Karakteristik Surfaktan [PDF]

Citation preview

Karakteristik Surfaktan 1. HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) HLB merupakan suatu parameter untuk mengkorelasikan secara kuantitatif struktur surfaktan dengan aktifitas permukaannya. Secara formal, harga HLB diberikan dalam kisaran skala 020. Semakin tinggi nilai HLB menunjukkan surfaktan makin bersifat hidrofilik sehingga lebih mudah larut dalam air dan pada umumnya digunakan sebagai bahan pelarut (solubilizing agents) yang baik, detergen, dan penstabil untuk emulsi O/W. Sementara bila nilai HLB semakin rendah menunjukkan kelarutan dalam air yang rendah sehingga sering digunakan sebagai pelarut air dalam minyak dan penstabil emulsi W/O yang baik (Myers 2006).



2. Tegangan Permukaan Tegangan permukaan dirumuskan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memperbesar permukaan suatu cairan sebesar 1 cm2. Tegangan permukaan disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik dari molekul cairan. Semakin besar ikatan antar molekul-molekul dalam cairan, semakin besar tegangan permukaannya (Bodner dan Pardue 1989). Surfaktan dapat diserap pada permukaan atau antarmuka dengan bagian hidrofiliknya berorientasi pada fase yang lebih rendah viskositasnya dan bagian hidrofobiknya berorientasi pada uap atau fase yang kurang polar. Berbagai jenis surfaktan memiliki kemampuan yang berbeda untuk mengurangi tegangan permukaan atau tegangan antarmuka karena struktur kimia yang berbeda. 3. Tegangan Antarmuka Tegangan antarmuka adalah gaya persatuan panjang yang terjadi pada antarmuka dua fase cair yang tidak dapat bercampur. Surfaktan berfungsi sebagai senyawa aktif yang dapat digunakan untuk menurunkan energi antarmuka yang membatasi dua cairan yang tidak saling larut. Kemampuan ini disebabkan oleh gugus hidrofilik dan hidrofobik yang dimilki oleh surfaktan. Surfaktan akan menurunkan gaya kohesi dan sebaliknya meningkatkan gaya adhesi sehingga dapat menurunkan tegangan antarmuka (Matheson 1996). Tegangan antarmuka sebanding dengan tegangan permukaan, tetapi nilai tegangan antarmuka akan selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan pada konsentrasi yang sama (Moecthar 1989). 4. Kemampuan Pembusaan Kebanyakan surfaktan dalam larutan dapat membentuk busa, baik diinginkan maupun tidak diinginkan dalam penggunaanya. Kestabilan busa diperoleh dari adanya zat pembusa (surfaktan). Zat pembusa ini teradsorpsi ke daerah antarfase dan mengikat gelembunggelembung gas sehingga diperoleh suatu kestabilan (Ware et al. 2007). Kemampuan pembusaan surfaktan dipengaruhi oleh panjang rantai hidrokarbon. Dibandingkan dengan surfaktan anionik sebagai agen pembusa yang telah lama digunakan, surfaktan nonionik dianggap sebagai surfaktan yang memiliki kemapuan pembusaan yang lebih rendah. 5. Stabilitas Emulsi Stabilitas emulsi merupakan keseimbangan antara gaya tarik-menarik dan gaya tolakmenolak yang terjadi antar partikel dalam sistem emulsi. Jika kedua gaya tersebut dipertahankan tetap seimbang, maka partikel-partikel dalam sistem emulsi akan dapat



dipertahankan untuk tidak bergabung. Mekanisme kerja dari surfaktan untuk menstabilkan emulsi yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan dan membentuk lapisan pelindung yang menyelimuti globula fase terdispersi sehingga senyawa yang tidak larut akan lebih mudah terdispersi dalam sistem dan menjadi stabil. Gugus hidrofilik dan lipofilik yang dimiliki surfaktan dapat membentuk lapisan film pada bagian antarmuka dua cairan yang berbeda fase. Adanya dua gugus tersebut pada emulsifier memungkinkan emulsifier membentuk selaput tipis atau disebut juga dengan lapisan film, disekeliling globula-globula fase terdispersi dan bagian luarnya berikatan dengan medium pendispersi (Suryani et al. 2000). Pembentukan film tersebut mengakibatkan turunnya tegangan permukaan kedua cairan yang berbeda fase tersebut sehingga mengakibatkan turunnya tegangan antarmuka. 6. pH Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu karakteristik surfaktan. Setiap jenis surfaktan memiliki pH yang berbeda-beda, misalnya saja pH dari surfaktan dietanolamida berkisar antara 9 dan 10. Dalam penggunaan surfaktan, pH perlu diperhatikan karena akan berpengaruh terhadap aktivitas surfaktan tersebut meskipun ada sebagian jenis surfaktan yang tidak dipengaruhi oleh perubahan pH.



Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya (Genaro, 1990). 4. Cara Kerja Surfaktan dalam Menurunkan Tegangan Muka Cairan Cara kerja dari surfaktan sangatlah unik karena bagian yang hidrofilik akan masuk kedalamlarutan yang polar dan bagian yang hirdrofilik akan masuk kedalam bagian yang non polar sehinggasurfaktan dapat menggabungkan (walaupun sebenarnya tidak bergabung) kedua senyawa yangseharusnya tidak dapat bergabung tersebut. Namun semua tergantung pada komposisi darikomposisi dari surfaktan tersebut. Jika bagian hidrofilik lebih dominan dari hidrofobik maka ia akan melarut kedalam air, sedangkan jika ia lebih banyak bagian hidrofobiknya maka ia akan melarutdalam lemak dan keduanya tidak dapat berfungsi sebagai surfaktan.Bagian liofilik molekul surfaktan adalah bagian nonpolar, biasanya terdiri dari persenyawaanhidrokarbon aromatik atau kombinasinya, baik jenuh maupun tidak jenuh.



Bagian hidrofilik merupakan bagian polar dari molekul, seperti gugusan sulfonat, karboksilat, ammonium kuartener,hidroksil, amina bebas, eter, ester, amida.Biasanya, perbandingan bagian hidrofilik dan liofilik dapat diberi angka yang disebutkeseimbangan Hidrofilik dan Liofilik yang disingkat KHL, dari surfaktan. 5. Aplikasi Surfaktan Jenis surfaktan yang biasanya digunakan pada produk-produk kosmetika dan pangan adalah lemak/asam lemak yang berasal dari minyak kelapa, dan saat ini seluruhnya diimpor dari negara lain. Surfaktan alkanolamida yang berasal dari minyak kelapa contohnya coconut dietanolamida. Coconut dietanolamida dimanfaatkan sebagai penstabil busa, bahan pendispersi, dan viscosity builder pada produk-produk toiletries dan pembersih seperti shampo, emulsifier, bubble bath, detergen bubuk dan cair, stabilizer skin conditioner dan sebagainya. Bahkan, aplikasi surfaktan sangat luas, tak terbatas dalam industri pembersih tapi juga pada industri cat, pangan, polimer, tekstil, dan lain-lain. Sampo Dalam sampo modern, sabun telah diganti dengan bahan aktif yang disebut surfaktan. Surfaktan adalah senyawa yang molekul-molekulnya mempunyai dua ujung yang berbeda interaksinya dengan air, yakni ujung satu (biasa disebut kepala) yang suka air dan ujung satunya (yang disebut ekor) yang tidak suka air. Berdasarkan muatan kepalanya, surfaktan dibagi atas surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik. Surfaktan akan berbusa dengan baik di segala jenis air dan akan dapat dibilas dengan mudah dan sempurna. Sebagian besar sampo kini dalam kemasan 2 in 1, bahan pembersih sekaligus conditioner. Bahan pembersihnya akan membersihkan rambut dan kulit kepala, sementara conditioner-nya akan membuat rambut lebih mudah disisir ketika basah dan akan membuat rambut ketika kering lebih tampak "berisi (seolah lebih besar volumenya)" tanpa tampak beterbangan. Seperti telah disinggung di atas, kandungan sampo 2 in 1 utamanya adalah bahan pembersih dan conditioner. Lebih lengkapnya, kandungan sampo yang beredar di pasar kini umumnya adalah, pertama, bahan pembersih, umumnya berupa sistem surfaktan. Kadang selain surfaktan, ditambahkan pula sedikit booster busa untuk mengubah sifat busa yang dihasilkan surfaktan. Bahan surfaktan yang umum digunakan adalah surfaktan anionik, seperti natrium lauril eter sulfat (juga sering disebut natrium lauret sulfat), natrium lauril sulfat, dan senyawa amonium. Kedua, bahan conditioner, biasanya digunakan bahan berupa



surfaktan kationik, seperti olealkonium klorida, distearildimonium klorida, dan isostearil etildimonium etosulfat. Ketiga, bahan aditif fungsional, termasuk di dalamnya bahan yang dapat mengontrol viskositas sampo. Dapat dibayangkan apabila sampo terlalu encer, sampo akan sukar dipakai, demikian pula jika sampo, misalnya, sekental pasta gigi. Bahan yang umum digunakan adalah



