LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIKA

PERCOBAAN V

VISKOSITAS DAN RHEOLOGI

Disusun Oleh:

NAMA : N. Keu-Keu Widya Utami (10060313021)

Asep Hema (10060313022)

Delia Mauliandani (10060313023)

Wiewied Dwi Ariestiawati (10060313024)

Nanda Auzia (10060313025)

Pany Febriyani (10060313027)

Shifana Tri Armyta (10060313029)

SHIFT : A (08.30 - 12.00)

KELOMPOK : 4

ASISTEN : Filza Haiwa Warman, S.Farm

TANGGAL PRAKTIKUM : 23 September 2014

TANGGAL PENYERAHAN : 30 September 2014

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ISLAM BANDUNG

2014

VISKOSITAS DAN RHEOLOGI

1.1 TUJUAN PERCOBAAN

1. Menerangkan arti viskositas dan rheologi

2. Membedakan cairan Newton dan cairan Non-Newton

3. Menggunakan alat-alat penentuan viskosita dan rheologi

4. Menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton dan Non-Newton

5. Menerangkan pengaruh BJ terhadap viskosita larutan

2.1 DASAR TEORI

Viskositas adalah ukuran tahanan (resistensi) dari suatu cairan untuk

mengalir. Viskositas digunakan untuk menyatakan berapa daya tahan dari

aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viskometer mengukur

kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila

cairan itu mengalir cepat maka berarti viskositas dari cairan itu rendah. Dan

bila cairan itu mengalir lambat maka berarti viskositas dari cairan itu tinggi.

Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui

tabung silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan

dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut Poiseulle, jumlah

volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu. (Dudgale, 1986)

Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir

daripada gas, hingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar

daripada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur,

sedangkan viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien

viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar dan tidak tergantung tekanan ,

tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tekanan. (Martin, 1993)

Viskositas biasanya diterima sebagai “kekentalan” atau penolakan

terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid

kepada aliran sebagai cara untuk mengukur gesekan fluid. Prinsip dasar

penerapan viskositas digunakan dalam sifat alir zat cair atau rheologi.

(Moechtar, 1990)

Rheologi, berasal dari bahasa Yunani mengalir (rheo) dan logos (ilmu),

digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Crawford (seperti

dilaporkan oleh Fischer) untuk menggambarkan aliran cairan dan deformasi

dari padatan. Sifat-sifat rheologi dari dispersi heterogen lebih kompleks dan

tidak dapat dinyatakan dalam suatu satuan tunggal. (Martin, 1983)

Beberapa tahun terakhir ini, prinsip dasar rheologi telah digunakan

dalam penyelidikan cat, tinta, berbagai adonan, bahan-bahan untuk membuat

jalan, kosmetik, produk hasil peternakan, serta bahan-bahan lain.

Penyelidikan viskositas dari cairan sejati, larutan dan sistem koloid baik yang

encer maupun yang kental jauh lebih bersifat praktis daripada bernilai teoritis.

Scott-Blair mengenali pentingnya rheologi dalam farmasi dan menyarankan

penerapannya dalam formulasi dan analisis dari produk farmasi tersebut

seperti: emulsi, pasta, suppositoria dan penyalutan tablet. Pabrik pembuat

krim obat dan krim kosmetik, pasta, serta lotion harus sanggup menghasilkan

suatu produk yang mempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat

diterima oleh pemakai krim tersebut. Pabrik pembuat juga harus sanggup

memproduksi kembali sediaan dengan kualitas yang sama untuk tiap batch.

Dalam kebanyakan industri umumnya, kebijaksanaan mengenai konsistensi

yang tepat dibuat oleh orang yang telah dilatih dan berpengalaman lama yang

dapat menangani bahan tersebut secara periodik selama pembuatan untuk

menentukan “rasa” (kelembutan)-nya dan “body” (konsistensi)-nya. Tetapi

variabilitas dari pengujian subjektif pada waktu yang berbeda serta berbagai

perbedaan kondisi lingkungan memang sudah dikenal. Keberatan yang lebih

serius dilihat dari sudut ilmiah ialah gagalnya metode subjektif ini untuk

membedakan berbagai sifat yang meliputi konsistensi total dari produk

tersebut. Jika karakteristik fisika masing-masing ini dirancang dan dipelajari

secara objektif menurut metode analitis dari rheologi, dapat diperoleh

imformasi yang berharga untuk digunakan dalam memformulasi produk-

produk farmasi yang lebih baik. (Martin, 1983)

Rheologi meliputi pencampuran dan aliran dari bahan, pemasukan ke

dalam wadah, pemindahan sebelum digunakan, apakah dicapai dengan

penuangan dari botol, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari suatu jarum

suntik. Rheologi dari suatau produk tertentu yang dapat berkisar dalam

konsistensi dari bentuk cair ke semisolid sampai kepadatan, dapat

mempengaruhi penerimaan bagi si pasien, stabilitas fisika dan bahkan

availabilitas biologis. Jadi viskositas telah terbukti mempengaruhi laju

absorpsi obat dari saluran cerna. (Martin, 1983)

