Praktikum Viskositas Menggunakan Viskometer

Viskositas

 

  1. I.        Tujuan

Mampu menentukan viskositas dari suatu larutan

  1. II.      Prinsip

Berdasarkan prinsip sifat aliran Newtonian dan Non Newtonian

  1. III.    Teori

Rheologi, berasal dari bahasa Yunani, mengalir (rheo) dan logos (ilmu), digunakan istilah ini untuk pertama kali oleh Bingham dan Crawford, untuk menggambarkan aliran cairan dan deormasi dari padatan. Viskositas adalah suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir, makin tinggi viskositas, akan makin besar tahanannya.

Seperti akan terihat nanti, cairan sederhana (biasa) dapat diuraikan dalam istilah viskositas absolute. Tetapi sifat-sifat rheologi disperse heterogen lebih kompleks dan tidak dapat dinyatakan dalam suatu satuan tunggal. (Martin,1990)

Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebagai berikut: Sistem Newton dan Sistem non-Newton. Pemilihan bergantung pada  sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran Newton atau tidak. Sistem Newton menggambarkan bahwa makin besar viskositas suatu cairan, akan makin besar pula gaya persatuan 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

 

Atau

 

Dimana  adalah koefisien viskositas, biasanya dinyatakan hanya sebagai viskositas saja.Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas gas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur. Ketergantungan viskositas terhadap temperatur untuk sebagian besar zat dinyatakan oleh persamaan yang analog dengan persamaan kinetika kimia Arrhenius.(Ahmad,2007)

Penggolongan zat/bahan menurut tipe alir

  1. 1.       Sistem Newtonian

Hukum alir dari Newton diilustrasikan sebagai berikut :

Diasumsikan bahwa ada sebuah balok cairan yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul paralel, bagaikan setumpuk kartu. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang tetap diam.

Non – Newtonian bodies adalah zat – zat yang tidak mengikuti persamaan aliran  Newton; disperse heterogen cairan dan padatn seperti larutan koloid, emulsi, suspense cair, salep dan produk – produk serupa masuk dalam kelas ini. Ada tiga kelas aliran yakni

  1. a.       Aliran Plastis

Aliran plastic diasosiasikan dengan adanya partikel-partikel terflokulasi dalam suspense yang pekat. Akibatnya suatu struktur yang kontinu terjadi di seluruh system. Adanya yield value dikarenakan bergabungnya partikel-partikel (yang disebabkan gaya Van Der Waals), yang harus dipecahkan sebelum aliran terjadi. Jadi yield value merupakan suatu indikasi dari gaya flokulasi. Makin banyak suspense yang terflokulasi, makin tinggi yield valuenya. Gaya-gaya friksional (geser) antara partikel-partikel yang bergerak dapat juga mempunyai andil akan adanya yield value. Sesuai dengan bentuk kurva, maka sekali yield value dilampaui, pemberian tekanan geser selanjutnya (F-f) akan berbanding lurus dengan kecepatan gesernya, G. Efeknya, system aliran plastic tersebut akan menyerupai sistem newton.

  1. b.   Aliran Pseudoplastis

Sejumlah besar produk farmasi termasuk gom alam dan sintesis, misalnya : dispersi cair dari traga ileh polimer-polimer dalam larutan, yang merupakan kebalikan dari sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi, kurva konsistensi untuk bahan pseudoplastis mulai pada titik (0,0) atau paling tidak mendekatinya rate of shear rendah. Akibatnya, berlawanan dengan Bingham Bodies, tidak ada yield value. Tapi karena tidak ada bagian kurva yang linier, maka kita tidak dapat menyatakan viskositas suatu bahan pseudoplastis dengan suatu harga tunggal.

