UJIAN AKHIR SEMERTER

FARMASI FISIKA I

D

I

S

U

S

U

N

OLEH:

Wita Nurleny

08111006011

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2015/2016

Ikatan Oksigen dan Transpor di Membran Kristal Cair mengandung

Cobaltporphyrin sebagai Pembawa Oksigen

Abstrak

Membran komposit dibuat dari (Nmethoxybenzylidene) -4-butylaniline sebagai

cystal cair fase baris, poli (methy1-methac ylate) sebagai pendukung, dan, a, a, a-

tetrakido-pivalamidopheny1) -porphinatocobalt (ZZ) (COP) sebagai pembawa

oksigen. Pemisahan fase dan transisi untuk cystal cair yang mengandung COP di

membran komposit dibuktikan oleh SEM dan DSC. Konstanta kinetik dan

keseimbangan dari ikatan oksigen ke COP bagian tetap dalam fase cair cystal

ditentukan menggunakan spektrokskopi secara in situ, dan terputus-putus

berubah pada suhu fase transisi. Transportasi oksigen dalam membran komposit

difasilitasi, karena COP efektif bertindak sebagai pembawa tetap untuk

pengangkutan oksigen.

Pendahuluan

Metode standar untuk produksi oksigen adalah pemisahan udara kriogenik

dan pressure swing adsorption.

Transportasi oksigen selektif melalui membran polimer telah menjadi

pilihan pertama, karena biaya prosesnya yang lebih rendah daripada

pemisahan udara kriogenik atau pressure swing adsorption.

Membran cair yang mengandung basis kompleks Schiff sebagai pembawa

oksigen seluler menunjukkan selektivitas oksigen yang sangat baik.

Namun, membran cair tidak bisa digunakan di bawah tekanan gas

diferensial dan oksigen pembawa kompleks dengan cepat teroksidasi dan

terdegradasi.

Transportasi oksigen difasilitasi dalam membran polimer padat yang

mengandung cobaltporphyrin atau dasar kompleks kobalt-Schiff sebagai

pembawa tetap yang Sorbs dan mengangkut oksigen secara selektif.

Membran ini berhasil digunakan sebagai membran kaya oksigen untuk

memisahkan oksigen dari udara. Namun, permeabilitas oksigen dan aliran

di membran yang kompleks tidak cukup untuk mengobati besar jumlah

udara.

Membran komposit yang mengandung sebagian besar kristal cair memiliki

permeabilitas gas yang tinggi. Peningkatan difusivitas gas dipengaruhi

oleh faktor 20-30 oleh keadaan agregasi kristal cair. Daya tahan dan

fleksibilitas membran juga menguntungkan untuk persiapan membran

tipis.

Pada penelitian ini akan menggambarkan transportasi oksigen melalui

membran terdiri dari kristal cair yang berisi cobaltporphyrin dan polimer.

Membran komposit tersebut diharapkan untuk mengangkut oksigen lebih

selektif karena cobaltporphyrin, sebagai pembawa oksigen tertanam dalam

sebagian besar kristal cair, membentuk jalur kontinyu oleh karakteristik

fase struktur.

Metodologi Penelitian

Bahan

a, a, a, a-meso-Tetrakis (o-pivalamidophenyl) –porphin atocobalt (I1)

(COP) yang telah disintesis

p-Butylaniline dimurnikan dengan destilasi dan rekristalisasi.

COP yang telah membentuk kompleks dengan pbutylaniline

dalam kloroform pada atmosfer nitrogen.

Larutan kloroform dari COP-butylaniline membentuk kompleks, MBRA,

dan MMA (K = 74000, Tg = lOTC, iso: hetero: syndio f 5.3: 27,8: 66,9)

dicampur

Larutan kloroform yang dicampur dengan hati-hati dimasukkan kedalam

piring teflon dalam suasana bebas oksigen, diikuti oleh pengeringan dalam

vakum, untuk menghasilkan membran transparan dan fleksibel yang

mengandung 2% wt COP dengan ketebalan 90-100 µm.

Pengukuran DSC dan Spektroskopi

Fase transisi ditentukan oleh DSC (Seiko I & E, DSC-10).

Pemanasan dan pendinginan dengan laju suhu 100C / menit dari 30 ° C

sampai 150 ° C di bawah nitrogen atmosfer.

Permukaan dan penampang membran komposit diamati dengan

menggunakan Scanning Electron Microscope (JEOL JSM-T20).

