+ All Categories
Home > Education > Fenomena antarmuka

Fenomena antarmuka

Date post: 19-Jul-2015
Category:
Upload: sejahterapia
View: 1,489 times
Download: 1 times
Share this document with a friend
49
1 FENOMENA ANTARMUKA (Interfacial Phenomena) Achmad Radjaram
Transcript

11

FENOMENA ANTARMUKA(Interfacial Phenomena)

Achmad Radjaram

22

FENOMENA ANTARMUKA

Achmad Radjaram

1. PENDAHULUAN

2. ANTARMUKA CAIRAN

3. ADSORPSI PADA ANTARMUKA CAIRAN

4. ADSORPSI PADA ANTARMUKA PADATAN

5. APLIKASI ZAT AKTIF PERMUKAAN

6. SIFAT ELEKTRIK ANTARMUKA

PUSTAKA

- Martin, A,1993 Physical pharmacy, 4 , Ed, Lea & Febiger, Philadelphia P

- Florence AT, Attwood D, 1998, Physicochemical principles of Pharmacy, 3rd Ed, Macmillan Press, London

- Aulton M.E, 2002, Pharmaceutics, The science of Dosage Form Design, 2rd Ed, Churchell Li vingstone, London, New York.

33

FENOMENA ANTAR MUKA ADALAH SESUATU YANG TERJADI PADA BATAS ANTARA DUA FASE YANG TIDAK SALING CAMPUR

44

1. PENDAHULUAN

PENGERTIAN FASA : PADAT, CAIR, GAS

• PERMUKAAN (SURFACE) : SALAH SATU FASA GAS

• ANTARMUKA (INTERFACE) : BATAS ANTARA DUA FASA

• PENGGOLONGAN ANTARMUKA

55

APLIKASI :

- PENGEMBANGAN FORMULA

- ADSORPSI OBAT

- PENETRASI MEMBRAN BIOLOGI

2. ANTARMUKA CAIRAN

2.1. TEGANGAN PERMUKAAN DAN TEGANGAN ANTARMUKA (γ)

UAP UAPPERMUKAAN CAIRAN

• GAYA TARIK MENARIK DI DALAM CAIRAN > GAYA TARIK MENARIK PADA PERMUKAAN CAIRAN

66

• SUSUTNYA PERMUKAAN• TETES CAIRAN CENDERUNG MEMBENTUK BOLA• LUAS PERMUKAAN YANG PALING KECIL PER SATUAN VOLUME

77

88

99

TEGANGAN PERMUKAAN (γ)

= GAYA PERSATUAN PANJANG PADA PERMUKAAN YANG MELAWAN EKSPANSI LUAS PERMUKAAN UNTUK MENGIMBANGI TARIKAN KE DALAM (ANTARA FASA CAIR DAN UDARA)

TEGANGAN PERMUKAAN BERBAGAI CAIRAN

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI γ ZAT CAIR.

• SUHU : Bila suhu naik γ turun, sebab energi kinetik molekul meningkat

• ZAT TERLARUT

a. Garam anorganik : γ naik

gaya tarik menarik adesi > dari kohesi, sehingga konsentrasi zat terlarut dipermukaan akan lebih kecil daripada dalam larutan (γ besar)

b. Asam organik, alkohol, ester, eter, amin dll. : γ menurun

→ molekulnya teradsorpsi pada antar permukaan

c. Surfaktan

konsentrasi rendah : γ menurun, molekul surfaktan teradsorpsi pada permukaan cairan, lapisan monomolekular

konsentrasi tinggi : γ permukaan mendatar pada cmc, membentuk agregat misel.

1212

γ = fb / 2L → fb = 2 γ L

γ = Tegangan permukaan

fb = Gaya memecah film

L = panjang batang bergerak

2 γ L

↑↑↑↑↑

1313

TABEL 2 TEGANGAN PERMUKAAN DAN ANTARMUKA (TERHADAP AIR) PADA 200 C

1414

2.2. ENERGI BEBAS PERMUKAAN (Gibbs)

Kerja yang diperlukan untuk memperluas permukaan :

dw = fb x ds = γ x 2 L x ds

dw = γ x dA → dA = 2 L x ds

Tegangan permukaan : perubahan energi bebas permukaan persatuan kenaikan luas

G = γ = H - TS

γ = H + T ( )PT∂

∂γ

γ = ( )PTA

G.∂

( ) ( ) SPTPT

G == ∂∂

∂∂ γ

.

