan cetyl alcohol 10%. Berikan

alasan Sdr!

Jawaban:

Sebuah surfaktan yang mempunyai harga HLB 8 akan digunakan sebagai emulsifier untuk emulsi minyak pada lanolin. Jika dibuthkan minimal 2 campuran surfaktan yang harus digunakan oleh seorang ahli kimia dengan minimal harus menggunakan cetyl alcohol 10%, maka campurannya harus dihitung berdasarkan nilai HLB masing-masing surfaktan dan fraksinya dalam campuran tersebut.

HLB merupakan singkatan dari Hydrophile-Lipophile Balance, merupakan perbandingan bagian yang larut oleh minyak dan larut oleh air dari suatu molekul. Sistem ini sebenarnya dikembangkan untuk prosuk teretoksilasi. Semakin tinggi nilai HLB maka akan semakin besar kelarutannya pada air. Tabel di bawah ini menunjukkan pendekatan nilai HLB untuk surfaktan sebagai fungsi kelarutan dalam air.

Kelarutan di Air Nilai HLB Deskripsi

Tak larut 4 - 5 Pengemulsi W/O

Terdispersi sedikit (seperti susu) 6 - 9 Agen pembasah

Tembus cahaya sampai jernih 10 - 12 Deterjen

Sangat larut 13 – 18 Pengemulsi O/W

Terdapat dua jenis utama emulsi pada sistem HLB, yakni minyak dalam air (O/W) dan air dalam minyak (W/O). Fasa O/W merupakan fasa kontinyu. Bancroft mempostulatkan jika terdapat campuran antara dua fasa dengan keberadaan surfaktan, maka pengemulsi membentuk fasa ketiga sebagai film pada antarmuka diantara dua fasa yang bercampur bersama.

Pada proses emulsifikasi dengan menggunakan kombinasi beberapa pengemulsi maka hilai HLB dihitung menggunakan persamaan:

HLB rata-rata = X1 HLB1 + X2 HLB2

dimana X1 dan X2  merupakan fraksi berat surfaktan 1 dan 2 sementara HLB1 dan HLB2 adalah harga individu HLB surfaktan 1 dan 2.Nilai masing-masing HLB surfaktan ditampilkan pada tabel di bawah ini:

Sehingga apabila suatu campuran surfaktan dengan nilai HLB rata-rata 8, yang harus dibuat dengan 10% cetyl alcohol (HLB cetyl alcohol = 15), maka campuran surfaktan satunya adalah sebagai berikut:

Jika diasmsikan fraksi total = 100%

HLB rata-rata = 8

HLB cetyl alcohol (HLB1) = 15

Fraksi cetyl alcohol (X1) = 10% sehingga farksinya = 0,1

Fraksi 2 (X2) = 90% atau 0,9

Maka dengan memasukkan ke persamaan

HLB rata-rata = X1 HLB1 + X2 HLB2

Menjadi

8 = 0,1 . 15 + 0,9 . HLB2

8 = 1,5 +0,9 HLB2

0,9 HLB2 = 6,5

HLB2 = 6,5/0,9

HLB2 = 7,2

Berdasarkan tabel diatas, surfaktan yang memiliki nilai HLB berkisar antara 7,2 adalah Petrolatum.

Sehingga bisa disimpulkan campuran surfaktan untuk mengemulsi minyak pada lenolin terdiri dari campuran 10% cetyl alkohol dan 90% petrolatum.

Contoh Soal 2:

(20%) Sebuah gelembung busa mengapung dalam suatu system yang mempunyai harga wSL dan ɣL 20 erg/cm2 dan 30 erg/cm2. Hitunglah harga ΔG1, ΔG2 dan Wprakt

Jawaban:

 

Diketahui:            WSL     = 20 erg/cm2

                 ɣL         = 30 erg/cm2

                 r           = 0,15 cm

Ditanya:   ΔG1 ……?                 ΔG2…….?                 Wprakt....?

Jawab:

a)      ΔG1   = (ΔASL) . ɣL

= (π r2) . ɣL

= (π (0,15)2 cm2) . 30 erg/cm2

= 0,07065 cm2 . 30 erg/cm2

          = 2,1195 ergb)      WJL                = 2 (ɣS . ɣL)1/2

20 erg/cm2     = 2 (ɣS. 30 erg/cm2)1/2

10                  = (ɣS . 30)1/2

100                = ɣS. 30ɣS                  = 100 /3ɣS                  = 3,33 erg/cm2

ɣSL =  -17,88

ΔG2   = (ɣS - ɣSl - ɣL) ASL

          = (3,33 – (-17,88) – 30) 0,07065          = - 0,621

c)      Wprak           = - WSL. ASL + ɣL. ASL= -20 . 0,07065 + 30 . 0,07065= -1,413 + 2,1195