Membran diekstraksi dengan metanol pada 80 ° C selama 5 jam dan

membran MBBA-diekstraksi disiapkan untuk menganalisis pemisahan

fase kristal cair.

Oksigen mengikat COP secara reversibel pada membran dapat dipantau

oleh perubahan spektrum di penyerapan tampak (visible), menggunakan

spektrofotometer sensitivitas tinggi (Shimadzu, Model UV2100).

Pengukuran Permeasi (Perembesan)

Koefisien permeasi oksigen untuk berbagai tekanan gas yang tinggi diukur

dengan low vacuum sebuah peralatan permeasi dalam ruang dengan

keadaan suhu yang stabil (Rika Seiki Inc, K-315-N).

Koefisien permeasi, P, dihitung dari kemiringan garis lurus tetap dari

kurva permeasi.

Jeda waktu, 8, diukur dari titik persilangan dari garis lurus tetap dan absis

pada kurva permeasi.

Hasil dan Diskusi

Kesetimbangan dan Konstanta Kinetik Ikatan Oksigen dalam Memran

Komposit yang Mengandung COP

Pemisahan fase MBBA dalam membran komposit adalah mengandung

COP (MMAIMBBAlCoP) diamati dengan pengukuran DSC.

Suhu fase transisi, kristal-nematic (TK-N) dan nematic-isotropik (TN-),

transisi dari MBBA, yang jelas diamati (Tabel l), seperti yang dilaporkan

untuk membran komposit MBBA.

Fase transisi untuk membran komposit terlihat % konsentrasi MBBA di

kisaran 35-50 wt, tapi % konsentrasi MBBA tidak di bawah 30 wt.

MBBA diisi di bawah 30% dari berat (wt) fase tidak terpisah dan homogen

tersebar di membran komposit. Di sisi lain, meskipun MBBA dimuat di

atas 50% berat dipisahkan sebagai fase kristal cair dalam matriks polimer,

MBBA mengalir dari permukaan membran. Morfologi membran komposit

diamati dengan SEM.

'A mikrograf untuk membran komposit 100 pm-tebal (MMAIMBBAlCoP

= 60/40/2) menunjukkan morfologi seperti sandwich (berlapis) dimana

MMA lapisan polimer matriks dengan 20 pm ketebalan selimut

kedua bagian atas dan kulit bawah membran, dan fase kristal cair dengan

diameter 5-6 pm terletak di tengah membran.

Hasil mendukung hipotesis bahwa pemisahan fase dan suhu fase transisi

dari cairan kristal tidak dipengaruhi oleh muatan COP.

Spektrum serapan UV-Vis membran komposit deoxy COP (ƛmax = = 526

nm) berubah menjadi spektrum diperintahkan ke kompleks COP oxy

(Co/O2 = 1/1 adduct, ƛmax= 556nm (Gambar. 1).

Perubahan spektrum oxy-deoxy reversibel dalam merespon tekanan parsial

oksigen, dengan poin isosbestic 479.538, dan 667 nm. Perubahan

spektrum disetujui sesuai Cop-p-butylaniline kompleks dalam membran

homogen.

COP-p-butylaniline dengan struktur 5 koordinasi secara aktif tertanam

dalam fase kristal cair dan oksigen Sorbs selektif, cepat, dan reversibel.

Konstanta kesetimbangan ikatan oksigen (K = kon / koff) untuk COP pada

membran komposit ditentukan dengan menggunakan persamaan Drago.

Parameter termodinamika untuk ikatan oksigen juga diperkirakan dari

ketergantungan suhu pada K (Gbr. 2) dan ditampilkan dalam Tabel 2.

Plot Hoff van't berisi dua titik yang terputus-putus, yang berhubungan

dengan suhu fase transisi.

Perubahan entalpi (ϪH) untuk ikatan oksigen COP di tiga keadaan fase

yang menyatu satu sama lain, karena oksigen mengikat energi sendiri

diperintah oleh ikatan karakter COP.

Perubahan entropi (ϪS) untuk ikatan oksigen berbeda di ketiga fase

menyatakan: yaitu, memberikan kontribusi perubahan entropi dengan

diskontinuitas dalam ketergantungan suhu K untuk membran komposit.

Tingkat ikatan oksigen dan konstanta disosiasi jelas terlihat, kon dan koff,

pada 25 ° C (negara liquid crystal) diperkirakan dengan menganalisis

program saat adsorpsi oksigen ke COP, menurut kinetika orde-pseudo-

pertama , dan ditunjukkan pada Tabel 2.