H = Entalpi

S = Entropi

w = γ ∆ A dyne/cm

1515

2.3. PERBEDAAN TEKANAN ANTARA DUA LENGKUNGAN

Gelembung berbentuk bola dengan jari-jari r pada tekanan P

W = ∆ P 4 πr2 dr

W = Energi bebas permukaan

•Adanya γ → gelembung mengkerut : jari-jari r → W = 4 πr2 γjari-jari r – dr → W = 4 π (r-dr)2 γluas permukaan A – dA

A = 4 πr2 →dA = 8 πr dr W = 4 πr2 γ - 8 π rdr γ + 4 πdr2 γ • Perbedaan tekanan antara kedua lengkungan (∆ P ) ∆ P dv = γ dA

∆ P 4πr2 dr = γ 8πr dr∆ P = =ρgh → γ = r ρgh /2

rγ2

1616

2.4. PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN (γ)

A. Metode kenaikan dan penurunan kapiler

Kenaikan permukaan cairan dalam kapiler

gaya keatas : a = γ Cos θgaya keatas total : 2 πr γ Cos θgaya gravitasi (F) : πr2 ρgh

γ = ½ rh ρg

Kesetimbangan gayaV = πr2h → m = vρF = πr2h ρgF = 2 πrγ2 πr γ = πr2 h ρg

γ = F / 2 πr

F = gaya keatas

1717

KAPILARITAS

Kenaikan atau peneurunan permukaan cairan dalam kapiler

Miniskus cekung

Bila θ < 90 0 permukaan cairan naik

Miniskus cembung

Bila θ > 90 0 permukaan cairan turun

1818

B. Tensiometer Du Nouy

cincinkelilingx

dyneterbacayang

2

)(=γ

γ = F/ ∆A → F = γ ∆A ∆A = 2 x2 πrF = γ 4πr γ = F / 4πr

= F / 4πr = dyne cm-1

F = gaya pemecah film

X Faktor koreksi

1919

2020

2121

2222

2.5. KOEFISIEN SEBAR (S)

= Resultan dari adanya tegangan permukaan dan gaya adesi atau adesi dan kohesi

A. Kerja adesi : kerja yang dibutuhkan untuk memisahkan satu permukaan dari yang lain (molekul tidak sejenis)

Wa = γL + γS - γLS

B. Kerja kohesi = kerja yang dibutuhkan untuk memisahkan cairan sejenis (molekul sejenis)

Wc = 2 γL

2 x tegangan permukaan cairan

S = Wa – Wc

2323

C. KOEFISIEN SEBAR

S = Wa – Wc = (γL + γS - γLS) – 2 γL = γS - γL - γLS

Jika S = + → tetesan zat cair akan menyebar ke permukaan zat padat → Kerja ADESI > KOHESI

Jika (γL + γLS ) > γS → gagal menyebar

S = γS – (γL + γLS )

2424

2525

Kesetimbangan sistem

persamaan young

γS = γSL + γL Cos θ → Cos θ = γS - γSL / γL

Wa =γs + γL - γSL → Cos θ = Wa/ γL-1

Wa = WSL = γL (1 + Cos θ )

Pers. Berguna karena tidak mgd γSL dan γS yang sulit ditentukan

γS

γL

γSL

• Adanya surfaktan, menurunkan kerja adesi (wa) → Kotoran mudah dihilangkan dari permukaan (detergent) .

2626

3. ADSORPSI ANTARMUKA CAIRAN

Adsorpsi = pada permukaan

3.1. ZAT AKTIF PERMUKAAN = SURFAKTAN

Bahan yang dalam kadar kecil teradsorpsi di antara antarmuka, merubah energi bebas permukaan dan antarmuka sistem tersebut

Campuran minyak + air + surfaktan

→ Gugus polar berada pada fasa air

gugus non polar berada pada fasa minyak

→ Emulsif ikasi air dalam minyak atau sebaliknya

Non polar Polar

Molekul dan ion yang diadsorpsi pada antarmuka cairan (ampifil)

ADSORPSI MOLEKUL SURFAKTAN DALAM AIR DAN AIR-MINYAK

3.2. PENGGOLONGAN SISTEM HLB (hidrofilik-lipofilik balance)

- Griffin merancang suatu skala dari berbagai angka untuk dipakai sebagai ukuran HLB surfaktan

- Dibentuk suatu skala rentang HLB

ORIENTASI MOLEKUL TWEEN DAN SPAN PADA EMULSI MUNYAK DALAM AIR

3030

KONSENTRASI MISEL KRITIK (CMC)

CMC : Konsentrasi misel kritik = Konsentrasi terbentuknya misel→ terjadi perubahan sifat fisik