= 0,7065

7. Kenali sifat listrik dari antarmuka dan Efek elektrolit.

SIFAT LISTRIK ANTAR MUKA

Bagian ini akan membicarakan beberapa prinsip yang melibatkan permukaan yang

bermuatan dalam hubungannya dengan lingkungan cairan sekelilingnya. Pembicaraan tentang

penerapan yang muncul dari fenomena ini akan dibicarakan dalam bab yang berkenaan

dengan sistem koloid dan suspensi. Partikel-partikel yang terdispersi dalam media cair bisa

menjadi bermuatan terutama dengan salah satu dari dua cara. Yang pertama melibatkan

adsorpsi selektif dari spesies ionik tertentu yang ada dalam larutan. Dalam hal ini bisa suatu

ion yang ditambahkan pada larutan tersebut atau, dalam hal air murni, dapat berupa ion

hidronium atau ion hiaroksil. Kebanyakan partikel yang terdispersi dalam air menjadi

bermuatan negatif k.arena adsorpsi yang lebih menyukai ion hidroksil. Yang kedua, muatan-

muatan pada partikel timbul dari ionisasi gugus-gugus (seperti COOH) yang mungkin

terletak pada permukaan partikel. Dalam hal ini, muatan total adalah suatu fungsi pH. Yang

ketiga, yang kurang umum (jarang), asal muatan dari suatu perrnukaan partikel dianggap

timbul bila ada suatu perbedaan konstanta dielektrik antara partikel dan medium

pendispersinya.

Lapisan Listrik Ganda.

Bayangkan suatu permukaan padat yang berhubungan dengan suatu larutan polar yang

mengandung ion-ion, misalnya, suatu larutan air dari suatu elektrolit. Lebih lanjut, misalkan

bahwa sejumlah kation diadsorbsi pada permukaan tersebut, memberikan suatu muatan

positif. Yang tertinggal dalam larutan adalah sisa kation ditambah jumlah keseluruhan anion

yang ditambahkan. Anion-anion ini ditarik ke permukaan yang bermuatan positif oleh gaya

listrik yang juga bekerja menolak pendekatan kation-kation lebih lanjut, begitu adsorpsi per-

mulaan sempurna. Di samping gaya listrik ini, pergerakan yang disebabkan oleh panas

cenderung untuk menghasilkan suatu distribusi yang sama dari semua ion dalam lanttan.

Akibatnya, suatu keadaan kesetimbangan terjadi di mana sejumlah anion yang berlebih

mendekati permukaan, sedang sisanya didistribusikan dalam jumlah yang mengecil begitu

kita menjauh dari permukaan yang bermuatan tersebut. Pada suatu jarak tertentu dari

permukaan tersebut, konsentrasi anion dan kation sama, yaitu, keadaan di mana penetralan

listrik dicapai. Adalah penting untuk diingat bahwa sistem tersebut secara keseluruhan

bersifat listrik netral, walaupun ada bagian-bagian di mana distribusi dari anion dan kation tidak

sama.

BAB 16

1. Membedakan antara berbagai jenis sistem koloid dan karakteristik utama mereka.

Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan

dan suspensi (campuran kasar). Sistem koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda

dari sifat larutan atau suspensi. Keadaan koloid bukan ciri dari zat tertentu karena semua zat,

baik padat, cair, maupun gas, dapat dibuat dalam keadaan koloid. Sistem koloid sangat

berkaitan erat dengan hidup dan kehidupan kita sehari-hari.

Cairan tubuh, seperti darah adalah sistem koloid, bahan makanan seperti susu, keju,

nasi, dan roti adalah sistem koloid. Cat, berbagai jenis obat, bahan kosmetik, tanah pertanian

juga merupakan sistem koloid. Karena sistem koloid sangat berpengaruh bagi kehidupan

sehari-hari, kita harus mempelajarinya lebih mendalam agar kita dapat menggunakannya

dengan benar dan dapat bermanfaat untuk diri kita.

Larutan Sejati(Dispersi molekuler): Diameter partikel <10-7 cm,Homogen dan

transparan,Dispersan tidak tampak di bawah ultra,Tak dapat disaring dan Contoh: air gula,

alkohol dalam air. Koloid:Diameter partikel:10-7 - 10-5 cm,Dispersan tampak dibawah

ultra,Tidak dapat menembus membran semipermiabel mikroskop,dapat disaring dengan

kertas saring ultra,dan Contoh: susu. Suspensi: Diameter partikel >10-5 cm,Campuran

heterogen,Jika dibiarkan agak lama, dispersan akan mengendap, Tidak dapat menembus

membran.

Diatas adalah penjelas sedikit, untuk penjabaran yang lebih dalam silahkan anda baca

di bawah ini tentang 3 jenis sifat koloid :

Koloid Sol

Seperti yang telah dijelaskan, sol merupakan jenis koloid dimana fase terdispersinya

merupakan zat padat. Berdasarkan medium pendispersinya, sol dapat dibagi menjadi:

a. Sol Padat

Sol padat merupakan sol di dalam medium pendispersi padat. Contohnya adalah

paduan logam, gelas berwarna, dan intan hitam.

b. Sol Cair (Sol)

Sol cair merupakan sol di dalam medium pendispersi cair. Contohnya adalah cat,

tinta, tepung dalam air, tanah liat, dll.

c. Sol Gas (Aerosol Padat)

Sol gas merupakan sol di dalam medium pendispersi padat. Contohnya adalah debu

di udara, asap pembakaran, dll.

Sifat-Sifat Koloid SOL

a. Efek Tyndall

Sifat pengahamburan cahaya oleh koloid di temukan oleh John Tyndall, oleh karena

itu sifat ini dinamakan Tyndall. Efek dari Tyndall digunakan untuk membedakan system

koloid dari larutan sejati, contoh dalam kehidupan sehari – hari dapat diamati dari langit yang

tampak berwarna biru atau terkandang merah/oranye.

