LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FARMASI FISIKA II

TEGANGAN PERMUKAAN

NAMA : BENA HUMAIRA

NPM : 260110140020

HARI/TANGGAL PRAKTIKUM : SENIN, 20 APRIL 2015

ASISTEN : 1. ANUGRAH RAHMAWAN

2. FERSTY ANDINI

LABORATORIUM FARMASI FISIKA

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2015

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan mengenai tegangan permukaan dengan sampel

Oleum Ricini dengan Natrium Lauril Sulfat dari berbagai perbandingan.

Tujuannya adalah untuk menentukan tegangan permukaan serta pengaruh

surfaktan terhadap tegangan permukaan. Metode percobaan kali ini

menggunakan alat yang memakai pelat kaca. Hasil yang diperoleh dari berbagai

perbandingan sampel adalah 15,19 dyne/cm; 14,81 dyne/cm; 11,77 dyne/cm;

11,39 dyne/cm; 11,01 dyne/cm; 10,63 dyne/cm. Dapat disimpulkan bahwa

penambahan surfaktan akan mengurangi nilai dari tegangan permukaan.

Kata Kunci: Oleum Ricini, Natrium Lauril Sulfat, Tegangan

Permukaan

ABSTRACT

It has been done experiments on the surface tension of the sample Oleum

Ricini with sodium lauryl sulfate from various comparisons. The aim is to

determine the surface tension and the effect of surfactant on the surface tension.

This experiment method uses a tool that uses glass plates. Results obtained from

various comparison sample was 15.19 dyne / cm; 14.81 dyne / cm; 11.77 dyne /

cm; 11.39 dyne / cm; 11.01 dyne / cm; 10.63 dyne / cm. It can be concluded that

the addition of a surfactant will reduce the value of the surface tension.

Keywords: Oleum Ricini, sodium lauryl sulfate, Surface Tension

I. Tujuan

1. Mengkalibarasi alat penentu tegangan permukaan

2. Menentukan tegangan permukaan

3. Menghitung tegangan permukaan dengan menggunakan alat tegangan

permukaan

II. Prinsip

1. Tegangan permukaan

Tegangan permukaan adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk

menarik atau memperluas permukaan sebesar satu satuan luas (Chang,

2005)

Rumus Tegangan Permukaan:

γ = F/d

Ket:

γ = tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm)

d = panjag permukaan (m atau cm)

(Kamajaya ,2007)

2. Adhesi dan Kohesi

Adhesi didefinisikan sebagai gaya tarik menarik antar partikel yang

berbeda jenis. Kohesi didefinisikan sebagai gaya tarik menarik antar

partikel sejenis (Febriyani,2014)

3. Konsentrasi Misel Kritis

Misel adalah kumpulan molekul berukuran koloid, walaupun tidak ada

tetesan lemak. Misel hanya terbentuk di atas konsentrasi misel kritis

(CMC) dan di atas temperatur Kraft (Atkins,1997)

III. Reaksi

-

IV. Teori Dasar

Tegangan permukaan adalah gaya-gaya ke arah dalam yang menyebabkan

adanya kecendrungan untuk mengerut dan menyebabkan permukaan cairan

seakan-akan berada dalam keadaan tegang (Martin, 1990).

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang, sehingga

permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini

disebabkan adanya gaya tarik menarik antar partikel sejenis di dalam zat cair

sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul yang

sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak

terdapat sisa (resultan) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Adanya

gaya atau tarikan kebawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan

berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan

(Herinaldi, 2004).

Tegangan permukaan merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya

antar molekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas

permukaan cairan. Awalnya, tegangan permukaan didefinisikan pada antar muka

cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada antar muka cairan-

cairan atau padatan dan gas. Tegangan permukaan semacam ini, secara umum

disebut tegangan antar muka (Sukardjo, 2002).

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada

antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur dan seperti tegangan permukaan,

mempunyai satuan dyne/cm. Tegangan permukaan lebih kecil daripada tegangan

antarmuka karena gaya adhesif antara dua fase cair membentuk suatu fase gas

berada bersama-sama. Jadi, bila dua cairan bercampur dengan sempurna, tidak ada

tegangan muka yang terjadi. (Martin, 1990).

