PRAKTIKUM FARMASI FISIKA II PERCOBAAN II PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER DENGAN VISKOMETER OSTWALD
OLEH NAMA
: MUH. ZULFIKAR TAHIR
NIM
: F1F111014
KELOMPOK
:I
ASISTEN
: HARJUN SANTRI SYAPUTRA S.
LABORATORIUM FARMASI JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALUOLEO KENDARI 2012
PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER DENGAN VISKOMETER OSTWALD
A. Tujuan
Tujuan dalam percobaan ini adalah untuk menentukan berat molekul primer dengan menggunakan viskometer ostwald. B. Tinjauan Pustaka
Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan 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 (Sutiah et al, 2008). 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 (Samdara et al, 2008). Viskositas dihitung sesuai persamaan Poisulle berikut:
η=
dimana t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolume yang mengalir melalui pipa kapiler, L adalah panjang dan r adalah jari- jari. Tekanan P merupakan perbedaan aliran kedua yang pipa viskometer dan besarnya diasumsikan sebanding dengan berat cairan. Pengukuran viskositas yang tepat dengan cara itu sulit dicapai. Hal ini disebabkan haga r dan L sukar ditentukan secara tepat. Kesalahan pengukuran terutama r sangat besa pengaruhnya karena harga ini dipangkatkan empat. Untuk menghindari kesalahan tersebut dalam prakteknya digunakan suatu cairan pembanding. Cairan yang paling sering digunakan adalah air (Sutiah et al, 2008). Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain: 1. Viskometer kapiler / Ostwald Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika 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). 2. Viskometer Hoppler Berdasarkan 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 fungsi dari harga resiprok sampel (Moechtar, 1990). 3. Viskometer Cup dan Bob Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar, 1990). 4. 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). Polimer alam saat ini menjadi perhatian peneliti untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku berbagai keperluan industri. Kitosan adalah polisakarida yang banyak terdapat di alam setelah selulosa. Kitosan merupakan suatu senyawa poli ( N -amino-2 -amino-2 deoksi β-D-glukopiranosa) β-D-glukopiranosa) atau glukosamin hasil deasetilasi kitin/poli ( N -asetil-2 -asetil-2 amino-2-deoksi amino-2-deoksi β-D-glukopiranosa) β-D-glukopiranosa) yang diproduksi dalam jumlah besar di alam, yaitu terdapat pada limbah udang dan kepiting yang cukup banyak terdapat di Indonesia. Pemanfaatan limbah kulit
udang sebagai kitosan selain dapat mengatasi masalah lingkungan juga dapat menaikan nilai tambah bagi petani udang (Ramadhan et al, 2010). Polimer pada umumnya meliputi plastik dan bahan-bahan yang bersifat karet. Banyak diantaranya yang merupakan senyawa organik yang secara kimia berbasis karbon (C), hidrogen (H), dan unsur-unsur nonmetal lainnya. Polimer memiliki struktur molekul yang sangat besar, densitas yang rendah, dan sangat fleksibel (Firdaus, 2012). Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih tergantung pada molekul yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih kecil. Makin bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat ( sites) yang berinteraksi di anatara berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini menyebabkan sifat kimia, fisika, dan mekanik dari suatu polimer akan bervariasi. Manfaat dari mengetahui berat molekul polimer antara lain:
Menentukan aplikasi polimer tersebut
Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer
Studi kinetika reaksi polimerisasi
Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk (Firdaus, 2012).
C. Alat dan Bahan
Alat :
Adapun alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
-
Gelas ukur
-
Tabung silinder
-
Pipet tetes
-
Viskometer Ostwald
-
Filler
-
Timbangan Analitik
Bahan :
Adapun bahan yang digunakan dalam percobaan percobaan ini adalah : -
Larutan asam asetat 1%
-
Kitosan 2%, 4%, 6% dan 8%
-
Akuades
D. Prosedur Kerja
Asam asetat 1% - dipipet sebanyak 10 ml - dimasukkan dalam viskometer ostwald - diisap sampai garis m (garis atas) - dibiarkan mengalir sampai garis n - dicatat waktu alirnya - dilakukan triplo - dihitung nya viskositas intrisiknya Hasil Pengamatan..? Pengamatan..?