  1. c.       Aliran dilatan

Suspensi-suspensi tertentu dengan persentase zat padat terdispersi yang tinggi menunjukkan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan peningkatan dalam daya hambat untuk mengalir dengan meningkatnya rate of share. Pada sistem seperti itu sebenarnya volumenya meningkat jika terjadi shear dan oleh karena itu diberi istilah dilatan. (Martin,1990)

Istilah Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah “Ketebalan” atau “pergesekan internal”. Oleh karena itu, air yang “tipis”, memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang “tebal”, memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut. (Rachmat,2006)

Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas). Kekentalan adalah sifat zat cair untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak/mengalir. Kekentalan disebabkan karena kohesi antara partikel zat cair. Zat cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Aliran viskos dapat dibedakan menjadi dua macam. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair bergerak secara teratur menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminer. Aliran laminer terjadi apabila kekentalan besar dan kecepatan aliran kecil. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminer manjadi turbulen. Pada aliran turbulen partikel-partikel zat cair bergerak secara tidak teratur.(Satyjit,2009)

Bila fluida diberi tegangan geser, maka ia akan mengalami perubahan bentuk, dengan kata lain ia mengalami regangan geser. Selain itu bagian yang terkena tegangan geser, langsung akan bergerak inilah yang disebut sebagai aliran. Jadi jelaslah bahwa zat padat tidak tergolong fluida, karena bila dikenai tegangan geser zat padat tidak akan mengalir. Osborne Reynolds berpendapat bahwa tipe aliran tergantung dari kecepatan, kerapatan dan kekentalan dari cairan dan ukuran dari tempat mengalirnya dan tergantung pula dari angka Reynolds.(Didik,2008)

Kekentalan zat cair menyebabkan terbentuknya gaya-gaya geser antara dua elemen zat cair. Keberadaan kekentalan ini menyebabkan terjadinya kehilangan tenaga selama pengaliran atau diperlukannya energi untuk menjamin adanya pengaliran. Viskositas gas meningkat dengan suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Perbedaan dalam kecenderungan terhadap suhu tersebut dapat di terangkan dengan menyimak penyebab-penyebab viskositas. Tahanan suatu fluida terhadap tegangan geser tergantung pada kohesinya dan pada laju perpindahan momentum molekulnya. Cairan dengan molekul-molekul yang jauh lebih rapat dari pada gas, mempunyai gaya-gaya kohesi yang jauh lebih besar dari pada gas. Kohesi nampaknya merupakan penyebab utama viskositas dalam cairan dan karena kohesi berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pula viskositas. Sebaliknya gas mempunyai gaya-gaya kohesi yang sangat kecil. Sebagian besar dari tahanannya terhadap tegangan geser merupakan akibat perpindahan momentum molekuler. (Martin,1990)

Tegangan molekular menimbulkan tegangan geser semu dalam gas, yang lebih penting dari pada gaya-gaya kohesi, dan karena kegiatan molekular meningkat dengan suhu, maka viskositas gas juga meningkat dengan suhu. Untuk tekanan-tekanan yang biasa viskositas tidak tergantung pada tekanan dan tergantung pada suhu saja. Untuk tekanan yang sangat besar, gas-gas dan kebanyakan cairan menunjukkan variasi viskositas yang tidak menentu terhadap tekanan.(Didik,2008)

Alat untuk mengukur viskositas adalah viskometer. Berikut adalah macam-macam viskometer :

1. Viskometer kapiler

2. Viskometer bola jatuh

3. Viskometer cup dan bup

4. viskometer cone dan plate

Apabila pemilihan alat tidak tepat, maka produk farmasi yang dihasilkan pun tidak sesuai dengan yang dikehendaki. Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaan farmasi (dosage form) sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan, pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh. (Rahman,2008)

Fluida dapat digolongkan ke dalam cairan atau gas. Perbedaan-perbedaan utama antara cairan dan gas adalah (a) cairan praktis tak kompresibel, sedangkan gas kompresibel dan sering kali harus diperlakukan demikian dan (b) cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-permukaan bebas sedangkan gas dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya.(Didik,2008)

 

  1. Alat dan Bahan :

Alat                 : Viskotester, Gelas ukur, Gelas Kimia, Kaki Tiga, Bunsen

Bahan             : Tween 80, Span 80, Minyak wijen, Gelatin serbuk, Aquadest

 

  1. V.                   Prosedur :

Dibuat emulsi dengan variasi larutan konsentrasi dari zat pengemulsi sebesar 5%, 7%

R/

Minyak wijen               30 ml

Tween 80

Span 80

Aqua dest              ad  150 ml

m.f.cream

 

 

dan 10%

 

 

 

 

 

 

 

Disiapkan Viskoseter, lalu dipasangkan spindle 01 pada viskositer. Dimasukan larutan uji kedalam cup yang telah disiapkan, diarahkan spindle yang telah terpasang kedalam cup secara tegak lurus sampai tanda batas. Kemudian dihidupkan viskotester,diamati jarum penunjuk nya, dicatat angka yang tertunjuk oleh jarum, dilakukan pengamatan pada sindel 02, dan 03.

