viskositas

VISKOSITAS
Tujuan
Menentukan viskositas dari suatu larutan uji dengan alat viscometer

Prinsip
Berdasarkan pada sifat aliran Newton dan aliran non-Newton

Teori
Viskositas merupakan pernyataan tahanan untuk mengalir dari suatu system di bawah stress yang digunakan. Makin kental suatu cairan, makin besar kekuatan yang diperlukan untuk digunakan supaya cairan tersebut dapat mengalir dengan laju tertentu. Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul dan ukuran serta jumlah molekul terlarut.
Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah system Newton dan system non-Newton. Pemilhan bergantung pada sifat-sifat apakah alirannya sesuai dengan hokum aliaran dari Newton atau tidak.
Hukum aliran dari Newton
Sebuah balok cairan yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul parallel bagaikan setumpuk kartu. Lapisan dasar dianggap menempel pada tempatnya. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu keepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang diam. Perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan dipisahkan oleh suatu jarak yang kecil sekali (dr) adalah “perbedaan kecepatan” atau rate of shear, dv/dr. Gaya per satuan luas F’/A diperlukan untuk menyebabkan aliran, ini disebut shearing stress. Newton adalah orang pertama yang mempelajari sifat-sifat aliran dari cairan secaa kuantitatif. Dia menemukan bahwa makin besar viskositas suatu cairan, akan makin besar pula gaya per satuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu rate of shear tertentu. Oleh karena itu, rate of shear harus berbanding langsung dengan shearing stress atau
F'/A=n dv/dr
Dimana ŋ adalah Koefisien Viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja.
Viskositas kinematis
Dalam U.S. Pharmacopeia dan the national Formulary diterangkan mengenai viskositas kinematis yang merupakan viskositas dibagi dengan kerapatan cairan tersebut.
Viskositas kinematis = ŋ/ρ
Satuan dari viskositas kinematis adalah stoke(s) dan centistokes(cs)
Ketergantungan temperature dan teori Viskositas:
Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur.
Sistem non-Newton
Non-Newtonian bodies adalah zat-zat yang tidak mengikuti persamaan aliran Newton; dispersi heterogen cairan dan padatan seperti larutan koloid,emulsi,suspensi cair, salep dan produk-produk serupa. Jika bahan-bahan non-Newton dianalisis dalam suatu viscometer putar dan hasilnya diplot, diperoleh berbagai kurva konsistensi yang menggambarkan adanya tiga kelas aliran yakni; plastis,pseudoplastis, dan dilatan.

Aliran Plastis
kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0)tapi memotong sumbu shearing stress (atau akan memotong, jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan harga yield. Bingham bodies tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak seperti bahan elastic. Ahlir rheologi menggolongkan Bingham bodie sebagai suatu bahan yang mempunyai/memperlihatkan yield value,seperti halnya zat padat. Sedang zat-zat yang mulai mengalir pada shearing stress terkecil didefinisikan sebagai cairan. Yield value adalah suatu sifat yang penting dari disperse-dispersi tertentu. Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspense pekat. Akibatnya, terbentuk struktur kontinu di seluruh sistem. Adanya yield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan(disebabbkan oleh gaya van der waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi. Akibatnya yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspense yang terflokulasi, makin tinggi yield valuenya.

Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, yang merupakan kebalikan dari sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi. Sejumlah besar produk farmasi term,asuk gom dan sintesis, misalnya: disperse caira dari tragacanth,natrium alginate, metilselulosa dan natrium karboksimetil selulosa,menunjukkna aliran pseudoplastis.
Viskositas zat pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. Viskositas nyata dapat diperoleh pada setiap haraga rate of shear dari kemiringan tangen (garis singgung) pada kurva pada tittik tertentu.

Aliran Dilatan
Suspense-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdispers yang tinggi menunjukkan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of shear. Aliran dilatan adalah kebalikan dari aliran pseudoplastis. Bahan-bahan aliran dilatan dikenal dengan istilah shear-thickening system.
Zat-zat yang mempunyai sifat-sifat aliran dilatan adalah suspense-suspensi yang berkonsentrasi tinggi (kira-kira 50% atau lebih) dari partikel-partikel kecil yang mengalami deflokulasi .

Thiksotropi
Sistem thiksotropi biasanya mengandung partikel-partikel asimetris yang melalui berbagai titik hubungan menyusun kerangka tiga dimensi di seluruh sampel. Pada keadaan diam, struktur ini menyebabakan suatu derajat kekakuan pada sistem dan menyerupai suatu gel. Rheogram yang diperoleh pada thiksotropik sangat bergatung pada laju yang meningkatkan dan mengurangi shear serta lamanya waktu sampel tersebut mengalami rate of shear.

Cara menentukan viskositas
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
Viskometer k apiler / Ostwald
Viskositas dari cairan newton bias ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketikaia mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut (Moechtar,1990).
Viskometer Hoppler
Berdasrkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungs idari harga resiprok sampel (Moechtar,1990).
Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalamdari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penueunan konsentrasi.Penurunan konsentras iini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan kelua rmemadat.Hal ini disebt aliran sumbat (Moechtar,1990).
Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,1990).






