Download - Farfis2 before mid.pdf
1
CATATAN PERKULIAHAN FARMASI FISIKA 2
( SEMESTER GANJIL TA 20142015 )
Kategori A
NAMA Nurul Husnah
NPM 1343050099
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA
2014
2
Pertemuan 1
Tanggal 2 September 2014
STABILITAS PRODUK OBATKOSMETIK
Stabilitas obatkomestik adalah kemampuan suatu produk mempertahankan
spesifikasinya agar tetap sama dari saat diproduksi dalam batasan waktu yang
ditetapkan sepanjang periode penyimpanan dan penggunaan (batasan waktu
penyimpananpenggunaan Shelf life t90) Tanggal kadaluarsa (expiration date)
adalah waktu yang menunjukkan batas waktu produk obatkosmetik masih boleh
digunakan
Jenis Spesifikasi
- Spesifikasi release
Spesifikasi release adalah spesifikasi yang harus dipenuhi pada
waktu pembuatan misalnya 95-105
- Spesifikasi periksa Spesifikasi waktu simpan atau spesifikasi umur
produk
Spesifikasi yang harus dipenuhi dengan batas toleransi degradasi
max 10 hellip (t90) hellipdimana sifat dan karakteristik kerjanya masih sama
dengan yang dimiliki pada saat dibuat misalnya 90-110
Jenis Stabilitas
a Stabilitas fisika contoh degradasi
Stabilitas fisika adalah mengevaluasi perubahan sifat fisika dari
suatu produk yang tergantung waktu (periode penyimpanan) Contoh dari
perubahan fisika antara lain migrasi (perubahan) warna perubahan rasa
perubahan bau perubahan tekstur atau penampilan Evaluasi dari uji
stabilitas fisika meliputi pemeriksaan organoleptis homogenitas pH
bobot jenis
3
b Stabilitas kimia contoh reduksi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang tercantum
pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
c Stabilitas mikrobiologi contoh kontaminasi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang
tercantum pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
d Stabilitas terapi contoh kenaikanpenurunan dosis
e Stabilitas toksikologi contoh hasil degradasi yang mengakibatkan
obat menjadi racun
Degradasi Secara Kimia
Reaksi degradasi yang umum terjadi
- Hidrolisis
misal
a Aspirin + H2O asam salisilat + asam asetat
b Procaine + H2O p-Aminobenzoic acid + β-Diehylaminoethanol
- Oksidasi
misal
Ascorbic acid + O2 Dehydroascorbic acid
KINETIKA REAKSI
Kinetika kimia adalah bahagian ilmu kimia fisika yang mempelajari
laju reaksi kimia faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan
hubungannya terhadap mekanisme reaksi Kinetika kimia disebut juga
dinamika kimia karena adanya gerakan molekul elemen atau ion dalam
mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu Mekanisme reaksi
dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran
termodinamika suatu reaksi dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun
produk suatu sistem
4
A Laju Reaksi
Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat
komponen reaksi setiap satuan waktu
Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu
Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu
Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama
dengan perbandingan koefisien reaksinya
Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan
produk terbentuk
Jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi per satuan
waktu
Satuan molL-1detik-1
Hukum Laju Reaksi
Persamaan dasar reaksi
REAKTAN PRODUK
(R) (P)
Laju reaksi v atau r
V = [ ] (laju konsumsi reaktan)
V = [ ] (laju pembentukkan produk)
note ketika keadaan reversible laju penambahan ldquoprdquo dan laju
pengurangan ldquorrdquo bisa stabil atau konstan
Hukum Persamaan Laju Reaksi
Hukum laju menyatakan hubungan laju reaksi dengan konstanta
laju dan pangkat dari konsentrasi reaktan
aA + bB cC + dD
Laju = k [A]x[B]y
Reaksi orde ke-x dalam A
Orde keseluruhannya adalah (x + y)
5
atau
V = [ ] = k [R]x
ket x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi nilai orde dan konstanta laju reaksi
ditetapkan melalui percobaan
Hukum-hukum Laju
Hukum laju selalu ditentukan lewat percobaan
Orde reaksi selalu dinyatakan dalam konsentrasi reaktan (bukan
produk)
Orde reaktan tidak terkait dengan koefisien reaksi dari reaktan dalam
persamaan reaksi setimbang
F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g)
laju = k [F2][ClO2]1
Orde reaksi
0 1 2 hellip pecahan pseudo campuran dan negatif
Hukum persamaan laju reaksi menurut ordenya
A produk hellip v = k [A]x
A + B + dst produk hellip v = k [A]x [B]y dst
Orde reaksi terhadap perubahan [A] = x dan terhadap [B] = y maka
orde reaksi (keseluruhan) = x + y
Untuk keperluan estimasi tingkat degradasi sediaan obat yang penting
orde 0 1 2 pseudo (semu) orde 0 dan pseudo orde 1
Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan
Jika diketahui reaksi O2 (g) + 2 NO(g) 2 NO2 (g)
Hujum laju untuk reaksi ini adalah laju = k [O2]m[NO]n
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
2
Pertemuan 1
Tanggal 2 September 2014
STABILITAS PRODUK OBATKOSMETIK
Stabilitas obatkomestik adalah kemampuan suatu produk mempertahankan
spesifikasinya agar tetap sama dari saat diproduksi dalam batasan waktu yang
ditetapkan sepanjang periode penyimpanan dan penggunaan (batasan waktu
penyimpananpenggunaan Shelf life t90) Tanggal kadaluarsa (expiration date)
adalah waktu yang menunjukkan batas waktu produk obatkosmetik masih boleh
digunakan
Jenis Spesifikasi
- Spesifikasi release
Spesifikasi release adalah spesifikasi yang harus dipenuhi pada
waktu pembuatan misalnya 95-105
- Spesifikasi periksa Spesifikasi waktu simpan atau spesifikasi umur
produk
Spesifikasi yang harus dipenuhi dengan batas toleransi degradasi
max 10 hellip (t90) hellipdimana sifat dan karakteristik kerjanya masih sama
dengan yang dimiliki pada saat dibuat misalnya 90-110
Jenis Stabilitas
a Stabilitas fisika contoh degradasi
Stabilitas fisika adalah mengevaluasi perubahan sifat fisika dari
suatu produk yang tergantung waktu (periode penyimpanan) Contoh dari
perubahan fisika antara lain migrasi (perubahan) warna perubahan rasa
perubahan bau perubahan tekstur atau penampilan Evaluasi dari uji
stabilitas fisika meliputi pemeriksaan organoleptis homogenitas pH
bobot jenis
3
b Stabilitas kimia contoh reduksi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang tercantum
pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
c Stabilitas mikrobiologi contoh kontaminasi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang
tercantum pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
d Stabilitas terapi contoh kenaikanpenurunan dosis
e Stabilitas toksikologi contoh hasil degradasi yang mengakibatkan
obat menjadi racun
Degradasi Secara Kimia
Reaksi degradasi yang umum terjadi
- Hidrolisis
misal
a Aspirin + H2O asam salisilat + asam asetat
b Procaine + H2O p-Aminobenzoic acid + β-Diehylaminoethanol
- Oksidasi
misal
Ascorbic acid + O2 Dehydroascorbic acid
KINETIKA REAKSI
Kinetika kimia adalah bahagian ilmu kimia fisika yang mempelajari
laju reaksi kimia faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan
hubungannya terhadap mekanisme reaksi Kinetika kimia disebut juga
dinamika kimia karena adanya gerakan molekul elemen atau ion dalam
mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu Mekanisme reaksi
dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran
termodinamika suatu reaksi dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun
produk suatu sistem
4
A Laju Reaksi
Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat
komponen reaksi setiap satuan waktu
Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu
Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu
Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama
dengan perbandingan koefisien reaksinya
Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan
produk terbentuk
Jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi per satuan
waktu
Satuan molL-1detik-1
Hukum Laju Reaksi
Persamaan dasar reaksi
REAKTAN PRODUK
(R) (P)
Laju reaksi v atau r
V = [ ] (laju konsumsi reaktan)
V = [ ] (laju pembentukkan produk)
note ketika keadaan reversible laju penambahan ldquoprdquo dan laju
pengurangan ldquorrdquo bisa stabil atau konstan
Hukum Persamaan Laju Reaksi
Hukum laju menyatakan hubungan laju reaksi dengan konstanta
laju dan pangkat dari konsentrasi reaktan
aA + bB cC + dD
Laju = k [A]x[B]y
Reaksi orde ke-x dalam A
Orde keseluruhannya adalah (x + y)
5
atau
V = [ ] = k [R]x
ket x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi nilai orde dan konstanta laju reaksi
ditetapkan melalui percobaan
Hukum-hukum Laju
Hukum laju selalu ditentukan lewat percobaan
Orde reaksi selalu dinyatakan dalam konsentrasi reaktan (bukan
produk)
Orde reaktan tidak terkait dengan koefisien reaksi dari reaktan dalam
persamaan reaksi setimbang
F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g)
laju = k [F2][ClO2]1
Orde reaksi
0 1 2 hellip pecahan pseudo campuran dan negatif
Hukum persamaan laju reaksi menurut ordenya
A produk hellip v = k [A]x
A + B + dst produk hellip v = k [A]x [B]y dst
Orde reaksi terhadap perubahan [A] = x dan terhadap [B] = y maka
orde reaksi (keseluruhan) = x + y
Untuk keperluan estimasi tingkat degradasi sediaan obat yang penting
orde 0 1 2 pseudo (semu) orde 0 dan pseudo orde 1
Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan
Jika diketahui reaksi O2 (g) + 2 NO(g) 2 NO2 (g)
Hujum laju untuk reaksi ini adalah laju = k [O2]m[NO]n
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
3
b Stabilitas kimia contoh reduksi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang tercantum
pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
c Stabilitas mikrobiologi contoh kontaminasi
Stabilitas kimia suatu obat adalah lamanya waktu suatu obat untuk
mempertahanakan integritas kimia dan potensinya seperti yang
tercantum pada etiket dalam batas waktu yang ditentukan
d Stabilitas terapi contoh kenaikanpenurunan dosis
e Stabilitas toksikologi contoh hasil degradasi yang mengakibatkan
obat menjadi racun
Degradasi Secara Kimia
Reaksi degradasi yang umum terjadi
- Hidrolisis
misal
a Aspirin + H2O asam salisilat + asam asetat
b Procaine + H2O p-Aminobenzoic acid + β-Diehylaminoethanol
- Oksidasi
misal
Ascorbic acid + O2 Dehydroascorbic acid
KINETIKA REAKSI
Kinetika kimia adalah bahagian ilmu kimia fisika yang mempelajari
laju reaksi kimia faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan
hubungannya terhadap mekanisme reaksi Kinetika kimia disebut juga
dinamika kimia karena adanya gerakan molekul elemen atau ion dalam
mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu Mekanisme reaksi
dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran
termodinamika suatu reaksi dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun
produk suatu sistem
4
A Laju Reaksi
Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat
komponen reaksi setiap satuan waktu
Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu
Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu
Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama
dengan perbandingan koefisien reaksinya
Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan
produk terbentuk
Jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi per satuan
waktu
Satuan molL-1detik-1
Hukum Laju Reaksi
Persamaan dasar reaksi
REAKTAN PRODUK
(R) (P)
Laju reaksi v atau r
V = [ ] (laju konsumsi reaktan)
V = [ ] (laju pembentukkan produk)
note ketika keadaan reversible laju penambahan ldquoprdquo dan laju
pengurangan ldquorrdquo bisa stabil atau konstan
Hukum Persamaan Laju Reaksi
Hukum laju menyatakan hubungan laju reaksi dengan konstanta
laju dan pangkat dari konsentrasi reaktan
aA + bB cC + dD
Laju = k [A]x[B]y
Reaksi orde ke-x dalam A
Orde keseluruhannya adalah (x + y)
5
atau
V = [ ] = k [R]x
ket x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi nilai orde dan konstanta laju reaksi
ditetapkan melalui percobaan
Hukum-hukum Laju
Hukum laju selalu ditentukan lewat percobaan
Orde reaksi selalu dinyatakan dalam konsentrasi reaktan (bukan
produk)
Orde reaktan tidak terkait dengan koefisien reaksi dari reaktan dalam
persamaan reaksi setimbang
F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g)
laju = k [F2][ClO2]1
Orde reaksi
0 1 2 hellip pecahan pseudo campuran dan negatif
Hukum persamaan laju reaksi menurut ordenya
A produk hellip v = k [A]x
A + B + dst produk hellip v = k [A]x [B]y dst
Orde reaksi terhadap perubahan [A] = x dan terhadap [B] = y maka
orde reaksi (keseluruhan) = x + y
Untuk keperluan estimasi tingkat degradasi sediaan obat yang penting
orde 0 1 2 pseudo (semu) orde 0 dan pseudo orde 1
Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan
Jika diketahui reaksi O2 (g) + 2 NO(g) 2 NO2 (g)
Hujum laju untuk reaksi ini adalah laju = k [O2]m[NO]n
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
4
A Laju Reaksi
Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat
komponen reaksi setiap satuan waktu
Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu
Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu
Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama
dengan perbandingan koefisien reaksinya
Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan
produk terbentuk
Jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi per satuan
waktu
Satuan molL-1detik-1
Hukum Laju Reaksi
Persamaan dasar reaksi
REAKTAN PRODUK
(R) (P)
Laju reaksi v atau r
V = [ ] (laju konsumsi reaktan)
V = [ ] (laju pembentukkan produk)
note ketika keadaan reversible laju penambahan ldquoprdquo dan laju
pengurangan ldquorrdquo bisa stabil atau konstan
Hukum Persamaan Laju Reaksi
Hukum laju menyatakan hubungan laju reaksi dengan konstanta
laju dan pangkat dari konsentrasi reaktan
aA + bB cC + dD
Laju = k [A]x[B]y
Reaksi orde ke-x dalam A
Orde keseluruhannya adalah (x + y)
5
atau
V = [ ] = k [R]x
ket x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi nilai orde dan konstanta laju reaksi
ditetapkan melalui percobaan
Hukum-hukum Laju
Hukum laju selalu ditentukan lewat percobaan
Orde reaksi selalu dinyatakan dalam konsentrasi reaktan (bukan
produk)
Orde reaktan tidak terkait dengan koefisien reaksi dari reaktan dalam
persamaan reaksi setimbang
F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g)
laju = k [F2][ClO2]1
Orde reaksi
0 1 2 hellip pecahan pseudo campuran dan negatif
Hukum persamaan laju reaksi menurut ordenya
A produk hellip v = k [A]x
A + B + dst produk hellip v = k [A]x [B]y dst