Dalam keadaan cair, gaya kohesif antar molekul-molekul berdekatan

dikembangkan dengan baik. Dalam suatu tetes cairan yang bersuspensi dalam

udara molekul-molekul dalam baik cairan dikelilingin molekul lain dari segala

arah mempunyai gaya tarik menarik sama. Molekul pada permukaan dapat

mengembangkan gaya tarik menarik sama. Molekul pada permukaan dapat

mengembangkan gaya tarik menarik adhesif.

Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung untuk

menegang sehingga permukaan tampak seperti selaput tipis, hal ini dipengaruhi

oleh gaya kohesi antar molekul. Molekul cairan besarnya saling tarik menarik satu

dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang

berada di dalam cairan (Zulfikar, 2008)

Untuk zat cair tertentu, tegangan permukaan tergantung pada fluida lain yang

bersentuhan dan temperatur. Dimensi dari tegangan permukaan adalah FL dengan

satuan BG adalah lb/lf dan satuan S . w/m. Nilai dan tegangan permukaan

berkurang jika temperatur meningkat (Giancoli, 2001)

Permukaan atau antarmuka adalah lapisan batas antara fasa dapat terbentuk

antara fasa: padat-padat, padat-gas, padat-cair, cair-cair, dan cair-gas selalu dalam

keadaan tegang yang menyebabkan cairan memiliki bentuk dengan permukaan

terkecil (energy rendah). Tetesan air selalu berbentuk bola memiliki luas

permukaan minimum untuk volume tertentu. Untuk menambah luas permukaan

zat cair, dibutuhkan gaya dan kerja menarik molekul-molekul dari dalam ke

permukaan,makin besar luas permukaan. Sehingga dirumuskan

γ= W∆ A

(Martin,1990)

Tegangan semua zat cair turun bila temperature naik dan menjadi nol. Bila

temperature kritis, perubahan γ terhadap temperature dinyatakan dengan

persamaan Ramsay Sheld γ (md )

23=k (tc−t−6 ).

Tegangan permukaan dapat diukur dengan tensiometer, cara dropweight, cara

buble pressure dan cara capillary rice (Giancoli, 2001).

Ada beberapa metode dalam melakukan perhitungan tegangan permukaan:

1. Metode kenaikan kapiler

Tegangan 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 antar muka.

2. Metide tensiometer Du-Navy

Metode cincin Du-Navy bisa digunakan untuk mengukur tegangan

permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya

yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina indium yang

diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar

muka dan cairan tersebut (Atkins, 1994).

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa

factor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam

suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul

zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular dengan

molekul surfaktan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi yaitu:

1. Suhu

Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena

meningkatnya kinetic molekul

2. Zat terlarut

Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi tegangan

permukaan. Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas

larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi

apabila zat yang berada di permukaan cairan pembentuk lapisan

monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat

tersebut bisa disebut dengan surfaktan.

3. Surfaktan

Surfaktan, zat yang dapat mengaktifkan permukaan,karena cenderung

untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antarmuka. Surfaktan

mempunai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus.

(Giancoli, 2001)

V. Alat dan Bahan

V.1Alat

V.1.1 Alat pengukur tegangan permukaan

V.1.2 Batu timbangan

V.1.3 Cawan petri

V.1.4 Gelas beaker

V.2Bahan

V.2.1 Minyak jarak (oleum ricini)

V.2.2 Minyak wijen (oleum sesami)

V.2.3 Oleum olivarium

V.2.4 Tween-80

V.3Gambar

VI. Prosedur

Alat dan bahan yang akan digunakan disiapkan terlebih dahulu. Lalu

dilakukan pengkalibrasian pada alat penentuan tegangan permukaan hingga titik

nol. Selanjutnya zat cair uji yaitu Oleum Ricini dengan surfaktan Natrium Lauril

Sulfat yang telah ditentukan perbandingannya dituangkan ke dalam cawan petri.

Lalu pelat kaca dicelupkan ke permukaan cairan dan diberikan beban sehingga

pelat kaca lepas dari permukaan. Beban yang ditunjukkan dicatat dan digunakan

untuk perhitungan tegangan permukaan.