Selain itu contoh lainnya adalah pada koloid kanji dan larutan Na2Cr2O7, maka sinar

dihamburkan oleh system koloid tetapi tidak dihamburkan oleh larutan sejati hal ini dapat

dilihat terdapat berkas sinar pada larutan. Larutan koloid kanji memiliki partikel-partikel

koloid relatif besar untuk dapat menhamburkan sinar dan sebaliknya Na2Cr2O7 memiliki

partikel-partikel yang relatif kecil sehingga hamburan yang terjadi sedikit kecil dan sulit

diamati.

b. Gerak BrownDibawah mikroskop ultra, partikel koloid akan tampak sebagai titik cahaya. Jika

pergerakan titik cahaya atau partikel tersebut diikuti, partikel itu bergerak terus-menerus

dengan gerakan zigzag. Hal ini pertama kali diamati oleh Robert Brown (1773-1858),

seorang ahli botani inggris pada tahun 1827. Ia sedang mengamati butiran sari tumbuhan

pada permukaan air dean mikroskop. Partikel koloid dalam medium pendispersinya disebut

gerak brown.

Bagaimana gerak brown dijelaskan?Partikel – partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut bersifat acak seperti

pada zat cair dan gas. System koloid dengan medium pendipersi zat cair atau gas, partikel-

partikel menghasilkan tumbukan. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Partikel

koloid cukup kecil, tumbukan cenderung tidak seimbang. Dan menyebabkan perubahan arah

partikel sehingga terjadi gerak zigzag atau gerak brown.

Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak brown. Semakin besar

ukuran partikel, semakin lambat gerak brown.

Gerak Brown dipengerahui oleh suhu. Semakin tinggi suhu system, koloid, semakin

besar energi kinektik yang dimiliki partikel medium. Akibatnya, gerak Brown dari partikel

fase terdispersinya semakin cepat. Semakin rendah suhu system koloid, maka gerak Brown

semakin lambat.

c. Adsorpsi koloidPartikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair atau gas

akan terakumulasi. Fenomena disebut adsorpsi. Jadi sdsorpsi terkait dengan penyerapan

partikel pada permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi

partikel pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi partikel koloid tergolong besar

Karenna partikelnya memberikan sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan

dalam berbagai proses seperti penjernihan air.

d. Muatan koloid solSifat koloid terpenting adalah muatan partikel koloid. Semua partikel koloid memiliki

muatan sejenis (positif dan negatif). Maka terdapat gaya tolak menolak antar partikel koloid.

Partikel koloid tidak dapat bergabung sehingga memberikan kestabilan pada sistem koloid.

Sistem koloid secara keseluruhan bersifat netral.

1. Sumber muatan koloid sol

Partikel-partikel koloid mendapat mutan listrik melalui dua cara, yaitu dengan proses

adsorpsi dan proses ionisasi gugus permukaan partikelnya.

- Proses adsorpsi

Partikel koloiddapat mengadsorpsi partikel bermuatan dari fase pendispersinya. Jenis

muatan tergantung dari jenis partikel yang bermuatan. Partikel sol Fel (OH)3

kemampuan untuk mengadsorpsi kation dari medium pendisperinya sehingga

bermuatan positif, sedangkal partikel sol As2S3 mengadsorpsi anion dari medium

pendispersinya sehingga bermuatan negatif.

Sol AgCI dalam medium pendispersi dengan kation Ag+ berlebihan akan

mengadsorpsi Ag+ sehingga bermuatan positif. Jika anion CI- berlebih, maka sol

AgCI akan mengadsorpsi ion CI- sehingga bermuatan positif.

- Proses ionisasi gugus permukaan partikel

Beberapa partikel koloid memperoleh muatan dari proses ionisasi gugus-gugus yang

ada pada permukaan partikel koloid.

Koloid protein

Koloid protein adalah jenis koloid sol yang mempunyai gugus yang bersifat

asam (-COOH) dan biasa (-NH2). Kedua gugus ini dapat terionisasi dan memberikan

muatan pada molekul protein.

Pada ph rendah , gugus basa –NH2 akan menerima proton dan membentuk

gugus –NH3. Ph tinggi, gugus –COOH akan mendonorkan proton dan membentuk

gugus – COO-. Pada ph intermediet partikel protein bermuatan netral karena muatan –

NH3+ dan COO- saling meniadakan.

Koloid sabun dan deterjen

Pada konsentrasi relatif pekat, molekul ini dapat bergabung membentuk partikel

berukuran koloid yang disebut misel. Zat yang molejulnya bergabung secara spontan

dalam suatu fase pendispersi dan membentuk partikel berukuran koloid disebut koloid

terasosiasi.

Sabun adalah garam karboksilat dengan rumus R-COO-Na+. Anion R-COO-

terdiri dari gugus R- yang bersifat non pola. Gugus R- atau ekor non-polar tidak larut

dalam air sehingga akan terorientasi ke pusat.

2. Kestabilan koloid

Muatan partikel koloid adalah sejenis cenderung karena sering tolak-monolak.

3. Lapisan bermutar ganda

Permukaan partikel Koloid mendapat muatan bahwa partikel-partikel. lapisan

bermuatan listrik ini selanjutnya akan menarik ion-ion dengan Bagaimana sebenarnya

struktur dari lapisan bermuatan ganda ini? Permukaan lapisan ganda ini mengikuti model

Helmoslzt. Sekarang model yang lebih akurat adalah :

Lapisan padat : koloid menarik ion-ion dengan muatan yang berlawanan.