Sifat-sifat rheologi dari sitem farmasetik dapat mempengaruhi

pemilihan alat yang digunakan untuk memproses produk tersebut dari

pabriknya. Tidak adanya perhatian lebih dalam pemilihan alat bisa

menyebabkan hasil yang tidak di inginkan, dari segi karakteristik alirannya,

oleh karena itu penting untuk memilih alat yang tepat.(Martin, 1983)

Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebagai

berikut :

1. Sistem Newton

Viskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan

mensimulasikan zat cair dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada

gambar berikut :

Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar

satu sama lain. Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya

bergerak dengan kecepatan konstan, sehingga setiap lapisan akan bergerak

dengan kecepatan yang berbanding langsung dengan jaraknya terhadap

lapisan terbawah yang tetap. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan

yang dipisahkan dengan jarak dx adalah dv/dx atau kecepatan geser (rate

of share). Sedangkan gaya satuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkan

zat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser (shearing stress) (Astuti

dkk, 2008).

Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran

dari cairan secara kuantitatif. Dan menemukan bahwa makin besar

viskositas suatu cairan maka makin besar pula gaya persatuan luas

(shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu rate of shear

tertentu. Oleh karena itu rate of shear harus berbanding langsung dengan

shearing stress, atau:

[ FʹA

=η .dvdx ] dimana, [F=Fʹ

A ] ; [G=dVdx ]

Dimana ŋ adalah koefisien viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai

viskositas saja. Persamaan di atas seringkali ditulis sebagai

[η= FG ]

= dyne.cm-2.cm.cm-1.detik

= dyne.cm-2.detik

= g.m-1.detik-1

= poise (1poise=100 centiPoise)

Satuan viskositas adalah poise, dinyatakan sebagai shearing force

yang dibutuhkan untuk menghasilkan kecepatan 1 cm/detik antara dua

bidang cairan yang pararel dimana luas masing-masing adalah 1cm2 dan

dipisahkan oleh jarak 1cm. Satuan cgs unruk poise adalah dyne detik cm -2

(yakni, dyne detik/cm2 ) atau g cm-1 detik-1 (yakni, g/cm detik). Satuan

yang lebih enak digunakan adalah centipoises cp (jamak,cps) 1 cp sama

dengan 0.01 poise istilah fluiditas. (Martin, 1983)

Cairan Newton adalah tipe cairan yang mengikuti hukum Newton

dimana nilai sharing stress sebanding dengan nilai rate of share (kecepatan

geser), sehingga viskositas nya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan

tidak tergantung pada kecepatan geser, jadi viskositasnya cukup ditentukan

pada satu kecepatan geser. Ketergantungan suhu dan teori viskositas, bila

viskositas gas meningkat dengan meningkatnya suhu, maka viskositas

cairan justru menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu

cairan yang merupakan kebalikan dari viskostas akan meningkat dengan

makin tingginya temperature. Kertegantungan viskositas cairan terhadap

temperature untuk sebagian besar zat dinyatakan oleh persamaan kinetika

Arrhenius :

η = AeEv/Rt

Di mana A adalah suatu konstanta yang bergantung pada bobot molekul

dan volume molar dari cairan tersebut, dan Ev adalah suatu energi

pengaktifan yang dibutuhkan untuk memulai aliran antara molekul-

molekul tersebut. (Martin, 1983)

2. Sistem Non-Newton

Hampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi

yang terbentuk emulsi, suspensi dan sediaan setengah padat tidak

mengikuti hukum Newton (cairan non-Nowton). Viskositas cairan

semacam ini bervariasi pada setiap kecepatan geser, sehingga untuk

mengetahui sifat alirannya dilakukan pengukuran pada beberapa kecepatan

geser. Berdasarkan grafik sifat alirannya (rheogram), cairan non-Newton

terbagi menjadi dua kelompok, yaitu:

a.Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu (kurva naik

berhimpik dengan kurva turun). Kelompok ini terbagi atas tiga jenis,

yaitu:

- Aliran Plastik

Kurva memperlihatkan suatu badan yang membentuk aliran

plastik, badan demikian dikenal sebagai Bigham bodies yang diambil

dari nama pencetus rheologi modern (Bingham) dan juga penemu

pertama zat-zat plastis dan menyusunnya secara sistematis.

Kurva aliran plastik tidak melalui titik (0,0) tapi memotong

sumbu shearing stress (atau akan memotong, jika bagian lurus dari

kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu

yang dikenal sebagai harga yield. Bingham bodies tidak akan mengalir

sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut.

Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak seperti

bahan elastis. Ahli rheologi menggolongkan bigham bodies sebagai

suatu bahan yang mempuyai/memperlihatkan yield value, seperti

halnya zat padat. Sedang zat-zat yang mulai mengalir pada shearing

stress terkecil didefinisikan sebagai cairan. Yield value adalah suatu

sifat yang penting dari dispersi-dispersi tertentu.

Kemiringan rheorgram disebut mobilitas (mobility), analog

dengan fluiditas dalam sistem Newton dan kebalikannya dikenal

sebagai viskositas plastik. U persamaan yang menggambarkan aliran

plastis adalah:

U=(F-f) / G

Di mana f adalah yield value, atau intersept pada sumbu shear stress

dalam dyne cm ²־ dan F serta G adalah seperti yang telah didefinisikan

sebelumnya.

Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang

terflokulasi dalam suspense pekat. Akibatnya terbentuk struktur

kontinu di seluruh sisitem. Adanya yield value disebabkan oleh

adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan disebabkan

gaya van der waals yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi,

akibatnya yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi.

Makin banyak suspense yang terflokulasi makin tinngi yield valuenya.

Kekuatan friksi antara partikel-partikel yang bergerak dapat juga

memberi andil pada yield value tersebut. (Martin, 1983)

- Aliran Pseudoplastik

Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis,

misalnya dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metilselulosa

dan natrium karboksimetil selulosa menunjukkan aliran pseudoplastik.

Sebagai aturan umum, aliran pseudoplastik diperlihatkan oleh

polimer-polimer dalam larutan, yang merupakan kebalikan dari sistem

plastik yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam

suspensi. Kurva konsistensi untuk bahan pseudoplatis mulai pada titik

(0,0) atau paling tidak mendekatinya pada rate of share rendah.

Akibatnya, berlawanan dengan bingham bodies, tidak ada yield value.

Tapi karena tidak ada bagian kurva yang linear, maka kita tidak dapat

menyatakan viskositas dari suatu bahan pseudoplastik dengan suatu

harga tunggal. (Martin, 1983)

- Aliran Dilatan

Viskositas cairan dilatan meningkat dengan meningginya

kecepatan geser, karena terjadi peningkatan volume antar partikel

sehingga pembawa tidak lagi mencukupi (Astuti dkk, 2008).

Pada cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu, apabila

tekanan geser dihilangkan, sistem akan segera kembali ke kondisi

semula. Oleh karena itu, kurva menaik dan menurun akan berhimpit.

Pada cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu, apabila tekanan

geser diturunkan, cairan tidak mengikuti kecepatan geser semula

sehingga kurva menaik dan menurun tidak berhimpit. Akibatnya

terbentuk suatu celah yang dinamakan hyteresis loop (Astuti dkk,

2008).

b.Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu (kurva naik tidak

berhimpit dengan kurva turun). Kelompok ini terbagi menjadi tiga jenis,

yakni:

- Aliran Tiksotropik

Pada aliran tiksotropik, kurva menurun berada di sebelah kiri

kurva menaik. Fenomena ini umumnya dijumpai pada zat yang

mempunyai aliran plastik dan pseudoplastik. Kondisi ini disebabkan

karena terjadinya perubahan struktur yang tidak segera kembali ke

keadaan semula pada saat tekanan geser diturunkan. Sifat aliran

semacam ini umumnya terjadi pada partikel asimetrik (misalnya

polimer) yang memiliki banyak titik kontak dan tersusun membentuk

jaringan tiga dimensi. Pada keadaan diam, sistem akan membentuk gel

dan bila diberi tekanan geser, gel akan berubah menjadi sol (Astuti

dkk, 2008).

- Aliran Rheopeksi

Adalah aliran terbentuknya gel menjadi sol, pada saat stress

ditiadakan, struktur tersebut mulai terbentuk kembali, proses ini tidak

akan timbul dengan cepat, tetapi secara bertahap dan terjadi restorasi

dari konsistensi pada saat partikel – partikel asimetris berhubungan

satu dengan lainya disebabkan terjadi pergerakan Brown. Karena itu

rheogram yang didapat dari tiksotropik sangat bergantung pada laju

yang meningkatkan dan yang mengurangi shear serta lamanya waktu

sampel tersebut mengalami rate of shear. Dengan kata lain riwayat

sampel tersebut mempunyai efek terhadap sifat rheologi dari suatu

sitem tiksotropik. Ketika digunakan shear dan aliran dimulai, struktur

ini mulai memecah apabila titik hubungan tersebut memisah dan

partikel – parikel menjadi lurus, maka bahan tersebut akan mengalami

transformasi dari gel ke sol dan menujukan shear-thinning.

