makalah pemicu 4 - kelompok 8 - kimia fisika 1

Upload: rayhan-hafidz

Post on 01-Jun-2018

238 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    1/33

     

    1

    MAKALAH PBL 4 KIMIA FISIKA

    TEGANGAN PERMUKAAN, SURFAKTAN DAN EMULSI 

    Disusun oleh:

    Agasta Prio Prasetyo/1306415926/2013

    Danny Leonardi/1306403711/2013

    Farhan Fathurrahman/1306446490/2013

    Rayhan Hafidz Ibrahim/1306409362/2013

    FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS INDONESIA

    DEPOK

    2014

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    2/33

     

    2

    DAFTAR ISI

    BAB I –  PENDAHULUAN .......................................................... 3

    BAB II –  DASAR TEORI

    Pertanyaan 1 .................................................................................................. 4

    Pertanyaan 2 .................................................................................................. 4

    Pertanyaan 3 .................................................................................................. 6

    Pertanyaan 4 .................................................................................................. 7

    Pertanyaan 5 .................................................................................................. 7

    BAB III –  PEMBAHASAN .......................................................... 8

    Pertanyaan 1 .................................................................................................. 8

    Pertanyaan 2 .................................................................................................. 13

    Pertanyaan 3 .................................................................................................. 15

    Pertanyaan 4 .................................................................................................. 23

    Pertanyaan 5 .................................................................................................. 29

    BAB IV  – KESIMPULAN .............................................................. 32 

    DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 33

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    3/33

     

    3

    BAB I

    PENDAHULUAN

    A. 

    Latar Belakang Masalah

    Kimia fisika merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang membahas

    mengenai pengaruh faktor-faktor fisika dalam reaksi kimia. Oleh karena itu,

    keberadaannya sangat memberi guna bagi kehidupan manusia, karena dengan

    merekayasa faktor fisika yang mendukung suatu reaksi atau proses, efisiensi

    suatu reaksi dapat ditingkatkan lebih jauh dan lebih baik lagi.

    Salah satu bahasan dalam kimia fisika adalah mengenai tegangan

     permukaan, surfaktan, dan emulsi. Ketiga hal ini merupakan ilmu-ilmu dasar

    yang digunakan di kehidupan sehari-hari. Dikarenakan manfaatnya yang

     begitu besar, mahasiswa teknik kimia patut mempelajarinya. Selian itu,

    diharapkan juga ilmu yang didapatkan dimanfaatkan dengan efisien dan

    efektif dan dapat mengembangkannya lebih lanjut sehingga dapat lebih dapat

     berguna lagi bagi kehidupan.

    B. 

    Definisi MasalahBerdasarkan latar belakang masalah yang ada, maka definisi masalah

    diberikan sebagai berikut:

    1.  Definisi dan penjelasan tegangan permukaan.

    2.  Definisi dan tipe-tipe surfaktan.

    3.  Penggunaan surfaktan.

    4.  Definisi dan fungsi Hydrophilic Lipophilic Balance (HLB).

    5.  Definisi emulsi dan pengaruh kestabilan emulsi.

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    4/33

     

    4

    BAB II

    DASAR TEORI

    A. 

    Tegangan Permukaan 

    Tegangan permukaan adalah kecenderungan zat cair untuk merenggang

    sehingga permukaannya seolah-olah dilapisi oleh suatu lapisan. Yang

    menyebabkan adanya tegangan permukaan adalah gaya kohesi yang terjadi

     pada suatu fluida. Setiap molekul dari suatu zat cair saling tarik-menarik dan

    gaya tarik ini yang menyebabkan terbentuknya ikatan yang kuat antar molekul

    zat cair tersebut.

    Tegangan permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya suhu,

     jenis cairan, densitas, tekanan, dan konsentrasi zat terlarut. Jika cairan

    memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar.

    salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah

    massa jenis/ densitas (ρ), 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.Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu

    air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil. Hal ini disebabkan

    karena semakin tinggi suhu, maka gaya antarmolekulnya akan semakin

    melemah sehingga kerapatan molekul menjadi berkurang.

    B.  Teori Young-Laplace, Langmuir dan Freundlich 

     Persamaan Young-Laplace

    Persamaan Young-Laplace menunjukkan bahwa perbedaan tekanan

    menurun hingga nol bersamaan dengan jari-jari kelengkungan yang menjadi

    tak terbatas. Rongga-rongga kecil memiliki jari-jari kelengkungan yang kecil,

    sehingga perbedaan tekanan pada permukaan cukup besar.

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    5/33

     

    5

     Persamaan Isoterm Langmuir dan Freundlich

    a. 

    Adsorpsi Isoterm Freundlich

    Freundlich memberikan pernyataan tentang variasi isotermis dari

    adsorpsi jumlah gas terserap oleh unit massa adsorben padat dengan

    tekanan tertentu. Persamaannya adalah

     

    dimana, x adalah massa gas yang teradsorpsi pada massa m dari adsorben

    di tekanan p dan k, n adalah konstanta yang nilainya bergantung pada

    adsorben dan gas pada suhu tertentu

     b.  Adsorpsi Isoterm Langmuir

    Langmuir mengutarakan pernyataan lain mengenai adsorpsi isotherm

    yang menjelaskan variasi adsorpsi dengan tekanan. Berdasarkan teorinya,

    dia menggambarkan hubungan antara jumlah situs aktif permukaan yang

    mengalami adsorpsi dan tekanan.

    Asumsi Langmuir yang mendasari teorinya ini adalah

    1.  Jumlah tetap situs kosong atau adsorpsi ada pada permukan padat

    2.  Semua situs kosong berukuran sama dan terbentuk pada permukaan

    adsorben

    Gambar 1. Pengaruh tekanan dalam permukaan melengkung pada jari-jari

    permukaan, untuk dua nilai tegangan permukaan yang berbeda 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    6/33

     

    6

    3.  Setiap situs dapat diisi maksimal satu molekul gas dan melepaskan

    kalor dalam jumlah tetap selama prosesnya

    4. 

    Kesetimbangan dinamis ada antara molekul gas teradsorpsi dan

    molekul gas bebas

    5.  Adsorpsi satu lapisan atau banyak lapisan

    Persamaan Langmuir adalah

     

     

    C.  Sifat-Sifat Surfaktan dan Aplikasinya

    Surfaktan

    Surfaktan adalah senyawa kimia yang jika terdapat pada konsentrasi

    rendah dalam sistem mempunyai sifat teradsorpsi pada permukaan antar muka

     pada sistem tersebut yang molekul-molekulnya mempunyai dua ujung yang

     berbeda interaksinya dengan air, yaitu ujung kepala yang suka terhadap air

    dan ujung ekor yang tidak suka dengan air.