Lapisandifusi : merupakan lapisan dimana muatan berlawanan dari medium pendispersi

difusi

4. Elektroforesis :

Partikel koloid sol bermuatan listrik, maka partikel ini akan bergerak dalm medan

listrik. Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik disebut elektrofesis.  Femonema

elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan partikel koloid.

e. Koagulasi

Partikel-partikel koloid yang bersifat stabil karena memiliki muatan listrik sejenis.

Apabila muatan listrik itu hilang , maka partikel koloid tersebut akan bergabung membentuk

gumpalan. Proses penggumpalan partikel koloid dan pengendapannya disebut Koagulasi.

Penghilangan muatan listrik pada partikel koloid ini dapat dilakukan empat cara yaitu :

1. Menggunakan prinsip elektroforesis

Proses elektroforesis adaalh pergerakan partikel koloid yang bermuatan ke electrode

dengan muatan berlawanan. Ketika partikel mencapai electrode, maka partikel akan

kehilangan muatannya.

2. Penambahan koloid lain dengan muatan berlawanan

Sistem koloid bermuatan positif dicampur dengan sistem koloid lain yang bermuatan

negatif, kedua koloid tersebut akan saling mengadsorpsi menjadi netral maka terbentuk

kogulasi.

3.Penambahan elektrolit

Elektrolit ditambahkan kedalam sistem koloid maka partikel koloid yang bermuatan

negatif akan menarik ion positif dari elektrolit. Partikel koloid yang bermuatan positif

akan menarik ion negatif dari elektrolit. Menyebabkan partikel koloid tersebut dikelilingi

lapisan kedua yang memiliki muatan berlawanan.

4.Pendidihan

Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan jumlah tumbukan antara partikel-partikel

sol dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Menyebabkan lepasnya elekrolit yang

teradsorpsi pada permukaan koloid.

f. Koloid pelindung

1. Sistem koloid dimana partikel terdisperesinya mempunyai daya adsorpsi yang relatif

besar disebut koloid liofil.

2. Sistem koloid dimana partikel terdisperesinya mempunyai daya adsorpsi yang relatif

kecil disebut koloid liofob.

3. Koloid lioil bersifat stabil, sedangkan koloid liofob kurang stabil. Koloid liofil yang

berfungsi sebagai koloid pelindung.

KOLOID EMULSI

Emulsi adalah suatu sistem koloid yang fase terdispersinya dapat berupa zat padat,

cair, dan gas, tapi kebanyakan adalah zat cair (contohnya: air dengan minyak). Pada

umumnya emulsi kurang mantap, kemantapan emulsi dapat terlihat pada keadaannya yang

selalu keruh seperti; susu, santan, dsb. Untuk memantapkan emulsi diperlukan zat pemantap

yang disebut emulgator.

Emulsi Gas

Emulsi gas dapat disebut juga aerosol cair yang adalah emulsi dalam medium

pendispersi gas. Pada aerosol cair, seperti; hairspray dan obat nyamuk dalam kemasan

kaleng, untuk dapat membentuk system koloid atau menghasilkan semprot aerosol yang

diperlukan, dibutuhkan bantuan bahan pendorong/ propelan aerosol, anatar lain; CFC

(klorofuorokarbon atau Freon). Aerosol cair juga memiliki sifat-sifat seperti sol liofob; efek

Tyndall, gerak Brown, dan kestabilan denganmuatan partikel. Contoh: dalam hutan yang

lebat, cahaya matahari akan disebarkan oleh partikel-partikel koloid dari sistem koloid kabut

à merupakan contoh efek Tyndall pada aerosol cair.

Emulsi CairEmulsi cair melibatkan dua zat cair yang tercampur, tetapi tidak dapat saling

melarutkan, dapt juga disebut zat cair polar &zat cair non-polar. Biasanya salah satu zat cair

ini adalah air (zat cair polar) dan zat lainnya; minyak (zat cair non-polar). Emulsi cair itu

sendiri dapat digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu; emulsi minyak dalam air (cth: susu yang

terdiri dari lemak yang terdispersi dalam air,jadi butiran minyak di dalam air), atau emulsi air

dalam minyak (cth: margarine yang terdiri dari air yang terdispersi dalam minyak, jadi

butiran air dalam minyak).

Bagaimana air dan minyak dapat bercampur sehingga membentuk emulsi cair?

Air dan minyak dapat bercampur membentuk emulsi cair apabila suatu pengemulsi

(emulgator) ditambahkan dalam larutan tersebut. Karena kebanyakan emulsi adalah

dispersiair dalam mnyak, dan dispersiminyak dalam air, maka zat pengemulsi yang

digunakan harus dapat larut dengan baik di dalam air maupun minyak. Contoh pengemulsi

tersebut adalah senyawa organic yang memiliki gugus polar dan non-polar. Bagian non-polar

akan berinteraksi dengan minyak/ mengelilingi partikel-partikel minyak, sedangkan bagian

yang polar akan berinteraksi kuat dengan air. Apabila bagian polar ini terionisasi menjadi

bermuatan negative, maka pertikel-partikel minyak juga akan bermuatan negatif. Muatan

tersebut akan mengakibatkan pertikel-partikel minyak saling tolak-menolak dan tidak akan

bergabung, sehingga emulsi menjadi stabil. Contohnya: ada sabun yang merupakan garam

karboksilat. Molekul sabun tersusun dari “ekor” alkil yang non-polar (larut dalam minyak)

dan kepala ion karboksilat yang polar (larut dalam air). Prinsip tersebut yang menyebabkan

sabun dan deterjen memiliki daya pembersih. Ketika kita mandi atau mencuci pakaian,

“ekor” non-polar dari sabun akan menempel pada kotoran dan kepala polarnya menempel

pada air. Sehingga tegangan permukaan air akan semakin berkurang, sehingga air akan jauh

lebih mudah untuk menarik kotoran.