surfaktan



amfoterik,



seperti



kokamidopropil



betain



atau



kokamidopropil



hidroksisultain. Aditif lain adalah pengontrol pH, agar sampo mempunyai pH antara 3,5 dan 4,5. Keempat, pengawet. Sampo tanpa pengawet akan merupakan tempat ideal bagi berkembangnya berbagai jenis bakteri. Hal ini akan membuat produknya cepat rusak dan dapat membahayakan kesehatan. Pengawet yang umum digunakan adalah natrium benzoat, paraben, tetranatrium EDTA. Kelima, bahan aditif estetik, termasuk di dalamnya pewarna, parfum yang membuat sampo enak dipakai. Keenam, bahan-bahan aktif medis, misalnya beberapa sampo mengandung seng piritionin yang dapat mengobati ketombe, atau pantenol yang penting untuk pertumbuhan rambut dan yang meningkatkan kelembaban rambut. Ketika pertama kali ditemukan pada tahun 1986, sampo 2 in 1 menjadi topik perdebatan yang sengit di kalangan ilmuwan. Pasalnya, kimiawan sebelum tahun 1980-an percaya penuh bahwa tidak mungkin mencampurkan bahan pembersih dan conditioner, seperti disebut di atas pembersihnya adalah surfaktan anionik, sedangkan conditoner-nya adalah surfaktan kationik. Namun, beberapa orang, terutama di perusahaan Procter & Gamble, berhasil melakukannya dengan menambahkan bahan khusus, yakni suatu senyawa karbon dari silikon (yakni silicone, sejenis yang dipakai dalam kosmetik dan jangan dikacaukan dengan unsur silikon). Bahan kondisioner yang bermuatan positif akan tertarik ke rambut yang bermuatan negatif (mengenai rambut yang bermuatan listrik tentu sudah kita kenal, inilah yang menyebabkan mengapa sisir plastik pun dapat diberi muatan apabila digunakan untuk menyisir rambut kering). Akibatnya, rambut akan menjadi netral sehingga tolak-menolak antarhelai rambut akan berkurang, dan kesan beterbangan pun berkurang. Surfaktan Pengusir Kuman dan Racun Beberapa pestisida bersifat lipofil dan dapat mengganggu kesehatan manusia. Oleh karenanya, diperlukan usaha untuk menghilangkan pestisida yang terdapat pada produk pertanian seperti sayur dan buah yang akan kita santap. Mengingat sifatnya yang lipofil, maka pencucian menggunakan air saja tidaklah cukup.Nah, di sinilah diperlukan surfaktan untuk meningkatkan daya bersih air, terhadap makanan yang akan kita masak. Apa itu



surfaktan dan bagaimana kerjanya untuk melenyapkan residu pestisida pada produk pertanian yang biasa dimasak ibu di dapur? Surfaktan merupakan singkatan dari surface active agents, bahan yang menurunkan tegangan permukaan suatu cairan dan di antarmuka fasa (baik cair-gas maupun cair-cair), sehingga mempermudah penyebaran dan pemerataan.Dimana surfaktan adalah senyawa kimia, yang dalam molekulnya memiliki dua ujung yang berbeda interaksinya dengan air yakni ujung yang biasa disebut kepala (hidrofil), sifatnya `suka` air dan ujung yang disebut ekor (lipofil), sifatnya tidak `suka` air. Dalam proses pencucian menggunakan air, bagian hidrofil akan berinteraksi dengan air, sedangkan bagian lipofil akan berinteraksi dengan kontaminan seperti pestisida. Dengan demikian, surfaktan bertindak sebagai jembatan dan dengan sendirinya akan meningkatkan efektivitas pencucian pestisida menggunakan air. Surfaktan dalam kehidupan kita sehari-hari terdapat pada sabun, yang berupa garam natrium (Na) dari asam lemak yaitu asam stearat, asam palmitat, dan asam oleat. Umumnya, surfaktan digunakan sebagai bahan pembersih. Hal ini, karena surfaktan lebih ramah lingkungan. Detergen Detergen adalah salah satu senyawa yang memudahkan proses pembersihan. Istilah detergen, kini dipakai untuk membedakan antara sabun dengan surfaktan jenis lainnya.Produk yang disebut detejen ini merupakan pembersih yang terbuat dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibandingkan dengan sabun, detergen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih baik serta tidak terpengaruh oleh kesadahan air. Detergen pun mengandung bahan surfaktan. Pada detergen, jenis muatan yang dibawa surfaktan adalah anionik. Kadang ditambahkan surfaktan kationik sebagai bakterisida atau pembunuh bakteri. Bahan aktif ini berfungsi sama, yaitu menurunkan tegangan permukaan air, sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan, termasuk racun pestisida yang menempel pada sayur dan buah.Kemampuan detergen untuk menghilangkan berbagai kotoran yang menempel pada tangan, kain, dan bahan lain mengurangi keberadaan kuman dan bakteri, yang menyebabkan infeksi dan meningkatkan umur pakai kain, karpet, alat rumah tangga, dan peralatan rumah lainnya sudah tidak diragukan lagi. Kosmetika Pada kosmetik dan personal care, surfaktan juga memiliki syarat-syarat. Syarat – syaratnya sebagai surfaktan :



1. Anti alergi 2. Anti iritasi 3. Bau dan warna berlebihan tidak anjurkan 4. Reaksi yang merugikan diminimalkan 5. Bebas dari kotoran dan tidak toksik Untuk meminimalkan risiko medis, pembuat kosmetik cenderung menggunakan surfaktan polimer. Selain itu surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik juga dapat digunakan. Beberapa penelitian menggunakan surfaktan alami karena lebih aman untuk aplikasi.