Laporan Praktikum Hari/Tanggal : Jumat, 12 September 2014Struktur dan Fungsi Biomolekul PJP : Inda Setyawati, S. TP, M. Si

Asisten : Selvi Muliani Ema Lindawati Galih T Poetra Nur Hidayah HL

BIOFISIK I(Bobot Jenis, Tegangan Permukaan, dan Emulsifier)

Kelompok 14Yanti Fajarwati G84120054Siti Khodijah G84120013Yahya Ramadhani G84120050Melati Devina G G84120094

DEPARTEMEN BIOKIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR2014

1

PENDAHULUAN

Bobot jenis merupakan perbandingan massa dari suatu zat terhadap massa sejumlah volume air yang sama pada suhu 4o atau temperatur lain yang tertentu. Notasi yang sering digunakan dalam pembacaan bobot jenis adalah 25o/25 o, 25 o /4 o, dan 4 o /4 o. Angka pertama menunjukkan temperatur udara ketika zat ditimbang, sedangkan angka kedua setelah garis miring menunjukkan temperatur air yang dipakai. Buku-buku farmasi resmi menggunakan patokan 25 o /25 o untuk menyatakan bobot jenis. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengukur bobot jenis diantaranya menggunakan alat piknometer, neraca Mohr-Westphal, hidrometer, densitometer, dan yang lainnya (Martin 1993).

Tegangan permukaan merupakan sifat permukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Pengaruh tegangan tersebut disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik antar-molekul di permukaan zat cair tersebut (Indarniati dan Ernawati 2008). Menurut Atkins (2000) pada permukaan cairan, tidak ada molekul lain dibagian atas selain molekul cairan tersebut, sehingga menyebabkan timbulnya gaya pemulih oleh molekul bagian bawah yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikkan menjauhi permukaan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Tegangan permukaan sebanding dengan kekuatan ikatan antar molekulnya.

Tegangan dalam permukaan ini adalah gaya per satuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam. Gaya ini (tegangan permukaan), mempunyai satuan dyne/cm dalam sistem cgs atau N/m dalam satuan SI (Martin 2008). Menurut Giancoli (2001) ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi tegangan permukaan, yaitu suhu, zat terlarut, dan surfaktan. Suatu zat cair tertentu memiliki tegangan permukaan yang bergantung pada temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu (antar muka). Faktor lain yang mempengaruhi tegangan permukaan menurut hasil penelitian Muis (2003) adalah apabila konsentrasi larutan semakin besar, maka tegangan permukaannya akan menurun, akibat interaksi partikel larutan dengan molekul air semakin besar.

Emulsi adalah suatu sistem koloid yang fase terdispersi dan medium pendispersinya berupa cairan, gas atau padatan. Emulsi terdiri dari dua zat atau lebih yang tidak dapat bercampur, misalnya minyak dan air yang salah satunya terdispersi menjadi butir-butir kecil dalam cairan yang lain. Emulsi dapat dibedakan menjadi emulsi minyak dalam air (O/W) dan emulsi air dalam minyak (W/O) berdasarkan medium pendispersi dan zat terdispersinya. Air merupakan molekul yang memiliki gugus polar sedangkan minyak merupakan zat yang memiliki gugus non polar. Perbedaan ini menyebabkan keduanya tidak bisa menyatu karena gugus polar hanya bisa bersatu dengan gugus polar (Hartomo dan Widiatmoko 1993).

Praktikum bertujuan menentukan bobot jenis suatu larutan, mengamati perbedaan tegangan permukaan pada berbagai jenis larutan, mengamati perbedaan sifat berbagai jenis emulsi serta mengamati pengaruh osmotik pada larutan.

2

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Praktikum Biofisik I dilakukan di Laboratorium Pendidikan Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Waktu praktikum yaitu hari Jumat, tanggal 12 September 2014, pukul 8.00-11.00 WIB.

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini yaitu densitometer, gelas piala, termometer, gelas arloji, jarum, pipet, tabung reaksi, timbangan, mortar, dan mikroskop. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah akuades, NaCl 0.3%, NaCl 0.9%, NaCl 5%, glukosa 5%, air kelapa, air keran, larutan albumin 1%, urin, air sungai, larutan detergen, NaCl 2%, alkohol, minyak mineral dan air sabun.