Larutan kitosan 2% - dipipet sebanyak 10 ml - dimasukkan dalam viskometer ostwald - diisap sampai garis m (garis atas) - dibiarkan mengalir samapi garis n - dicatat waktu alirnya - dilakukan triplo - diulangi langkah di atas untuk kitosan dengan konsentrasi konsentrasi 4%, 6% dan 8% - dihitung nya viskositas intrisiknya - dihitung rel, sps, dan red - diplot hubungan antara C dan red - dihitung (Mv) menggunakan menggunakan persamaan Mark Houwink Hasil Pengamatan..? Pengamatan..?
E. Hasil Pengamatan 1)
Tabel Pengamatan waktu (detik)
Sampel
konsentrasi kitosan gr/ml t1
t2
t3
t rata-rata ɳ rel ɳ rel ɳ sps ɳ sps ɳ red ɳ red
Cs1
2%
4,11 3,96 3,91
3,993
1,434 0,434 43,4
Cs2
4%
4,32 4,44 4,22
4,326
1,554 0,554 55,4
Cs3
6%
5,06 5,22 5,09
5,123
1,84 0,84
Cs4
8%
8,93 8,81 8,81
8,85
3,18 2,18 218
Asam Asetat
10 ml
2,79 2,75 2,81
2,783
2) Perhitungan
ηr tiap bahan
1. CS1
=
2. CS2
=
3. CS3
=
4. CS4
=
ηsps tiap bahan 1. CS1
= ηr – 1 – 1 = 1,434 – 1,434 – 1 1 = 0,434
2. CS
= ηr – 1 – 1 = 2,554 – 2,554 – 1 = 0,554
3. CS3
= ηr – 1 – 1 = 1,84 – 1,84 – 1
= 0,84
4. CS4
– 1 = 3,18 – = ηr – 1 3,18 – 1
= 2,18
-
-
84
-
ηred tiap bahan
1. CS1
=
2. CS2
=
3. CS3
=
4. CS4
=
218
Kurva hubungan antara konsentrasi pelarut dan η red
Y-Values 250
y = 2762x - 37.9 R² = 0.7876
200 r
150
e
100
d
50
Y-Values
0 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
konsentrasi
Bobot molekul polimer kitosan Persamaan garis lurus yang diperoleh yaitu : 2
Y= 2762x - 37,9 ≈ ηred = [η] + k m [η] C a
-3
[η] = k m [Mv] , dimana η =37,9 =37,9 ; k m = 1,81 x 10 ; dan a = 0,93 -3
37,9 20,94 x 10 log 20,94 x 10 4,65
Mv
0,93
= 1,81 x 10 [Mv]
3
3
0,93
= [Mv]
= 0,93 log [Mv] = log [Mv] = 44668,36 g/mmol
= 44,668 g/mol
F. Pembahasan
Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous. Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dahulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekulmolekul 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 Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu tekanan temeperatur, ukuran dan berat molekul, serta kehadiran zat lain. Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur. Selain irtu, viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi. Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat.
