BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar belakang

Tegangan permukaan itu adalah gaya kesatuan panjang yang harus

di berikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan kedalam.

Tegangan permukaan adalah suatu gaya nyata yang efeknya

tampak pada tingkat makroskopis seperti halnya pada tingkat molecular.

Tengangan antarmuka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat

pada antar muka dua fase cair yang tidak bercampur.

Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan

permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti

ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu, tegangan permukaan juga

diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk

selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu

permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan

sebagai usaha yang membentuk luas permukaan baru. Dengan sifat

tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di

permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair

sedikit melengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu

memperluas permukaan zat cair namun zat cair dengan tegangan

permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil

mungkin.

Bila fase-fase berada bersama-sama , batas antara keduanya

di sebut suatu antar mukan. Sifat dari molekul-molekul yang membentuk

antarmuka tersebut sering cukup berbeda dari sifat “fase antarmuka” .

beberapa jenis antar muka dapat terjadi, bergantung pada apakah kedua

fase yang berdekatan adalah dalam keadaan padat, cair atau gas.

Penentuan tegangan permukaan dilakukan dengan metode

kenaikan pipa kapiler, yang bertujuan untuk mengenal dan membiasakan

diri dengan konsep dan pengukuran tegangan muka. Percobaan ini

dilakukan dengan pipa kapiler yang bekerja jika suatu cairan naik dalam

kapiler karena gaya tegangan mukanya bekerja pada sistem kapiler dan

sepanjang perimeter kapiler. Bahan yang digunakan adalah air, natrium

laurel sulfat, dan parafin cair. Tegangan muka dapat diketahui dengan

kerapatan cairan, dan tingginya kenaikan dalam kapiler yang sama. Hasil

yang diperoleh dari percobaan adalah semakin besar densitasnya, maka

tegangan permukaannya semakin besar dan semakin tinggi konsentrasi

larutannya, maka tegangan permukaan semakin besar. Kenaikan atau

penurunan cairan dalam kapiler disebabkan oleh adanya tegangan

permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang menyentuh

dinding sepanjang keliling pipa.

2. Tujuan praktikum

1. Menerangkan faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan

permukaan suatu zat cair

2. Menetukan tegangan permukaan zat cair

3. Menentukan konsentrasi misel kritik suatu surfaktan dengan

metode tegangan permukaan .

4. Menentukan tegangan antarmuka dua zat cair yang tidak

bercampur.

5. Menggunakan alat-alat penentuan tegangan permukaan suatu zat

cair.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1. Dasar teori

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan

dalam memperluas permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan

untuk tegangan permukaan (γ) adalah (J m-1) atau dyne cm-1 atau N m-

Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah

kenaikan atau penurunan dalam pipa kapiler, yaitu:

γ = d r g l/ 2

dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, l adalah

panjang cairan yang ditekan atau yang akan naik, dan g adalah konstanta

gravitasi (Dogra, 1990).

Tegangan permukaan dan tegangan antarmuka, dalam keadaan

cair, gaya kohesif antara molekul-molekul yang berdekatan di

kembangkan dengan baik. Dalam duatu tetes cairan yang tersuspensi

dalam udara. Molekul-molekul dalam bulk cairan di kelilingi oleh molekul

lain dari segala arah yang mempunyai gaya tarik menarik yangb sama

(Martin,1990).

Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan

dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai

hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan

permukaan didefinisikan pada antar muka cairan dan gas.Namun,

tegangan yang mirip juga ada pada tegangan antar muka cairan-cairan,

atau padatan dan gas.Tegangan semacam ini secara umum disebut

dengan tegangan antar muka (Douglas,2001).

Tegangan permukaan bervariasi antara berbagai cairan. Air

memiliki tegangan permukaan yang tinggi dan merupakan agen

pembasah yang buruk karena air membentuk droplet, misalnya tetesan

air hujan pada kaca depan mobil. Permukaan air membentuk suatu

lapisan yang cukup kuat sehingga beberapa serangga dapat berjalan

diatasnya (Suminar, 2001).

Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan

penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit,

tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu

antara lain sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan

emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan

yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut

akan mudah bercampur (Mawarda, 2009).

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang, sehingga

permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal

ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik antar partikel sejenis didalam

zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh

molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya yang sama ke segala

arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resultan) gaya yang bekerja pada

masing-masing molekul. Adanya gaya atau tarikan kebawah

menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam

keadaan tegang. tegangan ini disebut dengan tegangan permukaan

(Herinaldi, 2004).