    Jenis surfaktan yang biasanya digunakan pada produk-produk kosmetika

    dan pangan adalah lemak/asam lemak yang berasal dari minyak kelapa, dan

    saat ini seluruhnya diimpor dari negara lain. Surfaktan alkanolamida yang

     berasal dari minyak kelapa contohnya coconut dietanolamida. Coconut

    dietanolamida dimanfaatkan sebagai penstabil busa, bahan pendispersi, dan

    viscosity builder pada produk-produk toiletries dan pembersih seperti shampo,

    emulsifier, bubble bath, detergen bubuk dan cair,  stabilizer skin conditioner

    dan sebagainya. Bahkan, aplikasi surfaktan sangat luas, tak terbatas dalam

    industri pembersih tapi juga pada industri cat, pangan, polimer, tekstil, dan

    lain-lain.

    CMC (Critical Micelle Concentration)

    Konsentrasi kritis misel (CMC) merupakan suatu batas konsentrasi di

    mana pada saat konsentrasi dari suatu surfaktan melebihi nilai ini,

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    7/33

     

    7

     pembentukan misel akan dimulai. Pada keadaan ini, penurunan tegangan

     permukaan sebagai pengaruh dari surfaktan tersebut akan berhenti, atau

    memiliki  slope  yang lebih kecil. Hal ini diakibatkan konsentrasi surfaktan

     pada bagian interface  dari pelarut dengan zat terlarut yang sudah penuh,

    sehingga molekul-molekul surfaktan yang berlebih akan saling bergabung satu

    sama lain membentuk misel.

    D.  Aplikasi Deterjen Sebagai Surfaktan

    Deterjen merupakan salah satu jenis dari surfaktan yang banyak digunakan

    dalam kehidupan manusia. Semua jenis sabun yang biasa digunakan untuk

    kebutuhan sehari-hari merupakan deterjen, yang juga merupakan surfaktan.

    Seperti yang sudah diketahui bahwa fungsi utama deterjen adalah untuk

    membersihkan suatu benda dari kotoran yang menempel. Hal ini disebabkan

    oleh kandungan dari deterjen yang berupa senyawa sabun yang mampu

     berinteraksi dengan zat polar maupun non polar. Deterjen menggunakan

    surfaktan dengan nilai HLB yang tinggi, karena gugus hidrofilik yang lebih

    dominan sehingga mudah larut dalam air dan memiliki kemampuan untuk

    mengemulsi minyak atau zat non polar dalam air.

    E.  Emulsi 

    Emulsi merupakan campuran antara partikel-partikel suatu zat cair (fase

    terdispersi) dengan zat cair lainnya (fase pendispersi) dimana satu campuran

    yang terdiri dari dua bahan tak dapat bercampur, dengan satu bahan tersebar di

    dalam fasa yang lain. Emulsi merupakan salah satu jenis koloid.

    Emulsifier atau zat pengemulsi adalah zat yang dapat menjaga

    kestabilan emulsi minyak dan air.  Umumnya emulsifier merupakan

    senyawa organik yang memiliki dua gugus yaitu polar dan nonpolar sehingga

    kedua zat tersebut dapat bercampur.

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    8/33

     

    8

    BAB III

    PEMBAHASAN

    1. 

    Pembahasan Part 1 

    Fenomena tegangan permukaan dapat diamati pada beberapa contoh

    seperti nyamuk di atas permukaan air. Silet dan jarum terapung di atas

    permukaan air, deterjen membasahi pakaian, alkohol dan antiseptik

    membasahi permukaan luka, butir-butir tanah yang basah saling

    menempel, tetesan air berbentuk bulat. Tegangan permukaan timbul

    karena adanya gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair yang sejajar

    permukaan. Sebelum fenomena tegangan permukaan dipahami,

    f isikawan menggambarkan permukaan air ditutupi dengan “skin” atau

    kulit. 

    a. 

     Apa yang menyebabkan fenomena seperti kulit/skinlike ini? 

    Jawab:

    Fenomena ini dihasilkan oleh fenomena tegangan permukaan yang

    disebabkan oleh danya gaya intermolekular pada suatu zat cair. Pada

     permukaan suatu zat cair, resultan gaya yang terjadi ke arah kanan dan kiri.

    Resultannya tidak sama dengan 0, sehingga permukaan cairan cenderung

    memperkecil permukaan dengan “menarik diri”. Hal tersebut

    menyebabkan suatu permukaan cairan seperti ditutupi oleh selaput elastis

    tipis layaknya kulit.

    b. 

    Tuliskan sifat cairan! Apa yang dimaksud dengan tegangan permukaan ?Tuliskan rumus tegangan permukaan! Sebutkan faktor apa saja yang

    mempengaruhi tegangan permukaan!

    Jawab:

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    9/33

     

    9

      Cairan memiliki suatu ukuran hambatan untuk mengalir yang disebut

    dengan viskositas. Semakin besar viskositas, semakin lambat aliran

    cairan.

    Cairan memiliki ukuran gaya elastis pada permukaan cairan yang

    disebut dengan tegangan permukaan. Tegangan permukaan cairan

    adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menarik permukaan

    sebesar satu satuan luas (chang,2003)

    Cairan memiliki gaya adhesi dan kohesi. Adhesi adalah gaya tarik-

    menarik antarmolekul yang tidak sejenis. Sedangkan kohesi adalah

    gaya tarik-menarik antarmolekul cairan yang sejenis.

     

    Tegangan permukaan adalah kecenderungan zat cair untuk

    merenggang sehingga permukaannya seolah-olah dilapisi oleh suatu

    lapisan. Yang menyebabkan adanya tegangan permukaan adalah gaya

    kohesi yang terjadi pada suatu fluida. Setiap molekul dari suatu zat cair

    saling tarik-menarik dan gaya tarik ini yang menyebabkan

    terbentuknya ikatan yang kuat antar molekul zat cair tersebut.

      Tegangan permukaan (gama) merupakan didefinisikan sebagai

     perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat

    gaya tersebut bekerja. Rumus fisikanya

    γ =F/d

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

     permukaan (m atau cm) dimana dilai d adalah = 2l

      Besarnya tegangan permukaan diperngaruhi oleh beberapa faktor,

    seperti jenis cairan, suhu, tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut,

    dan kerapatan. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air, maka

    tegangan permukaannya juga besar. salah satu faktor yang

    mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah massa jenis/

    densitas (ρ), 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.

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    10/33

     

    10

    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

    didalam larutan. Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam

    larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi

    dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.

    Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika

    suhu air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil. Hal ini

    disebabkan karena semakin tinggi suhu, maka gaya antarmolekulnya

    akan semakin melemah sehingga kerapatan molekul menjadi

     berkurang.

    c.   Apa hubungan antara intermolekular force dengan surface tension?