Orde reaksi terhadap perubahan [A] = x dan terhadap [B] = y maka
orde reaksi (keseluruhan) = x + y
Untuk keperluan estimasi tingkat degradasi sediaan obat yang penting
orde 0 1 2 pseudo (semu) orde 0 dan pseudo orde 1
Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan
Jika diketahui reaksi O2 (g) + 2 NO(g) 2 NO2 (g)
Hujum laju untuk reaksi ini adalah laju = k [O2]m[NO]n
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
5
atau
V = [ ] = k [R]x
ket x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi nilai orde dan konstanta laju reaksi
ditetapkan melalui percobaan
Hukum-hukum Laju
Hukum laju selalu ditentukan lewat percobaan
Orde reaksi selalu dinyatakan dalam konsentrasi reaktan (bukan
produk)
Orde reaktan tidak terkait dengan koefisien reaksi dari reaktan dalam
persamaan reaksi setimbang
F2 (g) + 2ClO2 (g) 2FClO2 (g)
laju = k [F2][ClO2]1
Orde reaksi
0 1 2 hellip pecahan pseudo campuran dan negatif
Hukum persamaan laju reaksi menurut ordenya
A produk hellip v = k [A]x
A + B + dst produk hellip v = k [A]x [B]y dst
Orde reaksi terhadap perubahan [A] = x dan terhadap [B] = y maka
orde reaksi (keseluruhan) = x + y
Untuk keperluan estimasi tingkat degradasi sediaan obat yang penting
orde 0 1 2 pseudo (semu) orde 0 dan pseudo orde 1
Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan
Jika diketahui reaksi O2 (g) + 2 NO(g) 2 NO2 (g)
Hujum laju untuk reaksi ini adalah laju = k [O2]m[NO]n
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
6
Untuk mencari orde reaksi kita lakukan beberapa percobaan
masing-masing dengan konsentrasi-konsentrasi reaktan yang berbeda dan
menentukan laju reaksi awal
Percobaan
Konsentrasi Reaktan Awal
(moll) Laju Awal
(molLs) O2 NO
1 110x10-2 130x10-2 321x10-3
2 220x10-2 130x10-2 640 x10-3
3 110x10-2 260x10-2 128 x10-3
4 330x10-2 130x10-2 960 x10-3
5 110x10-2 390x10-2 288 x10-3
Reaksi Order Pertama
Beberapa aplikasi dari reaksi order I
Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada
peredaran darah atau yang digunakan tubuh
Sangat berguna di bidang geokimia
Peluruhan radioakif
Waktu Paruh (t12)
Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan frac12 dari kuantitas
awal suatu reaktan Waktu paruh dapat digunakan untuk
menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama
Orde reaksi (m) ndash Secara intuitif
a Reaksi orde 0
Menaikkanmenurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
7
b Reaksi orde 1
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x dan
sebaliknya
c Reaksi orde 2
Menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 2x dan
sebaliknya
Keterangan pseudo orde
A + B produk
V = k [A]x [B]y misal x = 1 dan y = 1
V = k [A] [B] orde reaksi = 2
Bila [B] dibuat tetap maka laju reaksi hanya dipengaruhi oleh perubahan
[A] maka
V = krsquo [A] pseudo orde 1 dimana krsquo = k[B]y
Selanjutnya bila [A] juga dibuat tetap maka
V = krdquo pseudo orde 0 dimana krdquo = k [A]x [B]y
Contoh pseudo orde
1 Hidrolisis sukrosa (dalam suasana asam) v = k [sukrosa] [H+] kinetika
orde hidrolisis sukrosa = 2 dan bila hidrolisis berlangsung dalam
larutan yang dibuffer berarti nilai [H+] tetap maka kinetika orde
hidrolisis sukrosa pseudo orde 1 hellip (mengikuti kinetika orde 1)
Persamaan v = krsquo [sukrosa]
2 Hidrolisis ampisilin dalam larutan suasana basa
Amp + OH- produk
V = k [Amp] [OH-]
Kinetika orde hidrolisis ampisilin = 2
Bila hirdrolisis berlangsung dalam larutan yang dibuffer berarti nilai
[OH-] tetap maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 1
Selanjutnya bila ampisilin dibuat dalam sediaan suspense yang dibuffer
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
8
maka kinetika orde hidrolisis ampisilin = pseudo orde 0 hellip (mengikuti
kinetika orde 0)
Persamaan I = krsquo [Amp] pseudo orde 1
Persamaan II = krdquo pseudo orde 0
Persamaan Laju Reaksi (hellip laju konsumsi reaktan)
V = = kCx
= kCx
dimana C = [reaktan]
x = orde reaksi
k = konstanta laju reaksi dan satuannya bergantung pada orde reaksi
Pertemuan Ke-2
Tanggal 9 September 2014
INTEGRAL PERSAMAAN LAJU REAKSI
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi
Pada umumnya hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat
pereaksi hanya diturunkan dari data eksperimen Bilangan pangkat yang
menyatakan hubungan konsentrasi zat pereaksi dengan laju reaksi disebut
orde reaksi
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
9
Keterangan
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
[A] = konsentrasi zat A dalam mol per liter
[B] = konsentrasi zat B dalam mol per liter
m = orde reaksi terhadap zat A
n = orde reaksi terhadap zat B
Beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari
hasil eksperimen dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel Contoh beberapa reaksi dan rumus laju reaksinya
Orde reaksi dapat ditentukan dari persamaan laju reaksi Misalnya pada
reaksi
dengan persamaan laju reaksi
orde reaksi terhadap H2 = orde satu orde reaksi terhadap NO = orde dua
dan orde reaksi total adalah tiga Untuk lebih memahami cara menentukan orde
reaksi dan rumus laju reaksi Orde reaksi dapat juga ditentukan melalui
kecenderungan dari data suatu percobaan yang digambarkan dengan grafik
Berikut ini dijelaskan penentuan orde reaksi melalui grafik
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
10
1 Grafik Orde Nol
Laju reaksi tidak dipengaruhi oleh
besarnya konsentrasi pereaksi Persamaan
laju reaksinya ditulis
Bilangan dipangkatkan nol sama dengan satu sehingga persamaan laju
reaksi menjadi r raquo k Jadi reaksi dengan laju tetap mempunyai orde reaksi
nol Grafiknya digambarkan seperti Grafik diatas
2 Grafik Orde Satu
Hubungan kecepatan dengan konsentrasi
Untuk orde satu persamaan laju reaksi adalah
Persamaan reaksi orde satu merupakan persamaan linier berarti laju
reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya Jika
konsentrasi pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali maka laju reaksi akan
menjadi 41 atau 4 kali lebih besar
3 Grafik Orde Dua
Hubungan konsentrasi dengan waktu
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
11
Persamaan laju reaksi untuk reaksi orde dua
adalah
Apabila suatu reaksi berorde dua terhadap suatu pereaksi berarti laju
reaksi itu berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya
Apabila konsentrasi zat A dinaikkan misalnya 2 kali maka laju reaksi akan
menjadi 22 atau 4 kali lebih besar
- Reaksi orde 0
Laju reaksi orde 0 tidak bergantung pada reaktan
푉 = 퐾
ndash = kCx dimana x=0 maka = k
ndash = k disusun menjadi ndashdC = kdt atau dC = -kdt
int 푑퐶 = -k
int 푑푡 int 푑퐶 = Ct ndash Co pers Regresi linear
Ct = Co ndash kt
Plotting Ct vs t
Ct = Co - kt
Y = A + Bx
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
12
- Reaksi orde 1
= kCx dimana X = 1 maka = kC
= kC disusun menjadi = kdt atau
int = -k int 푑푡 ln Ct = ln Co ndash kt
int = ln ln angka 퐶푡 퐶표
ln Ct ndash ln Co
kurva plot ln Ct vs t
- Reaksi orde 2
= kCx dimana X = 2 maka = kC2
= kC2 disusun menjadi = kdt atau = -kdt
int = - k int 푑푡
minus ndash minus = minus푘푡 atau = + 푘푡
Kurva
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
13
Penetapan orde reaksi dan konstanta laju reaksi (harus) melalui percobaan
