Makalah Farmasi Fisika I
ADSORPSI Dibuat untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Farmasi Fisika I
Oleh : No
Nama
NPM
1
Wulan Tresnawati
260110130009
2
Ika Khumairoh
260110130010
3
Leni Rahmawati
260110130012
4
Dewi Setiyowati
260110130016
5
Liza Fauziyyah K
260110130018
6
Amalia Octa P
260110130032
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS PADJADJARAN 2014 KATA PENGANTAR
Puji serta syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmatNya kami dapat menyelesaikan Tugas Farmasi Fisika I ini. Shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Baginda Nabi Muhammad SAW, keluarganya, para sahabatnya, dan umatnya hingga akhir zaman. Aamiin. Tugas Farmasi Fisika I ini tentunya bertujuan agar mahasiswa lebih mengenal lagi mata kuliah Farmasi Fisika I. Terutama mahasiswa juga tentunya akan mengetahui lebih dalam mengenai Adsorpsi dan hubungannya dalam bidang kefarmasian, sesuai yang akan kami bahas dalam makalah ini. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen Farmasi Fisika I yang sudah membimbing kami. Penulis juga menyadari dalam pembuatan tugas ini jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis meminta maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang membangun supaya lebih baik. Semoga tugas ini bermanfaat bagi kita semua dalam menambah pengetahuan tentang Adsorpsi.
Jatinangor, 5 Juli 2014
Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR Puji serta syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmatNya kami dapat menyelesaikan Tugas Farmasi Fisika I ini. Shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Baginda Nabi Muhammad SAW, keluarganya, para sahabatnya, dan umatnya hingga akhir zaman. Aamiin. Tugas Farmasi Fisika I ini tentunya bertujuan agar mahasiswa lebih mengenal lagi mata kuliah Farmasi Fisika I. Terutama mahasiswa juga tentunya akan mengetahui lebih dalam mengenai Adsorpsi dan hubungannya dalam bidang kefarmasian, sesuai yang akan kami bahas dalam makalah ini. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Dosen Farmasi Fisika I yang sudah membimbing kami. Penulis juga menyadari dalam pembuatan tugas ini jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis meminta maaf dan mengharapkan kritik dan saran yang membangun supaya lebih baik. Semoga tugas ini bermanfaat bagi kita semua dalam menambah pengetahuan tentang Adsorpsi.
Jatinangor, 5 Juli 2014
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.......................................................................................................i Daftar Isi................................................................................................................ii BAB I. PENDAHULUAN...................................................................................1 1.1 1.2 1.3
Latar Belakang........................................................................................1 Rumusan Masalah...................................................................................2 Tujuan......................................................................................................2
BAB II. PEMBAHASAN.....................................................................................3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
Pengertian Adsorpsi.........................................................................................3 Jenis-Jenis Adsorpsi.........................................................................................4 Mekanisme Adsorpsi........................................................................................ Faktor yang Mempengaruhi Adsorpsi..............................................................8 Kegunaan atau Aplikasi Adsorpsi.....................................................................9 Equilibria Adsorpsi..........................................................................................10
BAB III PENUTUP...............................................................................................13 3.1 Kesimpulan .............................................................................................13 Daftar Pustaka.......................................................................................................14