    Jawab:

    Intermolecular force dapat juga disebut sebagai gaya antarmolekul.

    Apabila suatu zat cair memiliki gaya antarmolekul yang kuat maka akan

    semakin rapat molekul tersebut. kerapatan molekul mempengaruhi gaya

    yang diperlukan untuk memecahkan ikatan antarmolekl tersebut. dengan

    kata lain tengangan permukaannya semakin kuat.

    d.  Sebutkan metode apa saja yang dapat digunakan untuk menentukan

    tegangan permukaan dan jelaskan prisnsipnya!

    Jawab: 

      Metode Kaplier

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    11/33

     

    11

    Bila suatu pipa kapiler dimasukkan kedalam cairan yang

    membasahi dinding, maka cairan akan naik menuju pipa kapiler karena

    adanya tegangan permukaan.Kenaikan cairan hingga tinggi tertentu

    dapat terjadi kesetimbangan antara gaya ke atas dan ke bawah.

    Gaya ke bawah:  h : tinggi permukaan

    g : percepatan gravitasi

    ρ : berat jenis 

    r : jejari kapiler

    Gaya ke atas:  γ : tegangan permukaan 

    θ : sudut kontak  

    Pada kesetimbangan, gaya ke bawah sama dengan gaya ke atas, maka:

    F=F’ 

     =  

     

      Metode tersiometer Du-Nuoy

    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.

      Metode pendant drop

    Metode ini hanya membutuhkan sejumlah kecil cairan dan bisa

    dipakai untuk pengukuran pada kondisi yang sulit, misalkan pada suhu

    tinggi atau pada bahan yang reaktif

    e. 

    Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67mm dimasukkan ke dalam zat

    cair yang mempunyai kerapatan 1,92 g/cm3. Bila kenaikan cairan dalam

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    12/33

     

    12

    kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat cair dengan dinding kapiler adalah

    37 o , hitung tegangan permukaan zat cair tersebut!

    Jawab:

    Diketahui:

    d pipa = 0,67 mm = 0,67 x 10-3 m; ρ = 1920 kg/m3; θ = 37o; h= 15 x 10-2 m

    Ditanyakan: tegangan permukaan zat cair?

     

     f.   Kenaikan air dan benzena dalam kapiler yang sama masing-masing

    adalah 9,9 dan 4,5 cm. Jika pada 20oC tegangan permukaan air 72,75

    dyne.cm, kerapatan air dan benzena masing-masing adalah 0,9982 dan

    0,8785 g/cm3 , hitung tegangan permukaan benzena dan jari-jari pipa

    kapiler!

    Jawab:

    Diketahui :  ; ρ air = 998,2 kg/m3

     ;

    ρ benzena = 878,5 kg/m3 ; h air = 9,9 x 10-2m ;

    h benzena = 4,5 x 10-2m

    Ditanyakan :a) jari-jari kapiler b) tegangan permuakaan benzena

     

    Asumsi nilai Cos θ = 1 

       

     

     

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    13/33

     

    13

    2.  Pembahasan Part 2 

    Jika surfaktan terakumulasi antarmuka, kelebihan permukaannya

    positif, menunjukkan bahwa ()T

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    14/33

     

    14

    0,3 65,1 4,635 x 10-4

     

    0,4 62,8 4,1 x 10-4

     

    0,5 59,8 5,348 x 10-4

     

    Kemudian kelima nilai tersebut dirata-ratakan, sehingga didapatkan Γrata-

    rata = 4,635 x 10-4 M.

    c.   Adsorpsi pada antarmuka cairan, ada yang menunjukkan adsorpsi positif

    dan ada juga adsorpsi negatif. Jelaskan mengenai energi bebas

     permukaan? Jelaskan pula tentang definisi adsorpsi positif dan adsorpsi

    negatif, berikan contoh masing-masing? 

    Jawab:

    Energi bebas permukaan  : Kerja yang harus dikeluarkan untuk

    meningkatkan ukuran permukaan suatu fase

    Adsorpsi positif   : Konsentrasi adsorbat lebih besar pada

     permukaan dibandingkan konsentrasinya pada sebagian besar fase.

    Contoh : Larutan KCl pekat dikocok dengan arang darah

    Adsorpsi negatif   : Konsentrasi adsorbat lebih kecil pada permukaan dibandingkan konsentrasinya pada sebagian besar fase.

    Contoh : Larutan KCl encer dikocok dengan arang darah

    d.   Film permukaan satu molekul tebal disebut monolayer. Ketika monolayer

    ditransfer ke solid support, itu disebut film Langmuir-Blodgett. Tuliskan

     persamaan isotherm Langmuir dan Freundlich? Sebutkan perbedaan

    diantaranya 

    Jawab:

    Persamaan isotherm Langmuir:

     

    Persamaan isotherm Freundlich:

     

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    15/33

     

    15

    Ada beberapa perbedaan diantara teori Langmuir dan Freundlich.

    Diantaranya adalah bahwa Langmuir menggunakan teori sebagai dasarnya

    sedangkan Freundlich menggunakan empiris. Selain itu Langmuir

    memberikan cakupan permukaan sedangkan Freundlich memberikan

     jumlah absorbat yang diserap per satuan massa dan memiliki fraksi

     penyerapan.

    3.  Pembahasan Part 3 

    Sebuah proses untuk memproduksi minyak dari formasi bawah bumi

    diperoleh dengan penggerak cairan dari sumur injeksi untuk sumur

    produksi. Proses ini melibatkan penyuntikan melalui injeksi sumur ke

    dalam formasi, larutan tannin sebagai sacrificial agent untuk

    menghambat pengendapan surfaktan dan/atau polimer pada matriks

    waduk. Proses terbaik dilakukan dengan menyuntikkan tannin ke dalam

    formasi melalui sumur injeksi di atas atau dicampur dengan polimer,

    larutan surfaktan dan/atau dispersi misel. Campuran ini kemudian akan

    diikuti dengan cairan penggerak seperti air untuk mendorong bahan

    kimia untuk sumur produksi. Produksi ini adalah salah satu metode EOR

    (Enhanced Oil Recovery ).

    a.   Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu wetting agent,

    emulsifying agent, dan solublizing agent. Tuliskan definisi surfaktan! Apa

    tujuan penggunaan surfaktan? Jelaskan dan juga terangkan masing-

    masing golongan surfaktan tersebut!

    Jawab:

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    16/33

     

    16

      Surfaktan adalah senyawa kimia yang jika terdapat pada konsentrasi

    rendah dalam sistem mempunyai sifat teradsorpsi pada permukaan

    antar muka pada sistem tersebut yang molekul-molekulnya

    mempunyai dua ujung yang berbeda interaksinya dengan air, yaitu

    ujung kepala yang suka terhadap air dan ujung ekor yang tidak suka

    dengan air.

