SURFAKTAN

A. Definisi Surfaktan

Surfaktan merupakan bahan aktif permukaan. Surfaktan ini memiliki

gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik sehingga dapat mempersatukan campuran

yang terdiri dari air dan minyak. Aktivitas 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.

 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

Nama : Feni Alvionita

NIM : 03101003089

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  

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

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.

B. Jenis-Jenis Surfaktan

Berdasarkan muatannya terdapat empat kategori surfaktan, yaitu :

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 senyawa alkil sulfat,

alkil etoksilat dan sabun.

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.

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, ester

sorbitan asam lemak, dan Nonyl Phenol Polyethoxyle

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. Contohnya adalah Acyl Ethylenediamines.

Berdasarkan struktur kimianya, surfaktan dapat dibagi sebagai berikut:

1) Sabun

Yang termasuk dalam kategori ini, contohnya adalah Na-laurat, Na-

palmitat, Na-stearat, Na-oleat, dsb.

2) Minyak-minyak yang disulfatkan/disulfonkan

Contohnya adalah Minyak jarak yang disulfatkan (TRO).

3) Parafin atau olefin yang disulfurkan

Contohnya adalah senyawa sulfochlorida yang disabunkan (Mersolat),

olefin yang disulfatkan (Tepol).

4) Aralkil sulfonat

Contohnya adalah alkil benzo sulfonat, naftalin sulfonat seperti 1-iso

propil natalin 2-sulfonat-Na (Nekal A), dsb.

5) Alkil sulfat

Contohnya adalah Alkil sulfat primer/ dari alkil alkohol primer seperti

asam malonat anhidrat + alkohol dengan Na-bisulfit (Nacconol. LAL), Alkil sulfat

sekunder/ dari alkil alkohol sekunder.

6) Kondensat asam lemak

Contohnya adalah kondensat dengan gugus amino (Medialan A, Sapamine

A), kondensat mengandung gugus oksi (Immersol S, Soromin A), kondensat

dengan gugus inti aromatik (Melioaran F).

7) Persenyawaan polietilenaoksida (poliglikoeter)

Contohnya adalah Alkil amin poliglikol eter (Peregal OK), Dispersol E.

C. Sifat-Sifat Surfaktan

1) Sifat – sifat umum surfaktan

Sifat – sifat umum surfaktan adalah :

a) Sebagai larutan koloid

Mc. Bain telah membuktikan bahwa larutan zat aktif permukaan

larutan koloid. Molekul-molekulnya terdiri dari gugus yang hidrofil (suka air)

dan gugus yang hidrofob (tak suka air).

Pada konsentrasi tinggi partikel koloid ini akan saling menggumpal,

gumpalan ini disebut misel atau agregat baik berbentuk sferik/ ’S’ (daya

hantar listriknya tinggi) atau lamelar/ ’L’ (daya hantar listriknya kecil disebut

juga koloid netral) dan ada dalam kesetimbangan bolak – balik dengan

sekitarnya (pelarut atau dispersi larutan). Kesetimbangan ini akan mencapai

konsentrasi kritik misel menurut aturan Jones dan Burry.

b) Adsorpsi

Apabila larutan mempunyai tegangan permukaan lebih kecil daripada

pelarut murni, zat terlarut akan terkonsentrasi pada permukaan dan terjadi

adsorpsi positif. Sebaliknya adsorpsi negatif menunjukkan bahwa molekul-

molekul zat terlarut lebih banyak terdapat dalam rongga larutan daripada di

permukaan. Hubungan antara derajat penyerapan dan penurunan tegangan

permukaan dinyatakan dalam persamaan Gibbs.

c) Kelarutan dan daya melarutkan

Murray dan Hartly dalam pernyataanya menunjukkan bahwa partikel-

partikel tunggal relatif tidak larut, sedangkan misel mempunyai kelarutan

tinggi. Makin panjang rantai hidrokarbonnya, makin tinggi temperatur kritik

larutan.

2) Sifat – sifat khusus surfaktan

Jika pada sifat umum surfaktan lebih konsentrasi kepada daya

kelarutannya, maka selain sifat umum yang dimiliki, surfaktan juga memiliki

sifat khusus diantaranya adalah sebagai berikut.

Sifat – sifat khusus surfaktan adalah :

a) Pembasahan

Perubahan dalam tegangan permukaan yang menyertai proses

pembasahan dinyatakan oleh Hukum Dupre.

b) Daya Busa

Busa ialah dispersi gas dalam cairan dan zat aktif permukaan

memperkecil tegangan antarmuka, sehingga busa akan stabil, jadi surfaktant

mempunyai daya busa.

c) Daya Emulsi

Emulsi adalah suspensi partikel cairan dalam fasa cairan yang lain,

yang tidak saling melarutkan. Sama hanya dengan pembasahan, maka

surfaktan akan menurunkan tegangan antarmuka, sehingga terjadi emulsi yang

stabil. Surfaktan akan menurunkan tegangan antarmuka, sehingga terjadi

emulsi yang stabil. Surfaktan dapat menyebabkan permukaan kulit kasar,

hilangnya kelembaban alami yang ada pada permukan kulit dan meningkatkan

permeabilitas permukaan luar. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa kulit

manusia hanya mampu memiliki toleransi kontak dengan bahan kima dengan

kandungan 1 % LAS dan AOS dengan akibat iritasi ‘sedang’ pada kulit.

D. 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.

E. Toksisitas Surfaktan

Surfaktan dapat menyebabkan permukaan kulit kasar, hilangnya

kelembaban alami yamg ada pada permukan kulit dan meningkatkan

permeabilitas permukaan luar. Hasil pengujian memperlihatkan bahwa kulit

manusia hanya mampu memiliki toleransi kontak dengan bahan kima dengan

kandungan 1 % LAS dan AOS dengan akibat iritasi ‘sedang’ pada kulit.

Surfaktan kationik bersifat toksik jika tertelan dibandingkan dengan

surfaktan anionik dan non-ionik. Sisa bahan surfaktan yang terdapat dalam

deterjen dapat membentukchlorbenzene pada proses klorinisasi pengolahan air

minum PDAM. Chlorbenzene merupakan senyawa kimia yang bersifat racun dan

berbahaya bagi kesehatan.

Umumnya surfaktan berinteraksi dengan membran dan enzim. Pengaruh

ini dapat berdampak pada tumbuhan, dengan penyerapan surfaktan dan

imobilisasi pada dinding sel sehingga terjadi perubahan struktur ultra seluler.

Toksisitas timbul dari penghambatan enzim atau transmisi selektif ion – ion

melalui membran. Pengaruh lain yaitu penghambatan pertumbuhan dalam

tumbuhan, ikan, dan budding dalam hidra, kerusakan Lepomis gibbosus,

kerusakan organ sensoris luar yang peka sehingga dapat mengganggu pemilihan

makanan, mempengaruhi sinergis zat – zat dan surfaktan subletal menyebabkan

pengambilan zat lipofilik yang lebih cepat dan memperkuat toksisitas zat ini.

Toksisitas memperlihatkan suatu korelasi dengan tegangan permukaan menurut

jumlah atom karbon dalam homolog jenis surfaktan.

Toksisitas surfaktan ABS bertambah dengan kelinearan gugus alkil,

disebabkan oleh penerobosan gugus alkil linier yang lebih dalam. Interaksi

surfaktan – protein juga bertambah bila ekor hidrofobik bertambah dan

menyebabkan bertambahnya toksisitas. (Toksisitas surfaktan terhadap beberapa

makhluk perairan sesuai dengan tabel Lundahl & Cabridenc (1978)).

Sesuai dengan waktu ketahanan surfaktan yang cukup singkat dalam

daerah perairan, maka tidak diakumulasikan sampai batas manapun juga tidak

terjadi biomagnifikasi dalam rantai makanan. Air yang mengandung surfaktan (2

– 4 ppm), tidak dapat dideteksi perubahan apapun dalam struktur komunitas

(Hynes dan Roberts,1962).

F. Deterjen

Deterjen adalah surfaktan anionik dengan gugus alkil (umumnya C9 –

C15) atau garam dari sulfonat atau sulfat berantai panjang dari Natrium (RSO3-

Na+ dan ROSO3- Na+) yang berasal dari derivat minyak nabati atau minyak bumi

(fraksi parafin dan olefin).

Deterjen sintetik mulai dikembangkan setelah Perang Dunia II, akan tetapi

karena gugus utama surfaktant ABS yang sulit di biodegradabel maka pada tahun

1965 industri mengubahnya dengan yang biodegradabel yaitu dengan gugus

utama surfaktant LAS. Proses pembuatan deterjen dimulai dengan membuat

bahan penurun tegangan permukaan, misalnya : p – alkilbenzena sulfonat dengan

gugus alkil yang sangat bercabang disintesis dengan polimerisasi propilena dan

dilekatkan pada cincin benzena dengan reaksi alkilasi Friedel – Craft Sulfonasi,

yang disusul dengan pengolahan dengan basa.

Kemampuan deterjen untuk menghilangkan berbagai kotoran yang

menempel pada kain atau objek lain, mengurangi keberadaan kuman dan bakteri

yang menyebabkan infeksi dan meningkatkan umur pemakaian kain, karpet, alat-

alat rumah tangga dan peralatan rumah lainnya, sudah tidak diragukan lagi.

Pada umumnya, deterjen mengandung bahan-bahan berikut:

1) Surfaktan (surface active agent)

Zat aktif permukaan yang mempunyai ujung berbeda yaitu hydrophile

(suka air) dan hydrophobe (suka lemak). Bahan aktif ini berfungsi menurunkan

tegangan permukaan air sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada

permukaan bahan. Surfaktan ini baik berupa anionik (Alkyl Benzene

Sulfonate/ABS, Linier Alkyl Benzene Sulfonate/LAS, Alpha Olein

Sulfonate/AOS), Kationik (Garam Ammonium), Non ionik (Nonyl phenol

polyethoxyle), Amfoterik (Acyl Ethylenediamines).

2) Builder (Pembentuk)

Zat yang berfungsi meningkatkan efisiensi pencuci dari surfaktan dengan

cara menon-aktifkan mineral penyebab kesadahan air. Baik berupa Phosphates

(Sodium Tri Poly Phosphate/STPP), Asetat (Nitril Tri Acetate/NTA, Ethylene

Diamine Tetra Acetate/EDTA), Silikat (Zeolit), dan Sitrat (asam sitrat).

3) Filler (Pengisi)

Bahan tambahan deterjen yang tidak mempunyai kemampuan

meningkatkan daya cuci, tetapi menambah kuantitas atau dapat memadatkan dan

memantapkan sehingga dapat menurunkan harga. Contoh : Sodium sulfate.

4) Additives (Zat Tambahan)

Bahan suplemen/ tambahan untuk membuat produk lebih menarik,

misalnya pewangi, pelarut, pemutih, pewarna dan sebagainya yang tidak

berhubungan langsung dengan daya cuci deterjen. Additives ditambahkan lebih

untuk maksud komersialisasi produk. Contoh : Enzyme, Borax, Sodium chloride,

Carboxy Methyl Cellulose (CMC) dipakai agar kotoran yang telah dibawa oleh

deterjent ke dalam larutan tidak kembali ke bahan cucian pada waktu mencuci

(anti redeposisi). Wangi – wangian atau parfum dipakai agar cucian berbau

harum, sedangkan air sebagai bahan pengikat.

DAFTAR PUSTAKA

Alex. 2012. Surfaktan. http://alexschemistry.blogspot.com/2012/09/surfaktan-

________surfaktan-merupakan-bahan.html, diakses tanggal 20 Oktober 2013

Anonim. 2010. Surfaktan Deterjen dan Sabun.

________http://smk3ae.wordpress.com/2010/08/28/surfaktant-deterjen-sabun-

________revisi/, diakses tanggal 20 Oktober 2013

Anonim. 2010. Apa yang Dimaksud dengan Surfaktan.

_________http://webkimia.blogspot.com/2010/10/apa-yang-dimaksud-dengan-

_________surfaktan.html, diakses tanggal 20 Oktober 2013