Kedua nilai kon dan Koff untuk COP di membran komposit yang jauh

lebih besar daripada COP sesuai pada membran MMA.

Parameter kinetik ini lebih besar untuk ikatan oksigen yang ditunjukkan

oleh besarnya difusivitas oksigen dan / atau mobilitas yang lebih besar

dari COP dalam sebagian besar kristal cair .

Transportasi oksigen dalam Membran Komposit Mengandung COP

Gambar 3 menunjukkan pengaruh tekanan gas tinggi (P2) pada koefisien

permeabilitas (PO2, dan PN2) di komposit yang mengandung COP.

PN2 lebih kecil dari P, dan bebas dari tekanan tinggi nitrogen (pz (N2))

karena pembawa tetap, COP tidak berinteraksi dengan nitrogen.

PO2, untuk kaca Membran MMA juga bebas dari tekanan tinggi oksigen,

dan lebih kecil dari itu untuk membran komposit yang cocok. Sebaliknya,

PO2, untuk membran komposit yang mengandung COP adalah jauh lebih

besar daripada PN2, dan peningkatan dengan penurunan P2 (O2).

Transportasi oksigen melalui membran difasilitasi oleh kontribusi COP

sebagai pembawa oksigen tetap.

Jeda waktu (Ɵ) untuk permeabilitas oksigen dalam membran komposit

juga tergantung pada P2 (O2), ditunjukkan pada Gambar. 4. Perilaku ini

menunjukkan bahwa oksigen jelas berinteraksi dengan COP di kristal cair

sebagian besar dari membran komposit.

Pada Gambar. 4, ƟO2 dan 2 P2(O2) ketergantungan ƟO2 , meningkat dengan

temperatur, yang menunjukkan bahwa P2(O2) tergantung pada

ƟO2, didasarkan pada ikatan oksigen ke COP, dan ditingkatkan pada suhu

yang lebih rendah karena nilai K pada COP meningkat, sementara koff

menurun dengan penurunan suhu.

Mekanisme transport oksigen difasilitasi dianggap mematuhi model

transportasi dual-mode.

Permeabilitas diukur untuk komposit membran, termasuk tekanan

permeabilitas, tidak bisa dianalisis oleh dualmode sebuah model

transportasi, karena konsentrasi yang berbeda gradien pada lapisan batas

antara fase dipisahkan.

Perembesan gas melalui polimer membran terjadi dengan mekanisme

difusi larutan, dan Koefisien permability (P) dalam polimer karet adalah

sebagai

berikut [17]:

P=DS

di mana D adalah koefisien difusi dan S adalah koefisien kelarutan. D

ditentukan oleh lag time Ɵ

D=l/60

di mana l adalah ketebalan membran. Di sini, parameter transportasi jelas

untuk membran komposit yang mengandung COP ditentukan oleh pers.

1 dan 2 yang diperoleh dari metode lag time.

Suhu PO2, dihitung pada P2(O2) = 760 mmHg ditunjukkan suhu berkisar

15-45 ° C pada Gambar. 5. PO2, untuk membran komposit yang

mengandung COP adalah sesuai dengan hubungan jenis Arrhenius dalam

kisaran suhu yang diukur. P, untuk membran komposit mengandung

nonCoP juga dipatuhi suatu hubungan jenis Arrhenius tanpa terputus-putus

menunjuk pada suhu fase transisi.

Besarnya P, untuk membran ini lebih besar dari itu untuk membran MMA

karena memiliki mobilitas yang lebih tinggi dari fase kristal cair di kisaran

suhu di atas TK-N.

P untuk membran komposit yang mengandung COP lebih kecil

dibandingkan dengan yang sesuai membran MMA di suhu TK-N, yang

berarti bahwa oksigen transportasi dibatasi oleh keadaan kristal dari

sebagian besar.

Gambar 6 menunjukkan pengaruh suhu pada difusi dan kelarutan koefisien

untuk membran komposit yang mengandung COP, dan untuk Membran

MMA.

Nilai D untuk komposit membran yang besar dibandingkan dengan

membran MMA dalam kisaran suhu diatas TK-N dan kecil di bawah Tk-NT

hasil nya berhubungan dengan suhu PO2 seperti yang terlihat pada

Gambar. 5.

