FARMASI FISIK PERC. II "PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD"

LAPORAN PRAKTIKUM FARMASI FISIK II

PERCOBAAN II

PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD

OLEH :

NAMA                       :  RIFANDI AZIS TEBA

NIM                          :  F1F1 12 018

KELOMPOK             :  I (SATU)

ASISTEN                 :  NOERMAYANTI

LABORATORIUM FARMASI

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2013

PENENTUAN VISKOSITAS LARUTAN NEWTON DENGAN VISKOMETER OSTWALD

A.  TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini adalah :

1.  Mempelajari cara penentuan viskositas larutan newton dengan viskometer         ostwald.

2.  mempelajari pengaruh kadar larutan terhadap viskositas larutan.

B.  TINJAUAN PUSTAKA

Viskositas merupakan ukuran kekentalan zat cair. Nilai viskositas mutlak dibutuhkan dalam penentuan sifat fisik cairan. Secara konvensional, nilai viskositas dapat diukur dengan cara mengalirkan zat cair tersebut. Cairan yang memiliki viskositas tinggi lebih sulit mengalir disbanding dengan cairan yang mempunyai viskositas rendah. Pengukuran viskositas secara konvensional memiliki ketelitian yang kurang memadai. Untuk itu diperlukan suatu alternatif alat ukur yang mudah digunakan dan memiliki ketelitian yang lebih baik. Ada tiga jenis alat ukur viskositas yang umum digunakan saat ini, yaitu: a). Viskometer jenis rotasi, b). Viskometer jenis peluru jatuh dan c). Viskometer jenis pipa kapiler (Samdara, et al., 2008).

Viskositas suatu fluida merupakan daya hambat yang disebabkan oleh gesekan antara molekul-molekul cairan, yang mampu menahan aliran fluida sehingga dapat dinyatakan sebagai indikator tingkat kekentalan. Nilai kuantitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya tekan per satuan luas terhadap gradien kecepatan aliran dari fluida (Warsito, et al., 2012).

Viskositas berbanding lurus dengan waktu alirnya. Main besar viskositas cairan, makin sulit cairan tersebut mengalir. Viskosotas dipengaruhi oleh zat-zat terlarut dalam cairan. Penambahan polimer dapat meningkatkan viskositas cairan. Adanya zat terlarut makromolekul akan menaikkan viskositas larutan. Bahkan pada konsentrasi rendahpun, efeknya besar karena molekul besar mempengaruhi aliran fluida pada jarak yang jauh (Ulya, et al., 2012).

Secara umum viskositas terdapat pada zat alir (fluida) seperti zat cair dan gas. Alat pengukur viskositas suatu cairan disebut viskometer, pengukuran viskositas lebih banyak digunakan orang untuk zat cair ketimbang zat gas, tidak sedikit bidang profesi yang membutuhkan data viskositas diantaranya fisikawan, kimiawan, analisis kimia industri, dokter, kimia farmasi, kimia lingkungan, perminyakan, biokimia dan lain sebagainya (Apriyanto, et al., 2013).

Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secara lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti air, alkohol dan bensin mempunyai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak castor dan madu mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan. Untuk dua cairan yang berbeda:

dengan pengukuran alat yang sama, bila h dan r cairan pembanding diketahui, maka dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalir kedua cairan melalui alat yang sama dapat ditentukan h cairan yang sudah diketahui rapatannya. Pengukuran viskositas yaitu dengan menggunakan viskosimeter ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirnya minyak goreng dalam pipa kapiler dari a ke b (Sutiah, et al., 2008).

Viskometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida. Model viskometer yang umum digunakan berupa viskometer peluru jatuh, tabung (pipa kapiler) dan sistem rotasi. Viskometer rotasi silinder sesumbu (concentric cylinder) dibuat berdasarkan 2 standar, yaitu sistem Searle dimana silinder bagian dalam berputar dengan silinder bagian luar diam dan sistem Couette dimana silinder bagian luar yang diputar sedangkan bagian dalam silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah di antara kedua silinder. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul–molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Menurut Newton hubungan antara gaya-gaya suatu aliran viskos sebagai: Geseran dalam (viskositas) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (σ) dengan kecepatan gesernya (γ) konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas (Febrianto, et al., 2013).