- Metode
Metode laju reaksi awal kombinasi dengan metode isolasi pseudo
reaksi
Metode integrasi dan mencocokan persamaan laju reaksi dengan data
percobaan
Untuk reaksi dengan mekanisme sederhana (1 tahap)
Orde reaksi = koefisien stokiometri reaksi
Untuk reaksi dengan mekanisme kompleks ( beberapa tahap)
Orde reaksi mungkin sama atau tidak sama dengan koefisien stokiometri
reaksi
Contoh Tentukan orde reaksi dan konstanta laju reaksi berikut
2 H2(g) + 2 NO(g) N2(g) + 2 H2O(g)
V = k [H2]x [NO2] x= dan y=
Data percobaan
Exp P(H2)0 P(NO)0 V reaksi
1 533 kpa 200 kpa 0035 kpa det-1
2 533 kpa 400 kpa 0140 kpa det-1
3 196 kpa 533 kpa 0091 kpa det-1
4 392 kpa 533 kpa 0182 kpa det-1
Cermati data exp 1 vs 2
V~ [NO]y ie [NO] dibuat 2x v menjadi 4x maka y=2
Cermati data exp 3 vs 4
V ~ [H2]x ie[H2] dibuat 2x v menjadi 2x maka x=1
Jadi diperoleh x=1 dan y=2
V = k [H2] [NO2] 2 reaksi orde 2
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
14
Menetapkan nilai waktu paruh (T12) dan umur simpan (T90)
Reaksi reaksi orde ke nol dan ke satu
Ct = Co ndash kt
t =
t1 2 = =
t1 2 =
t90 =
t90 =
Reaksi orde satu
ln Ct = ln Co ndash kt
t =
t1 2 =
t1 2 = 0693k
t90 = (= ln
= ln
= ln 1111)
t90 =
t90 =
Note
Misal waktu paruh PCT sediaan 500 mg 1 tahun kemudian
kandungannya menjadi 250 mg (T12) untuk unsur-unsur radioaktif dan
isotop t90 = kimia atau zat kimia pada sediaan masih ada 90 (berkurang
90) paling penting dalam sediaan farmasi ditulis ED
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
15
Pertemuan 3
Tanggal 16 September 2014
MENETAPKAN NILAI WAKTU PARUH (tfrac12) DAN UMUR SIMPAN (t90)
UNTUK REAKSI-REAKSI ORDE 0 DAN 1
Waktu paruh (tfrac12) dari suatu obat adalah waktu yang dibutuhkan oleh
separuh konsentrasi obat untuk dieliminasi Metabolisme dan eliminasi
mempengaruhi waktu paruh obat Contohnya pada kelainan fungsi hati atau
ginjal waktu paruh obat menjadi lebih panjang dan lebih sedikit obat
dimetabolisme dan dieliminasi Jika suatu obat diberikan terus-menerus
maka dapat terjadi penumpukan obat
Suatu obat akan melalui beberapa kali waktu paruh sebelum lebih dari
90 obat itu dieliminasi Jika seorang klien mendapat 650mg aspirin dan
waktu paruhnya adalah 3jam maka dibutuhkan 3jam waktu paruh pertama
untuk mengeliminasi 325mg dan waktu paruh kedua 9 atau 6jam untuk
mengeliminasi 162mg berikutnya dan seterusnya sampai pada waktu paruh
keenam atau 18jam dimana tinggal 10mg aspirin terdapat dalam tubuh
waktu paruh selama 4-8jam dianggap singkat dan 24jam atau lebih
dianggap panjang Jika obat memiliki waktu paruh yang panjang (seperti
digoksin 36 jam) maka diperlukan beberapa hari agar tubuh dapat
mengeliminasi obat tersebut seluruhnya
Sedangkan umur simpan (t90) adalah jangka waktu penyimpanan pada
kondisi tertentu di mana produk obat masih memenuhi spesifikasi yang
ditetapkan oleh perusahaan pembuat obat
Reaksi Orde 0
퐶푡 = 퐶표 minus 푘푡
푡 =퐶표 minus 퐶푡
푘
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
16
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =
푡frac12 =05퐶표푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =
푡 = 01퐶표푘
Reaksi Orde 1
푙푛퐶푡 = 푙푛퐶표 minus 푘푡
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛퐶푡
푘
Nilai waktu paruh (tfrac12)
푡frac12 =푙푛퐶푡 minus 푙푛05퐶표
푘
푡frac12 =
푡frac12 =0693푘
Nilai umur simpan (t90)
푡 =푙푛퐶표 minus 푙푛09퐶표
푘
푡 =
푡 =0105푘
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
17
Contoh soal
Sediaan Aspirin dalam larutan (pH 25) dengan konsentrasi awal
030g100ml memperlihatkan kinetika degradasi orde ke 1 dan konstanta laju
degradasinya pada suhu kamar 97times10-7det-1 Hitung
a tfrac12 dan t90 sediaan larutan Aspirin
b Hitung tfrac12 dan t90 Aspirin bila sediaan dibuat dalam bentuk suspensi dengan
dosis 10g100ml diketahui kelarutan Aspirin 033g100ml
Jawab a Diketahui pH larutan 25
Co=03g100ml
Korde 1= 97times10-7det-1
Ditanya tfrac12 dan t90
Dijawab 푡frac12 =
푡frac12 = times
푡frac12 = times
푡frac12 = 71443298detik (826hari)
푡 =
푡 = times
푡 = times
푡 = 10824742detik (125hari)
b Diketahui Suspensi dosis 10g100ml
Kelarutan Aspirin 033g100ml
Ditanya k tfrac12 dan t90
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
18
Dijawab korde0 = korde1 [Aspirin]
= 97times10-7 times 033
= 3201times10-7
tfrac12 =
tfrac12 = times times
tfrac12 = 156201187detik (1808hari)
푡 =
푡 = times times
푡 = 31240237detik (36hari)
Pertemuan 4
Tanggal 23 September 2014
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi
kimia yang berlangsung per satuan waktu Laju reaksi menyataka molaritas
zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi Perkaratan besi
merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat sedangkan
peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat Reaksi
kimia untuk laju reaksi sebagai berikut
aA + bB pP + qQ
Dengan a b p dan q adalah koefisien reaksi dan A B P dan Q
adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi laju reaksi dalam suatu system
tertutup adalah
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
19
v = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ] = minus [ ]
dengan [A] [B] [P] dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
Konsentrasi
Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrasi
reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan
reaksinya Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul
reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan
semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat Jadi semakin
tinggi konsentrasi semakin cepat pula laju reaksinya
Molaritas
Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volume zat
pelarut Hubungannya dengan laju reaksi adalah semakin besar molaritas
suatu zat maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung Dengan demikian
pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berlajan lebih lambat daripada
molaritas yang tinggi
Luas permukaan
Semakin besar luas permukaan bidang sentuh menyebkan laju reaksi
semakin cepat Begitu juga apabila semakin kecil luas permukaan bidang
sentuh maka semakin kecil tumbukan yang terjadi anatar partikel ehingga laju
reaksi pun semakin kecil
Suhu
Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi Apabila
suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan maka menyebabkan
partikel semakin bergerak aktif sehingga tumbukan yang terjadi semakin
sering menyebabkan laju reaksi semakin besar Sebaliknya apabila suhu
diturunkan maka partikel semakin tak aktif sehingga laju reaksi semakin
kecil
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
20
Katalisator
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu
tertentu tanpa mengalami perubahan oleh reaksi itu sendiri Suatu katalis
berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk Katalis
memungkinkan reaksi berlansung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada
suhu yang lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
rendah Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya
reaksi
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama yaitu katalis
homogeny dan katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang ada
dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dengan reaksi yang dikatalisisnya
Sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama Katalis homogeny
umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu
perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi
dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Persamaan Arrhenius ( 1889 ) Persamaan empiris pengaruh suhu
terhadap konstanta laju reaksi Rumus
Dimana
K = Konstanta rata-rata
A = konstanta Arrhenius
Ea = Energi aktivasi
R = konstanta gas
T = temperaur )Catatan Bilangan pokok ion disebut juga e = 10
K = A e ndash
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
21
Persamaan Regresi
K = A e ndash
ln K = ln A + ( ln e ndashEaRT )
ln K = ln A + ( )
ln K = ln A ndash
y = A + BX
)Catatan
Intersept = ln A
Slope =
Didapatkan Ea dari regresi linear
Slope =
Ln K
1T
Persamaan Arrhenius untuk dua suhu ( bila salah satu suhu diketahui )
Ln = ( - ) atau ln K ( T2 ) = ln (T1 ) + ( minus)
Kurva persamaan Arrhenius untuk dua suhu
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
22
Contoh soal
1 Hasil percobaan dekomposisi suatu sediaan 5-hidroksimetilfurfural
memperlihatkan kinetika obat order ke satu dengan data konstanta
laju dekomposisinya seperti berikut ini yaitu pada suhu
120 o C = 3258 x 10-4 det-1
130oC = 838 x 10-4 det-1
140oC = 1350 x10-4 det-1
Hitunglah
a Ea
b K (25)
c T ( 90 25 )
Jawab
Diketahui R = 8314 JK-1mol-1
a 1ln k ( T2 ) = ln k ( T1 ) - ( minus )
ln 838x10-4 = ln 3258x10-4 ndash
( minus )
= minus
(000254minus 000248)
= minus
(000006)
17998 = minus
x 610-5
minus퐸푎 =
minus퐸푎 = 249 x 105 gmol
= 249 KJmol
b Didapat persamaan dari Excel
y = - 11850 x + 22148
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
23
ln k = - 11850 ( ) + 22148
ln k = - 39765 + 22148
ln k = - 17617
k = 22 x 10-8
c t90 =
=
= 2102102 detik ~ 24 hari
Bila dihitung dengan kalkulator maka
t90 =
=
= 4772727 detik ~ 55 hari
2 konstanta laju dekomposisi sulfacetamid dalam sediaan larutan ( pH =
74 ) pada suhu 80oC = 325 x 10-7det-1 dengan Ea = 9581 KJmol-1
Diketahui R = 8314 JK-1 mol-1 Hitung K dan t90 sediaan sulfacetamid
tsb pada suhu 250C
Jawab
ln K2 = ln K1 - minus
= ln 325x10-7 -
( minus )
= - 1493 1152 (283푥10 minus 335푥10 )
= - 1493 + 1152(minus052푥10 )
= - 1493 - 59904푥10
= - 1493 - 0006177
ln K 2 = - 14936977
K = 326푥10 푑푒푡
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
24
t90 =
=
= 322푥10 푑푒푡 푎푡푎푢103푡푎ℎ푢푛
Pertemuan 5
Tanggal 30 September 2014
REAKSI ENZIMATIS
Sel-sel tubuh makhluk hidup didalamnya melakukan proses
metabolism Proses metabolisme yang terjadi dalam sel-sel tubuh dapat
digolongkan menjadi dua yaitu katabolisme dan anabolisme Katabolisme
merupakan reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan tujuan mendapatkan energi siap pakai dalam bentuk
Adenosine Triphosphate (ATP) Reaksi anabolisme merupakan reaksi
pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik Pada reaksi
anabolisme dibutuhkan ATP sebagai sumber energinya Adapun reaksi
katabolisme atau reaksi anabolisme yang terjadi didalam tubuh keduanya
membutuhkan enzim sebagai biokatalisator
Setiap reaksi penguraian (katabolisme) merupakan reaksi eksoterm
sedangkan setiap reaksi pembentukan (anabolisme) merupakan reaksi
endoterm Dalam tubuh sel-sel memerlukan energi aktivasi Makhluk hidup
mengganti energy aktivasi dengan suatu struktur protein yang dikenal
dengan sebutan enzim
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
25
Ea reaksi dengan enzim lt Ea reaksi tanpa enzim
(Ea reaksi dengan ezim berlangsung lebih cepat)
RUMUS
minusdsdt =
dPdt = Velocity =
Vmax SKm + S
E + S harr ES + P + E
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
Keterangan
Km Konstanta
Michaelis
K2 Daya enzim mentansformasi suatu substrat membentuk
produk
(Jumlah molekul yang dikonversikan menjadi produk dalam
suatu waktu permolekul enzim)
Bila [S]0 berlebihan laju reaksi maksimal
Maka K2 [E]0 = Vmax
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
(Persamaan Lineweaver-Burk)
Keterangan V = kecepatan reaksi (laju reaksi) Km = konstanta Michaelis-Menten Vmax = kecepatan reaksi maksimal [S] = konsentrasi substrat
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
26
Faktor ndash faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Dalam aktivitasnya enzim sangat
dipengaruhi oleh factor lingkungan seperti
suhu pH konsentasi enzim konsentrasi
substrat dan inhibitor
a Suhu
Suhu merupakan factor ligkungan yang penting bagi kerja enzim sampai
pada titik tertentu kecepatan reaksi akan meningkat seiring dengan
meningkatnya suhu Pada akhirnya kecepatan reaksi akan menurun drastis
pada suhu tersebut melewati suhu optimumnya Pada suhu yang lebih tinggi
(ekstrim) protein penyusun enzim akan mengalami denaturasi Enzim pada
mamalia (manusia) bekerja pada suhu 37degC Bakteri yang hidup di sumber air
panas mempunyai enzim dengan suhu optimal 70degC
b pH
Enzim bekerja pada pH tertentu umumnya enzim mmembutuhkan pH
optimum netral (pH=7) Enzim yang berada dalam lambung memiliki pH
optimum asam (pH=2) Peningkatan atau penurunan pH yang ekstrim akan
menyebabkan enzim mengalami denaturasi
c Konsentasi enzim
Pada konsentrasi substrat tertentu konsentrasi enzim akan meningkatkan
kecepatan reaksi enzimatis Dengan kata lain kecepatan reaksi enzimatis (V)
berbanding lurus dengan konsentrasi enzim (E) sampai batas tertentu
sehingga reaksi mengalami kesetimbangan Pada saat setimbang peningkatan
konsentrasi enzim sudah tidak berpengaruh
1푣 푣푠
1[푆]0
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
27
d Konsentrasi substrat
Pada konsentrasi enzim yang tetap peningkatan konsentrasi substrat akan
menaikkan kecepatan reaksi enzimatis
sampai mencapai kecepatan maksimum
yang tetap Pada titik maksimum semua
enzim telah jenuh dengan substrat
sehingga penambahan substrat sudah tidak
akan meningkatkan kecepatan reaksi
enzimatis
Transformasi Lineweaver-Burk
1V = KmVmax 1S + 1Vmax
y = m x = t
1V
y ndash intercept = 1Vmax
x ndash intercept = -1Km1 [S]
e Inhibisi enzim
1 Inhibisi Kompetitif
Penghambatan aktivitas enzim melalui mekanisme inhibisi
kompetitif terjadi ketika substrat (S) dan inhibitor (I) bersaing untuk dapat
mengikat sisi aktif enzim Hal ini disebabkan karena bentuk inhibitor
menyerupai substrat Kompleks EI yang terbentuk tidak dapat menjalani
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
28
langkah katalitik dan tidak dapat membentuk produk Akibatnya terjadi
penurunan jumlah produk yang terbentuk
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
K1 = [E][I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[EI]
[E][S] = k-1 + k2 = KM (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [ES] +[EI]helliphelliphellip (3)
[Etot] = [E] + [ES] + [E][I]
K1
[Etot] = [E] 1 + [I] + [ES]
K1
maka
[퐸] = [ ] [ ]
helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang ketetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V =k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(8)
substitusi persamaan (7) ke dalam persamaan (8)
V = k2 [Etot] [S]
[S] + KrsquoM (9)
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
29
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang tersedia
terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(10)
Sehingga diperoleh
V = kcat [Etot] [S] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (11)
KM 1 + [I] + [S]
K1
Transformasi persamaan Michaelis-Mesntein (persamaan Lineweaver-
Burk) yaitu dari persamaan (11)
V = Vmax [S]
[S] + KrsquoM
Maka
1 = [S] + KMrsquo
V Vmax [S]
1 = KMrsquo + [S]
V Vmax [S] Vmax [S]
1 = KMrsquo 1 + [S]
V Vmax [S] Vmax
2 Inhibisi Uncompetitive
Inhibisi uncompetitive enzim terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
salah satu sisi dari kompleks enzim dan substrat (ES) Kompleks ESI yang
terbentuk tidak dapat membentuk produk (P)
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan hukum
laju inhibisi kompetitif enzim
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
30
KI = [ES] [I] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
ESI
[E] [S] = k-1 + k2 = KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[ES] k1
[Etot] = [E] + [S] + [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Berdasarkan teori Michaelis-Mentein kecepatan awal ditentukan oleh
kecepatan penguraian [ES] yang tetapan kecepatan reaksinya adalah k2
sehingga
V = k2 [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (7)
Substitusi persamaan (6) ke persamaan (7)
V = k2 [Etot] [S]
[S] 1 + [I] KM helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (8)
KI
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (9)
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (8)
V = Vmax [S]
[S] 1 + [I] + KM
KI
3 Inhibisi Non Kompetitif
Penghambatan non kompetitif terjadi apabila inhibitor (I) mengikat
sisi aktif pada enzim (E) maupun pada kompleks enzim dan subtrat (ES)
EI + S ESI
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
31
Berikut adalah pendekatan keadaan tunak dalam penentuan
hukum laju inhibisi kompetitif enzim
KI = [E] [I] = [ES] [I]
[EI] [ES] helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (1)
[E] [S] = k-1 + k2 = KM
[ES] k1 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (2)
[Etot] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (3)
Vmax didefinisikan sebagai kecepatan pada saat semua E yang
tersedia terdapat sebagai ES
Vmax = k2 [Etot] helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (4)
Parameter kinetika dalam mekanisme inhibisi enzim (kompetitif
uncompetitive non kompetitif) antara lain Vmax KM dan kcat
1 Vmax adalah laju reaksi maksimum yang dikatalisis enzim
2 KM menyatakan konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi
katalisis efektif
kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju yang menyatakan
jumlah substrat yang dapat diubah per detik
Contoh reaksi berikut
Fumarase
Furmarate + H2O mdashmdashmdashrarr L-Malate
1 Hitung laju perubahan fumarate menjadi L-Malate bila diketahui
Konsentrasi fumarate = 124 x 10-4 molL
Konsentrasi enzim fumarase = 105 x 10-6 molL
Konstata Michaelis = 185 x 10-6 molL
Dan bilangan turnover enzim fumarase = 175 x 103 det-1
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
32
Diketahui [S]0 = 124 x 10-4 molL
[E]0 = 105 x 10-6 molL
Km = 185 x 10-6 molL
K2 = 175 x 103 det-1
Ditanya V hellip
Jawab
V = Vmax [S]0
[S]0 + Km
V = K2 [E]0 [S]0
[S]0 + Km
V = [175 x 103 det-1] [105 x 10-6 molL] [124 x 10-4 molL]
[124 x 10-4 molL] + [185 x 10-6 molL]
V = 22785 X 10-7 molLdet
12585 x 10-4
V = 181 X 10-3 molLdet
2 Laju awal dekomposisi H2O2 yang dikatalisis dengan enzim
katalase adalah 138 x 10-2 267 x 10-2 an 60 x 10-2 Mdet
berturut-turut untuk konsentrasi awal H2O2 = 001 002 005 M
Konsentrasi enzim katalase = 40 x 10-8 M
Hitung Vmax konstanta Michaelis
Dan bilangan turnover enzim
Diketahui V1 = 138 X 10-2
V2 = 267 x 10-2
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
33
V3 = 60 X 10-2
[H2O2] = 001 002 005 M
[Ekatalase] = 40 x 10-2 M
Ditanya Vmax Km dan K2 hellip
Jawab
X (1[H2O2] Y (1V)
100 7246
50 3745
20 1667
y = 0697x + 25691
Intercept = 26591
Slope = 06977
R2 = 09999 rarr R2 = 1
a 1 = 25691 (intercept)
Vmax
Vmax = 1
25691
= 0389 molLdet
b Km = 06977 (slope)
Vmax
Km = 06977
0389
Km = 0272 molL
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
34
c Vmax = k2 [E]0
0389 = k2 40 x 10-8 M
k2 = 0389
40 x 10-8
= 0097 x 108
3 Laju pertumbuhan bakteri Lactobacillus acidephilus (dalam suatu
media) selama fase pertumbuhan exponensial menunjukan 924 x
10-3menit Hitung waktu generasi (tg) bakteri tersebut tg waktu
yang diperlukan mikroorganisme untuk melipat gandakan
populasinya yakni menjadi
Jawab
ln = Nt = λt ln = 2N0 = λtg
N0 N0
tg = ln2 tg = 0693
λ 924 x 10-3
tg = 0075 x 103
tg = 75 menit
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
35
Pertemuan 6
Tanggal 7 Oktober 2014
TEGANGAN PERMUKAAN
Molekul di permukaan mengalami gaya
resultan ke arah dalam media Molekul di
dalam media tidak mengalami gaya resultan
Molekul-molekul cairan memberikan
gaya tarik satu dengan lainnya terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya hanya dengan meregang lapisan (Fisika Universitas Jl 110
hal 431)
Tegangan permukaan (ᵞ)
- Molekul di bagian dalam media yang bergeak ke permukaan
media membutuhkan kerja untuk mengalami gaya tarik menarik
ke bawah
- Makin banyak jumlah molekul di permukaan media suatu
cairan makin luas permukaan media tersebut
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
36
- Tetapi dengan adanya gaya resultan ke arah dalam yang dialami
oleh molekul-molekul dipermukaan maka sifat cairan
cenderung untuk meminimumkan luas permukaan
Fenomena alam yang berkaitan dengan sifat kecenderuungan cairan
menimbulkan permukaanya antara lain
- Embun air di atas air
- Air dihinggapi nyamuk
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang sehingga
permukaannya seolah- olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat
cair sampai ke permukaan
Di dalam cairan tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama kesegala arah Pada permukaan cairan
tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis didekatnya dengan arah hanya
kesamping dan kebawah tetapi tidak ditarik oleh molekul diatasnya karena
diatas permukaan cairan berupa fase uap ( udara ) dengan jarak antara
molekul sangat renggang
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan berada dalam keadaan tegang Tegangan ini disebut
dengan tegangan permukaan
Besarnya tegangan permukaan cairan bergantung pada gaya tarik
antara molekul- molekulnya Ketika gaya tarik besar seperti dengan H2O
tegangan permukaan besar Sebaliknya cairan seperti bensin yang tersusun
atas molekul- molekul non polar mempunyai tegangan permukaan yang
kecil karena tarikan antarmolekul lebih lemah
Zat yang tegangan permukaannya rendah sangat mudah membasahi
permukaan bagaimanapun keadaan permukaannya Pelarut hidrokarbon
misalnya nafta atau bensin menyebar pada kaca maupun permukaan
berminyak dengan mudahnya sebab tarikan sesama molekul hidrokarbon
sangat lemah Hampir tidak ada usaha untuk memperluas permukaan cairan
akibatnya mereka mudah menyebar pada permukaan apapun (Brady 1994)
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
37
Tegangan permukaan (ᵞ)
Banyaknya kerja yang diperlukan untuk memperluas
permukaan suatu cairan Satuannya dalam SI adalah newton per meter