Prosedur

Bobot Jenis Berbagai Larutan Alamiah dan Urin ManusiaDensitometer di masukkan ke dalam cairan (akuades, NaCl 0.3%, NaCl

0.9%, NaCl 5%, glukosa 5%, air kelapa, air kran, larutan albumin 1% dan urin) yang sebelumnya telah diukur suhunya. Suhu alat (densitometer) dan skala yang tertera dalam pengukuran masing-masing cairan dicatat dan dihitung dengan rumus koreksi.

Penentuan Tegangan Permukaan CairanPenentuan tegangan permukaan cairan alamiah. Jarum dimasukkan ke

dalam gelas arloji yang kemudian diisi dengan masing-masing cairan yang tersedia (air kelapa, akuades, cairan empedu, air sungai dan larutan detergen). Kedudukan jarum dalam masing-masing jarum diamati, apakah tenggelam, melayang, atau terapung.

Jumlah tetesan dan tegangan permukaan.Masing-masing cairan (NaCl 2%, alkohol, minyak mineral dan air sabun) dipipet sebanyak 1-2 mL. Jumlah tetesan yang keluar dari masing-masing cairan dicatat dan dibandingkan dengan cairan lainnya.

Sistem EmulsiPercobaan dilakukan dengan mencampurkan minyak kelapa dengan air,

minyak kelapa dengan detergen, minyak kelapa dengan gum arab, dan larutan susu. Masing-masing percobaan diberi perlakuan (dikocok) untuk dilihat apakah emulsinya stabil atau tidak , dan ditentukan jenis emulsi O/W atau W/O.

Campuran minyak kelapa-air, minyak kelapa-detergen, minyak kelapa- gum arab, susu, dan detergen ditetestkan pada kaca preparat sebanyak satu tetes. Kemudian tambahkan pewarna sudan merah, lalu amati jenis emulsinya, apakah O/W atau W/O dengan menggunakan mikroskop.

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengukuran bobot jenis larutan dilakukan dalam pengujian identitas, dan untuk menentukan kemurnian suatu zat . Setiap larutan memiliki bobot jenis yang berbeda-beda, bergantung pada konsentrasi zat terlarutnya. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut menunjukkan bahwa jumlah zat terlarut semakin banyak, sehingga bobot jenisnya tinggi. Sebaliknya, semakin rendah konsentrasi zat terlarut, menunjukkan bahwa zat terlarut sedikit, sehingga bobot jenis larutan rendah (Freid dan Hademenos 2006). Data berikut menunjukkan hasil pengukuran bobot jenis pada beberapa jenis larutan.

Tabel 1 Data pengukuran bobot jenis

LarutanSuhu alat (°C)

Suhu larutan (°C)

BJ terukur (g/ml)

Faktor koreksi

BJ koreksi (g/ml)

Akuades 20.0 26.0 1.0000 0.0020 1.0020Air kelapa 20.0 29.0 1.0160 0.0030 1.0190Air keran 20.0 26.0 1.0000 0.0020 1.0020Glukosa 5% 20.0 27.0 1.0200 0.0023 1.0223NaCl 0.3% 20.0 28.0 1.0060 0.0026 1.0086NaCl 0.9% 20.0 28.0 1.0080 0.0026 1.0106NaCl 5% 20.0 27.0 1.0340 0.0023 1.0363Albumin 1% 20.0 27.0 1.0040  0.0023 1.0063

Contoh perhitungan (Akuades):

ρ hitung=FK=T °larutan−T ° alat3

× 10−3

FK=26−203

x10−3=0.0020

BJ koreksi=BJ terukur+FK=1.0000+0.0020=1.0020 g /ml

Hasil pengukuran bobot jenis pada tabel 1 menunjukkan bahwa larutan NaCl 5% memiliki bobot jenis tertinggi yaitu 1.0363 (g/ml), sedangkan bobot jenis terkecil adalah akuades dan air keran sebesar 1.0020 (g/ml). Larutan NaCl 5% memiliki bobot jenis tinggi karena mengandung konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi dibandingkan dengan NaCl 0,3 % dan NaCl 0,9%. Sebaliknya, larutan akuades dan air keran bobot jenisnya rendah dibandingkan dengan air kelapa karena kandungan zat-zat terlarutnya sangat sedikit. Sesuai dengan teori Freid dan Hademenos (2006), konsentrasi zat terlarut mempengaruhi bobot jenis larutan.