Gliserol adalah salah satu bahan kimia yang penting di dalam industri obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, bahan peledak, dan lain-lain. Salah satu bahan baku pembuatan gliserol adalah minyak. Minyak dapat dibedakan menjadi : Minyak nabati : minyak jarak,minyak kelapa, dsb dan Minyak hewani : minyak ikan, minyak babi, dsb. Dalam ilmu kimia, yang dimaksud dengan lemak atau minyak adalah suatu ester antara gliserol dan asam-asamlemak, di mana ketiga radikal hidroksil dari gliserol diesterkan. Struktur kimia dari lemak baik yang berasal dari hewan atau tumbuh-tumbuhan maupun yang dibuat secara sintetik adalah sebagaiberikut (Prasadja, 2010).

Gliserin atau gliserol merupakan trihidrit alkohol mengandung radikal trivalent gliserin (C₃H₅). Gliserin merupakan cairan kental yang tak berwarna dengan berat molekul 92, berat jenis 1,25 gr/cm3 dan mempunyai titik didih yang tinggi serta terurai pada suhu 29⁰C. Gliserin merupakan senyawa yang mempunyai gugus hidroksil lebih dari dua atau merupakan tiga senyawa alkohol yang saling berkaitan dengan nama 1,2,3 – propanatriol (Aufari, et al., 2013).       

C.   ALAT DAN BAHAN

1.   Alat

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

ë   Piknometer

ë   Pipet tetes

ë   Timbangan analitik

ë   Viskometer Ostwald

ë   Corong

ë   Filler

ë   Statif dan Klem

ë   Stopwatch

2.   Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

ë   Gliserin 20%, gliserin 40%, gliserin 60% gliserin 75%, dan gliserin x%

ë   Aquades

ë   Tissue

D.    PROSEDUR KERJA

1.  

Piknometer

Pengukuran Massa Jenis

 

Hasil pengamatan= ...?

2.    Penentuan Viskositas

                                                

Gliserin 20%

                        

-     Dimasukkan ke dalam viskometer Ostwald

-     Dihisap sampai m (garis atas)

-     Dibiarkan mengalir sampai n (garis bawah)

-     Dicatat waktu alirnya

-     Diulangi hingga tiga kali (triplo)

-     Dihitung viskositasnya

-     Diulangi perlakuan di atas untuk gliserin  40%, 60%, 75%, dan x %

                                   Hasil Pengamatan = …?

E.     HASIL PENGAMATAN

1.   Data Pengamatan

No	Bahan	Berat (gram)	Densisitas (gr/ml)	Waktu Rata-rata (r)
1 2 3 4 5 6	Air Gliserin 20 % Gliserin 40 % Gliserin 60 % Gliserin 75 % Gliserin X %	26,71 27,92 20,82 30,04 30,91 26,85	1 1,04 1,07 1,12 1,16 1,005	2,66 8,25 11,75 21,76 38,55 11,69

2.   Data perhitungan

a.    Berat (gram)

Diketahui :

·         berat piknometer kosong = 24,44 gram

·         Air                = 51,15 – 24,44  = 26,71

·         Gliserin 20%   = 52,36 – 24,44  = 27,92

·         Gliserin 40%   = 53,26 - 24,44  = 20,82

·         Gliserin 60%   = 54,48 – 24,44  = 30,04

·         Gliserin 75%   = 55,35 – 24,44  = 30,91

·         Gliserin X%    = 51,29 – 24,44  = 26,85

b.   Densisitas

Diketahui : densisitas air = 1 gr/ml

·         ρ Gliserin 20%          =

=      

= 1,04 gr/ml

·         ρ Gliserin 40%          =

=

= 1,07 gr/ml

·         ρ Gliserin 60%          =

=

= 1,12 gr/ml

·         ρ Gliserin 75%          =

=

= 1,15 gr/ml

·         ρ Gliserin X% =

=

= 1,005 gr/ml

c.    Viskositas

Diketahui : viskositas air 0,9 x 10^-3 pas (N/m²S)