Bila fase-fase berada bersama-sama, batas antara keduanya

disebut suatu antar muka. Sifat dari molekul-molekul yang membentuk

anta rmuka tersebut sering cukup berbeda dari sifat “fase anta rmuka”.

Walaupun istilah ini tidak benar dalam hal contoh fase, tetapi merupakan

suatu konsep yang berguna. Sebagai contoh, molekul-molekul pada

antarmuka cair-gas dapat berada dalam keadaan gas-dua dimensi, cair

atau padat bergantung pada keadaan temperature dan tekanan biasa

pada antarmuka (Martin, 1993).

Beberapa jenis antarmuka dapat terjadi, bergantung apakah kedua

fase yang berdekatan adalah dalam keadaan padat, cair atau gas. Istilah

permukaan biasanya dipakai bila membicarakan suatu antarmuka

gas/padat atau suatu antamuka gas/cair. Setiap partikel dari zat, baik itu

sel, bakteri, koloid, granul, atau manusia mempunyai suatu antarmuka

pada batas sekelilingnya.fenomena dalam farmasi dan kedokteran

adalah factor-faktor yang berarti yang mempengaruhi adsorbs obat pada

bahan pembantu padatdalam bentuk sediaan, penetrasi (penembusan)

molekul melalui membrane biologis, pembentukan dan kestabilan emulsi,

dan disperse (penyebar-rataan) dari partikel yang tidak larut dalam media

cair untuk membentuk suspensi. Sifat antarmuka dari suatu zat aktif-

permukaan (surface-active) yang melapisi bagian dalam dari alveoli paru-

paru merupakan penyebab kerja yang efisien dari organ ini (Martin,1993).

Pada umunya oleh karena fase afinitas ditingkatkan dengan gaya

tekanan antara dua fase yang berbeda (gaya adhesi) menjadi lebih

besar dibandingkan gaya atraksi dua molekul yang sama (gaya

kohesi).jika gaya adhesi menjadi lebih besar, missel akan terbentuk dan

tegangan permukaan akan menghilang. Pembahasan ini hanya

berfokus pada system yang dibatasi oleh fase afinitas, dimana sebuah

tegangan permukaan tetap ada (Genaro,1990).

 Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang

terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan

antar muka selalu lebih kecil dari pad tegangan permukaan karena gaya

adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi

antara cairan dan udara  (Hamid.2010)

Molekul biasanya saling tarik-menarik. Dibagian dalam cairan,

setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul cairan di samping

dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya karena

molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat

gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam

caian. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan di tarik oleh

molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada

permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah karena

adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di

permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan

menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan

pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis

(Atfins, 1994).

Sifat daerah antar muka dapat di lukiskan lebih lanjut dengan

menguji gaya yang bertanggung jawab untuk permukaan atau tegangan

antar muka. Dalam suatu system minyak dan air , molekul-molekul air

yang berada di pusat volume air di kelilingi dari segala arah oleh molekul-

molekul air lainnya. Gaya tarik-menarik antar molekul, ikatan hydrogen

dalam air, terdapat di antara molekul-molekul air yang berdekatan dan

menyebabkan air berada sebagai suatu cairan (Lachman,1989).

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi

oleh beberapa factor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana

keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi

besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada

permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dngan

molekul surfaktan. Faktor-faktor yang menpengaruhi (Martin, 1993):

1. Suhu

Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu,

karena meningkatnya energy kinetik molekul

2. Zat terlarut (solute)

Keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan

mempengaruhi tegangan permukaan. Penambahan zat terlarut

akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan

permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang

berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular,

maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut

biasa disebut dengan surfaktan.

3. Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan

permukaan, karena cnderung untuk terkonsentrasi pada

permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi

yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun

merupakan salah satu contoh dari surfaktan.

        Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang

berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan

sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya

tegangan permukaan didefinisikan pada antar muka cairan dan gas.

Namun, tegangan yang mirip juga ada pada tegangan antar muka cairan-

cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum

disebut dengan tegangan antar muka (Douglas,2001)

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin merenggang,

sehingga permukaannya seolah-olah ditutupi oleh suatu lapisan yang

elastis. Hal ini disebabkan adanya gaya tarik-menarik antar partikel

sejenis didalam zat cair sampai ke permukaan. Di dalam cairan, tiap

molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di dekatnya dengan gaya

yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa (resultan) gaya

yang bekerja pada masing-masing molekul. Adanya gaya atau tarikan

kebawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada

dalam keadaan tegang. tegangan ini disebut dengan tegangan

permukaan (Herinaldi, 2004).

Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan

penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit,

tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organik tertentu

antara lain sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan

emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan

yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut

akan mudah bercampur (Mawarda, 2009).

Sifat daerah antar muka dapat di lukiskan lebih lanjut dengan

menguji gaya yang bertanggung jawab untuk permukaan atau tegangan

antar muka. Dalam suatu system minyak dan air , molekul-molekul air

yang berada di pusat volume air di kelilingi dari segala arah oleh molekul-

molekul air lainnya. Gaya tarik-menarik antar molekul, ikatan hydrogen

dalam air, terdapat di antara molekul-molekul air yang berdekatan dan

menyebabkan air berada sebagai suatu cairan . (Lachman,1989).

Fungsi-fungsi surfactant antar lain (Dogra, 1990).:

a. Menurunkan tegangan permukaan

Adanya surfactant pada permukaan menyebabkan gaya adhesi

antara zat cair dan udara meningkat. Sehingga tegangan

permukaannya menurun. Tetapi surfaktan menurunkan tegangan

permukaan sampai Konsentrasi Misel Kritik (KMK).

b. Meningkatkan kelarutan suatu zat

Dengan adanya surfaktan tegangan antar muka dua zat cair yang

tidak bercampur akan menurun. Akibatnya gaya adhesi antara dua

zat cair meningkat dan kelarutannya pun meningkat.

c. Sebagai pembasah (wetting agent)

Surfaktan dapat bertindak sebagai pembasah. Karena dapat

menurunkan sudut kontak antara permukaan padat dan cairan

pembasah. Semakin kecil sudut kontak artinya semakin mudah

dibasahi.

d. Sebagai emulgator

Emulgator dapat menstabilkan suatu sediaan emulsi (campuran air

dan minyak). Surfaktan membuat jembatan antara air dan minyak

sehingga air dan minyak dapat terdispersi dalam fase

pendispersinya.

e. Sebagai detergen

Surfaktan dapat berperan sebagai detergen yang berfungsi untuk

menghilangkan kotoran. Proses pembersihan oleh detergen diawali

oleh proses pembasahan kemudian pengemulsian atau pelarutan

partikel larutan.

2. Uraian Bahan

1. AIR SULING (Ditjen POM : 1979)

Nama resmi : AQUA DESTILLATA

Nama lain : Air Suling

RM / BM : H2O / 18,02 gr/mol

Bobot Jenis : 0,997 gr/mol

Rumus struktur : H – O – H

Pemerian : Cairan jernih, tidak berwarna, tidak berbau, tidak

mempunyai rasa

Penyimpanan : Dalam wadah tetutup baik

Kegunaan : Sebagai Pelarut

2. Parafin Cair ( Ditjen POM : 1979)

Nama Resmi : PARAFFINUM LIQUIDUM (FI. Ed.III hal. 474)

Nama Lain : Parafin Cair

Pemerian : Cairan kental, transparan, tidak berfluoresensi,

tidak berwarna, hampir tidak berbau, hampir tidak

mempunyai rasa.

Kelarutan : Praktis tidak larut dalam air dan dalam etanol

(95%) P, larut dalam kloroform P dan dalam eter

Penyimpanan :Dalam wadah tertutup baik, terlindung dari

cahaya

Penggunaan : sampel

3. Tween 80 (Ditjen POM, 1979)

Nama resmi : Polysorbatum-80

Pemerian : Cairan kental seperti minyak, jernih, kuning,

kuning, bau asam lemak, khas.

Kelarutan : Mudah larut dalam air, dalam etanol, dalam etil

asetat dan dalam metanol. Sukar larut dalam

parafin cair dan dalam minyak biji kapas.

Penggunaan : Sebagai emulgator

Penyimpanan : Dalam wadah tertutup rapat

3. Prosedur Kerja (Anonim,2013)

1. Disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2. Dimasukkan air dan Tween 80 dengan konsentrasi (0,5 ; 1 ; 2 ; 3; 4;

5; 6; 7; 8; 9; 10) g. kedalam masing-masing erlemeyer

3. di aduk hingga tween dan air bercampur

4. dimasukkan iar dan tween 80 yang sudah bercaparur ke dalam

masing-masing cawan petri

5. Dimasukkan pipa kapiler kedalam cawan petri yg masing-masing

berisi air dan tween 80 sebagai kontrol , sambil bagian atasnya ditutup

dengan jari

6. Diukur tinggi cairan yang naik pada pipa kapiler dengan menggunakan

mistar yg dicelupkan ke dalam air dan tween 80

7. Dicatat tinggi cairan pada pipa kapiler dan dihitung bobot jenisnya

BAB III

CARA KERJA

1. Alat

Alat yang di gunakan dalam percobaan ini adalah botol semprot,

cawan petri, cawan porselin, Erlenmeyer 250 ml, gelas ukur 10 ml,

timbangan analitik, batang pengaduk, pipet skala, penggaris, pot plastik.