 

  1. VI.      Data pengamatan
    1. Cream

Perhitungan HLB

Tween 80    = 15

Span 80        = 4.3

 

 

 

  1. Cream dengan konsentrasi 5%

15                                                   0.7

5

4,3                                       10    +

10.7

Tween 80 =  × 3 = 0.2 gram

 

Span 80   =  × 3 = 2.8 gram

 

  1. Cream dengan konsentrasi 7%

15                                                   5,7

 

10

 

4.3                                                  5    +

10.7

 

Tween 80 =  × 3 = 1,6 gram

 

Span 80  =  × 3 = 1,4  gram

 

c. Cream dengan konsentrasi 10%

15                                   8.7

 

 

13

 

 

4.3                                      2     +

10.7

 

Tween 80 =  × 3 = 2,4 gram

 

Span 80   =  × 3 = 0,6 gram

–          Pengamatan variasi konsenterasi sample Cream

Konsentrasi pengemulsi Viskositas (dpa.s) Rata-rata
Spindel 01 Spindel 02 Spindel 03
5% 0 0 0 0
7% 0 0 0 0
10% 0,3 0,3 0,3 0,3

 

 

 

 

 

 

 

–    Pengamatan variasi konsenterasi sample gel

 

Konsentrasi Pengemulsi Viskositas (dpa.s) Rata-rata
Spindel 1 Spindel 2 Spindel 3
5% 0 0 0.2 0.2
7% 0 0 0.2 0.2
10% 0 0 0.3 0,3

 

 

 

 

 

 

Grafik Konsntrasi terhadap viskositas (sediaan Cream)

–          Spindel 1

 

 

 

 

 

 

 

-spindel 2

 

-spindel 3

 

 

Grafik Konsntrasi terhadap viskositas (sediaan Gel)

Pengamatan hanya terlihat di spindle 3

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. VII.              Pembahasan

Pada praktikum kali bertujuan untuk mengetahui viskositas dari suatu sediaan emulsi dan suspensi. Untuk mengetahui viskositas sediaan emulsi dan suspensi, sediaan untuk emulsi diberikan sediaan cream, sedangkan untuk suspensi diberikan sediaan gel. Penentuan viskositas pada kali ini menggunakan sebuah alat yang disebut viskometer. Viskometer ini memiliki prinsip kerja berdasarkan putaran dengan mengkombinasikan setting spindel dan kecepatan putar spindel yang ditetapkan.

Pada percobaan kali ini digunakan sediaan cream untuk dapat mengetahui viskositas dari emulsi. Pada perhitungan harus diketahui HLB butuh (hydrophyl Lipophyl Balance) dari sediaan yang akan dibuat. Angka HLB ini adalah angka yang menunjukkan perbandingan antara kelompok hidrofil (suka air) dengan kelompok lipofil (suka minyak). Semakin besar harga HLB, berarti semakin banyak kelompok hidrofil, artinya emulgator tersebut lebih mudah larut dalam air dan demikian sebaliknya. Sediaan cream yang akan dibuat komposisinya, terdiri dari minyak wijen, span 80, tween 80 dan aquadest dengan konsentrasi 5%, 7%, 10%. Maksud dari konsentrasi 5%, 7%, dan 10%  adalah konsentrasi emulgator yang ditambahkan pada tiap sediaan cream yang dibuat. Semakin tinggi konsentrasinya maka semakin tinggi pula viskositasnya. Setelah cream dibuat, lalu sediaan cream diuji kekentalannya dengan menggunakan viskometer.

