Lap Farfis Visko [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIKA VISKOSITAS DAN RHEOLOGI



DI SUSUN OLEH : Andicha Pratama Yumita Natalia Desy Ananda Sari Nursia Apriati Sovia Pintra Julio Arwinsyah Fitri Tanjung



PRE- APOTEKER FAKULTAS ILMU FARMASI UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 JAKARTA 2019/2020



I.



TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa mampu untuk: a. Menerangkan arti viskositas dan rheologi b. Membedakan cairan Newton dan cairan nonNewton c. Menggunakan alat-alat penentuan viskositas dan rheologi d. Menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton dan nonNewton



II.



DASAR TEORI Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka berarti viskositas dari cairan itu rendah (misalnya air). Dan bila cairan itu mengalir lambat, maka dikatakan cairan itu viskositas tinggi. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut poiseulle, jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu (Dudgale.1986) Viskositas biasanya diterima sebagai “kekentalan” atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dapat dipikir sebagai cara untuk mengukur gesekan fluid. Prinsip dasar penerapan viskositas digunakan dalama sifat alir zat cair atau rheologi. Rheologi merupakan ilmu tentang sifat alir suatu zat. Rheologi terlibat dalam pembuatan, pengemasan atau



pemakaian,



konsistensi,



stabilitas



dan



ketersediaan



hayati



sediaan(Moechtar,1990) Rheologi meliputi pencampuran dan aliran dari bahan, pemasukan kedalam wadah, pemindahansebelum digunakan, apakah dicapai dengan penuangan dari botol, pengeluaran dari tube atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu produk tertentu yang dapat berkisar dalam konsistensi dari bentuk cair ke semisolid, sampai ke padatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi si pasien, stabilitas fisika, dan bahkan availabilitas biologis jadi viskositas telah terbukti mempengaruhi laju absorpsi obat saluran cerna(Martin,1993).



Macam - macam viskositas a) Viskositas dinamik, yaitu rasio antara shearing stress dan shear rate. Viskositas dinamik disebut juga koefisien viskositas. b) Viskositas kinematik, yaitu viskositas dinamik fibagi dengan densitasnya. Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m2s pada St. c) Viskositas relatif dan spesifik, pada pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspense biasanya dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. Untuk mengukur besarnya viskositas menggunakan alat viscometer. Berbagai tipe viscometer dikelompokkan menurut prinsip kerjanya Adapun alat untuk mengukur viskositas dan rheologi suatu zat yaitu viskometer, dimana ada dua jenis viskometer yaitu (Sinko, 2011) 1. Viskometer satu titik Viskometer ini bekerja pada satu titik kecepatan geser saja,sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan newton, yangtermasuk kedalam jenis alat ini yaitu viskometer kapiler, viskometer bola jatuh, danpenetrometer. a. Viscometer Hoppler Berdasarkan hukum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari resiprok sampel. (Daryanto,2004) Prinsip kerjanya adalah mengelindingkan bola yang terbuat dari kaca/ besi melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diamati. Pada viskosimeter Hoeppler tabungnya dipasang miring sehingga kecepatan bola jatuh akan berkurang sehingga pengukuran dapat dilakukan lebih teliti. Viskometer ini cocok digunakan untuk cairan yang mempunyai viskositas yang sukar diukur dengan viskosimeter kapiler (Butar, R.2011).



Selanjutnya, viskositas cairan dapat dihitung dengan persamaan stokes yaitu : η = 2r2(ρ1-ρ2)g/9v Keterangan : r = jari-jari bola (cm) ρ1= bobot jenis bola ρ2= bobot jenis cairan g = gaya gravitasi v = kecepatan bola (cm.detik -1) Persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi : η= B(ρ1-ρ2)t Keterangan : B = konstanta bola T = waktu tempuh boal jatuh(detik)



2. Viskometer titikganda Viskometer jenis ini pengukurannya dapat dilakukan pada beberapaharga kecepatan geser sehingga dapat diperoleh rheogram yangsempurna. Viskometer jenis ini dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan newton maupun cairan nonnewton, yang termasuk kedalam jenis alat ini yaitu viskometer rotasi tipe Stromer, viskometer Brookfield dan Rotovisco. Berdasarkan hukum Newton tentang sifat aliran cairan, maka tipe aliran dibedakan menjadi 2, yaitu cairan newton dan cairan non newton (Wiroatmojo, 1988) Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut (Rana, 2015): 1. Tekanan Viskositas suatu zat cair akan naik jika dipengaruhi oleh tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. 2. Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas akan naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya



memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga menimbulkan gaya interaksi antar molekul menjadi melemah. Dengan demikian viskositas suatu zat cair akan turun dengan naiknya temperatur. 3. Kehadiran zat lain Penambahan gula tebu dapat mengakibatkan meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambah seperti bahan suspensi akan menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin, adanya penambahan air akan menyebabkan viskositasnya menurun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer pada waktu alirannya cepat. 4. Ukuran dan berat molekul Viskositas akan naik bersamaan dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi sehingga viskositasnya juga tinggi. 5. Beratmolekul Viskositas akan naik jika ikatan rangkap antar molekul semakin banyak. 6. Kekuatan antar molekul Viskositas air akan naik dengan adanya ikatan molekul hidrogen, viskositas molekul CPO dengan gugus OH pada trigliserida naik dalam keadaan sama. 7. Konsentrasi larutan Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan bahwa banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak pula partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada gas, hingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar daripadagas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedang viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur.Koefisien viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tekanan (Martin,1993). Pada hukum aliran viskositas Newton menyatakan hubungan antara gaya-gaya mekanika dari suatu aliran viskos. Geseran dalam viskositas (fluida) adlah konstan



sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskositas dapat digambarkan dengan dua buah bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan permukaan atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang berkerja pada lapidan fluida (Dudgale,1986). Berdasarkan hukum Newton tentang sifat aliran cairan, maka tipe aliran dibedakan menjadi 2, yaitu cairan newton dan cairan non newton (Wiroatmojo, 1988). 1. Sistem Newton Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran cairan secara kuantitatif. Dia menemukan bahwa makin besar viskositas suatu cairan, makin besar pula gaya per satuan luas (tegangan geser) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu laju geser tertentu. Laju geser diberi lambang G. Oleh sebab itu, laju geser harus berbanding langsung dengan tegangan geser, atau dimana h = koefisien viskositas- viskositas, satuan viskositas: poise = dyne detik cm, Cps (centipoise) = 0,01 poise. Tipe Aliran/ Sifat alir. Cairan yang mengikuti hukum Newton viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tegantung pada kecepatan geser. Oleh karena itu viskositasnya dapat ditentukan pada satu kecepatan geser saja dengan menggunakan viscometer kapiler atau bola jatuh. Sifat alir ini dimiliki untuk cairan- cairan murni dan beberapa larutan zat (larutan gula, sorbitol, gliserin, minyak jarak, kloroform,air, dll) 2. Non Newton Aturannya tidak mengikuti aturan viskositas. Cairan biasanya memiliki ukuran molekul yang paling besar atau mempunyai struktur tambahan, misalnya koloid. Untuk mengalirkan cairan bukan cairan Newton sehingga diperlukan tambahan gaya atau jika perlu memecah strukturnya (Wiroatmojo, 1988) Cairan non Newton ini dibagi ke dalam ke dalam dua kelompok, yaitu: 1) Cairan yang sifat alirannya tidak dipengaruhi waktu, diantaranya: A. Aliran plastis



Aliran plastis kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tetapi memotong sumbu shearing stress pada titik tertentu yang dikenal dengan harga yield. Bingham bodie tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar harga yield tersebut. b. Aliran pseudoplastis Viskositas cairan pseudoplastis akan berkurang dengan meningkatnya rate of shear c. Aliran dilatan Viskositas cairan dilatan akan bertambah dengan meningkatnya rate of shear. 2) Cairan yang sifat alirannya dipengaruhi waktu,diantaranya: a. Aliran thisotropik Tiksotropi bisa didefinisikan sebagai suatu pemulihan yang isoterm dan lambat pada



pendiaman



suatu



bahan



yang



kehilangan



konsistensinya



karena shearing. Gejala tiksotropi sering dikenal dengan shear thinning sistem (aksi plastis dan pseudoplastis). Kurva menurun sering kali diganti ke sebelah kiri dan kurva yang menaik menunjukkan bahan tersebut mempunyai konsistensi lebih rendah pada setiap harga rate of shear pada kurva menurun dibandingkan dengan pada kurva menaik. Ini menunjukkan adanya pemecahan struktur dan juga shear thinning yang tidak terbentuk kembali dengan segera jika stress tersebut dihilangkan atau dikurangi. b. Aliran rheopeksi Rheopeksi adalah suatu gejala dimana suatu sol membentuk suatu gel lebih cepat jika diaduk perlahan-lahan atau kalau di shear dari pada jika dibiakan membentuk gel tersebut tanpa pengadukan Dalam suatu sistem reopektis, gel tersebut adalah bentuk keseimbangan. Sedangkan dalam anti tiksotropi keadaan keseimbangan adalah sol. d. Aliranan tiitksotropik Antithiksotropi



yang



menyatakan



kenaikan



bukan pengurangan



konsistensi pada kurva menurun. Kenaikan dalam halkekentalan atau hambatan (resisten) mengalir dengan bertambahnya waktu shear ini telah di selidiki oleh Chong et.Al. Viskositas cairan non Newton bervariasi pada setiap rate of shear, sehingga untuk mengetahui sifat alirannya harus dilakukan pengamatan pada berbagi



rate of shear. Nilai viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik, kinematik dan instrinsik. Viskositas spesifik ditentukan dengan membandingkansecara langsung kecepatan aluran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan memperhitungkan densitas larutan. Baik viskositas spesifik maupun kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde yang termasuk jenis viskometer kapiler.