Keterangan :

η_{1    :} viskositas gliserin

η_{2    :} viskositas air

ρ_{1    :} densisitas gliserin

ρ_{2    :} densisitas air

t₁   : waktu rata-rata gliserin

t₂   : waktu rata-rata air

·         Viskositas gliserin 20%

       =

    =

η₁                 = 

             =  0,0029 N/m². s

·         Viskositas gliserin 40%

       =

    =

η₁                 =

         = 0,0042 N/m². s

·         Viskositas gliserin 60%

       =

    =

η₁                 =

         = 0,0082 N/m². s

·         Viskositas gliserin 75%

       =

    =

η₁                 =

         =  0,014 N/m². s

·         Viskositas gliserin x%

       =

    =

η₁                 =

         = 0,0039 N/m². s

d.    Grafik Hubungan Konsentrasi dengan Viskositas

Dari kurva diatas diperoleh persamaan garis lurus y=0,003x – 0,0002, sehingga diperoleh konsentrasi x% adalah :

y          =0,003x – 0,0002

0,0039  = 0,003x - 0,0002 ( nilai Y diambil dari nilai viskositas gliserin X%)

0,003 x = 0.0039 + 0,0002

0,0189 x = 0,0041 

X         = 0,21

Jadi, konsentrasi X adalah 0,21 atau 21 %.

F.  PEMBAHASAN

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan dari suatu fluida (cairan). Semakin besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas.

Viskositas suatu bahan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain suhu/temperatur, konsentrasi larutan, berat molekul solut, dan tekanan.  (1) Suhu, Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya; (2) Konsentrasi, Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula; (3) Berat Molekul, Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya; (4) Tekanan, Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.

Untuk mengukur viskositas, digunakan sebuah alat yang disebut viskometer. Viskometer adakah sebuah alat untuk mengukur besar kecilnya kekentalan dari suatu fluida (cairan). Beberapa tipe viskometer antara lain viskometer kapiler Ostwald, viskometer Hoppler, viskometer Cup dan Bob, dan viskometer Cone dan Plate. Pengukuran viskositas pada percobaan ini menggunakan viskometer jenis Ostwald. Prinsip viskometer ostwald adalah mengukur waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir mulai dari garis m (batas atas) sampai ke garis n (batas bawah) melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Dengan membandingkan kecepatan fluida dengan kecepatan fluida yang lain yang telah diketahui viskositasnya. Berikut gambar dari Viskometer Ostwald.

Pada pecobaan ini, akan dilakukan penentuan viskositas dari sampel gliserin. Gliserin disebut juga dengan gliserol atau propana-1,2,3-triol yang merupakan jenis alkohol umum. Semua alkohol bersifat toksik (racun). Gugus hidroksil pada alkohol mengakibatkannya bersifat polar. Berikut Strukturnya.

Pada percobaan ini akan dilakukan pencarian nilai viskositas dari sampel gliserin x%.  Untuk menghitung nilai viskositas suatu cairan, harus diketahui kerapatannya (density) dan waktu alirnya terlebih dahulu. Perlakuan pertama, dilakukan penimbangan terhadap air dan semua sampel (20%, 40%, 60%, dan 75%) dengan menggunakan piknometer. Piknometer harus dipastikan bersih dan terbebas dari gelembung maupun benda-benda lain yang dapat mempengaruhi pengukuran bobot. Penimbangan ini dilakukan agar dapat diketahui densitas dari sampel. Perlakuan kedua, dicari waktu rata-rata alir dari tiap sampel menggunakan viskometer ostwald, perhitungan waktu rata-rata alir ini dilakukan secara triplo atau 3 kali untuk memperoleh nilai konstannya.

