6 fenomena permukaan

1

GAS

CAIR

GAS

PADAT

CAIR

CAIR

PADAT

CAIR

PADAT

PADAT

PERMUKAAN

(Surface)

ANTARMUKA

(Interface)

FENOMENA ANTARMUKA:

Penjerapan (adsorpsi) obat pada bahan pembantu

Penetrasi molekul melewati membran biologik

Pembentukan emulsi dan stabilitasnya

Dispersi partikel tak larut dalam suspensi

2

TEGANGAN PERMUKAAN DAN ANTARMUKA

ΔAγW

dAγdW

ds2LγdsfdW2L

fγ b

:Permukaan Bebas Energi

3

Jika panjang kawat L 5 cm dan massa yang diperlukan untuk memecahkan film sabun 0,50 g. Hitung tegangan permukaan larutan sabun. Gravitasi : 981 cm/sek2

dyne/cm 4910cm

981cm/sek0,50g

gravitasi massa kebawah Gaya2

Hitung usaha (kerja,work) untuk menarik kawat 1 cm ke bawah.

erg 49010cm49dyne/cmW

maka,cm 10dengan bertambah luas Karena2

2

4

Contoh Tegangan permukaan Zat dan Tegangan antarmuka Zat terhadap Air

5

grh2

1γ

Kenaikan secara kapiler

Kloroform dalam kapiler berjari-jari dalam 0,01 cm naik sampai 3,67 cm. Kerapatan kloroform 1,476 g/cm3. Hitung tegangan permukaan kloroform, jika g=981 cm/sek2

dyne/cm 6,26cmgcm/sek 6,26

cm/sek 981g/cm 1,476cm 3,67cm 01,0

2

23

2

1γ

Pengukuran Tegangan Permukaan

rgh

cos 2

Jika 00 maka cos = 1

6

koreksifaktor cincin keliling 2

dyne dalam angka pembacaan

Metode Cincin Du Nouy

7

Metode Pelat Wilhemy

TL

F

2 Jika T << L

L

F

2

8

Usaha (kerja) adhesi:

Usaha (kerja) kohesi:

SLSLaW LcW 2

Koefisien sebar (S):

LSLS

LSLS

LLSSLca

S

S

WWS

2

9

PENJERAPAN PADA ANTARMUKA ZAT CAIR

Zat Aktif Permukaan : Surfaktan, amfifil, tenside

Penjerapan molekul asam lemak (a) pada antarmuka udara-air; (b) pada antarmuka minyak-air

10

HARGA HLB SURFAKTAN HARGA HLB BUTUH BAHAN

11

Emulgator: kombinasi Tween 80 (HLB=15,0) dengan Span 80 (HLB=4,3). Hitunglah berapa surfaktan yang diperlukan.

Bobot total fase minyak = 50 g, maka:Malam 15/50 X 9 = 2,700Lemak bulu domba 10/50 X 12 = 2,40Parafin 20/50 X 10 = 4,00Setilalkohol 5/50 X 15 = 1,50

HLBB total untuk emulsi =10,60

12

Tw 80 = 0,59 X 2 = 1,18 g

Sp 80 = 2 - 1,18 = 0,82 g

59,03,40,15

3,46,1080

rendah HLB - tinggiHLB

rendah HLB - HLBB80Tween

Tween

Cara aligasi:

Tween 80 (HLB 15,0)

10,6

Banyaknya Tw 80 = 6,3/10,7 X 2 g = 1,18 gBanyaknya Sp 80 = 4,4/10,7 X 2 g = 0,82 g

15,06,3

Span 80 (HLB 4,3)

4,3 4,4

10,7

13

RUMUS MATEMATIK MENENTUKAN JUMLAH MINIMUM CAMPURAN SURFAKTAN OLEH BONADEO:

10004

5010

6/Q

HLBB,

/Q s

s

Qs : jumlah surfaktan minimum, S: kerapatan campuran surfaktan; : kerapatan fase terdispersi (internal); Q : persen dispersan (fase kontinu); HLBB: HLB Butuh.

Akan dibuat produk emulsi A/M mengandung 40 g campuran minyak 70% parafin dan 30% beeswax. Kerapatan fase minyak= 0,85 g/cm3 dan kerapatan fase air = 1 g/cm3. Kerapatan campuran surfaktan = 0,87 g/cm3. HLBB parafin=4; HLBB beeswax=5. Surfaktan yang digunakan campuran sorbitan tristearat (HLB=2,1) dan dietilenglikol monostearat (HLB= 4,7)

HLBB = (4X0,70) + (5 X 0,30) = 4,3

820

1000

404

345010

18706,

,,

/,Qs

gg 697,082,085,0

85,02,1-4,7

2,1-4,3tmonosteara glikoldietilen %

Sorbitan tristearat=

0,82-0,697= 0,123 g

14

Lapisan Tunggal Larut dan Persamaan Penjerapan Gibbs

dc

d

RT

c Γ

: konsentrasi permukaan atau permukaan berlebih; c : konsentrasi amfifil dalam bulk cairan; R: konstanta gas; T: suhu absolut; d/dc : perubahan tegangan permukaan karena perubahan konsentrasi bulk zat.