      Tujuan dari penggunaan surfaktan dalah meningkatkan niali emulsi

    dengan cara menurunkan tegangan permukaan.

      Wetting agent: Suatu senyawa yang dapat digunakan untuk

    menurunkan tegangan permukaaan sehingga suatu zat cair dapat

     berpencar lebih mudah.

      Emulsifying agent: Suatu senyawa yang menjadi penutup suatu

     partikel fasa terdispersi dan mencegah koagulasi.

      Solublizing agent: senyawa yang digunakan untuk meningkatkan

    adhesi dari dua cairan yang tidak dapat bersatu dengan menurunkan

    tegaangan permukaannya sehingga kelarutan meningkat.

    b. 

    Sebutkan 4 jenis klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dan

     jelaskan untuk masing-masing serta berikan contoh! Carilah dan

    tunjukkan salah satu penggunaan surfaktan dengan audio/video! 

    Jawab: 

      Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada

    suatu anion. Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling

     besar dari jumlahnya. Sifat hidroliknya berasal dari bagian kepala

    ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau sulfonat. Pada kasus

    ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan ikatan C-O-S yang

    labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik

    adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha

    olefin sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkane sulfonat

    (SAS).

    o   Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+ 

     Natrium dodekil benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na

    +

     

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    17/33

     

    17

      Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada

    suatu kation. Contohnya garam alkil trimethil ammonium, garam

    dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil dimethil benzil

    ammonium.

    o  C12H25Cl+ N(CH3)3 →[C12H25 N-(CH3)3]+Cl- 

      Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak

     bermuatan. Surfaktan sejenis ini tidak berdisosiasi dalam air, tetapi

     bergantung pada struktur (bukan keadaan ion-nya) untuk mengubah

    hidrofilitas yang membuat zat tersebut larut dalam air. Surfaktan

    nonionik biasanya digunakan bersama-sama dengan surfaktan aniomik.

    Jenis ini hampir semuanya merupakan senyawa turunanpoliglikol,

    alkiloamida atau ester-ester dari polihidroksi alkohol. Contohnya ester

    gliserin asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam

    lemak, polietilena alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono

    alkanol amina, dialkanol amina dan alkil amina oksida.

    Pentaeritritit palmitat : CH3(CH2)14COO-CH2- C(CH2OH)3 

    o  Polioksietilendodekileter : C12H25-O-(CH2-CH2O)2H

      Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai

    muatan positif dan negatif. Contohnya surfaktan yang mengandung

    asam amino, betain, fosfobetain.Surfaktan pada umumnya disintesis

    dari turunan minyak bumi, seperti linier alkilbensen sulfonat (LAS),

    alkil sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan alkil etoksilat sulfat(AES)Surfaktan dari turunan minyak bumi dan gas alam ini dapat

    menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, karena surfaktan ini

    setelah digunakan akan menjadi limbah yang sukar terdegradasi.

    Disamping itu, minyak bumi yang digunakan merupakan sumber

     bahan baku yang tidak dapat diperbaharui. Masalah inilah yang

    menyebabkan banyak pihak mencari alternatif surfaktan yang mudah

    terdegradasi dan berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    18/33

     

    18

    c.  Salah satu sifat surfaktan adalah mengalami agregasi spontan dalam air

    dan membentuk tipe struktur agregasi seperti misel, silinder, bilayer dll

     seperti pada Gambar dibawah ini. Dapatkah anda jelaskan kenapa

     surfaktan dapat membentuk berbagai tipe struktur seperti dibawah ini?

    Sebutkan faktor-faktor penting sebagai penentu tersebut? 

    Jawab:

    Surfaktan memiliki sifat mengalami agregasi spontan dalam air dan

    kemudian membentuk struktur seperti misel, silinder, bilayer. Struktur ini

     juga dinamakan koloid asosiasi. Ketika sodium dodecylsulfate (SDS)

    ditambahkan ke air, pada konsentrasi rendah, anion molekul

    dodecylsulfate terlarut sebagai individual ion. Dikarenakan adanya rantai

    karbon, SDS cenderung mengadsorb pada interface udara-air dengan rantai

    hidrokarbon mengarah ke fase uap. Tegangan permukaan turun dengan

    meningkatnya konsentrasi SDS. Pada konsentrasi tertentu (konsentrasi

    kritis misel (CMC)), penurunan akan berhenti dan diatas CMC (dalam air

    CMC SDS 8,3 mM) tegangan permukaan konstan.

    Pada konsentrasi dibawah CMC surfaktan, senyawa hidrofobik kurang

    terlarut. Pada CMC, senyawa ini mulai larut dalam larutan ion.

    Kemampuan ini meningkat dengan semakin meningkatnya konsentrasi

    surfaktan. Penjelasan atas hal ini adalah diatas CMC, surfaktan secara

    spontan teragregasi membentuk misel. Rantai hidrokarbon berkumpul

    didalam agregat dan kepala polar mengarah ke fase larutan. Hasilnya

    adalah objek spheris tersusun atas 30-100 molekul surfaktan dengan fase

    minyak dibagian dalam.

    Gambar 2 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    19/33

     

    19

    Misel terbentuk karena 2 faktor yang saling berkompetisi, yaitu:

    1.  Pemindahan rantai hidrokarbon menjauhi air ke interior oil-like

    mendorong miselisasi. Ini utamanya akibat efek entropi disebut

     juga efek hidrofobik. Terbentuk misel dari molekul surfaktan

    mendorong penurunan entropi surfaktan namun air mengalami

    kenaikan entropi jauh lebih besar. Saat rantai hidrokarbon belum

    teragregasi, air relatif berentropi rendah, namun saat rantai

    hidrokarbon tersembunyi didalam misel, air mengalami

     peningkatan entropi secara drastis.

    2.  Tolak menolak antar gugus kepala polar saat mereka saling

    mendekat menghalangi proses agregasi. Gugus kepala harus

    mengalami dehidrasi jika ingin mendekat satu sama lain, hal ini

    memicu tolakan hidrasi.

    Struktur Agregat Surfaktan

    Surfaktan tak hanya beragregasi membentuk misel spheris, tapi juga

    silinder, bilayer dan misel terbalik. Tipe struktur agregasi yang terbentuk

    akan tergantung pada faktor-faktor berbeda. Faktor yang terpenting disebut

     parameter surfaktan atau disebut juga packing ratio.

    VC merupakan volume bagian hidrofobik surfaktan dan LC adalah panjang

    rantai hidrokarbon, sedangkan A adalah efektif area per kepala gugus.