(NM) tetapi satuan cgs dyene per centimeter lebih sering digunakan
1 dynecm = 10-3 Nm = 1 mNm
(Fisika Universitas Jl 110 hal 432)
Tegangan permukaan
- Antara cairan dengan gas atau udara tegangan permukaan
- Antara cairan dengan cairan tegangan antar muka
Contoh nilai ᵞ beberapa cairan pada 20degC
Cairan Cairan-udara (dynecm) Cairan-air (dynecm)
Hg 485 375
H2O 7275 -
C6H6 2888 350
CCl4 2680 451
Aceton 2394 -
Etanol 2249 -
Isopropanol 2192 -
Sukrosa (aquos ) 7645 -
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan
a Jenis cairan
Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya
besar seperti air maka tegangan permukaannya juga besar Sebaliknya pada
cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil maka
tegangan permukaannya juga kecil
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
38
b Suhu
Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul- molekul cairan bergerak lebih cepat dan
pengaruh interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan
permukaannya menurun
c Adanya zat terlarut
Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan
tegangan permukaan Untuk air adanya elektrolit anorganik dan non
elektrolit tertentu seperti sukrosa dan gliserin menaikkan tegangan
permukaan Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun detergen dan alkohol
adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan ( Yazid 2005)
Metode pengukuran tegangan permukaan
- Metode kapiler
- Metode cincin Du Nouy
- Metode Lempengan Wilhelmi
- Metode Tekanan Gelembung maksimum
- Dll
a Metode Kapiler
- Yang digunakan yang luas permukaannya naik
- Permukaan air dalam pipa kapiler terus naik hingga tercapai
keseimbangan dengan gaya gravitasi
Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa bila sebatang pipa
kapiler dimasukan kedalam cairan maka permukaan cairan dalam pipa
kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan Apabila cairan
membasahi bejana ( θ lt 90 ) maka permukaan cairan akan naik
Sedangkan bila cairan tidak membasahi bejana ( θ gt 90 ) permukaan
cairan akan turun Peristiwa naik turunnya permukaan cairan dalam
kapiler ini disebut dengan kapilaritas
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
39
Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh
adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang
menyentuh dinding sepanjang keliling pipa Akibat tegangan permukaan ini
pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya
sama tapi arahnya berlawanan ( Yazid 2005 )
Catatan
- Jika permukaan atas larutan cembung sudut kontak besar - Jika permukaan atas larutan cekung sudut kontak kecil
Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air cairan yang naik melalui suatu kapiler Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan permukaan tidak bias untuk mengukur tegangan antar muka
Persamaan
퐹푢푝 = 훾(2휋푟) cos휃
퐹푑표푤푛 = 휌푔(ℎ휋푟 )
퐹푢푝 = 퐹푑표푤푛 훾 = Keterangan
- 휌 = bobot jenis cairan gml - 푔 = 980 cms - 푟 = jari-jari pipa kapiler - ℎ = tinggi miniskus cairan untuk kapiler - 휃 = sudut kontak ( untuk air dan kebanyakan cairan sangat kecil yakni
mendekati 1 )
Untuk cairan dengan sudut kontak sangat kecil
훾 = atau ℎ =
Sedangkan untuk cairan yang tidak membasahi bejana seperti raksa θ = 140 sehingga cos θ = - 0766 ( berharga negatip) Akibatnya h memiliki harga negatip yang berarti cairan mengalami penurunan atau ditekan dalam kapiler
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
40
b Metode Cincin Du Nouy
Metode cincin du nouy merupakan metode yang paling baik digunakan karena lebih akurat dan cepat dalam pengukuran tegangan permukaan deterjen serum suspensi koloid dan lain- lain
Berdasarkan pengukuran gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari permukaan cairan Metode ini digunakan untuk mengukur tegangan antar muka cairan
Persamaan
훾 = 퐹
4휋푅 퐶
Keterangan - F = gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin dari
permukaan - R = jari-jari lingkar cincin - C = Faktor koreksi
Faktor Koreksi
(퐶 minus 푎) = 4푏휋 푥
1푅 푥
퐹4휋휌푅 + 푐
Keterangan
- a = 07250 (konstan) - b = 009075 m-1 s2 (konstan) - c = 004534 ndash 1695 rR (konstan) - r = jari-jari kawat yang digunakan untuk membuat cincin - R = jari-jari rata-rata lingkaran - 휌 = masa jenis cairan sempel
Ketika mengukur tegangan permuakaan cairan- cairan harus diperhatikan bahwa cairan yang ada dibawah benar- benar membasahi cincin (Bird 1987)
c Metode Lempengan Wilhelmi
Metode ini didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan Pelat digantung pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan kedalam cairan yang akan diselidiki Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat
Persamaan
푃 = 푚푔 + 퐿훾 cos휃 minus 푠ℎ휌푔
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
41
Keterangan
- P = gaya yang dipergunakan untuk melepaskan lempengan dari permkaan cincin
- m = berat lempengan - 푔 = gaya gravitasi - 푠 = luas penampang lempengan - ℎ = kedalaman lempeng yang dicelupkan - 퐿 = keliling lempengan - 휌 = bobot jenis cairan
Dalam metode ini diandaikan sudut kontak θ = 00 dan pengaruh
dari ujung- ujung lempeng dapat diabaikan ( Yazid 2005 ) Pada metode ini digunakan lempengan mika tipis atau kaca slide
mikrosip yang digantung pada neraca Pengukuran dapat dilakukan dengan cara statistik ataupun dengan detasment yang secara akurat diberikan pada persamaan ideal
Jika pengukurannya dilakukan dengan metode detasmen prosedurnya hampir sama dengan metode cincin Du Nouy tetapi faktor koreksi hanya 01 ( Adamson 1990)
d Metode Tekanan Gelembung Maksimum Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan
pada kedua sisi permukaan cairan yang lengkung Tekanan pada sisi yang cembung Ketika pertama kali tekanan dikenakan jari- jari gelembung sangat besar Sementara gelembung itu mengembang jari- jarinya akan semakin kecil sampai nilai minimum
Pada keadaan ini jari- jari gelembung sama dengan jari- jari tabung gelas Bila tekanan terus dinaikkan jari- jari gelembung akan membesar kembali sampai akhirnya gelembung ini lepas dari tabung gelas dan naik ke permukaan cairan jelas bahwa tekanan maksimum diperoleh pada saat jari- jari minimum
Tekanan maksimum ini bukan hanya disebabkan perbedaan tekanan pada kedua sisi gelembung tetapi juga disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik ( yang bergantung pada ketinggian tabung gelas dalam cairan )
Persamaan
훾 = ∆휌푔푑푒 1퐻
Keterangan
o ∆휌 = perbedaan bobot jenis o 푑푒 = diameter maksimum tetesan
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
42
o = faktor koreksi yang ditentukan oleh rasio 푑푠 푑푒
Metode tekanan gelembung maksimum memiliki keakuratan di bawah 10 yang mana tidak tergantung pada jarak kontak dan hanya merupakan sebuah pengetahuan dasar dari densitas suatu cairan ( Jika menggunakan pipa ganda ) dan pengukurannya juga relatif cepat Rata- rata sebuah gelembung harganya sekitar 1 sek (Adamson 1990)
Pertemuan 7
Tanggal 14 Oktober 2014
TEGANGAN ANTAR MUKA
Tegangan permukaan merupakan gaya persatuan panjang yang
harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan
kedalam pada cairan Hal tersebut terjadi karena pada permukaan gaya
adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya kohesi antar
molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada
permukaan cairan
Tegangan antar muka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat
pada antar muka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur Tegangan antar
muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan kerena gaya adhesi
antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan
dan udara
Cairan-cairan (immisible)
L ƔL ƔL Tegangan permukaan L
ƔS Tegangan permukaan S
ƔSL ƔSL Tegangan antarmuka SL
S ƔS
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
43
Missible dua zat yang bercampurlarut dengan sempurna berapapun
konsentrasijumlahnya
Immisible dua zat (cairan dengan cairan) yang sama sekali tidak
dapat bercampurlarut
Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair
dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut
Dimana keberadaan zat terlarut dalamsuatu cairan akan
mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat
yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolekuler
yang disebut dengan molekul surfaktan Kemudian suhu juga sangat
mempengaruhi tegangan permukaan suatu cairan dimana ketika suhu
naik maka tegangan permukaan cairan akan turun
Suhu uarr = Tegangan permukaan darr ldquoberbanding terbalikrdquo
Fenomena Permukaan dan Fenomena Antar muka
Permukaan Fenomena
Cairan ndash Udara Tegangan Permukaan
Padat ndash Udara Adsorbsi
Antar Muka Fenomena
Cairan ndash Cairan
(immisible)
Tegangan Antar Muka
Padat ndash Cair Pembasah (Wetting)
Tegangan Antar Muka Cairan ndash Cairan (immisible)
1) Gaya persatuan panjang yang bekerja pada antar muka dua cairan
yang immisible
Satuan dynecm-1
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
44
2) Kerja yang diperlukan untuk memisahkan 2 permukaan cairan
immisible
Satuan ergcm-2
Manfaat fenomena antar muka dalam farmasi
1 Formulasi sediaan serbuk yang hidrofob
2 Menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi
3 Meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi
4 Mengatasi sediaan obat yang berbusa
5 Adsorbsi obat pada saluran pencernaan
Soal
1 Hitung Ɣ fenol bila diketahui tinggi kenaikan permukaan fenol dalam
pipa kapiler (r = 007 cm) adalah 093 cm pada suhu 37˚C Bila
diketahui bobot jenis fenol 113 gcm-1 dan konstanta gravitasi = 9807
cm det-2
Diketahui
a) r = 007 cm
b) ρ = 113 gcm-1
c) g = 9807 cm det-2
d) h = 093 cm
Ditanya Ɣfenol
Jawab
Ɣfenol = frac12 (rρgh)
= frac12 (007 x 113 x 9807 x 093)
= 3607 dynecm-1
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
45
Gaya Kohesi dan Adhesi
Terdapat dua macam gaya tarik menarik antar partikel yaitu kohesi
dan adhesi Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis
Kohesi dipengaruhi oleh kerapatan dan jarak antar partikel dalam zat gaya
kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling
bercampur Contoh tidak bercampurnya air dengan minyak tidak
melekatnya air raksa pada dinding pipa kapiler dan air pada daun talas
Adhesi adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel yang
tidak sejenis Gaya adhesi akan mengakibatkan dua zat akan saling melekat
bila dicampurkan Contoh bercampurnya air dengan tehkopi melekatnya
air pada dinding pipa kapiler dan melekatnya tinta pada kertas
Adanya gaya tarik menarik antara partikel zat cair menyebabkan
adanya tegangan permukaan dimana permukaan zat cair cenderung
menegang dan seolah terdapat selaput atau lapisan yang tegang sehingga
dapat menahan benda Selain adanya peristiwa tegangan permukaan akibat
adanya gaya tarik menarik antara partikel juga menyebabkan terjadinya
peristiwa meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung
Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya
permukaan zat cair Berdasarkan bentuk permukaan zat cair meniskus
dibedakan menjadi dua yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung
Meniskus cembung terjadi jika gaya kohesi lebih besar dari pada gaya
adhesi Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada
kohesi
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
46
Jika Wc lt Wa
Sudut Cos Ɵ Kecil
Permukaan cairan dalam kapiler cekung dan naik
Jika Wc gt Wa
Sudut Cos Ɵ Besar
Permukaan cairan dalam kapiler turun dan berbentuk cembung
Ɣ Rasio imbangan antara gaya Kohesi dan Adhesi
Cairan-Cairan (immisible)
Mempengaruhi koefisien sebaran (S)
Jika kerja kohesi lebih besar dari kerja adhesi maka nilai
koefisien sebarannya kecilrendah
Contoh
Asam stearat jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya
rendah karena gugus nonpolar pada asam stearat lebih panjang dari
gugus polarnya (gugus polar jadi titak berpengaruh)
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
47
Jika kerja kohesi lebih rendah dari kerja adhesi maka nilai koefisien
sebarannya tinggi Spreading
Contoh
Propanol jika dilarutkan dengan air maka koefisien sebarannya tinggi
karena mempunyai gugus ndashOH yang dapat berikatan hidrogen dengan
air dan bersifat polar
Tegangan permukaan dipengaruhi oleh
Rasio
Polar
Nonpolar
Si = Wa ndash Wc
Wc = 2 Ɣx
Wa = (Ɣx + Ɣair - Ɣx-air)
Si Bila nilai Si positif maka sebaranspreading terjadi
Bila nilai Si 0 tetap ada peluang sebaran
Bila nilai Si negatif tidak terjadi sebaran
Soal
Diketahui Ɣbenzen = 289 dynecm-1 Ɣair = 728 dynecm-1 dan Ɣbenzen-air =
35 dynecm-1 Hitung nilai kerja kohesi benzen kerja adhesi benzen-air
dan koefisien penyebaran awal benzen
Diketahui
a) Ɣbenzen = 289 dynecm-1
b) Ɣair = 728 dynecm-1
c) Ɣbenzen-air = 35 dynecm-1
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
48
Ditanya
a) Wc
b) Wa
c) Si
Jawab
Wc = 2 Ɣbenzen
= 2 x 289
= 578 dynecm-1
Wa = (Ɣbenzen + Ɣair ndash Ɣbenzen-air)
= (289 + 728 ndash 35)
= 667 dynecm-1
Si = Wa ndash Wc
= 667 ndash 578
= 89 dynecm-1
Benzen dapat tersebar dalam air karena nilai Si positif (+)
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
49
DAFTAR PUSTAKA
1 Tayangan Dosen
2 UraianPenjelasan Dosen pada saat Perkuliaha
3 Text Book
- Yazid Estein dan Nursanti Lisda 2006 Penuntun Praktikum Biokimia
Yogyakarta ANDI
- Santoso Begot 2007 BIOLOGI Jakarta Interplus Ridho_Brilliantoro
Tugas_Enzimologi
- Eistein Yazid 2005 Kimia Fisika Untuk Paramedis Yogyakarta Penerbit
Andi
- Adamson A W (1990) Physical Chemistry of Surfaces 5 th Ed New
York Willey
- Hugh DYoung Roger A Freedman 2002 Fisika Universitas Ed10 Alih
bahasa Juliastuti Endangdkk Jakarta Erlangga
- Kamajaya(2007)Cerdas Belajar FisikaBandungGrafindo Media Pratama
- IndrajitDudi(2007)Mudah dan Aktif Belajar FisikaBandungPT Setia
Purna Inves
4 Internet
- httprepositoryusuacidbitstream123456789395874Chapter20IIpdf
- httpstaffuiacidsystemfilesusersjoshitadjajadisastramaterialkestabil
anobatkuliahs2pdf
- httpstaffunyacidsitesdefaultfilespendidikanPurwanti20Widhy2
0Hastuti20SPd20MPdLaju20Reaksi20(2)pdf
- fileCUsersElrio20PutraDownloadsChapter20820Kinetika20
Kimiapdf
- httpusupressusuacidfilesKinetika20Kimia20Reaksi20Element
er_Normal_bab201pdf
- httpffarmasiuadacidwp-contentuploads201301orde-reaksi-waktu-
paruhpdfhttpnissanisso-fkp11webunairacidartikel_detail-49831-
Umum-sifat20kerja20obathtml
- httpmipa-farmasiblogspotcom201202tegangan-permukaan-tegangan-
antar-mukahtmlm=1
50
50