Beberapa sifat emulsi yang penting:

- Demulsifikasi

Kestabilan emulsi cair dapat rusak apabila terjadi pemansan, proses sentrifugasi,

pendinginan, penambahan elektrolit, dan perusakan zat pengemulsi. Krim atau creaming

atau sedimentasi dapat terbentuk pada proses ini. Pembentukan krim dapat kita jumpai

pada emulsi minyak dalam air, apabila kestabilan emulsi ini rusak,maka pertikel-partikel

minyak akan naik ke atas membentuk krim. Sedangkan sedimentasi yang terjadi pada

emulsi air dalam minyak; apabila kestabilan emulsi ini rusak, maka partikel-partikel air

akan turun ke bawah. Contoh penggunaan proses ini adalah: penggunaan proses

demulsifikasi dengan penmabahan elektrolit untukmemisahkan karet dalam lateks yang

dilakukan dengan penambahan asam format (CHOOH) atau asam asetat (CH3COOH).

- Pengenceran

Dengan menambahkan sejumlah medium pendispersinya, emulsi dapat diencerkan.

Sebaliknya, fase terdispersi yang dicampurkan akan dengan spontan membentuk lapisan

terpisah. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk menentukan jenis emulsi.

Emulsi Padat atau gel

Gel adalah emulsi dalam medium pendispersi zat padat, dapat juga dianggap sebagai

hasil bentukkan dari penggumpalan sebagian sol cair. Partikel-partikel sol akan bergabung

untuk membentuk suatu rantai panjang pada proses penggumpalan ini. Rantai tersebut akan

saling bertaut sehingga membentuk suatu struktur padatan di mana medium pendispersi cair

terperangkap dalam lubang-lubang struktur tersebut. Sehingga, terbentuklah suatu massa

berpori yang semi-padat dengan struktur gel. Ada dua jenis gel, yaitu:

1. Gel elastis

Karena ikatan partikel pada rantai adalah adalah gaya tarik-menarik yang relatif

tidak kuat, sehingga gel ini bersifat elastis. Maksudnya adalah gel ini dapat berubah

bentuk jika diberi gaya dan dapat kembali ke bentuk awal bila gaya tersebut ditiadakan.

Gel elastis dapat dibuat dengan mendinginkan sol iofil yang cukup pekat. Contoh gel

elastis adalah gelatin dan sabun.

2. Gel non-elastis

Karena ikatan pada rantai berupa ikatan kovalen yang cukup kuat, maka gel ini dapat

bersifat non-elastis. Maksudnya adalah gel ini tidak memiliki sifat elastis, gel ini tidak

akan berubah jika diberi suatu gaya. Salah satu contoh gel ini adalah gel silica yang dapat

dibuat dengan reaksi kia; menambahkan HCl pekat ke dalam larutan natrium silikat,

sehingga molekul-molekul asam silikat yang terbentuk akan terpolimerisasi dan

membentuk gel silika.

Beberapa sifat gel yang penting adalah:

- Hidrasi

Gel non-elastis yang terdehidrasi tidak dapat diubah kembali ke bentuk awalanya, tetapi

sebaliknya, gel elastis yang terdehidrasi dapat diubah kembali menjadi gel elastis dengan

menambahkan zat cair.

- Menggembung (swelling)

Gel elastis yang terdehidrasi sebagian akan menyerap air apabila dicelupkan ke dalam zat

cair. Sehingga volum gel akan bertambah dan menggembung.

- Sineresis

Gel anorganik akan mengerut bila dibiarkan dan diikuti penetesan pelarut, dan proses ini

disebut sineresis.

- Tiksotropi

Beberapa gel dapat diubah kembali menjadi sol cair apabila diberi agitasi atau diaduk.

Sifat ini disebut tiksotropi. Contohnya adalah gel besi oksida, perak oksida, dsb.

KOLOID BUIH

Buih adalah koolid dengan fase terdisperasi gas dan medium pendisperasi zat cair atau

zat padat. Baerdasarkan medium pendisperasinya, buih dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

Buih cair adalah sistem koloid dengan fase terdisperasi gas dan dengan medium

pendisperasi zat cair. Fase terdisperasi gas pada umumnya berupa udara atao karbondioksida

yang terbetuk dari fermentasi. Kestabilan buih dapat diperoleh dari adanya zat pembuih

(surfaktan). Zat ini teradsorbsi ke daerah antar-fase dan mengikat gelembung-gelembung gas

sehingga diperoleh suatu kestabilan.

Ukuran kolid buih bukanlah ukuran gelembung gas seperti pada sistem kolid

umumnya, tetapi adalah ketebalan film (lapisan tipis) pada daerah antar-fase dimana zat

pembuih teradsorbsi, ukuran kolid berkisar 0,0000010 cm. Buih cair memiliki struktur yang

tidak beraturan. Strukturnya ditentukan oleh kandungan zat cairnya, bukan oleh komposisi

kimia atau ukuran buih rata-rata. Jika fraksi zat cair lebih dari 5%, gelembung gas akan

mempunyai bentuk hamper seperti bola. Jika kurang dari 5%, maka bentuk gelembung gas

adalah polihedral.