Setelah diperoleh densitas dan waktu alir dari tiap sampel, maka dilakukanlah perhitungan viskositas, yang dimana dihasilkan data sebagai berikut: gliserin 20 % memiliki viskositas 0,0029 N/m².s; gliserin 40 % memiliki viskositas 0,014 N/m².s; gliserin 60 % memiliki viskositas 0,0082N/m².s; dan gliserin 75% memiliki viskositas 0,014 N/m².s.

Berdasarkan teori, Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. Jadi, dapat dikatakan hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori.

Selanjutnya, dari data yang ada dibuatkan kurva untuk memperoleh persamaan regresinya. Akhirnya, didapatkan persamaannya yaitu y = 0,003x – 0,0002. Sehingga, dari persamaan ini akan didapatkan nilai konsentrasi dari gliserin x% sebesar 0,21 atau 21%.

Manfaat mempelajari penentuan viskositas larutan newton dalam bidang Farmasi yaitu misalnya seorang farmasis ingin membuat suatu sediaan obat, maka sebelum mencampur bahan-bahan yang ada, perlu diketahui terlebih dahulu bagaimana kekentalan atau viskositas dari tiap bahan yang akan digunakan. Misalnya dalam pembuatan emulsi, contohnya emulsi spuria (emulsi buatan).

R/   ol.olivae                           20

      Pulv. Gumm. Arab              20

      Aquae                              200

      S.4.d.d.c

Berdasarkan resep diatas, maka bahan-bahan seperti minyak lemak (ol.olivae), gom arab 2,5% (Gumm. Arab), dan air (aquae) perlu diketahui viskositas cairan atau sifat-sifat lainnya dari masing-masing bahan tersebut. Kita tidak mungkin langsung mencampurkan 1 bahan dengan bahan yang lain tanpa referensi yang memadai, karena bisa saja terjadi inkompatibilitas bahan obat.

 

G. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1.    Cara menentukan viskositas larutan Newton  dengan menggunakan viskometer  Ostwald  yaitu dengan mengukur waktu  yang  dibutuhkan sampel untuk mengalir dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan/konsentrasi cairan itu sendiri.

2.    Pengaruh kadar larutan terhadap viskositas berbanding lurus, dimana jika larutan memiliki konsentrasi yang tinggi maka akan memiliki viskositas  yang tinggi. Dan sebaliknya, jika larutan memiliki konsentrasi yang rendah maka akan memiliki viskositas yang rendah pula.

DAFTAR PUSTAKA

Apriyanto, D. K., et al., 2013, “Pemanfaatan Hukum Snellius Dasar Alat Ukur Indeks Bias dan Viskositas Larutan Garam Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega8535”, Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, Vol. 1, No. 1.

Aufari, M. Afif, et al., 2013, “Pemurnian Crude Glycerine Melalui Bleaching Dengan Menggunakan Karbon Aktif”, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 02 No. 1.

Febrianto, et al., 2013, “Rancang Bangun Alat Uji Kelayakan Pelumas Kendaraan Bermotor Berbasis Mikrokontroler”, Unnes Physics Journal, Vol. 2 No. (1).

Prasadja, M. E., 2010, “Pembuatan Gliserol Minyak Kelapa Sawit Dengan Proses Hidrolisis”, Jurnal  Teknik Kimia, Vol.5, No. 2.

Samdara et al., 2008, “Rancang Bangun Viskometer Dengan Metode Rotasi Berbasis Komputer”, Jurnal Gradien, Vol.4 No.2.

Sutiah, et al., 2008, “Studi Kualitas Minyak Goreng Dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias”, Jurnal Fisika, Vol.11, No.2.

Ulya, M., et al., 2012, “Pengaruh Suhu Polimerisasi L-asam Laktat Melalui Metode Ring Opening Polimerization (ROP) Terhadap Karakteristik Polylactic Acid (pla)”, Jurnal Kimia, Vol. 1 No.1.

Warsito, et al., 2012, “Desain dan Analisis Pengukuran Viskositas Dengan Metode Bola Jatuh Berbasis Sensor Optocoupler dan Sistem Akuisisinya pada Komputer”, Jurnal Natur Indonesia, Vol. 14 No. 3.