Download - 45238279 Laporan Newton
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FARMASI FISIKA
VISKOSITAS DAN RHEOLOGI II
(NEWTON)
Kelompok 2, Golongan 1
1. Ni Luh Putu Oggi Yulianti (0708505012)
2. Chandra Dewi Lestari (0708505015)
3. Dili Panji Aksarina (0708505017)
4. Fischer Raditya Simorangkir (0708505025)
5. Adi Kusuma (0708505030)
6. Amira Said Banaimun (0708505036)
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2009
I. TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu untuk :
Menerangkan arti viskositas dan rheologi
Membedakan cairan Newton dan cairan non Newton
Menggunakan viskositas dan rheologi cairan Newton
Menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton
II. DASAR TEORI
Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Makin besar resistensi suatu
zat cair untuk mengalir semakin besar pula viskositasnya. Rheologi adalah ilmu yang
mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat (Astuti dkk, 2008).
Viskositas mula-mula diselidiki oleh Newton, yaitu dengan mensimulasikan zat cair
dalam bentuk tumpukan kartu seperti pada gambar berikut :
Zat cair diasumsikan terdiri dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain.
Lapisan terbawah tetap diam, sedangkan lapisan di atasnya bergerak dengan kecepatan konstan,
sehingga setiap lapisan akan bergerak dengan kecepatan yang berbanding langsung dengan
jaraknya terhadap lapisan terbawah yang tetap. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yang
dipisahkan dengan jarak dx adalah dv/dx atau kecepatan geser (rate of share). Sedangkan gaya
satuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkanzat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser
(shearing stress) (Astuti dkk, 2008).
Menurut Newton :
F/A = dv/dx
F/A = h dv/dx
h = F/A
dv/dx
h = koefisien viskositas, satuan Poise
Menurut Astuti dkk, (2008), viskositas suatu zat dipengaruhi oleh suhu. Viskositas gas
meningkat dengan bertambah tingginya suhu, sedangkan viskositas zat cair menurun dengan
meningginya suhu. Hubungan antara viskositas dengan suhu tampak pada persamaan Arrhenius :
h = A e Ev/RT
A : konstanta yang tergantung pada berat molekul dan volume molar zat cair
Ev : energi aktivasi
R : konstanta gas
T : suhu mutlak
Hampir seluruh sistem dispersi termasuk sediaan-sediaan farmasi yang berbentuk emulsi,
suspense, dan sediaan setengah padat tidak mengikuti hukum Newton. Viskosita cairan semacam
ini bervariasi pada setiap kecepatan geser, sehingga untuk mengetahui sifat alirannya dilakukan
pengukuran pada beberapa kecepatan geser. Untuk menentukan viskositasnya dipergunakan
viskometer rotasi Stormer.
VISKOSIMETER
1. Viskosimeter Satu Titik
Viskosimeter ini bekerja pada titik kecepatan geser, sehingga hanya dihasilkan satu titik
pada rheogram. Ekstrapolasi dari titik tersebut ke titik nol akan menghasilkan garis
lurus. Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan Newton.
Yang termasuk dalam jenis ini misalnya viskosimeter kapiler, bola jatuh, penetrometer,
plate plastometer,dll.
2. Viskosimeter Banyak Titik
Dengan viskosimeter ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa harga kecepatan
geser sehingga diperoleh rheogram yang sempurna. Viskosimeter jenis ini dapat juga
digunakan baik untuk menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton maupun non
Newton. Yang termasuk ke dalam jenis viskosimeter ini adalah viskosimeter rotasi tipe
Stormer, Brookfield, Rotovico, dll.
Viskometer kapiler
Penetrometer
Viskometer stormer
Viskometer Brookfield
Cairan yang mengikuti hukum Newton, viskositaSnya tetap pada suhu dan tekanan
tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser. Oleh karena itu, viskositanya cukup
ditentukan pada satu kecepatan geser. Viskometer yang dapat dipergunakan untuk keperluan itu
adalah viskometer kapiler atau bola jatuh. Apabila digambarkan antara kecepatan geser terhadap
tekanan geser, maka diperoleh grafik garis lurus melalui titik nol seperti gambar grafik dibawah
ini. Contoh cairan Newton adalah minyak jarak, kloroform, gliserin, minyak zaitun, dan air
(Astuti
dkk., 2007).
G
Viskometer bola jatuh merupakan viskosimeter satu titik yang digunakan untuk
menentukan viskosita cairan newton. Viskosimeter ini bekerja pada satu titik kecepatan geser,
sehingga hanya dihasilkan satu titik pada rheogram ( Astuti dkk., 2007). Pada viskometer ini
sampel dan bola diletakkan dalam tabung gelas dan dibiarkan mencapai temperatur
keseimbangan dengan air yang berada dalam jaket di sekelilingnya pada temperatur konstan.