Beberapa sifat buih cair yang penting:

Struktur buih cair dapat berubah dengan waktu, karena:

1. pemisahan medium pendispersi (zat cair) atau drainase, karena kerapatan gas dan zat

cair yang jauh berbeda,

2. terjadinya difusi gelembung gas yang kecil ke gelembung gas yang besar akibat

tegangan permukaan, sehingga ukuran gelembung gas menjadi lebih besar,

3. rusaknya film antara dua gelembung gas.

Struktur buih cair dapat berubah jika diberi gaya dari luar. Bila gaya yang diberikan kecil,

maka struktur buih akan kembali ke bentuk awal setelah gaya tersebut ditiadakan. Jika gaya

yang diberikan cukup besar, maka akan terjadi deformasi.

Contoh buih cair:

- Buih hasil kocokan putih telur

Karen audara di sekitar putih telur akan teraduk dan menggunakan zat pembuih, yaitu

p[rotein dan glikoprotein yang berasal dari putih telur itu sendiri untukmembentuk buih

yang relative stabil. Sehingga putih telur yang dikocok akan mengembang.

- Buih hasil akibat pemadam kebakaran

Alat pemadam kebakaran mengandung campuran air, natrium bikarbonat, aluminium

sulfat, serta suatu zat pembuih. Karbondioksida yang dilepas akan membentuk buih

dengan bamtuam zat pembuih tersebut.

Buih Padat

Buih padat adalah sistem kolid dengan fase terdisperasi gas dan denganmedium

pendisperasi zat padat. Kestabilan buih ini dapat diperoleh dari zat pembuih juga (surfaktan).

Contoh-contoh buih padatyang mungkin kita ketahui: 

- Roti

Proses peragian yang melepas gas karbondioksida terlibat dalam proses pembuatan roti.

Zat pembuih protein gluten dari tepung kemudian akan membentuk lapisan tipis

mengelilimgi gelembung-gelembung karbondioksida untuk membentuk buih padat.

- Batu apung

Dari proses solidifikasi gelas vulkanik, maka terbentuklah batu apung.

- Styrofoam

Styrofoam memiliki fase terdisperasi karbondioksida dan udara, serta medium

pendisperasi polistirena.

2. Memahami sifat optik utama koloid dan aplikasi dari sifat ini untuk analisis koloid, Menghargai sifat kinetik utama koloid, dan Mengetahui jenis utama sistem mikroskopis digunakan untuk analisis koloid.

Pada dasarnya sifat koloid dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sifat optik dan sifat listrik. Yang termasuk pada Sifat-sifat optik koloid adalah efek Tyndall dan gerak Brown. Sedangkan yang termasuk pada sifat listriknya meliputi sifat elektroforesis, adsorpsi, koagulasi, koloid pelindung, dan dialisis.

a. Efek Tyndall

Sifat pengahamburan cahaya oleh koloid di temukan oleh John Tyndall, oleh karena itu

sifat ini dinamakan Tyndall. Efek dari Tyndall digunakan untuk membedakan system koloid

dari larutan sejati, contoh dalam kehidupan sehari – hari dapat diamati dari langit yang

tampak berwarna biru atau terkandang merah/oranye.

Selain itu contoh lainnya adalah pada koloid kanji dan larutan Na2Cr2O7, maka sinar

dihamburkan oleh system koloid tetapi tidak dihamburkan oleh larutan sejati hal ini dapat

dilihat terdapat berkas sinar pada larutan. Larutan koloid kanji memiliki partikel-partikel

koloid relatif besar untuk dapat menhamburkan sinar dan sebaliknya Na2Cr2O7 memiliki

partikel-partikel yang relatif kecil sehingga hamburan yang terjadi sedikit kecil dan sulit

diamati.

b. Gerak Brown

Dibawah mikroskop ultra, partikel koloid akan tampak sebagai titik cahaya. Jika

pergerakan titik cahaya atau partikel tersebut diikuti, partikel itu bergerak terus-menerus

dengan gerakan zigzag. Hal ini pertama kali diamati oleh Robert Brown (1773-1858),

seorang ahli botani inggris pada tahun 1827. Ia sedang mengamati butiran sari tumbuhan

pada permukaan air dean mikroskop. Partikel koloid dalam medium pendispersinya disebut

gerak brown.

Bagaimana gerak brown dijelaskan?

Partikel – partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut bersifat acak seperti

pada zat cair dan gas. System koloid dengan medium pendipersi zat cair atau gas, partikel-

partikel menghasilkan tumbukan. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Partikel

koloid cukup kecil, tumbukan cenderung tidak seimbang. Dan menyebabkan perubahan arah

partikel sehingga terjadi gerak zigzag atau gerak brown.

Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak brown. Semakin besar

ukuran partikel, semakin lambat gerak brown.

Gerak Brown dipengerahui oleh suhu. Semakin tinggi suhu system, koloid, semakin

besar energi kinektik yang dimiliki partikel medium. Akibatnya, gerak Brown dari partikel

fase terdispersinya semakin cepat. Semakin rendah suhu system koloid, maka gerak Brown

semakin lambat.

3. Memahami sifat listrik utama koloid dan aplikasi mereka untuk stabilitas, sensitisasi, dan pelindung tindakan koloid.

Terdapat beberapa gaya yang menentukan kestabilan koloid, yaitu sebagai berikut :

Gaya tarik – menarik atau  biasa dikenal dengan gaya London – Van der Waals.

