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.