    Misel spheris terbentuk pada NS  ≈ 0,33 contohnya SDS dengan jumlah

    agregasi 56 dan jari-jari interior hidrofobik 1,7 nm dan efektive headgroup area 0,62 nm2. Sedangkan, misel silindris (rod-like) terbentuk saat

     NS  ≈ 0,5. Ujung silinder tertutup oleh hemisphere untuk mencegah

    exposure interior hidrokarbon oleh air. Walau diameter silinder ditentukan

    oleh panjang surfaktan, misel silindris biasanya polidispersi karena

    silinder dapat tumbuh lebih panjang dengan menggabungkan lebih banyak

    surfaktan.

     AC 

     L

    V  N 

      

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    20/33

     

    20

    Bilayer lebih mudah terbentuk pada NS  = 0,5-1. Lipid yang

    membentuk bilayer tidak dapat tersusun membentuk miselar atau struktur

    silindris karena small head group area dan karena rantai alkil terlalu bulky

    untuk fit kedalam misel. Agar lipid bilayer terbentuk, untuk head group

    area A dan rantai alkil LC yang sama, rantai harus memiliki volume dua

    kali lipat. Atas alasan ini lipid dengan 2 rantai alkil berkemungkinan besar

    membentuk bilayer. Contohnya adalah phospholipid rantai ganda seperti

     phophatidyl choline atau phophatidyl ethanolamine. Lipid dengan

     parameter surfaktan sedikit dibawah 1 cenderung membentuk bilayer

    fleksibel atau vesicles. Lipid dengan NS = 1 membentuk bilayer real planar.

    d.   Misel terbentuk ketika mencapai konsentrasi tertentu. APa yang dimaksud

    dengan Konsentrasi Kritis Misel (CMC)? Apa yang dapat anda terangkan

    dengan mengamati grafik di bawah ini? 

    Jawab:

    Seperti yang sudah diketahui, bahwa surfaktan merupakan suatu bahan

    yang dapat mengurangi tegangan permukaan antara dua jenis zat cair,

    seperti antara minyak dan air. Surfaktan memiliki bentuk amfifilik, atau

    memiliki 1 ujung hidrofilik yang dapat berinteraksi dengan zat polar, dan

    ujung lain yang bersifat hidrofobik yang dapat berinteraksi dengan zat

    nonpolar. Keberadaan surfaktan memungkinkan suatu pembentukan koloid

    antara 2 zat dengan kepolaran yang berbeda. Namun, bila konsentrasi

    suatu surfaktan terus ditambahkan, maka akan terjadi apa yang disebut

    dengan pembentukan misel.

    Misel merupakan suatu agregat (gumpalan) dari surfaktan yangterdispersi dalam suatu koloid. Bentukan misel yang umum biasanya

     berupa susunan atom surfaktan di mana bagian hidrofilik mengalami

    kontak dengan pelarut, sedangkan bagian hidrofobik terkumpul pada

     bagian tengah misel. Bentuk dari suatu misel dapat berupa bola, elips, atau

     berbentuk bilayer. Bentuk-bentuk ini dipengaruhi oleh panjang rantai

    hidrofobik (nonpolar), sifat dan besar dari bagian hidrofilik (polar),

    keasaman dari larutan, temperatur, dan juga keberadaan garam pada

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    21/33

     

    21

    larutan. Peristiwa pembentukan misel ini disebut dengan miselisasi. Proses

    miselisasi sangat ditentukan oleh 2 faktor; kecenderungan dari rantai

    hidrofobik untuk menolak/meghindari kontak dengan air, dan penolakan

    antar bagian polar dari surfaktan (yang merupakan faktor penghambat

     pembentukan misel).

    Misel akan terbentuk bila konsentrasi dari surfaktan ditambahkan

    sedemikian rupa, sehingga melebihi suatu batas yang disebut critical

    micelle concentration  (CMC). Bila konsentrasi surfaktan melewati batas

    ini, maka pengaruh pengurangan tegangan permukaan yang biasanya

    diberikan oleh misel akan menjadi konstan (tidak berubah) atau memiliki

     slope  yang lebih landai. Nilai CMC juga dapat dipengaruhi oleh faktor-

    faktor seperti temperatur, dan keberadaan elektrolit. Adanya kenaikan

    temperatur akan meningkatkan nilai CMC akibat energi kinetik molekul

    yang meningkat dan sulit berkumpul membentuk misel. Lalu, kenaikan

    konsntrasi elektrolit akan menurunkan nilai CMC akibat interaksi polar

    yang makin sering dan kuat, sehingga mempercepat pembentukan misel.

    Gambar 3. Contoh gambaran dari Misel; warna oranye menunjukkan bagian

    polar, dan warna biru muda menunjukkan bagian non polar 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    22/33

     

    22

    Pembentukan misel memiliki banyak kegunaan dalam bidang industri

    dan biologi untuk kemampuannya dalam melarutkan dan menggerakkan

    zat-zat non polar melalui medium polar (seperti air), atau untuk membawa

    molekul-molekul obat-obatan yang biasanya sukar larut dalam air. Hal ini

    dapat terjadi akibat molekul-molekul yang bersangkutan terkurung dalam

    rongga dalam misel (yang berisi rantai nonpolar), sehingga dapat terbawa

    dalam medium polar. Contoh dari peristiwa ini termasuk keberadaan

    lemak dalam air pada susu akibat pengemulsi (emulsifier ) berupa protein.

    Rantai hidrofobik dari protein ini akan bergabung dan membentuk bagian

    dalam dari misel, dan membawa molekul-molekul lemak pada saat yang

     bersamaan, sedangkan bagian polarnya akan mengalami kontak dengan

     pelarut (air), sehingga lemak dapat terdispersi dalam air dan membentuk

    sistem koloid.

    e.   Pada proses diatas untuk recovery of oil dan formasi bawah tanah

    menggunakan metode chemistry flooding berbasis tanin.  Sebutkan sumber utama bahan tannin sesuai dengan referensi!

       Dapatkan Anda menuliskan struktur tannin? Tuliskan strukturnya

     secara umum!

       Menurut Anda, kenapa material tannin dapat digunakan sebagai

    bahan aktif dalam oil recovery process?

    Jawab:

    Gambar 4. Grafik Tegangan Permukaan

    vs Konsentrasi saat melewati CMC 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    23/33

     

    23

      Tanin merupakan substansi yang tersebar luas dalam tumbuhan, seperti

     pada daun, buah yang belum matang, batang dan kulit kayu.