Gaya ini menyebabkan partikel – partikel koloid berkumpul dan akhirnya mengendap.

Gaya tolak menolak.

Gaya ini terjadi karena pertumpangtindihan lapisan ganda listrik yang bermuatan sama. Gaya tolak – menolak tersebut akan membuat dispersi koloid menjadi stabil.

Gaya tarik – menarik antara partikel koloid dengan medium pendispersinya.

Gaya ini dapat menyebabkan terjadinya agregasi partikel koloid dan gaya ini juga dapat meningkatkan kestabilan sistem koloid secara keseluruhan. Salah satu faktor yang mempengaruhi stabilitas koloid ialah muatan permukaan koloid. Besarnya muatan pada permukaan partikel dipengaruhi oleh konsentrasi elektrolit dalam medium pendispersi. Penambahan kation pada permukaan partikel koloid yang bermuatan negatif akan menetralkan muatan tersebut dan menyebabkan koloid menjadi tidak stabil.

Untuk koloid yang berupa emulsi dapat digunakan emulgator yaitu zat yang dapat tertarik pada kedua cairan yang membentuk emulsi. Contoh: sabun deterjen sebagai emulgator dari emulsi minyak dan air.

Penggunaan koloid dalam farmasi

 Didalam kehidupan banyak sistem koloid yang kita jumpai. Air kelihatan jernih terjadi setelah didiamkan beberapa hari terjadi endapan putih/kuning. Ternyata air ini mengandung batu kapur atau besi yang seakan-akan larut namun sebetulnay bentuknya larutan koloidal. Didalam farmasi system koloid banyak digunakan. Beberapa senyawa misalnya : perak koloid/argentum proteinum dugunakan membunuh mikroorganisme dalam tetes mata merah. Kelebihan sistem koloid dalam farmasi mempunyai sifat tidak mengiritasi karena sebetulnya tidak larut. Plasma protein merupakan protein yang dapat mengikat obat didalam darah sehingga obat dapat aktif. Beberapa bahan alam membentuk dispersi koloid dapat digunakan untuk membuat system bentuk sediaan obat.

Beberapa polimer dapat digunakan untuk metoda penyalutan termasuk dispersi koloid.

Tipe koloid

1.      Liofilik koloid : zat dapat menyatu dengan medium atau disebut tipe koloid yang suka kepada medium pendispersi.. liofilik dispersi dapat dibuat dengan mudah dengan jalan seolah olah melarutkan zat ke dalam pelarut (medium pendispersi). Bila pelarut digunakan air disebut hidrasi. Contoh : gelatin, PGA,insulin albumin, karet polisterin

2.      Liofobik kolid : sistem dimana medium pendispersi tidak banyak berinteraksi dengan medium pendispersi. Jadi seolah-olah didalam medium pendispersi tidak ada fase terdispersi atau seolah-olah terjadi pemisahan. Contoh koloid besi pada air, perak,sulfur

3.      Asosiasi koloid : micele&CMC. Koloid ini mempunyai sifat menyukai air dan menyukai minyak ini disebut surfaktan

Sifat Optik dari Koloid

Tyndal efek bila cahaya kuat dilewatkan larutan koloid maka cahaya akan terjadi pemantulan cahaya sehingga kekuatan cahaya tersebut akan berubah.

Dari prinsip tyndal efek ini dibuat mikroskop elektron.

Dengan mikroskop elektron dapat terlihat ukuran partikel yang tidak dapat dilihat dengan mikroskop biasa.

Penyerapan cahaya

Akibat koloid cahaya intensitas akan menurun bila lewat larutan koloid.Ini disebabkan kekeruhan koloid.Konsentrasi koloid dapat diukur berdasarkan cahaya yang intensitasnya berkurang.

Gerakan Koloid

Gerakan Brown.Gerakan Brown ini dapat diamati di dalam mikroskop bila ukuran partikel antara 5 mm.Lebih kecil saat diamati.Makin kecil makin sulit diamati.kenaikan kekentalan medium pendispersi makin kecil gerakan Brown bahkan malah berhenti.Misal bila air ditambah giserin.

Difusi.Partikel akan mengalami difusi berjalan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.Gerakan ini berubah setelah mencapai keseimbangan konsentrasi larutan.

Sedimentasi.Pengendapan dari koloid dipengaruhi oleh kekentalan medium, bj partikel, tekanan partikel dan konsentrasi partikel.

Pengaruh listrik (muatan listrik terhadap koloid)

Adanya muatan listrik akan pengaruhi kestabilan koloid terutama koloid yang bersifat ionic.Dengan elektroporosis maka koloid ionic dapat diendapkan dengan proses paengumpalan.

Hal ini dapat digunakan untuk melihat banyak zat terlarut atau logam terlarut dalam air

Stabilitas Koloid

Stabilitas dari koloid akan dipengaruhi oleh faktor adanya muatan listrik dan medium utuk menjaga kestabilan koloid.

Penambahan pengental akan menaikan stabilitas koloid, karena akan mencegah daya tarik menarik atau akan menghasilkan geragak Brown ini terjadi pada koloid yang bersifat liofilik.Koloid liofobik tidak tahan / stabil pada panas.Adanya muatan listrik akan menyebabkan daya tarik menarik partikel membentuk gumpalan.

Dengan menambah larutan yang bersifat ionic (garam-garam) maka akan mengubah muatan maka kestabilan koloid akan berubah.Akhirnya terjadi tarik menarik dan membentuk aglomorat.