Permeabilitas oksigen yang berkaitan dengan suhu untuk membran

komposit yang mengandung COP disebabkan oleh sebagian besar fase

kristal cair.

Pengaruh suhu pada permselectivity (α) adalah ditunjukkan pada Gambar.

7. Dalam membran MMA, sebuah penurunan monoton dengan suhu.

Membran komposit tergantung pada keadaan fase transisi, dan

menunjukkan perubahan terputus-putus di sekitar TK-N dan TN-I.

Dalam membran komposit yang mengandung COP pada tekanan tinggi

dari 10 mmHg, ditingkatkan dengan perbandingan untuk nonCoP

membran komposit yang sesuai, yang menunjukkan bahwa kompleks COP

sebagai pembawa oksigen tetap efektif berkontribusi terhadap transportasi

oksigen.

Membran komposit dari kristal cair yang mengandung COP dan dengan

adanya dukungan polimer sangat permselektif.

REVIEW

Tujuan Penelitian: Untuk mendapatkan membran dengan permeabilitas dan

selektivitas yang tinggi sebagai transportasi oksigen melalui

membran yang terdiri dari kristal cair yang berisi

cobaltporphyrin dan polimer.

Metode Penelitian: Metode standar yang digunakan untuk produksi oksigen

adalah pemisahan udara kriogenik dan pressure swing

adsorption. Tetapi, dipilih metode transportasi oksigen

selektif melalui membran polimer, karena biaya prosesnya

yang lebih rendah daripada pemisahan udara kriogenik atau

pressure swing adsorption.

Peralatan: - DSC (Differential Scanning Calorymetri), metode ini dapat

memberikan informasi pada kesempurnaan kristal,

polimorfisma, titik lebur, sublimasi, transisi kaca, dedrasi,

penguapan, pirolisis, interaksi padat-padat dan kemurnian.

Pada penelitian ini DSC digunakan untuk mengetahui fase-

fase transisi pada polimer.

- SEM (Scanning Electron Microscope) dignakan untuk

mengamati permukaan dan penampang membran komposit.

- Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk memantau ikatan

oksigen ke COP secara reversibel pada membran yang dapat

dilihat dari perubahan spektrum di penyerapan tampak

(visible).

- Alat pengukuran permeasi digunakan untuk mengetauhui

koefisien permeasi oksigen untuk berbagai tekanan gas yang

tinggi, peralatan ini didukung dengan adanya low vacuum,

dan harus diukur dalam suhu ruang yang stabil.

Hasil Penelitian: Secara keseluruhan penelitian ini memberikan hasil yang sesuai

dengan tujuan penelitian. Hal ini dapat dilihat dari hasil yang

menyatakan:

- Parameter kinetik kon dank off lebih besar untuk

ikatan oksigen yang ditunjukkan oleh besarnya

difusivitas oksigen dan / atau mobilitas yang lebih

besar dari COP dalam sebagian besar kristal cair.

- Membran komposit dari kristal cair yang

mengandung COP dan dengan adanya dukungan

polimer memiliki permeabilitas dan selektivitas

yang sangat tinggi.

- Permeabilitas oksigen yang berkaitan dengan suhu

membran komposit yang mengandung COP

disebabkan oleh sebagian besar fase kristal cair.

Kekuatan Penelitian: Penelitian ini telah berhasil membuktikan bahwa membran

yang terdiri dari kristal cair yang berisi cobaltporphyrin dan

polimer memiliki permeabilitas dan selektivitas yang tinggi

dalam transportasi oksigen. Sehingga COP efektif bertindak

sebagai pembawa tetap untuk pengangkutan oksigen. Alat

yang digunakan dalam penelitian juga tidak terlalu banyak

dan cukup praktis atau mudah dilakukan oleh subjek

penelitian sehingga tidak membutuhkan waktu lama untuk

melakukan penelitian ini.

Kelemahan Penelitian: Peneliti tidak mencantumkan kesimpulan dari penelitian

pada jurnal, sehingga pembaca harus membaca hasil dan

diskusi terlebih dahulu untuk mengetahui hasil dari

penelitian ini. Hal ini dapat menyebabkan pembaca kurang

tertarik untuk memahami isi dari jurnal tersebut, karena

membutuhkan waktu yang cukup lama untuk memahami

penelitian ini. Abstrak pada jurnal juga tidak cukup jelas

untuk menyatakan berhasil atau tidaknya penelitian ini.