      Berikut merupakan struktur Gallotannin, salah satu jenis tannin:

    Gambar 5. Struktur Gallotannin, salah satu jenis Tannin (Gambar

    didapatkan melalui ChemDraw)

      Tannin dapat digunakan sebagai bahan aktif dalam oil recovery

     process sebagai surfaktan yang merupakan solusi untuk menguras isi

    sumur minyak tua. Surfaktan diinjeksikan ke dalam reservoir untuk

    menurunkan tegangan antarmuka antara minyak dan air, sehingga mampu

    membawa minyak yang berada pada pori batuan ke sumur produksi. Hal

    tersebut dikarenakan surfaktan memiliki molekul yang bersifat ganda,

    yaitu memiliki gugus hidrofilik (suka air) sekaligus lipofilik (suka minyak

    atau lemak), sehingga dapat menyatukan campuran yang terdiri atas air

    dan minyak, juga merenggangkan tegangan permukaan keduanya. Sifatnyarangkap inilah yang menyebabkan tannin sebagai surfaktan dapat diserap

     pada antarmuka udara air, minyak air dan zat padat.

    4.  Pembahasan Part 4 

    Semua deterjen adalah sabun. Deterjen adalah surfaktan. Semua

    sabun tiadk terbuat dari ester sederhana, tapi terbuat dari ester

    kompleks. Pencampuran surfaktan umumnya digunakan untuk

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    24/33

     

    24

    mendapat sifat emulsifikasi yang diininkan. Surfaktan amphiphilic

    ditentukan dengan Hydrophilic-Lipophilic Balance (HLB). Nilai HLB

    berkisar dari 0  –  40. Dimana HLB hidrofilik adalah 40 dan hidrofobik

    adalah 0

    a.   Bagaimana cara membuat sabun? Bagaimana konsep sabun dapat

    membersihkan, tuliskan tahapan proses yang berhubungan dengan

    tegangan permukaan, surfaktan, dan misel? 

    Jawab:

    Secara sederhana, suatu senyawa sabun dapat dibuat dengan reaksi

    saponifikasi (reaksi pembuatan sabun). Reaksi ini melibatkan reaktan

     berupa suatu senyawa ester (seperti lemak) dengan basa kuat untuk

    menghasilkan suatu garam dari ester yang bersangkutan (yang nantinya

    menjadi senyawa sabun) dan senyawa alkohol. Berikut merupakan contoh

    reaksinya.

    Secara garis besar, kotoran secara umum terdiri atas senyawa non polar

    (contoh: noda lemak pada piring, daki pada tubuh, dan lain-lain). Dengan

    adanya sabun, senyawa-senyawa non polar tersebut dapat ikut terlarutkan

    dalam air yang bersifat polar. Struktur senyawa sabun yang sederhana

    merupakan paduan antara bagian hidrofobik (biasanya berupa rantai

    hidrokarbon, yang berfungsi untuk melakukan interaksi dengan zat-zat non

     polar), dan bagian hidrofilik (berupa suatu bagian/sektor yang berbentuk

    ion atau memiliki keelektronegatifan tinggi, yang berfungsi untuk

    melakukan interaksi dengan zat-zat polar). Salah satu contoh senyawa

    Gambar 6. Contoh Reaksi Saponifikasi antara Trigliserida dengan NaOH 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    25/33

     

    25

    seperti ini adalah natrium stearat. Namun selain itu, masih terdapat banyak

    senyawa jenis lain yang dapat berperan sebagai sabun.

    Suatu senyawa sabun dapat bekerja dengan tahapan-tahapan sebagai

     berikut:

    i.  Menjalankan fungsinya sebagai surfaktan, yaitu dengan mengurangi

    tegangan permukaan dari air. Pada kondisi normal, molekul-molekul

    air memiliki suatu kecenderungan untuk membentuk suatu lapisan

     pada batas antarfasa (interface), seperti antara air dengan udara atau

    dengan zat non polar, akibat gaya kohesif yang lebih kuat pada

     permukaan air. Hal ini menyebabkan sulitnya interaksi antara air

    dengan zat non polar. Keberadaan senyawa sabun dapat mengurangi

    tegangan permukaan dari air, sehingga dapat mengurangi

    kecenderungannya untuk menarik dirinya sendiri (kohesi) dan dapat

    dengan lebih mudah berinteraksi dengan senyawa yang memiliki

    kepolaran yang berbeda, seperti minyak. Efek nyata yang terlihat

    adalah dengan terpecahnya bulir-bulir minyak pada air yang awalnya

     berukuran besar menjadi lebih kecil (terdispersi).

    ii. 

    Bila konsentrasi dari sabun melebihi nilai CMC, maka akan terbentuk

    misel-misel yang mampu mengurung senyawa-senyawa non polar di

    dalamnya. Hal ini disebabkan bagian dalam dari misel terdiri atas

    rantai-rantai hidrofobik, sehingga mampu membawa sebagian senyawa

    non polar ke dalamnya. Dengan demikian, zat-zat non polar dapat

    terbawa dalam air dan dapat dibersihkan.

    b. 

     Apakah yang terdapat dalam deterjen? Bahan kimia apa sajakah? Apa fungsi bahan kimia tersebut?

    Jawab: 

    Komposisi dari suatu deterjen dapat dibagi secara garis besar menjadi

    4, yaitu sebagai berikut:

    i.  Surfaktan. Keberadaan surfaktan dalam deterjen merupakan komponen

    utama yang berfungsi sebagai pengangkat/pelarut kotoran yang

    terdapat pada objek pencucian, di mana kotoran secara garis besar

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    26/33

     

    26

    merupakan zat-zat non polar (seperti lemak). Surfakan yang ada akan

    mengangkat kotoran tersebut dengan berkurangnya tegangan

     permukaan, dan mengurungnya dalam misel sehingga dapat terbawa

    oleh air. Berdasarkan sifat kimia dari surfaktan yang ada, surfaktan

    dalam deterjen dapat dibagi menjadi 4, yaitu:

    a) 

    Surfaktan anionik. Surfaktan jenis ini akan membentuk ion negatif

    dalam air sebagai gugus hidrofiliknya (contoh: C8-10 alkil sulfat).

     b)  Surfaktan kationik. Surfaktan jenis ini akan membentuk ion positif

    dalam air sebagai gugus hidrofiliknya. (contoh: C8-16

     benzildimetil ammonium kuartener).

    c) 

    Surfaktan amfoterik. Surfaktan jenis ini memiliki kemampuan

    untuk mengubah ion yang dibentuk oleh surfaktan melalui

    mekanisme ion zwitter, sehingga dapat berubah dari anionik

    menjadi kationik seiring dengan berubahnya pH larutan. (contoh:

    C12-14 alkil amidopropil amina oksida).

    d)  Surfaktan non-ionik. Surfaktan jenis ini tidak membentuk ion

    dalam air, namun memiliki gugus polar yang berfungsi sebagai

    gugus hidrofilik. (contoh: C8-11 alkohol).

    ii. 