Dalam
percobaan
ini
sampel
diukur
viskositasnya
menggunakan
viscometer ostwald. Pada viskometer oswaltd yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Cairan yang digunakan dalam percobaan ini adalah kitosan yang masing-masing berkonsentrasi 2%, 4%, 6%, dan 8%. Dan sebagai pelarutnya digunakan larutan asam asetat. Pada percobaan ini 10 ml masing-masing larutan kitosan dipipet dan dimasukkan ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap menggunakan filler sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas “m” atau garis atas. Cairan dibiarkan turun karena pengaruh gaya gravitasi hingga permukaan cairan turun melewati batas “n” atau garis bawah. Waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak dari m ke n inilah yang digunakan untuk menentukan viskositas larutan tersebut. Perlakuan ini dilakukan sebanyak tiga kali (triplo) yang bertujuan untuk mendapatkan keakuratan data jika dibandingkan dibandingkan dengan perlakuan perlakuan hanya satu kali. Pertama-tama yang akan diukur waktu alirnya adalah asam asetat dan diperoleh waktu rata-ratanya rata-ratanya sebesar sebesar 2,783 detik. Kemudian Kemudian dilanjutkan dengan larutan kitosan dengan berbagai konsentrasi. Diperoleh waktu rata-rata yaitu kitosan 2% sebesar 3,993 detik, kitosan 4% sebesar 4,326 detik, kitosan 6% sebesar 5,123 detik detik dan kitosan 8% sebesar sebesar 8,85 detik. Dari hasil yang diperoleh, dapat dapat dilihat bahwa konsentrasi konsentrasi berbanding lurus dengan dengan waktu yang dibutuhkan larutan untuk mengalir. Artinya semakin tinggi konsentrasi dari larutan kitosan maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan larutan
kitosan tersebut untuk mengalir. Hal ini disebabkan konsentrasi larutan menyatakan banyaknya banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin semakin tinggi ti nggi pula. Dari waktu rata-rata tersebut dapat ditentukan nilai nil ai ȵ rel rel dengan membagi nilai rata-rata kitosan dengan pelarutnya yaitu CH 3COOH. Didapatkan ȵ rel relmasing-masing kitosan berturut-turut sebesar 1,434; 1,554; 1,84; dan 3,18. ȵ sps Kemudian ditentukan nilai viskositas spesifik ((ȵ sps) larutan kitosan yang dihitung berdasarkan perbandingan antara kecepatan aliran suatu larutan dengan pelarutnya sehingga didapatkan hasil berturut-turut sebesar 0,434; 0,554; 0,84; dan 2,18. Selanjutnya ditentukan lagi ȵ red red yang merupakan perbandingan antara viskositas spesifik dengan konsentrasi larutan. Diperoleh ȵ red red untuk masing-masing larutan kitosan yaitu kitosan 2% sebesar 43,4; kitosan 4% sebesar155,4; kitosan 6% sebesar 84 dan kitosan 8% sebesar 218 . Berat molekul kitosan diukur berdasarkan viskositas instrinsik Larutan kitosan dibuat dalam variasi konsentrasi 2% sampai 8% dalam pelarut asam asetat. Data yang diperoleh dipetakan dipet akan pada grafik ȵsp /C terhadap C. Viskositas intrinsik adalah titik pada grafik yang menunjukkan nilai C=0. Berat molekul ditentukan berdasarkan persamaan Mark-Houwink dan hasil yang didapatkan sebesar 44,668 g/mol. g/mol. Kitosan dan turunannya telah banyak dimanfaatkan secara komersial dalam industri pangan, kosmetik, pertanian, farmasi pengolahan limbah dan penjernihan air. Dalam bidang pangan, kitosan dapat dimanfaatkan dalam
pengawetan pangan, bahan pengemas, penstabil dan pengental, antioksidan serta penjernih pada produk minuman. Selain itu, kitosan banyak diaplikasikan sebagai pangan fungsional karena dapat berfungsi sebagai serat makanan, penurun kadar kolesterol, antitumor serta prebiotik.
G. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dalam pecobaan ini adalah untuk menentukan berat molekul primer digunakan metode viskosimeter ostwald dan dengan menggunakan persamaan Mark-Houwink maka didapatkan berat molekul kitosan sebesar 44,668 g/mol.
D AF TA R P US TA KA
Firdaus, Muhammad Yusuf, 2012, Penentuan Berat Molekul Polimer, http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com. Moechtar, 1990, Farmasi Fisik , UGM-press, Yogyakarta. Ramadhan, LOAN., Radiman, CL., Wahyuningrum D., Suendo V., Ahmad, LO., Valiyaveetiil, S., 2010, “Deasetilasi Kitin secara Bertahap dan Pengaruhnya terhadap Derajat Deasetilasi serta Massa molekul Kitosan”, Kitosan”, Jurnal Kimia Indonesia. Vol. 5(1) : 17-21. Samdara, R., Bahri, S., Muqorobin, A., 2008, “Rancangan Bangun Viskometer Dengan Metode Rotasi Berbasis Komputer”, Jurnal Gradien, Vol. 4 (2) : 342-348. Sutiah.,Firdausi, KS., Budi, ST., 2007, “Studi Kualitas Minyak Goreng Dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias ”. Jurnal Berkala Fisika. Vol. 11 (2) : 53-58.