Selain larutan alamiah, urin manusia juga dapat ditentukan bobot jenisnya. Pengukuran bobot jenis urin dapat dilakukan dengan menggunakan alat densitometer atau bisa juga menggunakan alat urinometer. Pengukuran bobot jenis urin dapat digunakan untuk mengetahui fungsi pemekatan atau pengenceran oleh

4

ginjal dan komposisi urin itu sendiri. Selain itu untuk memantau kelainan ginjal/ saluran kemih termasuk infeksi saluran kemih (ISK), serta mendeteksi penyakit metabolik atau sistemik (Anonim 2009). Bobot jenis urin tiap orang akan berbeda-beda disebabkan oleh beberapa faktor yang mempengaruhinya. Berikut data pengukuran bobot jenis urin dari beberapa perwakilan mahasiswa.

Tabel 2 Data pengukuran bobot jenis urinMeja Suhu alat (°C) Suhu larutan (°C) BJ Terukur (g/ml) BJ Koreksi (g/ml)1 20.0 30.0 1.0080 1.01102 20.0 29.0 1.0100 1.01303 20.0 29.0 1.0100 1.01304 20.0 28.0 1.0080 1.01105 20.0 31.0 1.0160 1.02006 20.0 26.0 1.0080 1.01007 20.0 31.8 1.0240  1.0280 

Contoh perhitungan (Meja 3):

ρ hitung=FK=T °larutan−T ° alat3

x 10−3

FK=29−203

x10−3=0.0030

BJ koreksi=BJ terukur+FK=1.0100+0.0030=1.0130 g /ml

Hasil pengukuran bobot jenis urin dari beberapa perwakilan mahasiswa menunjukkan bobot jenis urin berkisar dari 1.0100 – 1.0280 g/ml, dengan bobot jenis paling tinggi 1.0280 g/ml, dan terendah 1.0100 g/ml. Bobot jenis urin normal manusia menurut Carpenito (2009) berkisar 1.010-1.025 g/ml (Carpenito 2009). Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa bobot jenis ke-7 mahasiswa masih dalam batas normal. Adapun perbedaan bobot jenis tiap orang disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya jumlah relatif air, makanan yang di konsumsi, dan zat terlarut yang tersedia untuk eksresi (McPherson & Sacher 2004).

Suatu zat cair tertentu memiliki tegangan permukaan yang bergantung pada temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu (antar muka). Data berikut merupakan hasil percobaan tegangan permukaan terhadap cairan alami.

Tabel 3 Tegangan permukaan cairan alamiJenis cairan Hasil pengamatanAir kelapa TerapungAir sabun TenggelamAir sungai TerapungAquades TerapungEmpedu Tenggelam

5

Prinsip tegangan permukaan adalah molekul bagian bawah permukaan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang benda diatasnya sehingga tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Tegangan permukaan sebanding dengan kekuatan ikatan antar molekulnya (Atkins 2000).

Tabel 4 Data pengamatan jumlah tetesanJenis cairan Hasil pengamatan

Aquades 21.5 tetesNaCl 5% 24.0 tetesAlkohol 44.0 tetes

Air sabun 56.0 tetesMinyak tanah 37.0 tetes

Data tabel 4 diatas menunjukkan bahwa tegangan permukaan berbanding terbalik dengan jumlah tetesan dari berbagai cairan. Jumlah tetesan yang paling banyak adalah pada minyak tanah, alkohol dan air sabun. Hal ini disebabkan karena tegangan permukaan zat cair tersebut rendah sehingga jumlah tetesan yang dihasilkan tinggi. Sedangkan pada akuades dan NaCl 54% jumlah tetesan tidak terlalu banyak. Penyebabnya tegangan permukaan pada akuades dan NaCl tinggi, sehingga daya tolak untuk mempertahankan luas permukaan juga tinggi, sehingga jumlah tetesan yang dihasilkan larutan ini rendah.