4. Mengenali manfaat dari solubilisasi oleh koloid.

Solubilisasi (pengkarutan) adalah lewatnya \molekul zat terlarut  yang larut dalam air

secara  spontan ke dalam larutan  air dari suatu sabun atau detergent  di mana di bentuk suatu

larutan  yang stabil  secara termodinamik

Pada konsentrasi yang masih lebih tinggi molekul-molekul surfactant dalam bulk  cairan

mulai membentuk  agregat-agregat yang terarah atau missel; perubahan dalam orientasi ini

terjadi agak tiba-tiba,dan konsentrasi surfaktan di mana ia membentuk  misel atau di kenal

sebagai konsentrasi misel kritis (MKM) ,solubilisasi di perkirakan terjadi  berdasarkan zat

terlarut  yang melarut  dalam atau di absorbsi pada misel tersebut .jadi kemampuan  larutan

surfaktan untuk mensolubilisasi bahan –bahan yang tidak larut  dalam air mulai pada

konsentrasi  misel kritis tersebut ,dan meningkatkan  konsentrasi misel terseut.

ABS (Alkil Benzen Sulfonat) telah digunakan dalam proses pewarnaan serat poliester

dengan zat warna dispersi. ABS berfungsi untuk membantu penyebaran zat warna pada serat

sehingga dihasilkan warna yang merata pada kain. Prinsip yang digunakan pada proses ini

adalah solubilisasi, surfaktan dapat melarutkan zat organik, pelarutan ini terjadi dalam misel,

selanjutnya misel akan teradsorpsi pada permukaan kain dan zat warna dapat berpenetrasi

pada kain.

5. Memahami manfaat-manfaat dan mengetahui jenis utama sistem pengiriman obat koloid modern.

1.      Kosmetik

Bahan – bahan kosmetika sangat banyak jenisnya, akan tetapi pada prinsipnya hampir

90% dari bahan itu dibuat dalam keadaan koloid. Hal itu disebabkan sifat koloid yang mudah

menyerap pewangi dan pewarna, lembut, mudah dibersihkan, tidak merusak kulit dan

rambutm dan sekaligus mengandung dua macam bahan yang tidak dapat saling larut. Macam

– macam bentuk bahan kosmetik sebagai berikut :

a.       Bahan kosmetika yang berbentuk aerosol, misalnya parfum dan deodorant spray, hair

spray, dan penghilang bau mulut yang disemprotkan.

b.      Bahan kosmetika yang berbentuk sol, misalnya susu pembersih muka dan kulit, cairan

untuk masker, dan cat kuku.

c.       Bahan kosmetika yang berbentuk emulsi, misalnya susu pembersih muka dan kulit. 

d.      Bahan kosmetika yang berbentuk gel, misalnya deodorant stick dan minyak rambut

(jelly).

e.       Bahan kosmetika yang berbentuk buih, misalnya sabun cukur dan sabun kecantikan.

f.       Bahan kosmetika yang berbentuk sol padat misalnya pemerah bibir, pensil alis dan

maskara

g.      Bahan kosmetika yang berbentuk pasat misalnya, pasta gigi,

h.      Deodorant, mengandung aluminium klorida untuk mengkoagulasikan (emengendapkan)

protein dalam keringat. Endapan protein ini dapat menghalangi kerja kelenjar keringat

dan protein yang dihasilkan berkurang.

2.      Dalam industri farmasi

a.       Minyak ikan

b.      Penisilin untuk suntikan

3.      Dalam bidang kesehatan

Prinsip dialisis digunakan untuk membantu pasien gagal ginjal.

4.      Karbon

Serbuk karbon (norit), yang dibuat dalam bentuk pil atau tablet, apabila diminum

dapat menyembuhkan sakit perut dengan cara absorpsi. Dalam usus, norit dengan air akan

membentuk sistem koloid yang mampu mengabsorpsi dan membunuh bakteri-bakteri

berbahaya yang menyebabkan sakit perut.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P. W. 1994. Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1. Erlangga: Jakarta.

http://dunia-wahyu.blogspot.co.id/2012/03/kimia-permukaan-surfaktan.html

http://fitrirosdiana.blogspot.co.id/2010/12/enomena-antar-muka.html

https://kimia08.wordpress.com/2012/05/13/adsorpsi/.

http://maulanseptia.blogspot.co.id/2014/01/koloid-dalam-farmasi.html

http://rumushitung.com/2013/09/22/tegangan-permukaan-zat-cair/

https://yuzuran86.wordpress.com/2013/01/20/tegangan-permukaan/

Noviyantie , Anneke , 2013 , KINETIKA KIMIA, prezi, jakarta.

Putu Dona Oka Putri,2014, Tegangan Muka Kimia Fisika I, Jurusan Kimia : Udayana

Sadikin, Mohamad. 2002. Biokimia Enzim. Jakarta : Widya Medika.

Soewoto, Hafiz, dkk. 2000. Biokimia Eksperimen Laboratorium. Jakarta: Widya Medika.

Supriatna, 2012, Koloid, Jakarta : STFI.

Supardi, Kasmadi Imam dan Gatot Luhbandjono. 2008. Kimia Dasar II. Semarang: UPT

UNNES Press.

Utami, Budi, dkk. 2009. Kimia Untuk SMA/MA KELAS XI Program Ilmu Alam. Jakarta:

Pusat Perbukuan Depatemen Pendidikan Nasional.