wujud zat - umy,uwh

WUJUD ZAT

Cair Padatan & Kristal

Gas

Padatan Cairan Gas(Kondensasi)

Gas

(E)

T naik

(E) TTT

(Sublimasi)

: Mol bergerak cepat, kuat, bebasGas

Menabrak dinding wadah

Hukum Gas Ideal :

2

22

1

11

T

VP

T

VP

P.V.T berubahT

VP Konstan

T

VP= R

PV = RT

PV = n RT

Hukum gas ideal umum (pers. Keadaan gas ideal)

(Tetapan Gas Molar)

R

1 atm = 1,0133 x 106 erg1 joule = 107 erg1 kal = 4,184 joule

= 1 atm/mol derajat= erg/mol derajat

= joule/mol derajat= kal/mol derajat

Berat Mol (M)

PV

RTgMRTmgPV

mgnRTnPV

/

/

Teori Kinetik Molekular 1. Gas terdiri dari partikel yang disebut

mol, vol total kecil, mol gas berjauhan (tek.rendah, temp.tinggi

2. Partikel gas tidak tarik menarik, bergerak bebas

3. Partikel bergerak tidak beraturan & terus menerus (mempunyai energi kinetik)

4. Mol memperlihatkan elastisitas sempurna (tidak ada kecepatan yang hilang setelah mol bertabrakan

RTE2

3

Gas nyata - Vol. Tertentu

- Mol yang saling tarik menarik

Gas ideal

Persamaan Van Der Waals untuk gas nyata :

RTnnbVv

anP

2

2

= Tekanan dalam

= Jumlah mol= Vol.mol= Vol.excluded (+ 4 X V)= Tetapan gas molar= Temp.absolut

2/ vanv

bR

T

T turun/dinginkan

Cairan

Gas Kecepatan mol

Panas (E)

Mol interaksi dengan gaya Van Der Waals

Cairan

Temperatur Kritik :T dimana diatas temperatur ini gas tidak cair

Tekanan Kritik :P yang dibutuhkan untuk mencairkan gas pada T kritik

AirT kritik = 3740C (6470K)P kritik = 218 atm

T kritik = 5,20

P kritik = 2,26 atmHelium

Metoda mencapai pancairan

Ekspansi adiabatis

Efek JouleThomson

Harga kritik air tinggi karena :Gaya dipolar/ikatan hidrogen yang

kuatHarga kritik helium rendah karena :

Gaya london yang lemah

Pers. CLAUSIUS CLAPEYRON

Titik Didih

T dimana tekanan uap cairan = tekanan luar/tekanan ATM

21

12

1

2

303,2 TRT

TTHv

P

PLog

MolarPenguapanPanasHv

lurusgaristakonsT

xR

HvPLog tan

1

303.2

Titik Didih zat non polar rendah karena mol terikat dengan gaya London juga panas penguapannya rendah >< zat polar (etil alk & air) Ikatan Hidrogen

Panas Penguapan LatenPanas yang diabsorpsi ketika cairan menguap pada titik didih normal

Air 1000C Benzen 80,20C

539 kal/g91,4 kal/g

PadatanPADATAN KRISTAL

(Es, NaCl, Mentol)

PADATAN AMORF

PADATAN KRISTAL :

- Bentuk TTT

- Susunan Rapi

- Pola Geometris/Kisi-kisi

- Tidak dapat dikompresikan

- Mempunyai titik leleh TTT

NaCl

Ion ClIon Na

Titik beku/titik leleh : (Pada padatan kristal)Temp. Dimana cairan murni dan padatan

berada dalam kesetimbangan.

Panas peleburan :Panas yang diabsorpsi ketika 1 gram padatan meleleh atau panas yang dilepas ketika cairan membeku.

Pers. Clapeyron: Perub. Titik beku/leleh terhadap tek.

Hf

VVT

P

T

21

V1 : Vol. Molar Cairan

V2 : Vol. Molar Padatan

ΔHf : Panas Peleburan Molar

ΔT : Perub. Ttk. Leleh

Δ P : Perub. Tek.