- Antitiksotropik

Adalah suatu gejala kenaikan dalam hal kekentalan atau hambatan

(resistensi) mengalir dengan bertambahnya waktu shear ini telah

diselidiki oleh Chong et al.10 dalam analisis rheologi dari magma

magnesia. Dari penyelidikan bahwa magma magnesia di shear

berganti – ganti pada rate of shear yang meningkat, kemudian

menurun, magma tersebut akan terus mengental (suatu peningkatan

dalam shearing stress per unit shear rate). Tetapi pada laju yang

menuun dan akhirnya mencapai suatu keaadan seimbang, di mana

putaran selanjutnya dari laju shear yang menaik –menurun tidak lagi

meningkatkan konsitensi dari bahan tersebut. Karakteristik

antitiksotropik system keseimbangan yang didapat seperti gel dan

mempunyai kemampuan tersusupensi dengan baik, namun mudah di

tuang. Tetapi jika didiamkan, bahan tersebut kembali ke sifat sol nya.

Pemilihan metode dan alat yang tepat untuk menentukan viskositas dan

rheologi sangat penting.

1. Metode Penentu Viskositas dan Rheologi

Berhasil tidaknya penentuan dan evaluasi sifat-sifat rheologi dari suatu

sistem tertentu bergantung pada pemilihan metode peralatan yang tepat,

ada dua jenis viskometer, yaitu:

a. Viskometer satu titik

Alat ini bekerja pada rate of shear tunggal, sehingga dapat digunakan

untuk cairan Newton yang rate of shear-nya berbanding langsung

dengan shearing stress. Yang termasuk kedalam jenis ini misalnya

viskometer kapiler, bola jatuh, penetrometer, plateplastometer, dll.

b. Viskometer titik ganda

Alat ini bekerja pada berbagai rate of shear, sehingga tepat untuk

digunakan pada cairan non-Newton. Dengan menggunakan alat ini

dapat diperoleh rheogram lengkap untuk menentukan karakteristik sifat

aliran suatu sistem. Yang termasuk kedalam jenis viskometer ini adalah

viskometer rotasi tipe Stromer, Brookfield, Rotovisco, dll.

2. Alat Penentu Viskositas dan Rheologi

Pada percobaan ini akan dilakukan penentuan viskositas dan rheologi

dengan menggunakan viskometer bola jatuh, penetrometer dan viskometer

rotasi.

a. Viskometer bola jatuh

Prinsip alat adalah suatu bola gelas atau bola besi jatuh kebawah

dalam suatu tabung gelas yang hampir vertikal, mengandung cairan

yang diuji pada temperatur konstan. Laju jatuhnya bola yang

mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah kebalikan fungsi

viskositas sampel tersebut dapat dihitung dengan rumus:

N = t (Sb – Sf). B

Dimana, masing-masing adalah:

N = Viskositas (poise)

t = Waktu interval dalam detik (lamanya bola jatuh antara dua titik)

Sb= Gravitasi jenis dari bola

Sf = gravitasi jenis dari cairan

B = Konstanta untuk bola tertentu (besarnya sudah ada pada pedoman

penggunaan alat tersebut)

b. Penetrometer

Penetrometer adalah alat yang dipergunakan untuk menentukan

konsistensi sediaan setengah padat baik dibidang farmasi maupun non

farmasi seperti penentuan konsistensi aspal, vaselin, lamak pelunas,

malam, adonan semen, dll. Penetrometer termasuk kedalam kelompok

viskometer satu titik.

Penetrasi dinyatakan dalam satuan sepersepuluh milimeter (1/10

ml) yang merupakan kedalaman kerucut atau jarum standar menembus

sampel tegak lurus dalam wadah dan suhu tertentu.

Cara kerjanya, sampel ditempatkan ditengah lempeng, kemudian

dinaikan posisinya sampai dibawah kerucut. Biasanya pengukuran

dilakukan pada suhu 25˚C selama 5 detik, sampel tersebut di shear

antara lempeng yang diam dan kerucut yang brputar. Rate of shear

dalam putaran per menit dinaikan atau diturunkan oleh sebuah dial

pemilih dan tarikan kental atau puntiran (shearing stress) yang

dihasilkan pada kerucut dibaca pada skala penunjuk.

Viskositas (poise) dari cairan Newton yang diukur dihitung dengan

menggunakan persamaan:

Aliran Newton : [μ = C. T/rpm]

Aliran Plastis : [μ = C. T – Tf/rpm]

Dimana, masing-masing adalah:

μ = Viskositas plastis (poise)

C = Konstanta alat

T = Puntiran (torque) yang terbaca

Tf =Puntiran (torque) pada sumbu shearing stress (diekspoitasi

dari bagian linier kurva)

rpm = Jumlah putaran per menit (rotate per minute)

c.Viskometer rotasi

Viskometer jenis ini dapat dipergunakan untuk mengukur

viskositas dan sifat aliran cairan. Viskosimeter rotasi terdiri dari dua

bagian yaitu mangkuk silindris (cup) dan silindrer pemutar (bob).