VII. Data pengamatan

NoBahan Uji

(ml)Surfaktan

(ml)

Bobot beban (mg)

Rata-rata (gr)

γ (dyne/cm)

1 20 0130

0,133 15,19140130

2 19 1120

0,130 14,81130140

3 18 2110

0,103 11,77100100

4 17 3100

0,1 11,3990110

5 16 490

0,096 11,05100100

6 15 5100

0,093 10,6359090

Perhitungan:

γ 1=m . g

2( p+t)=0,133 x980

2(4+0,3)=130,34

8,6=15,19

dynecm

γ 2=m. g

2( p+t)=0,130 x980

2(4+0,3)=127,4

8,6=14,81

dynecm

γ 3=m. g

2( p+t)=0,1 03 x980

2(4+0,3)=100,94

8,6=11,77

dynecm

γ 4=m . g

2( p+ t)=0,100 x 980

2(4+0,3)= 98

8,6=1 1,39

dynecm

γ 5=m. g

2( p+t)=0 , 096 x980

2(4+0,3)=94,08

8,6=11,01

dynecm

γ 6=m . g

2 ( p+ t )=0 , 093 x980

2 (4+0,3 )=91,14

8,6=1 0,63

dynecm

VIII. Pembahasan

Percobaan kali ini adalah tentang tegangan permukaan. Tegangan

permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan

cairan berkontraksi dengan 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 kapiler dalam 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 ditentukan oleh beberapa faktor seperti : jenis

cairan, suhu, tekanan, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan.

Tujuan dari percobaan ini adalah mengkalibrasi alat penentu tegangan

permukaan, menentukan tegangan permukaan, dan menghitung tegangan

permukaan dengan menggunakan alat tegangan permukaan. Sedangkan prinsip

yang digunakan pada percobaan kali ini adalah Tegangan Permukaan, Adhesi

dan Kohesi serta Konsentrasi Misel Kritis.

Pertama sekali yang dilakukan adalah menyiapkan alat dan bahan. Alat yang

digunakan harus dalam keadaan bersih dan kering. Karena akan sangat

berpengaruh jika ada zat-zat pemgotor yang ada pada alat. Cara membersihkan

alat bisa dengan mencucinya dengan sabun lalu bilas hingga bersih dan lap

hinnga kering atau pengeringan alat dapat dilakukan dalam oven.

Alat utama yang digunakan pada percobaan ini adalah tensiometer

permukaan yang menggunakan pelat kaca. Alat ini harus dikalibrasi terlebih

dahulu hingga beban dan titik menunjukkan angka nol. Lalu menghitung

panjang, lebar dan tebal dari pelat kaca. Setelah dikalibrasi alat baru bisa dipakai

untuk menghitung tegangan permukaan.

Bahan yang akan diuji tegangan permukaannya adalah Oleum Ricini atau

yang disebut dengan minyak jarak. Minyak ini serba guna dan memiliki karakter

yang khas secara fisik. Pada suhu ruang minyak jarak berfasa cair dan tetap

stabil pada suhu rendah maupun suhu sangat tinggi. Minyak jarak diproduksi

secara alami dan merupakan trigliserida yang mengadung 90% asam ricinoleat.

Minyak jarak juga merupakan sumber utama asam sebasat, suatu asam

dikarboksilat. Sedangkan surfaktannya adalah Natrium Lauril Sulfat. Natrium

Lauril Sulfat dibuat dengan menimbang sebanyak 1 mg Natrium Lauril Sulfat di

neraca analitik dengan menggunakan kertas perkamen. Menggunakan kertas

perkamen sebagai alas timbangan agar timbangan tidak secara langsung

berhubungan dengan zat yang akan menyebabkan nercacanya akan rusak. Lalu

dilarutkan ke dalam 10 ml aquades di dalam labu erlenmeyer dan diaduk hingga

larut. Natrium Lauril Sulfat atau Sodium Laureth Sulfat merupakan surfaktan

yang biasa digunakan di produk-produk kosmetik dan karena memiliki sifat

pembersih dan pengemulsi. Sifat dari surfaktan ini mirip dengan sabun. Namun

surfaktan ini juga memiliki sifat pengiritasi.

Selanjutnya adalah membuat perbandingan antara bahan uji dengan

surfaktan.