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Dalam dunia farmasi erat hubungannya dengan fenomena antarmuka, karena setiap partikel dari zat, apakah itu sel, bakteri koloid, granul, atau manusia, mempunyai suatu antarmuka pada batas sekelilingnya. Adsorpsi merupakan salah satu fenomena antarmuka, maka jelas adsopsi ada kaitannya dalam bidang farmasi. Sebagai contoh,factor-faktor yang mempengaruhi adsorpsi obat pada bahan pembantu padat dalam bentuk sediaan, penetrasi (penembusan)molekul melalui membrane biologis , pembentukan dan kestabilan emulsi, dan dispersi (penyebar-rataan) dari partikel yang tidak larut dalam media cair untuk membentuk suspense. Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan zat cair. Adsorpsi secara umum adalah proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam larutan oleh permukaan benda atau zat penyerap. Adsorpsi adalah masuknya bahan yang mengumpul dalam suatu zat padat. Keduanya sering muncul bersamaan dengan suatu proses maka ada yang menyebutnya sorpsi. Baik adsorpsi maupun absorpsi sebagai sorpsi terjadi pada tanah liat maupun padatan lainnya, namun unit operasinya dikenal sebagai adsorpsi. (Giyatmi, 2008: 101). Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat
yang diserap masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada permukaan (Sukardjo, 2002:190). Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat terlarut dari pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan posisinya dalam kolom adsorpsi. Berdasarkan latar belakang tersebut kami akan membahas lebih lanjut mengenai adsorpsi untuk mengetahui lebih dalam tentang adsorpsi. 1.2
Rumusan Masalah 2. Apa yang dimaksud dengan adsorpsi? 3. Apa saja jenis-jenis adsorpsi? 4. Bagaimana mekanisme adsorpsi terjadi? 5. Mengapa adsorpsi dapat terjadi? 6. Apa saja kegunaan atau aplikasi adsorpsi dalam bidang farmasi? 7. Apa yang dimaksud Adsorpsi equilibria?
1.3 Tujuan 1. Mengetahui pengertian adsorpsi 2. Mengetahui jenis-jenis adsorpsi 3. Mendeskripsikan mekanisme terjadinya adsorpsi 4. Mengetahui penyebab atau faktor adsorpsi dapat terjadi 5. Menjelaskan kegunaan atau aplikasi adsorpsi dalam bidang farmasi 6. Mengetahui maksud dari adsorpsi equilibria.
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Pengertian Adsorpsi Molekul-molekul dan ion-ion tertentu apabila terdispersi dalam cairan akan bergerak sesuai dengan keinginannya sendiri ke antar muka. Konsentrasi pada antarmuka jadinya melebihi konsentrasinya dalam bulk cairan tersebut. Jelaslah , energi bebas permukaan dan tegangan permukaan dari system tersebut secara otomatis dikurangi. Gejala seperti itu dimana molekul-molekul membagi diri kearah antarmuka di katakan adsorbsi. Adsorbsi berbeda dengan absorbsi. Pada absorbsi zat yang diserap masuk kedalam adsorben sedangkan adsorbsi zat yang diserapnya hanya terdapat pada permukaan. Daya serap zat padat pada gas tergantung dari jenis adsorben tertentu, yaitu jenis gas, luas permukaan adsorbsi, temperature gas, dan tekanan gas. Untuk suatu adsorben tertentu, banyaknya gas yang dapat diserap makin besar bila temperatur kritis makin besar atau gas makin mudah dicampurkan. Molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair mempunyai gaya tarik menarik ke arah dalam. Karena tidak ada gaya lain yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat atau zat cair mempunyai gaya adsorsi. Adsorbsi adalah fenomena yang berkaitan erat dengan permukaan dimana terlihat interaksi antara molekul yang bergerak (cairan/gas) dengan molekul yang relative diam yang mempunyai permukaan atau antarpermukaan.
Fenomena yang berkaitan dengan permukaan dimana terlibat interaksi antara molekul yang bergerak (cair atau gas) dengan molekul yang relative diam pada permukaan atau antar permukaan atau akumulasi berkumpulnya partikel adsorbat pada permukaan adsorben. Adsorbat adalah materi yang berada dalam keadaan teradsorb. Sedangkan adsorben adalah zat dimana proses adsorbsi terjadi. 2.2
Jenis-jenis Adsorpsi Jenis adsorpsi dibedakan berdasarkan fase : a. Interaksi antara solven dan solute (hidrofobisitas – surfaktan) à emulsion Interaksi antara solida dan solute à suspension Jenis adsorpsi dibedakan berdasarkan energy ikatan : a. Adsorpsi fisik terjadi akibat adanya perbedaan energi atau gaya tarik b.