Berdasarkan pembagian tersebut, dikenal dua jenis viskosimeter rotasi,

yaitu:

- Jenis couette, yaitu berputar adalah mangkuk silindrisnya

- Jenis searle, yang berputar adalah silinder pemutarnya

Contoh Viskosimeter Jenis Searle adalah Viskosimeter Stormer Dan

Brookfield.

Untuk menghitung viskositas digunakan persamaan berikut

Aliran Newton : [μ = Kv . W/rpm]

Aliran Plastis : [μ = Kv . W – Wf/rpm]

Dimana, masing-masing adalah:

μ = Viskositas plastis (poise)

Kv = Konstanta alat

W = Beban yang diberikan (gram)

Wf = Beban pada yied value (gram)

rpm = Jumlah putaran per menit (rotate per minute)

Untuk menghitung Kv umumnya digunakan cairan baku pembanding

(BP) yang telah diketahui viskositasnya. Untuk mengetahui sifat

alirannya, diplot kurva antara rpm dengan beban yang diberikan (W).

Untuk mengetahui sifat aliran, dibuat kurva antara rpm dengan

usaha yang dibutuhkan untuk memutar spindel. Usaha dapat dihitung

melalui perkalian angka yang terbaca pada skala dengan 7,187

dyne.cmˉ¹ (viskosimeter Brookfield tipe RV) dan 673,7 dyne.cmˉ¹

(viskosimeter Brookfield tipe LV).

MONOGRAFI

Zat aktif yang digunakan adalah Gliserin, Carboxy Methyl Celulosa

Natrium, Pulvis Gumi Arabicum, Propilenglikol, Sirupus Simplex dengan

monografi sebagai berikut:

1. Gliserin/Gliserol/Glycerolum (C3H8O3)

Pemerian Cairan seperti sirop; jernih, tidak berwarna; tidak berbau; manis

diikuti rasa hangat. Higroskopik, jika disimpan lama pada suhu rendah

dapat memadat membentuk massa hablur tidak berwarna yang tidak

melebur hingga suhu mencapai kurang lebih 20˚.

Kelarutan Dapat campur dengan air, dan dengan etanol (95%) P; praktis

tidak larut dalam kloroform P dan dalam eter P; dan dalam minyak lemak.

Penyimpanan Dalam wadah tertutup baik.

Khasiat dan penggunaan zat tambahan

Identifikasi

Panaskan dengan kalium bisulfate P; terjadi uap merangsang.

Jika dibakar dengan sedikit natrium karbonat P diatas nyala api, terjadi

nyala hijau.

Bobot per ml 1,255 sampai 1,260, sesuai dengan kadar 98,0 % sampai

100,0% C3H8O3

Indeks Bias Antara 1,471 dam 1,474

(Farmakope Indonesia, Ed. III, 1979. Hal 271)

2. Carboxy Methyl Celulosa Natrium (CMC-Na)

Garam natrium dari polikarboksimetil eter selulosa, mengandung tidak

kurang dari 6,5% dan tidak lebih dari 9,5% natrium dihitung dari zat yang

telah dikeringkan.

Pemerian Serbuk atau granul, putih sampai krem, higroskopik.

Kelarutan Mudah terdispersi dalam air membentuk larutan koloidal, tidak

larut dalam etanol, dalam eter dan dalam pelarut organic.

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah yang tertutup rapat

( Farmakope Indonesia , Ed 1V , 1995 Hal 323)

3. Pulvis Gumi Arabicum (PGA)

Pemerian Serbuk, putih atau putih kekuningan, tidak berbau.

Kelarutan Larut hamper sempuran dalam air, tetapi sangat lambat,

meninggalkan sisa bagian tanaman dalam jumlah sangat sedikit, dan

memberikan cairan seperti musilago, tidak berwarna atau kekuningan,

kental, lengket, transparan, bersifat asam lemah terhadap kertas lakmus

biru, praktis tidak larut dalam etanol dan dalam eter.

Identifikasi Agar dan gom sterkulia, agar dan tragakan, pati dan dekstrin,

sakarosa dan fruktosa, tannin, zat tidak larut, susut pengeringan.

Batas mikroba Tidak bioleh mengandung Escherichia coli, dilakukan

penetapan menggunakan 1,0 g.

Wadah dan penyimpanan Dalam wadah yang tertutup baik.

(Farmakope indonesia , Ed IV,1995 , Hal 781)

4. Propilenglikol (C3H8O2)

Pemerian Cairan kental, jernih, tidak berwarna, tidak berbau, rasa agak

manis, higroskopik.

Kelarutan Dapat campur dengan air, dengan etanol (95%) dan dengan

kloroform; larut dalam 6 bagian eter; tidak dapat campur dengan eter

minyak tanah dan dengan minyak lemak.