Interaksi antara molekul air dan NaCl yang kuat, mengakibatkan tiap tetes yang dihasilkan lebih besar dan jumlah tetesannya rendah. Alkohol adalah cairan yang mudah menguap, sehingga gaya antar molekulnya lemah, sedangkan sabun adalah cairan yang menurunkan tegangan permukaan zat cair. Data ini menunjukan, bahwa semakin besar tegangan permukaan suatu larutan maka semakin kuat permukaan larutan memberikan gaya tolak atas bagi benda yang ada di atasnya. Ini terbukti pada jarum yang diletakkan pada gelas arloji yang kemudian diberi cairan akuades, air sungai dan air kelapa yang terlihat mengapung. Sedangkan jika cairan di ganti dengan air sabun dan cairan empedu, jarum yang ada pada gelas arloji tenggelam, karena cairan ini bersifat emulgator yang berfungsi menurunkan tegangan permukan zat cair.

Emulsi adalah suatu sistem yang tidak stabil secara termodinamika, mengandung paling sedikit dua fase cair yang tidak bercampur, satu diantaranya didispersikan sebagai globul dalam fase cair lain. Sistem ini dibuat stabil dengan bantuan suatu zat pengemulsi atau emulgator (Martin 1993). Zat cair yang digunakan untuk mengetahui kestabilan campuran ini adalah air, minyak kelapa, detergen, gum arab, susu, dan margarin.

6

Data berikut merupakan hasil penentuan kestabilan campuran antara minyak kelapa dengan air, minyak kelapa dengan detergen, minyak kelapa dengan gum arab, serta susu.

Tabel 5 Data kestabilan campuranCampuran Kestabilan Foto

Minyak kelapa + Air Tidak stabil

Minyak kelapa + Detergen

Stabil

Minyak kelapa + Gum Stabil

Susu Stabil

Data tersebut menunjukkan campuran antara minyak kelapa dengan air tidak stabil, sedangkan campuran antara minyak kelapa dengan detergen, minyak kelapa dengan gum arab, dan larutan susu merupakan emulsi yang stabil. Minyak kelapa dengan air merupakan emulsi yang tidak stabil karena berbeda tingkat polaritasnya, air memiliki gugus polar, sedangkan minyak nonpolar. Sesuai kaidah like dissolve like, larutan polar akan larut dalam pelarut polar, dan larutan non polar akan larut dalam larutan non polar.

7

Data berikut merupakan pengelompokan jenis emulsi pada larutan campuran minyak kelapa dengan air, minyak kelapa dengan detergen, minyak kelapa dengan gum arab, larutan susu, dan larutan margarin.

Tabel 6 Jenis Emulsi

LarutanJenis

emulsiMedia

pendispersiFase

terdispersiFoto

Minyak kelapa +Air

Bukan Emulsi

Air/Minyak Minyak/Air

Minyak kelapa + Detergen

O/W Air Minyak

Minyak kelapa +

GumO/W Air Minyak

Susu Segar O/W Air Minyak

Margarin W/O Minyak Air

8

Dari hasil percobaan diatas diperoleh bahwa campuran minyak kelapa dengan air bukan emulsi, sedangkan minyak kelapa dengan detergen, gum arab, dan larutan susu adalah emulsi jenis O/W atau minyak dalam air, serta larutan margarin emulsi jenis W/O atau air dalam minyak. Minyak kelapa dengan air bukan emulsi, karena ketika campuran tersebut dikocok hanya bisa stabil beberapa saat saja. Kemudian untuk campuran minyak kelapa dengan detergen merupakan jenis emulsi O/W atau minyak dalam air, karena air sabun bersifat sebagai zat amfipatik yang memiliki gugus non polar pada bagian ekor, dan gugus polar pada bagian kepala. Gugus non polar akan bergabung dengan minyak, sedangkan gugus polar bergabung dengan air ke bagian luar, sehingga minyak akan terperangkap oleh gugus non polar (McPherson & Sacher 2004).