Air : V2 > V1 P

T

Negatif

Titik Leleh Dg Nya P

Dimanfaatkan untuk main ski

Polimorfi : karbon, sulfur, zat organik rantai panjang (As. Lemak)

- Bentuk kristal lebih dari satu- Secara kimiawi sama- Titik leleh berbeda- Gambaran difraksi sinar X berbeda - Kelarutan berbeda

Mis :

- Teobroma, mentega kakao Suppositoria - Kloramfenikol palmitat suspensi

(Zat organik rantai panjang)

- Kortison asetat (5 polimorfi 1 stabil)

PADATAN AMORF = Cairan lewat dingin (gelas, ter, plastik sintetis)

- Jika diberi P selama waktu TTT mengalir

- Tidak mempunyai titik leleh TTT

Kristal kubus amorf isotropik (bentuk kubus)

Kristal kubus amorf anisotropik (tidak kubus)

Mempunyai sifat sama disegala arah

Aktivitas terapi

Antibiotik asam novobiocin

Pengaruh Kristal- Kurang diabsorpsi- Tidak aktif

Amorf- Mudah diabsorpsi- Aktif

KRISTAL CAIR = Mesofase

Merupakan peralihan antara cair dan padat

Sifat cair dan sifat padat

Kristal & Amorf

Type

Smektik Nematik Peka terhadap medan listrik

untuk peragaan (MIPA)

Smektik: digun farmasi Terdiri dari air, minyak,zat amfifilik

Farmasi : zat yang tidak larut dalam air

ATURAN FASE DAN DIAGRAM FASE

Aturan Fase Gibbs: F=C-P+2

F=Jumlah variabel, C= komponen, P= fase

Air:

Sistem air & uapnya : Dua fase : P = 2

KTB. Air, es, uap air : Tiga fase : P = 3Ktb. Air, es, uap air : C = 1 (H2O)

Sistem 3 fase CaCO3 (= CaO + CO2) : C = 2

F = variabel (Derajat kebebasan) : (Temp, kons, kerap, indeks bias, visikositas, dll

F = Jumlah terkecil variabel intensive yang harus ada untuk menentukan sistem yang sempurna.

SISTEM SATU KOMPONEN

SISTEM DUA KOMPONEN

Sistem TerkondensasiSistem dimana hanya ada dua variabel yang ditentukan (Temp. Konsentr), karena dikerjakan di bawah kondisi normal (P = 1 atm) Pada pengamatan = fase uap air diabaikan.

Sebetulnya sistem dua komp dengan 3 variabelSistem dua komp. yang berisi fase cairEtil Alkohol + air bercampur camp 1 fase.Air raksa+air tidak campur td 2 fase bercampur sebag. (Fenol + air)

Gambar 4.11. Diagram komposisi temperatur untuk sistem yang terdiri dari air dan fenol (A.N. Campbell dan A.J.R. Campbell, J.Am. Chem. Soc. 59, 2481, 1937)

Temperatur larutan kritik =

Temperatur konsolut maksimum =

Temp. maks. dimana terdapat dua fase dalam kesetimbangan (Fenol – air = 66,8oC)

Fase Konjugat :

Fase yang terpisah dalam sistem kesetimbangan dengan komposisi yang tetap.

Contoh :

Fase A mempunyai komposisi 11% fenol dalam air (lapisan atas) kaya air

Fase B mempunyai komposisi 63% fenol dalam air (lapisan bawah) kaya fenol

Temp.lar.kritik/temp.konsolut maksimum :

T maksimum dimana terdapat dua fase dalam kesetimbangan

Garis bc = Tie Line

bdPanjang

dcPanjang

BfaseBerat

AfaseBerat (cm.inci)/% berat

Sistem dua komp dengan temp. konsolut minimum

Trietilamin – air

Sistem dua komp dengan temp. kon.maks & min

Nikotin - air

Jika sistem TD 50% berat fenol (titik F) :

3

1

39

13

1150

5063

BfaseBerat

AfaseBerat

10 gram sistem campuran kesetimbangan dari : 2,50 fase A dan 7,50 fase B

Jika sistem TD 37 % berat fenol (titik E) :

1

1

26

26

1150

3763

BfaseBerat

AfaseBerat

10 gram sistem 5 gram fase A

5 gram fase B

Gambar 4-12. Diagram fase untuk sistem trietilamin- air yang memperlihatkan temperatur konsolut minimum

Gambar 4-13. Sistem nikotin-air yang memperlihatkan temperatur konsolut maksimum dan minimum.