Bobot per ml : 1,035 gr sampai 1,037 gr.

Jarak Didih Pada suhi 1850 sampai 1890 tersuling tidak kurang dari 95,0%

v/v

Indeks bias : 1,035 sampai 1,433

(Farmakope Indonesia, Ed. III, 1979. Hal 271)

5. Sirupus Simplex

Pembuatan Gula pasir ditambahkan Aqua dest, 65 gram glukosa dilarutkan

dalam air panas hingga diperoleh 100 ml larutan.

Pemerian Cairan jernih, tidak berwarna.

Penetapan Kadar Memenuhi syarat penetapan Sakarosa yang tertera pada

sirupi.

Penyimpanan Dalam wadah tertutup rapat, ditempat sejuk

(Farmakope Indonesia Edisi III)

3.1 ALAT DAN BAHAN

ALAT BAHAN

Viskometer Hoppler

Viskometer Brookfield

Timbangan analitik

Batang pengaduk

Piknometer

Stopwatch

Spindle

Mortar

Beaker glass

Gliserin

Propilenglikol

Sirupus simplex

CMC Na 1%

PGA 1%

Aqua dest

Glukosa

4.1 PROSEDUR KERJA

A. Viskometer Hoppler (Bola Jatuh)

Dengan menggunakan viscometer Hoppler, tentukan viskositas mutlak dari

bermacam-macam cairan Newton: Gliserin, Propilenglikol dan Sirupus

Simplex

A. Viscometer Brookfield

Ditentukan sifat aliran : Gliserin, CMC Na 1% dan PGA 1%

Di isi tabung yang ada di dalam alat dengan cairan yang akan diukur viskositasnya sampai hampir penuh

Di masukkan bola yang sesuai

Di tambahkan cairan sampai tabung penuh dan di tutup sedemikian rupa, sehingga tidak terdapat gelembung udara di dalam tabung

Setelah bola turun melampaui garis awal, bola di kembalikan ke posisi semula dengan cara membalikkan tabung

Di catat waktu tempuh bola melalui tabung mulai dari garis m1 sampai

Ditentukan bobot jenis (BJ) cairan dengan menggunakan piknometer

Dihitung viskositas cairan dengan menggunakan rumus yang sesuai

Dijelaskan pengaruh BJ terhadap viskositas larutan

Dipasang spindle pada gantungan spindle

Diturunkan sedemikian rupa, sehingga batas spindle tercelup kedalam cairan yang akan diatur viskositasnya.

5.1 HASIL DAN PENGOLAHAN DATA

1. PERHITUNGAN CMC Na dan PGA

CMC Na 1% = 1

100x500= 5 gram

500 mL

PGA 10% = 10

100x500=50 gram

500 mL

2. BOLA JATUH

Bola Ke- GLISERIN PROPILENGLIKOL SIRUPUS SIMPLEX

1 - - -

2 - 05.47 menit 02.18 menit

3 - 01.13 menit 20.11 detik

4 02.54 menit 16.06 detik 03.89 detik

5 14.45 detik 01.21 detik 01.30 detik

6 02.44 detik - -

3. PERHITUNGAN BJ BOLA JATUH

Dipasang stop kontak

Dibiarkan spindle berputar dan dicatat angka viskositasnya yang tertera

Dengan mengubah-ubah rpm, akan diperoleh viskositas cairan diberbagai rpm

Dibuat grafik antara rpm dan viskositas, kemudian ditentukan tipe aliran dari masing-masing zat

Dijelaskan pengaruh BJ terhadap viskositas larutan

Dihidupkan motor sambil menekan tombol

BJ = W 3−W 1W 2−W 1

W1 = 16,142 gram (berat piknometer kosong)

W2 = 24,932 gram (berat piknometer + air )

W3 = 27,138 gram (berat piknometer + gliserin )

W3 = 25,241 gram (berat piknometer + propilenglikol)

W3 = 27,171 gram (berat piknometer + sirupus simplex)

1. BJ Gliserin = 27,138−16,14224,932−16,142 =

10,9968,79 = 1,25

g

cm3

2. BJ Propilenglikol = 25,241−16,14224,932−16,142 =

9,0998,79 = 1,035

g

cm3

3. BJ Sirupus simplex = 27,171−16,14224,932−16,142 =

11,0298,79 = 1,254

g

cm3

4. PERHITUNGAN VISKOSITAS BOLA JATUH

Density / Berat jenis

Bola 1 = 2,2197

Bola 2 = 2,2194

Bola 3 = 8,1279

Bola 4 = 8,1270

Bola 5 = 7,7145

Bola 6 = 7,6815

Ball Constant Forward

Bola 1 = 0,01037

Bola 2 = 0,10367

Bola 3 = 0,0932

Bola 4 = 0,497

Bola 5 = 6,734

Bola 6 = 35,08

A. Viskositas gliserin

Pada literatur minimum falling time yang seharusnya yaitu 30 detik,

maka hanya pada bola ke-4 saja yang dapat dihitung :