Emulsi minyak kelapa dengan gum arab lebih stabil dibandingkan dengan emulsi lainnya, karena gum arab mempunyai sifat membentuk emulsi yang baik, juga sebagai enkapsulan. Ketika dilihat menggunakan mikroskop, molekul gum arab terdispersi merata dalam media minyak (Gardjito et al. 2006). Susu disebut juga sebagai emulsi alamiah, sehingga fase terdispersi dari susu adalah asam lemak dan media pendispersinya adalah air. Olehkarena itu, susu digolongkan sebagai emulsi jenis O/W atau minyak dalam air. Penambahan sudan merah dalam pengamatan jenis emulsi campuran, berfungsi sebagai zat warna agar dapat membedakan cairan minyak dengan air, serta berfungsi untuk menarik air agar terpisah dengan minyak.

Beberapa jenis emulsi alamiah lainnya yang banyak terdapat di alam selain susu adalah santan, dan lateks. Jenis emulsi lainnya adalah emulsi industri yang saat ini sudah banyak diproduksi oleh perusahaan, seperti margarin. Margarin termasuk tipe emulsi W/O atau air dalam minyak karena fase terdispersinya adalah air, dan media pendispersinya adalah minyak seperti yang terlihat pada gambar.

SIMPULAN

Setiap larutan memiliki bobot jenis berbeda-beda yang dipengaruhi oleh konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Bobot jenis larutan dapat diukur menggunakan alat densitometer. Selain bobot jenis, larutan juga memiliki gaya tolak terhadap benda diatasnya yang dinamakan tegangan permukaan. Jumlah tetesan setiap larutan berbanding terbalik dengan tegangan permukaannya. Semakin besar tegangan permukaan, maka jumlah tetesan larutan semakin kecil, begitu juga sebaliknya. Campuran antara dua fase zat cair yang tidak saling bercampur dinamakan emulsi. Emulsi terdiri dari dua tipe, yaitu O/W (minyak dalam air), dan W/O (air dalam minyak) yang dibedakan berdasarkan jenis zat terdispersi dan media pendispersinya.

9

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Pemeriksaan Laboratorium Urine Rutin [terhubung berkala]. https://prodia.co.id/urinalisa/urine-rutin. (16 September 2014).

Atkins PW. 2000. Kimia Fisik Jilid 1. Jakarta(ID): Erlangga.

Carpenito LG. 2009. Diagnosis Keperawatan: Aplikasi pada Praktik Klinis. Jakarta (ID): EGC

Fried GH, Hademenos GJ. 2006. Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Biology. Jakarta (ID): PT. Gelora Aksara Pratama.

Giancoli D. 2001. Fisika. Jakarta (ID): Erlangga.

Gardjito M, Murdiati A, Aini N. 2006. Mikroenkapsulasi B-Karoten buah labu kuning dengan enkapsulan whey dan karbohidrat. Jurnal Teknologi Pertanian. 2(1):13-18.

Hartomo AJ, Widiatmoko MC. 1993. Emulsi dan Pangan Instan Ber-lesitin. Yogyakarta (ID): ANDI OFFSET.

Indarniati, Ernawati FU. 2008. Perancangan alat ukur tegangan permukaan dengan induksi elektromagnetik. Jurnal Fisika dan Aplikasinya. 4(1):1-4.

Martin A. 1993. Farmasi Fisika :Bagian Larutan dan Sistem Dispersi. Yogyakarta (ID): UGM Pr.

Martin A. 2008. Farmasi Fisik : Dasar-Dasar Kimia Fisik dalam Ilmu Farmasetik. Jakarta (ID) : UI Pr.

McPherson RA, Sacher RA. 2004. Tinjauan klinis hasil pemeriksaan laboratorium. Pendit BU, Wulandari D, penerjemah; Hartanto H, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari: Widmann’s Clinical Interpretation of Laboratory Tesis. Ed ke-11.

Muis Y. 2003. Pengaruh konsentrasi sabun natrium dari minyak inti sawit dan waktu penyimpanan terhadap tegangan permukaan lateks pekat. Jurnal Sains Kimia. 7 (1):4-6.

10

11

12