II.



ALAT DAN BAHAN 3.1 ALAT -



Viskometer Brookfield



-



Viskometer Oswald



-



Piknometer



-



Beaker glass



-



Tissue



-



Stopwatch



3.2 BAHAN -



Propilen glikol



-



Aquadest



-



Oleum ricini



-



Sorbitol



-



gliserin



III. PROSEDUR KERJA Viskometer Brookfield 1. Masukan sampel ke dalam beaker glass ad sampai 400ml. 2. Lalu uji menggunakan viskometer brookfield dengan kecepatan 30 dan 60 ukur viskometernya Viskometer Ostwald Penentuan viskositas larutan newton a. Pergunakan viscometer yang sudah bersih b. Pipetkan cairan ke dalam viscometer dengan menggunakan pipet c. Lalu hisap cairan dengan menggunakan pushball sampai melewati 2 batas d. Siapkan stopwatch , kendurkan cairan sampai batas pertama lalu mulai perhitungan e. Catat hasil, dan lakukan perhtiungan dengan rumus f. Usahakan saat melakukan perhitungan kita menggenggam dilengan yang tidak berisi cairan Penentuan kerapatan zat cair



a. Lakukan penimbangan zat cair yang akan dicari kerapatannya dengan piknometer b. Jika diketahui bobot zat cair tsb = c gram c= (bobot pikno + zat x) – (bobot pikno kosong) Vp= volume pikno Kerapatan zat cair x = c gram : Vp mL = g/ml Tentukan viskositas cairan-cairan tsb dengan viscometer Ostwald Caranya masukan 3 ml cairan tsb kedalam viscometer, hisap dengan karet hisap hingga cairan berada diatas garis batas, hitung waktu yang dibutuhkan oleh cairan untuk turun kebawah dengan gaya gravitasi melewati 2 tanda batas. Hitung secara teoritis larutan gula 20 %, 40 %, 60 %, 65 % IV.



HASIL DAN PEMBAHASAN A.HASIL



A. Viskometer Brookfield No



Sampel



Spindel



Speed



1



Aquadest



1



2



3



4



5



Propilenglikol



Oleum ricini



Sorbitol



Gliserol



12



Faktor spindel (A) 5



Spindel terbaca (B) 1



n (cp) A×B 5



1



30



2



2



4



1



12



5



2



10



1



30



2



6,5



13



3



12



100



6,5



250



3



30



40



6,5



260



3



12



100



0,5



50



3



30



40



1



40



3



12



100



1



100



3



30



40



3,5



140



B. Viskometer Ostwald No



Sample



P(g/ ml)



1



Aquadest



2



Propilenglikol



1,10 4 1,09 2



t



n(dyne/cm)



1 0,85



2 0,93



Rata-rata 0,89



0,89



7,25



7,18



7,25



7,17



Aquadest Kerapatan : Berat pikno + Aquadest = 43,1 Berat pikno kosong = 15,5 _ Berat air = 27,6 m 𝑝= v 27,6



= 25 𝑚𝑙 =1,104 g/ml Propilenglikol Berat pikno + propilenglikol Pikno kosong Berat Propilenglikol 𝑝=



=43,8 =16,5 =27,3



m v 27,3



= 25𝑚𝑙= 1,092 g/ml Viskositas



𝜋1 𝜋2



=



𝑡1.𝜌1 𝑡2.𝜌2



𝜌 = Bobot jenis cairan 𝜋 = Viskositas caira T = waktu tempuh yang diukur melalui kapile 1 = Cairan pembandin 2 = Cairan Uji Perhitungan viskositas 0,89 𝜋2 0,89 𝜋2