    Builder. Keberadaan builder dalam surfaktan berfungsi untuk

    meningkatkan efisiensi pencucian dengan menon-aktifkan mineral

     penyebab kesadahan air. Mineral penyebab kesadahan air ini meliputi

    ion Ca2+  dan Mg2+, di mana keberadaan ion-ion ini dapat

    mengendapkan ion dari surfaktan, sehingga molekul surfaktan tersebut

    menjadi tidak dapat digunakan lagi. Keberadaan builder akanmengendapkan ion-ion tersebut, sehingga jumlah urfaktan yang aktif

    dapat lebih dioptimalkan. (contoh: natrium tripolifosfat, etilen diamin

    tetra asetat (EDTA)).

    iii.  Filler. Senyawa filler berfungsi sebagai penambah kuantitas dari sabun

    (dalam bentuk busa), namun tidak meningkatkan daya pencuci dari

    sabun itu sendiri (contoh: sodium laureth sulfat).

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    27/33

     

    27

    iv.  Aditif. Senyawa aditif dapat berupa pengharum, pewarna, dan lain

    sebagainya, dengan fungsi yang bervariasi. Terkadang, penambahan

    aditif tidak mempengaruhi daya cuci suatu sabun secara langsung,

    namun beberapa senyawa aditif dapat memberi dampak tambahan pada

    sabun yang bersangkutan, sehingga penambahan aditif jenis ini

    dispesialisasikan pada produk tertentu saja (contoh: kandungan asam

    salisilat pada sabun wajah untuk mengurangi/membantu melawan

    munculnya jerawat).

    c.   Jelaskan tentang HLB dan apa fungsi HLB?

    Jawab:

    Dalam melihat kemampuan suatu jenis surfaktan untuk melarutkan zat

    non polar (seperti lemak) dalam air, terdapat suatu istilah yang bernama

    HLB (hydrophilic - lipophilic balance). HLB merupakan suatu pernyataan

    empiris yang menyatakan hubungan antara gugus hidrofobik dan hidrofilik

     pada suatu surfaktan. Fungsi dari HLB sendiri adalah untuk mengetahui

     jenis surfaktan yang cocok untuk melarutkan zat non polar dalam pelarut

     polar atau sebaliknya. Bila suatu surfaktan memiliki nilai HLB yang

    rendah, maka dapat dikatakan bahwa surfaktan tersebut bersifat lipofilik

    (dapat larut dalam minyak), sehingga dapat digunakan sebagai pengemulsi

    water-in-oil . Sebaliknya, bila surfaktan memiliki nilai HLB tinggi, maka

    surfaktan tersebut bersifat hidrofilik (larut dalam air), dan merupakan jenis

    surfaktan yang dipakai sebagai deterjen atau sabun. Nilai HLB dari suatu

    senyawa surfaktan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

     

    d. 

     Mengapa anti-foaming atau emulsifier water-in-oil (W/O) menggunakan

     surfaktan low-HLB dan mengapa deterjen menggunakan surfaktan hi-

     HLB?

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    28/33

     

    28

    Jawab:

    Kelarutan suatu surfaktan dalam pelarut ditentukan oleh gugus yang

    dominan dalam surfaktan tersebut. Surfaktan dengan nilai HLB yang

    rendah menandakan kemampuannya untuk larut dalam minyak (lipofilik)

    dan melarutkan zat polar di dalamnya. Hal ini disebabkan oleh gugus

    hidrofobik yang lebih dominan dari gugus hidrofiliknya. Sebaliknya,

    surfaktan dengan nilai HLB yang tinggi menandakan kemampuannya

    untuk larut dalam air (hidrofilik) dan melarutkan zat non polar di

    dalamnya, karena gugus hidrofilik yang lebih dominan daripada gugus

    hidrofobiknya. Dalam konteks ini, dominansi dari sifat suatu gugus akan

    mempengaruhi kecenderungannya untuk larut dalam pelarut polar atau non

     polar. Namun, meskipun salah satu gugus dalam surfaktan memiliki sifat

    lebih dominan sehingga dapat larut dalam pelarut yang bersangkutan,

    surfaktan tersebut masih dapat mengemulsikan zat dengan kepolaran yang

     berlawanan di dalam pelarut tersebut.

    Dalam hal ini, surfaktan hi-HLB digunakan sebagai deterjen karena

    gugus hidrofilik yang lebih dominan, sehingga lebih mudah larut dalam air,

    namun mampu melarutkan zat non polar di dalamnya. Sebaliknya,

    surfaktan low-HLB digunakan sebagai pengemulsi water-in-oil (W/O),

    karena gugus hidrofobik yang lebih dominan, sehingga lebih mudah larut

    dalam minyak, namun mampu melarutkan zat polar di dalamnya. Berikut

    merupakan contoh gambarannya.

    Gambar 7. Contoh Gambaran a) Surfaktan hi-HLB dan b) Surfaktan low-HLB 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    29/33

     

    29

    5.  Pembahasan Part 5 

    Makroemulsi terpenting adalah emulsi air dalam minyak (W/O) dan

    emulsi minyak dalam air (O/W). Pada emulsi O/W, air membentuk fase

    kontinyu yang mendispersikan tetes minyak, seperti susu. Makroemulsi

    pada besaran panjang gelombang sinar tampak 0,5  –   10 μm. Biasanya

    buram (tidak tembus cahaya) karena tetes-tetesnya cukup besar untuk

    menghamburkan (scatter) sinar. Hal ini menjadi alasan kenapa susu tiap

    butir lemak (Globula) dikelilingi oleh selaput protein yang dapat

    memelihara kestabilan emulsi. Globula ini menentukan proses pemisahan

    susu, pembuatan keju dan penggumpalan susu.

    a.   Jelaskan apa itu emulsi dan emulsifier? Sebutkan faktor-faktor yang

    mempengaruhi kestabilan emulsi!

    Jawab: 

      Emulsi:

    Emulsi adalah campuran antara partikel-partikel suatu zat cair (fase

    terdispersi) dengan zat cair lainnya (fase pendispersi) dimana satu

    campuran yang terdiri dari dua bahan tak dapat bercampur, dengan

    satu bahan tersebar di dalam fasa yang lain. Emulsi juga merupakan

    salah satu jenis koloid.

    Jenis-jenis emulsi adalah:

    1.  Emulsi gas (Aerosol). Contoh: kabut (fog)

    2.  Emulsi cair. Contoh: susu, santan, minyak ikan

    3. 

    Emulsi padat. Contoh: jeli, gel, mutiara

      Emulsifier:

    Emulsifier atau zat pengemulsi adalah zat untuk membantu

    menjaga kestabilan emulsi minyak dan air. 