Tabung dan jaket air tersebut kemudian dibalik, yang akan menyebabkan bola berada pada
puncak tabung gelas dalam. Waktu bagi bola tersebut untuk jatuh antara dua tanda diukur dengan
teliti dan diulangi beberapa kali. ( Martin, 1990 ). Prinsip kerja dari viskometer bola jatuh
adalah mengukur kecepatan bola jatuh melalui cairan dalam tabung pada suhu tetap (Astuti dkk.,
2007 ). Viskometer Hoeppler, seperti terlihat pada Gambar, merupakan alat yang ada dalam
perdagangan berdasarkan pada prinsip ini. 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 (Martin, 1990).
Viskometer bola jatuh
Selanjutnya, viskositas cairan dapat dihitung dengan persamaan stokes yaitu :
r = jari-jari bola (cm)
= bobot jenis bola
= bobot jenis cairan
g = gaya gravitasi
v = kecepatan bola (cm.detik-1)
Persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi
B = konstanta bola
T = waktu tempuh boal jatuh(detik) ( Astuti dkk., 2007).
III. ALAT DAN BAHAN
Alat:
Viskometer Bola jatuh
Stop watch
Botol vial
Beaker glass
Bola 2 dan 3
Batang pengaduk
Corong
Pipet tetes
Pipet volume
Gelas ukur
Ball filler
Tissue
Lap
Bahan:
Cairan yang akan diukur viskositasnya (gliserin, propilenglikol, CMC 9 %, dan
levertraan)
IV. CARA KERJA
1. Tabung yang ada di dalam alat diisi dengan cairan yang akan diukur viskositasnya
sampai hamper penuh.
2. Dimasukkan bola yang sesuai..
3. Cairan ditambahkan sampai tabung penuh dan ditutup sedemikian rupa sehingga tidak
terdapat gelembung udara di dalam tabung.
4. Jika bola sudah turun melampaui garis awal, bola dikembalikan ke posisi semula dengan
cara membalikkan tabung.
5. Waktu tempuh bola melalui tabung dicatat mulai garis m1 sampai m3 dalam detik.
6. Bobot jenis cairan ditentukan dengan menggunakan piknometer.
7. Viskositas cairan dihitung dengan rumus yang telah diberikan.
( Astuti dkk., 2007)
V. DATA PENGAMATAN
a. Tabel Massa Jenis Cairan (ρ) CairanTabel 1. Massa Jenis (ρ) Cairan
Bahan Massa (g) Volume (ml) ρ (g/ml)
Propilenglikol 1,94 2 0,97
Gliserin 2,47 2 1,24
Levertraan 1,72 2 0,86
CMC 9% 1,62 2 0,81
b. Tabel NewtonTabel 2. Tabel Newton
Bahan ρ2 (g/ml)
(cairan)
ρ1
(g/cm3)
(bola)
B t1(s) t2(s) t3(s) t (rata -
rata) (s)
Propilenglikol 0,97
0,97
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
1,01
5,80
1,17
5,90
0,97
5,95
1,05
5,88
Gliserin 1,24
1,24
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
9,25
92,0
9,12
91,0
9,25
92,0
9,21
91,67
Levertraan 0,86
0,86
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
1,18
8,61
1,06
8,63
1,18
8,64
1,14
8,63
CMC 9% 0,81
0,81
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
25,79
534
23,39
535
24,17
536
24,45
535
VI. PERHITUNGANDiket :
B1 = 2,2314
B2 = 8,1438
ρ propilenglikol = 0,97 (g/ml)
ρ gliserin = 1,24 (g/ml)
ρ levertraan = 0,86 (g/ml)
ρ CMC 9% = 0,81 (g/ml)
t rata - rata:
Propilenglikol :
tB1 = 1,05 s
tB2 = 5,88 s
Gliserin
tB1 = 9,21 s
tB2 = 91,67 s
Levertaan
tB1 = 1,14 s
tB2 = 8,63 s
CMC 9%
tB1 = 24,45 s
tB2 = 535 s
Ditanya : η?Jawab :
η propilenglikol B1 = B . (ρ1 - ρ2). T = 0,09537. (2,2314 - 0,97) . 1,05 = 0,1263 mPas
Dengan cara yang sama seperti di atas, maka dapat dicari:
Bahan ρ2 (g/ml)
(cairan)
ρ1 (g/cm3)
(bola)
B t (rata - rata)
(s)
η (mPas)
Propilenglikol 0,97
0,97
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
1,05
5,88
0,1263
5,5174
Gliserin 1,24
1,24
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
9,21
91,67
0,8708
82,7808
Levertraan 0,86
0,86
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
1,14
8,63
0,1491
8,2219
CMC 9% 0,81
0,81
2,2314
8,1438
0,09537
0,1308
24,45
535
3,3144
513,2047
VII. PEMBAHASAN
Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Viskositas dapat berpengaruh
pada formulasi sediaan-sediaan farmasi, contohnya pada sediaan suspensi, tidak boleh terlalu
kental (viskositas tinggi) sehingga menyebabkan suspensi tidak bisa di kocok, hal ini dapat
menyebabkan distribusi zat aktif tidak merata pada seluruh cairan dan juga akan mengalami
kesulitan pada saat penuangan, contoh lain untuk sediaan mata, viskositas dinaikkan untuk
membantu menahan obat pada jaringan sehingga menambah efektivitas terapinya (Ansel, 2005).