bermuatan listrik (gaya van derWall’s). Molekul adsorbat mulai diikat secara fisik menuju molekul adsorbent. Tipe adsorpsi ini multilayer, karena masing-masing molekul membentuk lapisan diatas lapisan sebelumnya. Adsorpsi ini tidak spesifik dan mirip dengan proses kondensasi. Adsorpsi Fisika ini terjadi pada zat-zat yang bersuhu rendah dengan adsorpsi relatif rendah. Dalam hal ini perubahan panas adsorpsi mempunyai derajat yang sama dengan panas kondensasi dari gas menjadi cair, sehinga gaya yang menahan adsorpsi molekul-molekul fluida biasanya cepat tercapai dan bersifat reversibel, karena kebutuhan energi yang sangat kecil.
b. Adsorpsi kimia bersifat specifik dan terjadi berdasarkan ikatan kimia antara adsorbent dengan zat yangteradsorpsi (adsorbat), sehingga dibandingkan dengan adsorpsi fisik, kerja yang terjadi jauh lebih besar selain itu adsorpsi kimia terjadi pada suhu yang tingi. Karena terjadinya ikatan kimia, maka pada permukaan adsorbent dapat berbentuk suatu lapisan dan apabila hal ini berlanjut maka adsorbent tidak akan mampu lagi menyerap zat lainnya. Dan proses adsorpsi secara kimia ini bersifat irreversible. Perbedaan adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia adalah : Adsorpsi Fisik
Adsorpsi Kimia
Molekul terikat pada adsorben Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals
oleh ikatan kimia
Mempunyai entalpi reaksi -4 Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai -40 kJ/mol
sampai -800 kJ/mol
Dapat membentuk lapisan
Membentuk lapisan monolayer
multilayer Adsorpsi hanya terjadi pada suhu Adsorpsi dapat terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat
tinggi
Jumlah adsorpsi pada permukaan Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat
merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat
Tidak melibatkan energi aktifasi Melibatkan
energi
tertentu
tertentu
Bersifat tidak spesifik
Bersifat sangat spesifik
Adsorpsi Fisik vs Adsorpsi Kimia
aktifasi
Physisorption : no activation barrier, fast, reversible, surface symmetry insensitive, multilayer formation possible, Tsurface < Tcondensation Chemisorption : activation barrier possible (b), variable uptake kinetics, covalent / ionic / metallic bonding, often irreversible, surface symmetry specific, limited to monolayer, wide range of Tsurface 2.3
Mekanisme Adsorpsi Secara garis besar, mekanisme proses adsorpsi dapat berlangsung berdasarkan tahapan sebagai berikut : Transfer molekul-molekul adsorbat
menuju
lapisan
mengelilingi adsorbent Difusi adsorbat melalui lapisan film Difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorbent
film
yang
Adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorbent.