Suspensi Gel dibuat tanpa zat aktif, hanya penambahan gelatin saja, ternyata hasil yang didapat, suspensi masih sangat encer dengan konsentrasi yang telah di tentukkan, sehingga pada saat pengukuran oleh viscometer, viskositas yang didapat mendapat hasil 0 pada semua spindle, kecuali pada spindle 3 disemua konsentrasi.Yang mendakan bahwa sampel tersebut terlalu encer.Spindel yang digunakan ada 3 ukuran, yang paling kecil ialah nomer 1, yang sedang nomer 2, dan yang besar adalah nomor3.

Sedangkan hasil pengamatan sediaan krim, pada konsentrasi 5% dan 7% terhadap semua spindel, viskositasnya 0.Dan pada konsentrasi 10% disemua spindel menunjukkan angka 0.3.Ini juga menunjukkan bahwa sampel terlalu encer, sehingga viskositasnya tidak terukur.

Pada viskometer ini dilengkapi oleh 3 spindel yang memiliki ukuran yang berbeda-beda ada yang kecil, sedang, dan besar. Selain ukurannya berbeda ternyata fungsi dari tiap spindel juga berbeda pula. Jika sediaan yang akan diuji memiliki karakteristik aliran Newton (encer atau memiliki viskositas yang rendah), maka digunakan spindel 3 atau 1 untuk mengukur viskositasnya. Sedangkan jika sediaan yang akan diuji memiliki karakteristik aliran non-Newton (kental atau viskositasnya tinggi), maka digunakan spindel 2 untuk mengukur viskositasnya.

Alat yang digunakan pada saat praktikum yaitu menggunakan viscometer dengan type rotational viscometer, yaitu alat untuk mengukur viskositas, mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur gaya punter sebuah spindel yang dicelupkan pada sampel.Gaya gesek antara permukaan spindel dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan.

Viskositas tidak terbaca dalam viscometer karena bisa disebabkan oleh komposisi suspensi yang kurang tepat untuk uji kekentalan, karena suspensi yang dihasilkan ketika praktek masih sangat encer. Sifat aliran pensuspensi tersebut adalah aliran pseudoplastis, karena tersusun oleh zat yang terflokulasi dalam suspensi, konsentrasi konsentrasi kurang dari 50% dan tidak ada partikel-partikel yang terflokulasi dalam suspensi pekat.

Pergerakan jarum pada viskometer terjadi karena adanya gaya gesek antara gaya gesekan antara spindel dengan permukaan cairan sehingga jika cairan yang diukur kental maka jarum akan menunjukan nilai yang tinggi. Gaya gesek adalah gaya yang berarah melawan gerak benda atau arah kecenderungan benda akan bergerak, Sehingga diperlukan usaha atau gaya yang besar untuk  memutar cairan dengan viskositas yang besar. Hal ini dikarenakan ketika zat cair dikenakan terhadap spindel maka pergerakan spindel akan terhambat,jadi semakin kecil spindel maka semakin kecil hambatannya. Sehingga diperlukan spindel yang kecil untuk zat cair yang viskositasnya besar, karena hanya sedikit usaha yang diperlukan untuk memutar zat cair tersebut, sedangkan untuk zat cair yang encer digunakan spindel yang besar, karna usaha  yang diperlukan kecil.

 

  1. Kesimpulan
  • Pada sediaan cream mengalami penurunan viskositas pada konsentrai cream 7% dan 10%, seharusnya semakin besar konsentrasi emulgator maka, viskositasnya pun akan naik pula.
  • Pada pembuatan cream, aquadest sangat berberan penting karena jika terlalu banyak penambahannya akan menyebabkan viskositas cream rendah, sedangkan jika penambahan aquadest terlalu sedikit akan membuat viskositas cream semakin tinggi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lampiran

  1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan:

Aliran plastic

Aliran Pseudoplastis

Aliran Dilatan

Aliran Tiksotropik

Aliran Rheopeksi

Aliran Antitiksotropik

Jawab :

Aliran plastic

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

Aliran 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

  1. 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. Namun jika ingin mengukur viskositas larutan yang mempunyai aliran Non-Newton dapat digunakan spindle 2 yang berbentuk kecil karena pada aliran Non-Newton larutan nya mempunyai kekentalan yang tinggi.

 

 

 

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s