Pada praktikum ini, dilakukan percobaan mengenai viskositas dari berbagai larutan, yaitu
propilen glikol, gliserin, oleum levertraan dan CMC 9%. Percobaan ini menggunakan alat
viskometer bola jatuh atau viskometer Hoeppler. Pada viskometer ini sampel dan bola diletakkan
dalam tabung gelas dan dibiarkan mencapai temperatur keseimbangan dengan air yang berada
dalam jaket di sekelilingnya pada temperatur konstan. Tabung dan jaket air tersebut kemudian
dibalik, yang akan menyebabkan bola berada pada puncak tabung gelas dalam. Waktu bagi bola
tersebut untuk jatuh antara dua tanda diukur dengan teliti dan diulangi beberapa kali. ( Martin,
1990 ). Prinsipnya adalah mengukur kecepatan bola jatuh melalui cairan dalam tabung pada
suhu tetap. Viskometer ini dipasang miring sehingga kecepatan bola jatuh akan berkurang
sehingga pengukuran dapat dilakukan lebih teliti, viskometer ini digunakan untuk cairan yang
mengikuti hukum Newton yaitu viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak
bergantung pada kecepatan geser (Astuti dkk., 2007).
Berdasarkan data yang diperoleh, dapat dihitung viskositas dari tiap larutan. Setelah
dilakukan perhitungan data diperoleh bahwa vikositas tertinggi hingga terendah berturut-turut
adalah larutan CMC 9%, gliserin, oleum levertraan dan propilenglikol. Sedangkan bobot jenis
tertinggi adalah gliserin, diikuti propilenglikol, oleum levertraan dan CMC 9%. Jika disesuaikan
dengan rumus yang digunakan dalam perhitungan viskometer bola jatuh, yaitu
,
maka, semakin tinggi nilai bobot jenis, semakin tinggi pula viskositasnya. Sehingga seharusnya
viskositas gliserin yang paling tinggi dibandingkan larutan lainnya, namun dalam percobaan
yang dilakukan tidak demikian.
Perbedaan ini dapat disebabkan karena ketidaktepatan dalam pengukuran waktu jatuhnya
bola yang mengakibatkan nilai viskositas gliserin tidak menjadi viskositas tertinggi. Hal ini
karena jatuhnya bola terlalu cepat menyebabkan pencatatan waktu yang kurang tepat. Selain itu,
mungkin nilai bobot jenis bukan merupakan faktor yang paling berpengaruh (pengaruhnya kecil).
Faktor lain yang mempengaruhi adalah laju jatuhnya bola terhadap nilai viskositas larutan
berdasarkan waktu yang diperlukan bola untuk jatuh. Waktu jatuhnya bola pada setiap larutan
dari yang paling lambat hingga yang paling cepat adalah CMC 9%, gliserin, oleum levertraan
dan propilen glikol. Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah
kebalikan dari fungsi viskositas sampel tersebut (Martin, 1990). Dengan demikian, nilai
viskositas untuk larutan tersebut telah sesuai jika dilihat berdasarkan urutan waktu jatuhnya.
VIII. KESIMPULAN
1. Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Makin besar resistensi suatu
zat cair untuk mengalir semakin besar pula viskositasnya. Rheologi adalah ilmu yang
mempelajari sifat aliran zat cair atau deformasi zat padat.
2. Viskositas tertinggi hingga terendah berturut-turut adalah larutan CMC 9%, gliserin,
oleum levertraan dan propilenglikol.
DAFTAR PUSTAKA
Ansel, C. Howard. 2005. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Jakarta : UI-Press
Astuti, K.W., M.P. Susanti, I.M.A.G. Wirasuta, dan I.N.K. Widjaja. 2007. “Petunjuk Praktikum
Farmasi Fisik”. Jimbaran: Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Univesitas Udayana.
Astuti, K.W., M.P. Susanti, I.M.A.G. Wirasuta, dan I.N.K. Widjaja. 2008. “Buku Ajar Farmasi
Fisik”. Jimbaran: Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Univesitas Udayana.
Martin, A., J. Swarbrick, dan A. Cammarata. 2008. Farmasi Fisika 2 Edisi Ketiga. Jakarta : UI
Press.