2. Bahan

Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah aquades,

aluminium foil, pipa kapiler, dan tween 80 0,5 %, minyak jarak 10 ml,

span 80 5 %.

3. Langkah percobaan

1. Siapkan alat dan bahan.

2. Timbang tween dengan konsentrasi 0,5;1;2;3;4;5;6;7;8;9;10

3. Larutkan tween dengan 100 ml aquades, kemudian ambil 10 ml

masukkan ke dalam cawan petri.

4. masukkan pipa kapiler ke dalam cawan petri yang berisi tween

5. Diukur tegangan permukaan.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Data pengamatan

No Nama Zat Tinggi Cairan (cm) Bobot Jenis

(g/ml)

Tegangan

Permukaan

(dyne/ml)

1 Air 1 0,997 28,09

2 Parafin 1 0,890 25,07

3 Tween 0,5

%

1,2 1,08 36,51

4 Tween 1 % 1 1,08 30,4

5 Tween 2 % 1,2 1,08 36,51

6 Tween 3 % 1,5 1,08 45,64

7 Tween 4 % 1,4 1,08 42,60

8 Tween 5 % 1,3 1,08 39,55

9 Tween 6 % 1,1 1,08 33,47

10 Tween 7 % 1,2 1,08 36,51

11 Tween 8 % 1 1,08 30,42

12 Tween 9 % 1,3 1,08 39,55

13 Tween 10 % 1,2 1,08 36,51

2. Perhitungan

Diameter = 1,1+1,22

= 1,5 mm

Jari-jari (r) = Diameter

2 = 1,52

= 0,575 mm 0,0575 cm

ρ Parafin = 0,890 g/ml g = 980 cm/s2

ρ Air = 0,977 g/ml

ρ Tween = 1,08 g/ml

Air = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 0,997 x 980 x 1

= 28, 09

Parafin = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 0,890 x 980 x 1

= 25,07

Tween 0,5 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,2

= 36,51

Tween 1 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1

= 30,4

Tween 2 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,2

= 36,61

Tween 3 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,5

= 45,64

Tween 4 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,4

= 42,60

Tween 5 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,3

= 39,55

Tween 6 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,1

= 33,47

Tween 7 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,2

= 36,51

Tween 8 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1

= 30,42

Tween 9 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,3

= 39,55

Tween 10 % = 12

x r x ρ x g x h

= 12

x 0,0575 x 1,08 x 980 x 1,2

= 36,51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahawa:

Tegangan permukaan air adalah 28,090, paraffin cair 25,055 dan tween

80 0,5 % 36,6518.

2. Saran

Sebaiknya para praktikan mempersiapkan segala sesuatu yang

berhubungan dengan praktikum (alat, bahan, dan atribut) dengan baik,

sebaiknya lab harus melengkapi alat-alat yang di gunakan dalam

praktikum agar praktikum berjalan dengan lancar, di harapkan asisten

datang tepat waktu dan membimbing praktikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013, “ Penuntun Praktikum Farmasi Fisika II ” Universitas Muslim Indonesia, Makassar.

Atkins, P. W. 1994. Kimia Fisik edisi ke-4 jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Dirjen POM, 1979. “ Farmakope Indinesia Edisi III ” , Departemen Kesehatan RI, Jakarta.

Dogra, SK dan S. Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal-soal. Universitas Indonesia. Jakarta.

Gennaro, A. R., et all., 1990. Remingto’s Pharmaceutical Sciensces Edisi 18 th . Pensylvania : Marck Publishing Company, Easton,

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Hamid, Rimba. 2010. Penuntun Kimia Fisik. Universitas Hauoleo: Kendari.

Herinaldi.2004.Mekanika Fluida, terjemahan dari “Fundamental of Fluids Mechanic” oleh Donald F. Young. Erlangga.Jakarta.

Lachman, leon, 1989.”Teori dan Praktek Farmasi Industri, Edisi I”. UI Press: Jakarta

Mawarda. 2009. Tegangan Permukaan dan Kapasitas. PT Gramedia Pustaka Utama.Jakarta.

Suminar.2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern, tejemaham dari “Principles of Modern Chemistry” oleh David Oxtoby. Erlangga.Jakarta.