Bola ke-4

Ƞ = t (Sb-Sf) B

Ƞ = 174 (8,1270 – 1,250) 0,497

Ƞ = 175 (6,877) 0,497

Ƞ = 594,7 poise

B. Viskositas propilenglikol

Pada literatur minimum falling time yang seharusnya yaitu 30 detik,

maka hanya pada bola ke-2 dan ke-3 saja yang dapat dihitung :

Bola ke-2

Ƞ = t (Sb-Sf) B

Ƞ = 347 (2,2194-1,035) 0,10367

Ƞ = 347 (1,184) 0,10367

Ƞ = 42,59 poise

Bola ke-3

Ƞ = t (Sb-Sf) B

Ƞ = 73 (8,1279-1,035) 0,0932

Ƞ = 73 (7,093) 0,0932

Ƞ = 48,25 poise

C. Viskositas sirupus simplex

Pada literatur minimum falling time yang seharusnya yaitu 30 detik,

maka hanya pada bola ke-2 saja yang dapat dihitung :

Bola ke-2

Ƞ = t (Sb-Sf) B

Ƞ = 138 (2,2194-1,254) 0,10367

Ƞ = 138 (0,9654) 0,10367

Ƞ = 13,811 poise

5. TABEL PENGUKURAN VISCOMETER BROOKFIELD

GLISERIN

Spindel 61

Speed

Rpm

Spindle

(cp)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 384,0 6,0 100 381,4 59,6

20 380,8 11,9 50 376,3 29,7

50 377,6 29,2 20 377,6 12,1

100 380,8 59,5 10 390,4 6,1

Spindel 62

Speed

Rpm

Spindle

(cp)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 70,4 1,1 100 87,0 13,6

20 80,0 2,5 50 85,8 6,7

50 78,1 6,1 20 86,4 2,7

100 78,7 12,3 10 89,6 1,4

Spindel 63

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 19,2 0,3 100 18,6 2,9

20 18,0 0,5 50 19,2 1,5

50 16,6 1,3 20 19,2 0,6

100 17,3 2,7 10 19,2 0,3

Spindel 64

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 6,40 0,1 100 5,12 0,8

20 6,40 0,2 50 5,12 0,4

50 5,12 0,4 20 3,20 0,1

100 5,12 0,8 10 6,40 0,1

PGA 1%

Spindel 61

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 38,4 0,6 100 16,6 2,7

20 25,6 0,8 50 14,1 4,1

50 10,2 0,8 20 19,2 0,6

100 16,0 2,5 10 25,6 0,4

Spindel 62

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 6,40 0,1 100 3,02 0,5

20 3,20 0,1 50 2,56 0,2

50 2,50 0,2 20 3,20 0,1

100 2,56 0,4 10 6,40 0,1

Spindel 63

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 0,00 0,0 100 0,64 0,1

20 0,00 0,0 50 0,00 0,0

50 1,28 0,1 20 0,00 0,0

100 0,64 0,1 10 0,00 0,0

Spindel 64

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 0,00 0,0 100 0,00 0,0

20 0,00 0,0 50 0,00 0,0

50 1,28 0,1 20 0,00 0,0

100 0,00 0,0 10 0,00 0,0

CMC Na 1%

Spindel 61

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 1331 21,9 100 E E

20 1366 42,3 50 1172 91,6

50 1173 87,6 20 1571 49,1

100 E E 10 1933 30,2

Spindel 62

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 403,2 6,3 100 190,1 29,6

20 336 10,5 50 253,4 59,8

50 244,5 19,5 20 342,4 10,7

100 182,4 28,5 10 409,6 6,5

Spindel 63

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 102,4 1,6 100 50,6 8,1

20 89,6 2,9 50 66,6 5,2

50 67,8 5,4 20 86,4 2,7

100 51,8 8,1 10 108,8 1,6

Spindel 64

Speed

Rpm

Spindle

(cPs)

% Titik balik

rpm

Spindle %

10 25,6 6,4 100 16,0 2,5

20 25,6 0,8 50 19,2 1,5

50 20,5 1,6 20 25,6 2,5

100 1,0 2,5 10 25,6 0,4

PERHITUNGAN BJ

BJ PGA 1%

W3 = 25,219 gram

BJ = W 3−W 1W 2−W 1

= 25,219−16,14225,932−16,142

= 9,0778,79

= 1,032 g

cm3

CMC Na 1%

W3 = 25,25 gram

BJ = W 3−W 1W 2−W 1

= 25,25−16,142

25,932−16,142 =

9,1088,79

= 1,036g

cm3

6. GRAFIK

a. Gliserin spindel 61

10 20 50 100365

370

375

380

385

390

395

TITIK NORMALTITIK BALIK

RPM

CPS

b. PGA spindel 61

c.