Termodinamika pada adsorpsi berlangsung secara eksotermis atau berlangsung secara spontan. Pada saat proses adsorpsi, energy entropi mengalami penurunan. Termodinamika adsorpsi dibedakan menjadi 2, yaitu fenomena bahan hidrofob dan fenomena bahan hidrofil. Fenomena bahan hidrofob dalam air Air memilih mengumpulkan bahan hidrofob pada permukaan, karena energi ikatan dan afinitas diantara mereka sangat lemah sehingga air menempatkannya di permukaan agar lebih sedikit energinya. à tegangan permukaan pelarut menurun Fenomena bahan hidrofil dalam air Air akan bergabung dengan bahan hidrofil, karena energi ikatan dan afinitas keduanya sangat kuat sehingga air melarutkannya. Kondisi ini akan meningkatkan kekuatan air di permukaan. à tegangan permukaan pelarut meningkat 2.4
Faktor yang mempengaruhi adsorpsi Adsorpsi dapat terjadi karena beberapa factor yang mempengaruhi yaitu :
1. Konsentrasi Proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang rendah, dari campuran yang mengandung bahan lain dengan konsentrasi tinggi 2. Luas permukaan Jika semakin luas permukaan adsorben maka adsorsbsi akan semakin cepat 3. Suhu Adsorbsi akan lebih cepat berlangsung pada suhu rendah. Namun demikian pengaruh suhu adsorpsi zat cair tidak seperti pada adsorspsi gas 4. Ukuran partikel/jenis adsorbat Semakin kecil ukuran partikel yang di adsorpsi nya akan berlangsung lebih cepat 5. Waktu kontak Waktu kontak untuk mencapai keadaan setimbang pada proses serapan logam oleh adsorben berkisar antara beberapa menit hingga beberapa jam 6. Afinitas adsorbent terhadap adsorbate, yang dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk pori, polaritas dan reaktivitas 7. Karakteristik adsorbate, yang meliputi : - Densitas dan berat molekul - Ukuran dan bentuk molekul - Tekanan uap - Konsentrasi - Adanya senyawa lain sebagai competitor - Polaritas - Reaktivitas adsorbate 2.5
Kegunaan atau Aplikasi Adsorpsi Adsorpsi memiliki kegunaan dan aplikasi dalam beragai bidang, khususnya dalam bidang farmasi contohnya : 1. Pengawetan makanan dengan silica gel 2. Adsorpsi obat di dalam tubuh 3. Penyerapan antibakteri pada kulit dan selaput lender 4. Pembuatan sediaan tablet, painting, teknik kromatografi, detergen dan 5. 6. 7. 8. 9.
proofing Penggunaan norit untuk mengobati sakit perut Pemutihan gula pasir Pewarnaan serat wol, kapas atau sutera Penjernihan air sol Al(OH)3 atau tawas Pembersihan dengan sabun
10. 2.6
Penyerapan Humus oleh Tanah liat
Equilibria Adsorpsi 1. Persamaan Langmuir Pendekatan Langmuir meliputi lima asumsi mutlak, yaitu: 1) Gas yang teradsorpsi berkelakuan ideal dalam fasa uap. 2) Gas yang teradsorpsi dibatasi sampai lapisan monolayer. 3) Permukaan adsorbat homogen, artinya afinitas setiap kedudukan ikatan untuk molekul gas sama. 4) Tidak ada antaraksi lateral antar molekul adsorbat. 5) Molekul gas yang teradsorpsi terlokalisasi, artinya mereka tidak bergerak pada permukaan.
Dimana persamaan Langmuir ditulis sebagai berikut:
C merupakan konsentrasi adsorbat dalam larutan, x/m adalah konsentrasi adsorbat yang terjerap per gram adsorben, k adalah konstanta yang berhubungan dengan afinitas adsorpsi dan (x/m)mak adalah kapasitas adsorpsi maksimum dari adsorben. Kurva isotherm Langmuir:
2.
Persamaan Freundlich Persamaan Freundlich sangat tepat dipergunakan untuk adsorpsi secara fisik. Persamaan Freundlich sangat tepat dipergunakan bila : a. Tidak ada assosiasi atau dissosiasi dari molekulsetelah teradsorp pada permukaan adsorbent. b. Tidak terjadi adsorpsi kimia. Menurut Freundlich, jika y adalah berat zat terlarut per gram adsorben dan c adalah konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Dari konsep tersebut dapat diturunkan persamaan sebagai berikut: Xm / m = k.C1/n Log ( Xm / m ) = log k + 1 /n . log C dimana: Xm = berat zat yang diadsorbsi m = berat adsorben (zeolit) C = konsentrasi zat Kemudian k dan n adalah konstanta asdsorbsi yang nilainya bergantung pada jenis adsorben dan suhu adsorbsi. Bila dibuat kurva log (Xm /m) terhadap log C akan diperoleh persamaan linear dengan intersep log k dan kemiringan 1/n, sehingga nilai k dan n dapat dihitung. Kurva isotherm Freundlich:
3.