= =



0,89.1,104 7,25.1,092 0,98 7,91



𝜋2 =



7,91 𝑥 0,89 0,98



n2 = 7,03 / 0,98 = 7,17



B. PEMBAHASAN Viskometer Brookfield Pada praktikum kali ini bertujuan untuk mengetahui viskositas dari suatu cairan. Penentuan viskositas ini ditentukan menggunakan alat viskotester Brookfield. Prinsip dari alat ini yaitu rotasi dengan mengkombinasikan setting spindle dan kecepatan putars pindle. Pada Viskometer ini dilengkapi dengan tiga spindel yang memiliki bentuk yang berbeda-beda, ada yang berukuran kefil, sendang dan besar. Selain ukurannya yang berbeda-beda, ketiga jenis spindel ini memiliki fungsai yang berbeda. Jika sediaan yang akan diuji mempunyai karakteristik aliran newton maka digunakan spindel tiga atau dapat juga dengan spindel 1 karna larutan yang memiliki daya alır newton bersifat tidak terlalu kental atau encer. Namun untuk mengukur viskositas larutan yang memiliki karakteristik aliran non-newton larutannya digunakan spindle 2 yang berbentuk kecil karna pada aliran non-newton larutannya mempunyai kekentalan yang tinggi, semakin besar viskositas dari suatu cairan yang di uji maka spindle yang digunakan semakin kecil untuk mempermudah proses pengukuran sifat aliran. Viskositas mulai dapat di ukur pada saat spindle mulai berputar maka pada penampang alat akan terlihat harga viskositas zat dalam cp ( centipoises). Harga viskositas akan muncul jika persentase skala yang muncul > 0. Jika skala tidak menunjukkan angka atau menampilkan angka negative berarti alat tersebut tidak mampu mengukur viskositas sampel pada kecepatan yang telah ditentukan karna viskositas terlalu besar atau kecepatan gerak spindle terlalu kecil. Pada percobaan kali ini kami menggunakan sampel aquadest,propielnglikol spindel 1, sedangkan oleum ricini, sorbitol dan gliserin spindel 3. Viskometer Ostwald



Metode ini dilakukan dengan mengukur waktu alir yang dibutuhkan oleh suatu cairan (fluida) pada konsentrasi tertentu untuk mengalir antara dua tanda pada pipa viscometer, keunggulan dari metode ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitunganya lebih sederhana. Prinsip dari penentuan viskositas dengan metode viscometer Ostwald ini dilakukan dengan memasukan cairan (gliserin) kedalam alat viscometer melalui pipa A kemudian dengan cara menghisap cairan kebawah ke B sampai garis atas. Selanjutnya cairan dibiarkan mengalir bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir dari garis atas kebawah diukur. Masing-masing perlakuan diulangi 2 kali, hal ini dilakukan karena untuk mendapatkan nila yang mendekati benar sebab alat yang digunakan tidak dapat menentukan hasilnya secara pasti. Dari kedua hasilra bebas. dicatat



tersebut dirata-rata kan. Pada percobaan ini pertama-tama,



diletakan viscometer pada posisi vertical. Dipipet sejumlah tertentu ( 10-15 ml ) cairan aquadest dan propilenglikol. Lalu di masukan larutan kedalam reservoir A sehingga jika cairan ini dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kirakira masih terisi setengahnya. Jangan sampai terisi terlalu penuh karena cairan dapat tumpah ketika dihisap. Dengan dihisap, cairan B dibawa sampai sedikit diatas garis m, kemudian dibiarkan cairan mengalir secara bebas. Dicatat waktu yang diperlukan untuk mengalirkan dari m ke n. Dari hasil perhitungan yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa semakin banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka viskositas cairan tersebut semakin besar pula. Hal ini berarti waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus dengan viskositasnya. Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir seperti aquadest sebaliknya fluida yang lebih kental sulit mengalir contohnya propilenglikol, tigkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koefeisien viskositas. Kebalikannya dari koefesien viskositas disebut fluiditas, yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida. Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheology diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspense, emulsi, lotion, pasta, penyalut tablet dan lain-lain. Selain itu prinsip rheology digunakan juga untuk karakteristik produk sediaan darmasi sebagai penjamin kualitas yang sama untuk setiap batch. Theology juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube atau pelawatan jarum suntik.



V.



KESIMPULAN Besarnya viskositas dapat dipengaruhi oleh konsentrasi. Jika suatu larutan memiliki konsentrasi yang tinggi, maka akan memiliki kekentalan yang tinggi pula, karna konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume atau dengan kata lain semakin banyak partikel yang terlarut, gaya gesekan antar pertikel semakin tinggi pula.



V.I DAFTAR PUSTAKA Dudgale.1986.Mekanika Fluida Edisi 3.Erlangga.Jakarta. Moechtar. 1990. farmasi fisik. Yogyakarta : UGM-press. Martin, A. 1993. Farmasi Fisika, edisi II, Jilid 3. Jakarta: UI Press. Daryanto., 2004, TeknikReparasi Dan Perawatan Sepeda Motor, BumiAksara, Jakarta.