Fenomena Antarmuka

Tujuan Pembelajaran

• Menjelaskan pengertian dan fenomena antarmuka.
• Menjelaskan tentang energi bebas permukaan.
• Menghitung tegangan muka dan tegangan antarmuka.
• Menghitung koefisien penyebaran dari suatu sediaan.

Aplikasi Dalam Farmasi

• Penetrasi molekul melalui membran biologis.
• Dispersi partikel-partikel yang tidak larut dalam medium cair untuk membentuk suspensi.
• Adsorpsi Obat.
• Pembentukan dan kestabilan emulsi.

Definisi

• Tegangan: Tekanan akibat tarikan; gaya pada tali atau batang yang menunjang beban.
• Permukaan/Muka: Bidang rata di atas suatu benda.

Fenomena Antarmuka

• Antarmuka adalah batas antara dua atau lebih fase yang berada bersama-sama.
• Sifat molekul pada antarmuka berbeda dengan molekul di dalam fase.
• Terjadi antara zat cair dan gas, zat cair dan cair, zat cair dan padat.

Penggolongan Antarmuka

• Gas/gas: Tidak ada antarmuka.
• Gas/cairan: Permukaan cairan, air di atmosfer.
• Gas/padatan: Permukaan padat, bagian atas meja.
• Cairan/cairan: Emulsi.
• Cairan/padatan: Suspensi.
• Padatan/padatan: Partikel serbuk yang saling melekat.

Tegangan Antarmuka

• Terjadi akibat permukaan cairan berkontraksi dan mengalami tegangan.
• Molekul di permukaan mengalami gaya ke dalam.
• Gaya sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya ke dalam disebut tegangan muka (dyne/cm).
• Gaya per satuan panjang pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur.

Perbedaan Tegangan Permukaan dan Antarmuka

• Tegangan antarmuka selalu lebih kecil dari tegangan permukaan.
• Gaya adhesi antara dua fase cair lebih besar dari fase cair dan gas.

Tegangan Permukaan

• Gaya per satuan panjang.
• F = \gamma * 2L
• F = gaya untuk memecah lapisan (N atau dyne)
• L = panjang pengait (m atau cm)
• \gamma = Tegangan Permukaan

Energi Bebas Permukaan

• Kerja (energi) yang dilakukan agar luas permukaan bertambah dengan satu satuan luas
• F = \gamma * 2l
• dw = f * ds = \gamma * 2l * ds
• dW = \gamma dA
• \Delta W = \gamma \Delta A
• \Delta W = energy bebas permukaan (erg)
• f = gaya untuk memecahkan film (dyne)
• ds = perubahan jarak (cm)
• \gamma = tegangan permukaan (dyne/cm)
• \Delta A = kenaikan luas permukaan (cm^2)

Pengukuran Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka

• Metode Kenaikan Kapiler
  • Rumus: \gamma = (1/2) * h * r * \rho * g
  • \gamma = Tegangan permukaan
  • r = jari-jari kapiler
  • h = kenaikan cairan dalam kapiler
  • \rho = massa jenis cairan
  • g = percepatan gravitasi
• Metode Cincin Du Nouy
  • Rumus: \gamma = (pembacaan dial)/(2 * keliling cincin) * F_k
  • F_k = faktor koreksi

Koefisien Penyebaran

• Zat akan menyebar jika gaya adhesi antara molekul zat dan molekul lainnya lebih besar dari gaya kohesi antar molekul zat itu sendiri.
• Kerja Adhesi: Wa = \gammaL + \gammaS - \gamma_{LS}
  • L = lapisan atas cairan penyebar
  • S = lapisan bawah cairan
  • W = kerja
  • \gamma = tegangan
• Kerja Kohesi: Wc = 2 * \gamma_L
• Koefisien Sebar: S = Wa – Wc = (\gammaL + \gammaS - \gamma{LS}) - 2\gammaL
• S = \gammaS - (\gammaL + \gamma_{LS})
• Jika S positif, minyak menyebar di atas air; jika negatif, terjadi gelembung.