Isoterm Branauer, Emmet, and Teller (BET) Isotherm ini berdasar asumsi bahwa adsorben mempunyai nilai permukaan yang homogeny. Perbedaan isotherm ini dengan Langmuir adalah BET berasumsi bahwa molekul-molekul adsorbat bisa membentuk lebih dari satu lapisan adsorbat dipermukaan berbeda-beda. Mekanisme yang diajukan dalam isotherm ini adalah : Isotherm Langmuir biasanya lebih baik apabila diterapkan untuk adsorpsi kimia. Sedangkan isotherm BET akan lebih baik daripada isotherm Langmuir bila diterapkan untuk adsorpsi fisik.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Adsorpsi adalah proses penyerapan molekul oleh permukaan. Adsorbsi berbeda dengan absorbsi. Pada absorbsi zat yang diserap masuk kedalam adsorben sedangkan adsorbsi zat yang diserapnya hanya terdapat pada permukaan. Jenis jenis adsorpsi dibedakan berdasarkan perbedaan fase dan energy ikatannya. Jenis adsropsi berdasarkan perbedaan fase ada dua, yaitu interaksi antara solvent dan solute, dan interaksia antara solida dan solute. Sedangkan jenis adsorpsi berdasarkan energy ikatannya dibedakan menjadi adsorpsi fisik dan adsorpsi kimia. Secara garis besar, mekanisme proses adsorpsi dapat berlangsung dengan mentransfer molekul-molekul adsorbat menuju lapisan film yang mengelilingi adsorbent, difusi adsorbat melalui lapisan film, difusi adsorbat melalui kapiler atau pori-pori dalam adsorbent, dan adsorpsi adsorbat pada dinding kapiler atau permukaan adsorbent. Adsorpsi dapat terjadi karena beberapa factor yang mempengaruhi, seperti konsentrasi, luas permukaan, suhu, ukuran partikel/jenis adsorbat, waktu kontak, afinitas adsorbent terhadap adsorbate, karakteristik adsorbate. Adsorpsi memiliki banyak kegunaan dalam bidang farmasi contohnya pengawetan makanan dengan silica gel dan adsorpsi obat di dalam tubuh. Dalam adsopsi, ada beberapa persamaan kesetimbangan adsorpsi, diantaranya adalah persamaan Langmuir, persamaan Freundlich, Isoterm Branauer, Emmet, danTeller (BET)
DAFTAR PUSTAKA Annisa,
Redda.
2011.
ADSORPSI.
Available
online
at
https://docs.google.com/document/d/1Mbo4yO0hovOcNlcstziasE1uVaBrI3Pq HP2ZWlndUw/preview?markAsViewed=false [Diakses tanggal 5 Juli 2014] Handayani, Murni. 2009. UJI PERSAMAAN LANGMUIR DAN FREUNDLICH PADA PENYERAPAN LIMBAH CHROM (VI) OLEH ZEOLIT. Available online
at
http://digilib.batan.go.id/ppin/katalog/index.php/searchkatalog/downloadDatab yId/1347/1858-3601-2009-130.pdf [Diakses tanggal 5 Juli 2014] Hermana,Joni. 2011. ADSORPSI. Available online at http://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CBsQFjAA&url=http%3A %2F%2Foc.its.ac.id%2Fambilfile.php%3Fidp %3D1809&ei=ZdG4U4bAIM61uATMyICgBA&usg=AFQjCNHp0JBkk5_Kvm12gtPyk029i871Q [Diakses tanggal 5 Juli 2014] Ingga,Luy.2013.
Isotherm
adsorpsi.
Available
online
at
http://www.academia.edu/5561384/Isotherm_adsorbsi [Diakses tanggal 5 Juli 2014] Martin,Alfred,dkk. 2008. Farmasi Fisik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: UI Press Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta
