I. TUJUAN

Menentukan tegangan permukaan/antarmuka suatu zat cair dengan

metode tensiometer

II. PRINSIP

Berdasarkan gaya yang diperlukan untuk memisahkan cincin Pt

atau pelat kaca dari permukaan cairan yang diukur.

Berdasarkan cara du Nuoy dan pelat Wiihelmy.

III. PENDAHULUAN

Arti Tegangan Muka

Gaya tarik molekul-molekul dalam cairan sama ke segala arah,

tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan lebih tertarik “ke dalam”

cairan. Ini disebabkan karena jumlah molekul dalam fase uap lebih kecil

daripada fase cair. Akibatnya zat cair selalu berusaha mendapatkan luas

permuaan terkecil. Karena itu tetesan-tetesan cairan dan gelembung-

gelembung gas berbentuk bulat, karena bentuk ini mempunyai luas

permukaan terkecil.

Untuk memperluas permukaan cairan diperlukan kerja untuk

membawa molekul-molekul dari bagian dalam dan melawan gaya

tariknya. Tenaga permukaan adalah kerja yang diperlukan untuk

memperbesar luas permukaan cairan sebesar 1 cm2 , satuan tenaga

permukaan = erg/cm2.

Adanya gaya-gaya ke arah dalam yang nmenyebabkan adanya

kecendrungan untuk mengerut, juga menyebabkan permukaan cairan

seakan-akan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut

tegangan muka, yang didefinisikan sebagai gaya dalam dyne yang bekerja

sepanjang 1 cm pada permukaan zat cair. Satuan tegangan muka =

dyne/cm, jadi sama dengan satuan tenaga permukaan.

Pengukuran Tegangan Muka

Tegangan muka cairan dapat diukur dengan beberapa cara,

seperti dengan :

Tensiometer

Cara drop weight

Cara buble pressure

Cara capillary rise

Dalam cara tensiometer (cara du Nuoy), suatu cincin Pt

dimasukkan kedalam cairan yang diselidiki dan gaya yang diperlukan

untuk memisahkan cincin dari permukaan cairan diukur. Besarnya gaya ke

bawah akibat tegangan muka : F2 = 2 1 γ.

γ = tegangan muka

1 = Keliling lingkaran

2 = ada 2 permukaan (luar dan dalam)

Pada saat tepat cincin lepas : F1 = F2

F1 = 2 1 γ

γ = F1 .

2 1

Ada beberapa hal yang mempengaruhi tegangan permukaan, diantaranya

adalah :

1. Suhu

Makin tinggi suhu cairan, maka tegangan permukaan akan turun. Hal

ini dijelaskan oleh eötvös (tahun 1886). Eötvös menurunkan suatu

persamaan yang menyatakan

dimana : a dan k = tetapan

t = suhu

2. Konsentrasi zat terlarut

a. Surfaktan

Tegangan permukaan larutan akan turun dengan meningkatnya

konsentrasi surfaktan (zat aktif permukaan).

b. Elektrolit

Tegangan permukaan akan meningkat dengan bertambahnya

konsentrasi elektrolit dalam larutan.

3. Tekanan uap

Semakin tinggi tekanan uap maka tegangan permukaan akan turun

4. Lengkungan permukaan

Lengkungan permukaan yang ditentukan oleh jari-jari lengkungan

akan mempengaruhi tegangan permukaan.

Oleum Ricini

Oleum Ricini ( minyak jarak ) adalah minyak lemak yang diperoleh

dengan perasan dingin biji ricinus communis L.yang telah

dikupas.Pemerian cairan kental,jernih,kuning pucat atau hampir tidak

berwarna,bau lemah ; rasa manis kemudian agak pedas,umumnya

memualkan. Larut dalam 2,5 bagian etanol (90 %) P; mudah larut dalam

etanol mutlak P dan dalam asam asetat glasial P. 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. Sebagai bahan farmasi, minyak

jarak atau minyak kastroli (nama yang redundan!) digunakan untuk

menetralisasi rasa kembung (konstipasi) dan merangsang pemuntahan.

Surfaktan

Surfaktan merupakan suatu sistem koloid dimana partikel-partikel

kecil halus dari zat padat atau zat cair atau gas. Misalnya : pasir yang

halus atau lempung yang dikocok dengan air akan menghasilkan suspensi,

dimana partikel-partikel halus dengan terdispersi mengendap dengan

lamban sekali dan saling bertolakan sehingga tak mudah mengumpul.

Lambang umum untuk suatu surfaktan :

Ekor hidrofobik Kepala hidrofilik

Struktur surfaktan Anionik:

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan

mematahkan ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Mereka

melakukan hal ini dengan menaruh kepala-kepala hidrofiliknya pada

permukaan air dengan ekor-ekor hidrofobiknya terentang menjauhi

permukaan. Lihat gambar di bawah.

IV. Alat dan Bahan

Bahan :

Parafin cair

Oleum ricini (minyak jarak)

Texaphon 2%

Tween

Peralatan :

Tensiometer (alat pengukur tegangan muka)

Cawan petri

Beaker glass

Batu timbangan

Gelas ukur

Pipet

V. PROSEDUR

Alat pengukur tegangan permukaan (tensiometer) dikalibrasi

terlebih dahulu dengan menentukan titik nol.

Zat cair uji yang ditentukan dituangkan ke dalam cawan petri.

Dicelupkan bagian kawat/pelat kaca tepat pada permukaan cairan.

Diberikan beban sehingga kawat/pelat kaca lepas dari permukaan.

Ditentukan massa yang sesuai dengan gaya yang dapat

memisahkan kawat/pelat kaca dari cairan uji.

Dicatat dan dihitung tegangan permukaan:

Diulangi percobaan 1-6 dengan masing-masing zat cair yang diuji

ditambahkan surfaktan (Tween)

Menggunakan pelat kaca : γ = F .

2 (p + t)

Menggunakan cincin kawat : γ = F .

4 π r

Keterangan :

F = Beben (m.g)

p = Panjang kaca

t = Tebal kaca

r = Jari-jari

γ = Tegangan permukaan/antarmuka

VI. DATA PENGAMATAN

Bahan Uji Bobot beban

Cincin Pt Pelat kaca

Parafin Cair 1 g

1 g

1 g

0,6 g

0,6 g

0,6 g

Ol. Riccini 1,8 g

1,8 g

1.8 g

1,3 g

1,3 g

1,3 g

Texaphon 2% 1,3 g

1,3 g

1,3 g

0,7 g

0,7 g

0,7 g

Parafin Cair

+

Tween

1,4 g

1,4 g

1,5 g

0,8 g

0,8 g

0,8 g

Ol. Riccini

+

Tween

2 g

2 g

2 g

1,5 g

1,5 g

1,5 g

Texaphon 2%

+

Tween

2,1 g

2,1 g

2,1 g

0,8 g

0,9 g

0,9 g

Perhitungan

Diketahui :d = 3,9 cmp = 5 cml = 0,2 cm

Ditanyakan : γ (tegangan permukaan)

Jawab :Keliling cincin = Лd = 22 x 3,9 = 12,26 cm

7

Keliling plat kaca = 2p + 2l = 2(5) + 2(0.2) = 10 + 0,4 = 10,4 cm

Menggunakan cincin : γ = m.g . K

Parafin Cair : γ = ( 1 x 9,8 ) 12,26 = 9.8

12,26 = 0,799 dyne/cm

Ol. Riccini : γ = ( 1,8 x 9,8 ) 12,26 = 17,64 12,26 = 1,438 dyne/cm

Texaphon 2% : γ = ( 1,3 x 9,8 ) 12,26 = 12,74 12,26 = 1,039 dyne/cm

Parafin cair+tween : γ = ( 1,4 x 9,8 ) 12,26 = 13,72 12,26 = 1,119 dyne/cm

Ol. Riccini+tween: γ = ( 2 x 9,8 ) 12,26 = 19,6 12,6 = 1,598 dyne/c

Texaphon 2% + Tween: γ = (2,1 x 9,8) 12,26

= 20,58 12.26= 1.678 dyne/cm

Menggunakan Kaca :

γ = m.g . K

Parafin cair : γ = ( 0,6 x 9,8 ) 10,4 = 5.88 10,4 = 0,565 dyne/cm Ol. Riccini : γ = ( 1,3 x 9,8 ) 10,4

= 12,74 10,4

= 1,225 dyne/cm

Texaphon : γ = ( 0,7 x 9,8 ) 10,4

= 6,86 10,4

= 0,659 dyne/cm

Parafin cair+tween: γ = ( 0,8 x 9,8 ) 10,4 = 7,84 10,4 = 0,753 dyne/cm

Ol. Riccini+tween: γ = ( 1,5 x 9,8 ) 10,4 = 14,7 10,4 = 1,413 dyne/cm

Texaphon 2%+tween: γ = ( 0.8 x 9,8 ) 10,4 = 7,84 10,4

= 0,753 dyne/cm

γ2 = (0,9 x 9,8) 10,4

= 8,82 10,4

= 0,848 dyne/cm

VII. PEMBAHASAN

Dalam percobaan yang kami lakukan digunakan sampel oleum

riccini, parafin cair dan texaphon. Setiap zat yang di ujikan menghasilkan

tegangan permukaan yang berbeda-beda.Hal ini karena dipengaruhi oleh

konsentrasi setiap zat uji.