No Bahan Uji

(ml)

Surfaktan

(ml)

1. 20 0

2. 19 1

3. 18 2

4. 17 3

5 16 4

6. 15 5

Tujuan untuk membuat perbandingan adalah melihat pengaruh surfaktan yang

diberikan terhadap tegangan permukaan. Selanjutnya adalah mengambil 20 ml

Oleum Ricini ke dalam gelas ukur lalu menuangkannya ke dalam cawan petri.

Setelah itu pelat kaca dimasukkan kedalam permukaan bahan uji dan dilihat

sampai angka berapa pelat kaca terlepas dari permukaan bahan. Hal itu

dilakukan secara triplo untuk menghitung keakuratan dari pengukurannya.

Untuk melakukan pengukuran tegangan permukaan yaitu dengan

menggunakan rumus: γ 1=m . g

2( p+t)dimana g=980, m=massa, p=panjang pelat

kaca,t=tebal pelat kaca.

Hasil yang didapatkan untuk bahan tanpa surfaktan adalah 15,19 dyne/cm.

Selanjutnya diambil 19 ml Oleum Ricini dan 1 ml Natrium Lauril Sulfat diaduk

menggunakan batang pengaduk. Lalu juga dimasukkan ke dalam cawan petri

dan hitung tegangan permukaannya. Hasil yang didapat yaitu 14,81 dyne/cm.

Selanjutnya 18 ml Oleum Ricini dan 2 ml Natrium Lauril Sulfat dicampurkan

tegangan permukaannya 11,77 dyne/cm. 17 ml Oleum Ricini dan 3 ml Natrium

Lauril Sulfat dicampurkan hasil tegangan permukaannya 11,39 dyne/cm. 16ml

Oleum Ricini dan 4 ml Natrium Lauril Sulfat dicampurkan tegangan

permukaannya 11,01 dyne/cm. Terakhir 15 ml Oleum Ricini dan 5 ml Natrium

Lauril Sulfat dicampurkan menghasilkan tegangan permukaan 10,63 dyne/cm.

Dari data tersebut terlihat bahwa semakin banyak surfaktan yang

ditambahkan maka tegangan permukaannya akan menurun hal ini disesuaikan

dengan literatur yang menyebutkan bahwa penambahan surfaktan akan

mengurangi tegangan permukaan. Surfaktan menurunkan tegangan permukaan

air dengan mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini

dilakukan dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air

dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat

membentuk misel (micelles), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai

hidrokarbon panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun

bersifat hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion

bersifat hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah

molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi

dengan mudah akan tersuspensi di dalam air. Konsentrasi misel kritis adalah

perubahan yang mendadak pada daerah konsentrasi tertentu yang disebabkan

oleh pembentukan dari beberapa molekul surfaktan menjadi satu. Pada kondisi

CMC ini larutan atau zat cair akan menjadi jenuh dan tidak akan mempengaruhi

tegangan permukaan kembali.

Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi adalah dalam

mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat,

penetrasi molekul melalui membran biologis, pembentukan dan kestabilan

emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk

sediaan suspensi.

IX. Kesimpulan

1. Mampu mengkalibrasi alat penentu tegangan permukaan

2. Tegangan permukaan dapat ditentukan

3. Dapat diketahui pengaruh surfaktan terhadap tegangan permukaan yaitu

semakin banyak surfaktan yang ditambahkan maka tegangan permukaan

menurun.

Lampiran (Grafik)

0 1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

12

14

16

γ terhadap Surfaktan

γ terhadap Surfaktan

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisik 2. Jakarta : Erlangga

Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar. Jakarta : Erlangga

Febriyani, Eva. 2014. Adhesi – Kohesi. Available online at

http://www.informasi-pendidikan.com/2014/2014/12/kohesi-dan-

adhesi.html?m=l [diakses pada tanggal 18 April 2015]

Giancoli. 2001. Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga

Herinaldi. 2004. Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga

Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika. Bandung : Grafindo Media Pratama

Martin, Alfred. 1990. Farmasi Fisik II. Jakarta: UI Press

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta: PT Rineka Cipta

Zulfikar. 2008. Fluida Statis Tegangan Permukaan

http://www.gomuda.com/2013/01/Fluida-statis-tegangan-permukaan.html

(diakses tanggal 18 April 2015)