    Umumnya emulsifier merupakan senyawa organik yang memiliki dua

    gugus, baik yang polar maupun nonpolar sehingga kedua zat tersebut

    dapat bercampur. Gugus nonpolar emulsifier akan

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    30/33

     

    30

    mengikat minyak (partikel minyak dikelilingi) sedangkan air akan

    terikat kuat oleh gugus polar pengemulsi tersebut. Bagian polar

    kemudian akan terionisasi menjadi bermuatan negatif, hal ini

    menyebabkan minyak juga menjadi bermuatan negatif. Partikel minyak

    kemudian akan tolak-menolak sehingga dua zat yang pada awalnya

    tidak dapat larut tersebut kemudian menjadi stabil. Salah satu contoh

     pengemulsi yaitu sabun yang merupakan garam karboksilat

      Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan emulsi:

    1. 

    Tegangan antarmuka.

    2. 

    Kekuatan mekanik dan elastisitas lapisan antarmuka.

    3.  Tolakkan listrik double layer.

    4. 

    Relatifitas phase pendispersi.

    5.  Viskositas.

    b. 

     Bagaimana cara mengukur kestabilan emulsi? Jelaskan secara singkat!

    Jawab:

    Terdapat 2 cara pengujian emulsi, yaitu:

    1. 

    Viskositas

    Viskositas merupakan suatu sifat yang berhubungan rat dengan hambatan

    untuk mengalir. Viskositas berguna untuk menentukan stabilitas fisik

    emulsi. Alat yang digunakan untuk mngukur viskositas adalah

    viscometer.

    2. 

    Bobot JenisBobot jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

    Semakin tinggi massa jenis satuan benda, maka semakin besar pula massa

    setiap volumenya.

    c.   Makroemulsi dikenal bersifat stabil, apakah makroemulsi mempunyai

    kecenderungan memisah menjadi 2 fase? Kalau jawabannya ya, mengapa

    hal ini dapat terjadi? Apa yang Anda ketahui tentang demulsifikasi?

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    31/33

     

    31

    Jawab:

    Makroemulsi adalah emulsi dengan ukuran partikel (0,1-50) µm.

    Secara termodinamika ada 2 tipe emulsi: emulsi yang stabil secara

    termodinamika disebut mikroemulsi dan emulsi yang metastabil (tidak

    stabil) dinamakan makroemulsi. Makroemulsi punya kecenderungan

    memisah menjadi 2 fase, hal ini disebut demulsifikasi. Demulsifikasi bisa

    sangat lambat sehingga seolah-olah makromulsi bersifat stabil.

    Makroemulsi bersifat kurang stabil dan dapat terpisah menjadi 2 fase.

    Demulsifikasi adalah perusakan kestabilan emulsi cair pada saat terjadi

     pemanasan, proses sentrifugasi, pendinginan, penambahan elektrolit, dan

     perusakan zat pengemulsi.

    d.   Apa penyebab susu berwarna putih?

    Jawab:

    Susu mengandung laktosa yang cukup besar. Beberapa kandungan di

    dalam susu sapi antara lain adalah laktosa 5%, lemak 3,7%, dan protein

    3,5%. Protein yang biasanya ditemukan pada susu adalah Kasein yang

    kaya akan kalsium. Protein tersebut adalah kombinasi antara lemak dan

    kasein yang memberikan warna pada susu. Cahaya alami yang terdapat

     pada susu berasal dari kasein dan lemak, dan kedua nutrisi ini memberikan

    warna putih pada susu. Panjang gelombang yang mampu dilihat manusia

    sangat mempengaruhi tampilan warna yang dilihat mata. Beberapa lemak

    dan kasein diketahui memantulkan berbagai panjang gelombang tertentu.

    Hal ini menjadi alasan kenapa susu berwarna putih. Susu tersusun atas air

    dimana tetes minyak terdispersi didalamnya. Susu yang merupakanmakroemulsi biasanya buram (tak tembus cahaya) karena tetes-tetesnya

    cukup besar untuk menghamburkan (scatter) sinar.

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    32/33

     

    32

    BAB IV

    KESIMPULAN

      Tegangan permukaan adalah kecenderungan zat cair untuk merenggang

    sehingga permukaannya seolah-olah dilapisi oleh suatu lapisan

      Tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu, densitas, tekanan, konsentrasi zat

    terlarut, dan jenis cairan

      Beberapa metode penentuan tegangan permukaan adalah dengan metode pipa

    kapiler, tersiometer Du-Nuoy, dan pendant drop

      Surfaktan adalah senyawa yang digunakan untuk menurunkan tegangan

     permukaan

     

    Jenis surfaktan adalah surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoter  

     

    Deterjen merupakan salah satu jenis surfaktan, dapat mengurangi tegangan

     permukaan antara air dan kotoran, dan mengemulsikannya dalam air melalui

     pembentukan misel 

     

    Deterjen merupakan jenis surfaktan yang memiliki nilai HLB tinggi (hi-HLB),

    sehingga cenderung lebih mudah untuk larut dalam air dan mengemulsikanmolekul non polar dalam air  

      Emulsi merupakan salah satu jenis koloid 

     

    Emulsifier atau zat pengemulsi adalah zat untuk membantu menjaga

    kestabilan emulsi minyak dan air  

      Faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas emulsi, adalah tegangan

    antarmuka, kekuatan mekanik dan elastisitas lapisan antarmuka, tolakkan

    listrik double layer, relatifitas phase pendispersi, viskositas tinggi 

     

    Kestabilan emulsi dapat diukur dengan mengukur viskositas dan bobot

     jenisnya 

  • 8/9/2019 Makalah Pemicu 4 - Kelompok 8 - Kimia Fisika 1

    33/33

     

    DAFTAR PUSTAKA

    Atkins, P. dan de Paula, J. (2010)  Physical Chemistry, 9th  edition. New York:

    W.H. Freeman and Company

    Levine, Ira N. (2009) Physical Chemistry 6th Ed. New York: Higher Education 

    Maron, S.H., Lando, J.B., Prutton, C.F. (1974)  Fundamentals of Physical

    Chemistry. London: Macmillan

    Silberberg, Martin S. (2007) Principle of General Chemistry. New York : Higher

    Education

     _____. Micelles [online] Available at http://www.whatischemistry.unina.it

    /en/micella.html [24 November 2014]

     _____. (2008) Cermati Sabun dan Deterjen yang Anda Gunakan [online]

    Available at http://matoa.org/cermati-sabun-dan-deterjen-yang-anda-

    gunakan/ [30 November 2014]

     _____. (2014) Surfactant Basics - Definition of HLB, and How It Applies to

     Emulsions  [online] Available at http://dowac.custhelp.com/app/

    answers/detail/a_id/3277 [26 November 2014]

    Dobos, K. (2014) HLB - The Easiest Way to Create an Emulsion [online]

    Available at http://chemistscorner.com/hlb-the-easiest-way-to-create-an-

    emulsion/ [30 November 2014]

    Helmenstine, A.M. (2014)  How Do Detergents Clean?  [online] Available at

    http://chemistry.about.com/od/howthingswork/f/detergentfaq.htm [26

     November 2014]