CMC Na 1% spindel 62

10 20 50 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

TITIK NORMAL

TITIK BALIK

RPM

CPS

6.1 PEMBAHASAN

1. Viskometer Hoppler

Pada percobaan viskometer bola jatuh ini digunakan alat yang

disebut viskometer hoppler. Prinsip alat ini yaitu suatu bola gelas atau bola

besi jatuh kebawah dalam suatu tabung gelas yang hampir vertikal,

mengandung cairan yang diuji pada temperatur konstan. Tabung dan jaket

air tersebut dibalik, yang akan menyebabkan bola berada pada puncak

10 20 50 1000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TITIK NORMALTITIK BALIK

RPM

CPS

tabung gelas dalam. Waktu bagi bola tersebut untuk jatuh antara dua tanda

diukur dengan teliti. Pada praktikum kali ini cairan yang digunakan yaitu

gliserin, propilenglikol dan sirupus simplex.

Pada viscometer hoppler ini memiliki syarat yaitu waktu pengukuran

yang terbaik adalah minimum 30 detik dan maksimum 500 detik.

Praktikum kali ini pada saat percobaan memakai gliserin bola yang

digunakan adalah bola ke-4 dengan waktu 174 detik dan dengan diameter

15,2 , pada propilenglikol bola yang dipakai adalah bola ke-2 dengan

waktu 347 detik dan bola ke-3 dengan waktu 73 detik dengan diameter

15,6 dan pada sirupus simplex yaitu bola ke-2 dengan waktu 138 detik dan

diameter 15,6. Lalu dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Ƞ = t (Sb - Sf) . B

Setelah dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus diatas

maka di dapat hasil viskositas pada gliserin yaitu 594,7 poise , pada

propilenglikol yaitu 42,59 poise dan 48,25 poise , pada sirupus simplex

yaitu 13,811 poise. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil berat jenis

suatu cairan maka semakin kecil pula ukuran bola yang digunakan

sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mencapai garis awal hingga akhir

semakin lama. Begitu pula sebaliknya, semakin besar berat jenis suatu

cairan makan semakin besar pula ukuran bola yang digunakan sehingga

waktu yang dibutuhkan untuk mencapai garis awal hingga akhir semakin

cepat.

Hubungan antara viskositas dan berat jenis yaitu, semakin kecil berat

jenis suatu cairan maka semakin besar viskositasnya, sehingga bola

tersebut membutuhkan waktu yang lama untuk mencapai garis awal

hingga akhir. Begitu pula sebaliknya, semakin besar berat jenis suatu

cairan maka semakin kecil viskositasnya, sehingga bola tersebut

membutuhkan waktu yang cepat untuk mencapai garis awal hingga akhir.

Dengan begitu bahwa makin besar viskositas suatu cairan maka makin

besar pula gaya persatuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk

menghasilkan suatu rate of shear tertentu.

Pada percobaan ini, jika bidang cairan paling atas bergerak dengan

dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak

dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan

dasar yang diam. Perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan

dipisahkan oleh suatu jarak yang kecil sekali (dr) adalah “perbedaan

kecepatan” atau “rate of shear”, dv/dr. Gaya per satuan luas F' / A

diperlukan untuk menyebabkan aliran, ini disebut shearing stress.

Semakin besar viskositas suatu cairan, akan semakin besar pula gaya per

satuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu

rate of shear tertentu. Oleh karena itu, rate of shear harus berbanding

lurus dengan shearing stress dimana η adalah koefisien viskositas,

biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja.

Satuan viskositas adalah poise dinyatakan sebagai shearing stress

yang dibutuhkan untuk menghasilkan kecepatan 1 cm/detik antara dua

bidang cairan yang paralel dimana luas masing-masing adalah 1 cm2 dan

dipisahkan oleh jarak 1 cm. Satuan yang lebih enak digunakan adalah

centipoise atau cp (jamak, cps), 1 cp sama dengan 0,01 poise.

Dari data yang diperoleh, dapat dihitung viskositasnya dari setiap

larutan. Data yang diperoleh bahwa viskositas yang tertinggi sampai

terendah yaitu gliserin, propilenglikol dan sirupus simplex. Sedangkan

berat jenis yang tertinggi sampai terendah yaitu sirupus simplex, gliserin

dan propilenglikol. Jika disesuaikan dengan rumus yang digunakan dalam

perhitungan viskometer bola jatuh, maka semakin tinggi nilai bobot jenis,

semakin tinggi pula viskositasnya. Sehingga viskositas yang paling

tertinggi yaitu gliserin dibandingkan dengan yang lainnya.

2. Viskometer Brookfield