Alat dan Bahan
Alat :
Gelas ukur
Viskotester
Kompor listrik
Neraca analitis
Kertas perkamen
Batang pengaduk
Spatel
Gelas piala
Beaker glass
Gelas ukur
Mortar

Bahan :
Oleum ricini
Oleum olive
PGA
Aquadest

PROSEDUR
Dibuat variasi larutan konsentrasi dari zat pensuspensi, mulai dari konsentrasi rendah hingga konsentrasi tinngi
Disiapkan viskotester sebagai berikut:
Spindle no.1 dipasang pada viskotester
Diarahkan spindle yang telah terpasang ke dalam cup secara tegak lurus
Dimasukkan larutan zat uji ke dalam cup yang telah disiapkan
Viskotester dinyalakan, lalu dicata jarum penunjuk yang konstan
Dilakukan cara yang sam untuk setiap sampel
Dicatat viskositas dari variasi larutan konsentrasi sampel


Data Pengamatan
Pengamatan variasi konsentrasi PGA :
Konsentrasi pensuspensi Viskostas (dPa.s)
Spidndel 1 Spindle 2 Spindle 3
Minyak Jarak - - 6
Olive oil - - 0,6

Pengamatan variasi konsentrasi PGA
Perbanding konsentrasi pengemulsi Viskostas (dPa.s)
Spidndel 1 Spindel 2 Spindel 3
50% - - 2,5
47% - - 2
45% - - 1,5

PEMBAHASAN
Percobaan diawali menentukan viskositas oleum ricini dan oleum olive, kemudian dibuat larutan PGA atau Gom arab dengan berbagai konsentrasi. Pembuatan suspense dilakukan denga mengembangkan PGA terlebih dahulu diatas air panas sebanyak 1,5 kali massa PGAnya kemudian setelah mengembang karutan digerus sampai corpus emuls kemudian ditambahkan dengan aquades sampai volume 50ml, lalu dimasukkan ke dalam wadah dan ditentukan viskositasnya dengan viskotester yang telah disediakan.
Seperti yang kita ketahui dari teori, gom arab adalah termasuk ke dalam aliran non-Newton yaitu aliran pseudoplastis.




Kesimpulan
Dari data pengamatan dan pembahasan diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa:
Semakin tinggi konsentrasi PGA maka semakin tinggi juga kelarutannya.
Kelarutan minyak jarak lebih besar dibandingkan olive oil.



















DAFTAR PUSTAKA
Alfred Martin, James Swarbrick, dan Arthur Cammarata. 2008. Farmasi Fisik: Dasar-Dasar Farmasi Fisik Dalam Ilmu Farmasetika Edisi Ketiga, Jilid 2. Jakarta: UI-Press
Anonym. 1979. Farmakope Indonesia Edisi Ketiga. Jakarta: Departemen Kesehatan Indonesia
Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga
Prof. Dr. Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta
















LAMPIRAN
Jelaskan apa an dimaksud dengan:
Jawab :
Aliran plastik
Aliran plastik adalah yang memperlihatan kurva suatu bandan yang membentuk aliran plastis bahan dengan demikian dikenal sebagai bingham bodies yang dimbil dari nama pnyetus rehologi moderen(bingham) dan juga penemu pertama zat-zat plastis dan meyusunnya secara sistematis.
Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis adalah polimer-polimer dalam larutan yang merupakan kebalikan dari system plastis, yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi.
Aliran Dilatan
Aliran Dilatan adalah suatu suspense tertentu dengan persentase zat padat presentase zat padat terdispers yang menujukan peningkatan dalam daya habit untuk mengalir dengan meningkatnya rate of shear. bahwa tipe alirn ini adalah kebalikan dari tipe yang dipunyai oleh system pesudoplastis.
Aliran Tiksotropik
Alira Tiksotropik adalah sebagai suatu sifat yang didinginkan dlam suatu system farmasetis cair yang idealnya harus mempunyai kosistensi tinggi dalam wadah,namun dapat,namun dapat dituang dan tersebar dengan mudah.
Aliran Rheopeksi
Aliran Rheopeksi adalah suatu gajala di mana suatu sol mmbentuk suatu gel lebih cepat jika diaduk perlahan-lahan atau kalau di shear daripada jika diberikan membentuk gel tersebut tanpa pengaduk.
Aliran Antitiksotropik
Aliran Antitiksotropik adalah disebut juga thiksotropi negatif yang menyatakan kenaikan kenaikan bukan pengurangn konsistensi pada kurva menurun.



Buat Kurva antara konsentrasi pensuspensi atau pengemulsi dengan viskositas yang diperoleh?
Jawab :
x y
45% 1.5
47% 2
50% 2.5



minyak jarak olive oil
6 0.6





Kesimpulan apakah yang dapat anda tarik dari kurva – kurva tersebut ?
Jawab :
Untuk PGA, dengan bertambah besarnya konsentrasi PGA maka viskositasnya juga semakin besar.
Kelarutan minyak jarak dalam volume yang sama lebih besar dari olive oil.

Apa pengaruh penggantian spindel dari viskositas yang diukur ?
Jawab :
Untuk mengukur kekentalan atau viskositas dari berbagai konsentrasi zat uji. Apabila ingin mengukur kekentalan larutan yang mempunyai aliran Newton maka digunakan spindle 3 atau dapat juga dengan spindle 1 karena larutan yang mempunyai daya alir Newton tidak terlalu kental (encer) sehingga agar dapat diukur viskositasnya digunakan spindle yang berbentuk besar seperti spindle 3, contohnya PGA. Namun jika ingin mengukur viskositas larutan yang mempunyai aliran Non-Newton dapat digunakan spindle 2 yang berbentuk kecil karena larutan ini mempunyai kekentalan yang tinggi, contoh CMC.