3131

3232

3333

CMC SURFAKTAN

3434

3535

4. ADSORPSI PADA PERMUKAAN ZAT PADAT

Penghilang bau, masker gas dll

4.1. ANTARMUKA PADAT – GAS

SORPSI : pergerakan materi dari satu fase ke fase yang lain

ADSORPSI : sorpsi pada permukaan

ABSORPSI : jika terbagi rata di seluruh fasa

ADSORBEN : Karbo adsorben, bahan pengadsorpsi

ADSORBAT : Zat yang diadsorpsi

ADSORPSI FISIK : tergantung sifat adsorben - gaya v d Waals,

reversibel

ADSORPSI KIMIA : khemosorpsi – ikatan kimia

DESORPSI :penghilangan adsorbat dari adsorben

3636

ADSORPSI ISOTERM

Menggambarkan Volume dan Berat gas atau zat cair teradsorpsi sebagai fungsi dari TEKANAN dan KONSENTRASI adsorbat pada T tetap

a) Isoterm adsorpsi Monolayer

b) Isoterm adsorpsi Multilayer

Ym : volume yang diadsorpsi membentuk monolayer

P O : Tekanan uap jenuh

3737

ISOTERM LANGMUIR

• Berlaku untuk adsorpsi MONOLAYER (a)

ISOTERM BET (brunaner, Emmett dan Teller)

• Berlaku untuk adsorpsi MULTILAYER (b)

Pers. BET = PoP

Ymbb

YmbPPoYP 11

)(−

−+=

Y : jumlah teradsorpsi persatuan massa adsorben

Ym : Jumlah teradsorpsi untuk membentuk lapisan tunggal

P : tekanan adsorbat

Po : tekanan uap jenuh

b : tetapan = ( )RT

HH tL ∆−∆exp

3838

4.2. ANTARMUKA PADAT – CAIR

Kemungkinan : 1. Cairan tersebar keseluruh permukaan

2. Cairan tetap sebagai tetesan

γs = γsL + γL cos θ → cos θ = - γsL + γs (pers.Young)

cos θ = 0 → pembasahan ideal

Contoh Adsorpsi padat cair

- Attapulgite, Al Mg trisilikat, kaolin- Kromatografi : fasa diam : padat, fase gerak : cair

3939

Wetting (pembasahan)Zat pembasah : surfaktan, yg jika dilarutkan dalam air akan menurunkan sudut kontak dan membantu menghilangkan udara pada permukaan

Sudut Kontak : sudut antara tetes cairan dan permukaan dimana dia menyebar

4040

PEMBASAHAN

4141

DETERGENCY

4242

5. APLIKASI ZAT AKTIF PERMUKAAN (SURFAKTAN)

1. Anionik :2. Kationik :3. Non ionik :4. Amfoter :

: Na. lauril SO4

: Benzalkanium klorida: Tween dan Span: Alkil betain

5.1. JENIS SURFAKTAN A. Surfaktan anionik Sodium dodecyl sulphate

- sangat larut dalam air- penggunaan : pembersih kulit sebelum operasi, mempunyai

gaya bakteriostatik (gram positif), bahan tambahan sampo.

B. Surfaktan kationik Benzalkonium klorida - preservatif sediaan tetes mata.

C. Surfaktan nonionik Sorbitan monolaurate (span 20), HLB 4,6, tidak larut air Tween 20 HLB 16,7 larut dalam air.

4343

4444

4545

5. 2. Solubil isasi Micellar Tempat solubil isate:Non polar, Amphiphatic,Slightly polar, Polar solubil isat

Drug Surfaktan Mg drug/g surfaktan

Barbitone Polysorbate 20 30,0

Buthetone Polysorbate 20 100,0

Phenobarbithone Polysorbate 20 55,0

Kapasitas pelarutan

4646

4747

4848

• Adanya muatan pada permukaan dan sekitar permukaan kaloid mengakibatkan POTENSIAL LISTRIK antar permukaan kaloid dan fasa luar

• Distribusi listrik pada antarmuka ekivalen dengan lapisan ganda dari muatan (potensial)

6. SIFAT LISTRIK ANTARMUKA

a : permukaan partikel

b : bidang geser

ab : Bound layer (STEREN)

bc : Diffuse layer

POTENSIAL ELEKTROKINETIK PADA BATAS PADAT-CAIR

Potensial ZETA : potensial listrik tepat pada garis di luar bound layer (bidang geser)

Potensial STERN : Potensial listrik pada tepi bound layer.


Recommended