Yang mempengaruhi tegangan permukaan suatu zat uji adalah

suhu konsentrasi zat terlarut, tekanan uap dan lengkungan permukaan.

Dalam percobaan yang kami lakukan adalah mengetahui pengaruhnya

dengan konsentrasi zat terlarut.

Selain menguji tegangan permukaan masing-masing zat uji, kami

juga melakukan percobaan dengan mencampurkan larutan uji dengan

tween. Tween adalah nonionik surfaktan dan emulsifier berasal dari

polyethoxylated sorbitan dan asam oleat , dan sering digunakan dalam

makanan. Tween merupakan cairan, kuning kental larut dalam air. Tween

termasuk dalam salah satu surfaktan. surfaktan adalah zat yang dapat

menurunkan tegangan permukaan karena mempunyai dua buah gugus

yaitu gugus hidrofilik (polar) dan hidrofobik (nonpolar) yang mana apabila

memecah tegangan permukaan pada air (H2O) zat polar maka yang akan

menurunkan tegangan permukaan bagian kepala hidrofiliknya. Akan

tetapi untuk memecahkan tegangan permukaan pada minyak (Ol. Ricini)

zat nonpolar maka yang akan menurunkan tegangan permukaan adalah

gugus hidrofobiknya (bagian ekornya).

Pada percobaan yang kami lakukan adalah menentukan besarnya

tegangan permukaan dari suatu zat dan pengaruh surfaktan terhadap

tegangan. Alat yang kami gunakan adalah tensiometer yang cara kerjanya

adalah menentukan gaya yang diperlukan untuk memisahkan kaca atau

cincin Pt dari zat uji.

Dari data yang kami hasilkan bahwa surfaktan dapat menurunkan

tegangan permukaan. Ada beberapa kekeliruan (permasalahan) yaitu

dengan penambahan surfaktan, ternyata ada yang mengalami penurunan

tegangan permukaan dan kenaikkan tegangan permukaan, baik itu pada

plat kaca atau cincin Pt. Mungkin pada permasalahan yang pertama

kenapa dengan penambahan surfaktan menaikkan tegangan permukaan

karena pada waktu melarutkan surfaktan ke zat uji tidak merata atau

karena bolak-balik penambahan/penukaran pelarut menimbulkan

kesalahan dalam pengukuran. Mungkin pada permasalah yang kedua

dengan alat uji yang berbeda pada konsentrasi uji dan surfaktan yang

sama tegangan permukaan berbeda karena sensitifitas alat yang tinggi

atau mungkin juga karena alat tersebut tidak memenuhi standar yaitu

pada penentuan dengan penentuan menggunakan pelat kaca atau cincin

Pt.

pengetahuan tentang surfaktan harus dikuasai dengan baik oleh

seorang farmasis, karena pada saat formulasi mencampurkan dua buah

yang berbeda kepolarannya yaitu polar dan nonpolar atau antara fasa air

dengan minyak. Kedua fasa tersebut tidak akan bercampur karena adanya

tegangan antarmuka. Oleh karena itu untuk menurunkan tegangan

permukaan pada kedua zat tersebut diperlukan surfaktan yang akan

dihasilkan sediaan minyak yang terdisfersi dalam air (M/A) atau sediaan

air yang terdisfersi dalam minyak (A/M) sediaan terebut disebut emulsi

atau suspensi

VIII. KESIMPULAN

Bahan Uji Tegangan Permukaan

(dyne/cm)

Cincin Pelat kaca

Parafin Cair 0,799 0,565

Ol. Riccini 1,438 1,225

Texaphon 2% 1,039 0,659

ParafinCair + Tween 1,119 0,753

Ol. Riccini+ Tween 1,598 1,413

Texaphon 2% + Tween

1.678

0,753

0,848

Penambahan surfaktan dalam zat uji dapat menurunkan tegangan

permukaan suatu cairan dan bisa juga menaikkan tegangan permukaan

zat uji.

Tegangan permukaan suatu zat dipengaruhi oleh suhu,

penambahan zat terlarut (surfaktan), tekanan uap dan lengkungan

cairan.

Prinsip kerja tensiometer berdasarkan hukum Newton dan

Archimides.

IX. DAFTAR PUSTAKA

1. Alfred Martin, James Swarbrick, dan Arthur Cammarata. 2008.

Farmasi Fisik: Dasar-Dasar Farmasi Fisik Dalam Ilmu Farmasetika

Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: UI-Press

2. Bird,T. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. PT Gramedia.Jakarta.

3. 1979. Farmakope Indonesia. Edisi Ketiga. Departemen Kesehatan

Republik Indonesia. Jakarta.

4. Sukardjo.2002. Kimia Fisika. Edisi Ketiga . Rineka Cipta. Jakarta.

PEMBAHASAN