TTaRT

a

alnRT

2

22

22 Γ

1Γ

Jika larutan encer a2 dapat digantikan dengan c.

Banyak molekul = 2 X bilangan Avogadro;

resiproknya adalah luas per molekul

15

Suatu plot terbatas antara dengan ln c2 untuk satu surfaktan, = -5,2937 dyne/cm pada 230 C.

Hitung 2 dan luas per molekul surfaktan

2cln/

210

01172

mol/cm102,15

/cm5,2937dyneK296,15molergdeg108,3143

1Γ

/molekul77/molekulcm107,72

mol/cm102,15mol106,0221

1ulLuas/molek

2215

210123

Å

16

PENJERAPAN PADA ANTARMUKA ZAT PADAT

ANTARMUKA GAS-ZAT PADAT

Isoterm Freundlich

plogn

klogm

xlogkp

m

xy n/ 11

Isoterm Langmuir

mm

m

y

p

byy

p

bp

bpyy

1

1

Persamaan BET

ommo p

p

by

b

byppy

p 11

17

ANTARMUKA ZAT PADAT - CAIRAN

Persamaan Langmuir:mm y

c

byy

c

1

c: konsentrasi kesetimbangan (mg) alkaloidal per 100 ml larutan; y: jumlah basa alkaloid x (mg) yang terjerap per m g lempung; b dan ym : tetapan

18

Pembasahan (Wetting)

Persamaan Young:

cosθLSLS

Koefisien Sebar:

Usaha (kerja) adhesi:

1-θ cosLγS

θcos1γ LSLa WW

19

Tegangan permukaan air pada 200C adalah 72,8 dyne/cm. Tegangan permukaan laktosa adalah 71,6 dyne/cm. Tegangan anarmuka air dan laktosa adalah 8,55 dyne/cm. Berapa sudut kontak antara laktosa dan air?

cosθLSLS

99,29

866,08,72

55,86,71 cos S

L

SL

20

Esezobo et al. : (tablet binder) (wettability) tablet asetaminofen sudut kontak air pada tablet, tegangan permukaan cairan, dan waktu hancur tablet.

Pengikat (Nm-1) Cos t (menit)

Povidon 71,23 0,7455 17,0

Gelatin 71,23 0,7230 23,5

Tapioka 71,23 0,7570 2,0

koefisien sebar, S; dan usaha (kerja) adhesi, WSL. ?

21

Koefisien sebar S = (cos - 1)

PVP S = 71,23 (0,7455 – 1) = -18,13Gelatin S = 71,23 (0,7230 – 1) = -19,73Tapioka S = 71,23 (0,7570 – 1) = -17,33

Usaha adhesi WSL.= (1 + cos )

PVP WSL.= 71,23 (1 + 0,7455) =124,23 Nm-1

Gelatin WSL.= 71,23 (1 + 0,7230) =122,73 Nm-1

Tapioka WSL.= 71,23 (1 + 0,7570) =125,33 Nm-1

Harga negatif S yang paling kecil: tapioka, PVP, dan gelatin, sesuai dengan harga usaha adhesi yaitu tapioka>PVP>gelatin. Lebih besar harga usaha adhesi menunjukkan zat tersebut lebih kuat daya ikatnya antara air dengan permukaan tablet dan lebih baik pembasahannya.Pembasahan lebih baik waktu hancur lebih pendek

22

APLIKASI ZAT AKTIF PERMUKAAN

EMULGATOR

DETERGEN

ZAT PEMBASAH

SOLUBILIZER

ANTIBAKERI : SENYAWA AMONIUM KUATERNER

MEMBANTU PENYERAPAN OBAT DALAM TUBUH

BUSA DAN ZAT ANTIBUSA

Larutan yang mengandung surfaktan dengan udara menimbulkan busa

Zat Antibusa: alkohol, eter, minyak jarak, beberapa surfaktan.

23

SIFAT LISTRIK ANTARMUKA

aa’-bb’ : lapisan terikat erat

bb’-cc’ : lapisan baur (difuse)

Lapisan Listrik Ganda (Electrical double Layer)

24

25

Potensial Nernst dan Zeta

Potensial Nernst (elektrodinamik): potensial pada bidang aa’

Potensial Zeta (elektrokinetik): Potensial pada bidang bb’

Jika potensial turun dibawah harga tertentu sistem, gaya atraksi>gaya tolak, terjadi flokulasi