Sistem dua komp dengan fase padat & fase cair

Salol – Timol

Salol - Kamfor

Titik Eutektik : Cair

(13oC) Padat salol

Padat Timol

F = 2 – 3 + 2 = 1

Setimbang

TIMOLSALOL

X

III

III

IV

Sistem Terkondensasi :

1 Komponen : F = 1 – 1 + 2 = 2

2 Komponen : F = 2 – 1 + 2 = 3 (T, Tek, Kons)

3 Komponen : F = 3 – 1 + 2 = 4 (T, Tek, 2Kons)

Harus ada variabel yang dikendalikan

Kesetimbangan fase

Diagram segitiga

Dalam praktek :

- Hanya memperlihatkan Fase cair dan padat

- Mengabaikan fase gas, shg percob dilakukan pada kondisi normal (P = 1 atm)

dalam sistem 2 komponen F= 2 (krn dikurangi 1) T & konsentrasi dapat digambarkan dalam satu bidang.

Sistem Terkondensasi

Dispersi padat : campuran kristal larutan padatCampuran Satu Komponen Dalam Komponen Lain Campuran KristalSuatu Fase Padat yang berisi dua komponen yaituZat telarut padat dilarutkan dalam pelarut padat larutan padat Bagi obat yang sukarlarut dalam pembawayang larut

Untuk memudahkan pelarutanUntuk memudahkan Bioavailabillias

Sistem 3 komponen :Kesetimbangan Fase Dalam Sistem 3 KomponenF = C – P + 2 = 3 – 1 + 2 = 4 ( T, P, 2 Konsentrasi) Untuk sistem tidak

Terkondensasi Untuk sistem terkondensasi (T & P Konstan) F = 2 (konsentrasi)

Dapat dipakai diagram satu bidang dengan kertas grafik koordinat segitiga

Gambar 4.15 Diagram Segitiga untuk sistem tiga komponen.Pembuatan dan penafsiran gambar

BenzeneAirGb. 4-16 Sistem tiga cairan,satu pasang diantaranyabercampur sebagianDidalam kurva Binodal = F = 1Diluar kurva Binodal = F = 2Alkohol bertindak seperti T pd sistem Fenol – Air Alk bercampur sempurna Fenol - AirT Benzene – Air

Alkohol

Pengaruh Temperatur T berpengaruh pada luas BinodalT luas Binodal mengecil karena terjadi percampuranPercampuran sempurna terjadi suatu titik

kurva Binodal hilang

Sistem Terner dengan dua / tiga pasang cairanyang bercampur sebagian

T berpengaruh pada kurva Binodal 2 ps : Gb. 4-18 a T rendah kurva Binodal bergabung

Gb. 4-18 a & b T naik kurva Binodal naik

3 ps : Daerah D Ketiga Fase konjugat dalam KSTB F = 0

Komposisi ketiga fase ditunjukkan oleh X, Y, Z

Gambar 4-19 Pengaruh temperatur pada sistem yang terdiridari tiga pasang cairan yang bercampur sebagian

Gambar 4-17 Perubahan kurva Binodal dengan perubahanTemperatur. Kurva diagram segitiga pada temperatur t1,t2, dan t3 dan (a). Dalam (b) adalah perubahan diagrm tiga dimensi dengan naiknya temperatur.Gambar (c) menunjukkan seseorang dapat melihat digam dari atas gambar (b)

Gambar 4-18 Pengaruh perubahan temperatur pada kurvaBinodal yang memperlihatkan suatu sistem dengan duapasang cairan bercampur sebagian

Gambar 4-19 Pengaruh temperatur pada sistem yang terdiridari tiga pasang cairan yang bercampur sebagian

Guna Diagram Fase :Untuk memformulasikan sistem yang mengandung lebih dari satu komponen untuk mencapai satu fase cair tunggal

Fenol Padat NekrosisLebih baik dibuat larutan Fenol & Air

Mulley :Formulasi untuk larutan fase cair tunggal paling sesuai : 80% b/v 76% b/b Fenol dalam Air

Sistem Biner Cair :- Fenol – Air- Analin – Air- Karbondisulfida – Fenol - Metil Alkohol – Sikloheksana- Isobutil Alkohol – Air