PHARMACY OF COMMUNITY: VISKOSITAS

Disusun oleh :

ZULVA ARRASYIED

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada kehidupan sehari-hari kita kerap kali menjumpai zat-zat cair yang selalu ada di sekeliling kita, dan pada setiap orang menyadari bahwa ada beberapa cara yang dapat menyebabkan suatu cairan bisa mengalir lebih mudah dari pada zat -zat yang lainnya. Di dalam proses pengukuran sifat zat cair dan kekentalannya maka sering dikaitkan dengan metode dari Viskositas. Metode viskositas sendiri, berkaitan dengan suatu keadaan atau fase viskeus, yakni fase yang berada di antara zat padat dan zat cair yang terjadi sewaktu bahan padat menjadi lembek dan sebelum menjadi cair sewaktu dipanaskan. Namun, tidak semua bahan dapat mengalami fase viskeus sebelum menjadi cair. Karena dalam fase viskeus ini, mengalirnya suatu bahan tidak leluasa seperti cairan karena adanya hambatan diantara bagian – bagiannya atau diantara lapisan – lapisan dalam gerakan alirannya.

Viskositas juga membicarakan tentang masalah gesekan yang terjadi antara bagian-bagian atau lapisan-lapisan pada suatu cairan atau fluida pada umumnya, yang bergerak antara satu dengan yang lain. Tentunya gesekan atau hambatan tersebut ditimbulkanoleh gaya tarik-menarik antara molekul-molekul disatu lapisan dengan molekul-molekul dilapisan lain. Gaya interaktif itu terutama ialah gaya elektrostatika, yaitu gaya antara muatan-muatan listrik. Selain itu pada viskositas kita dapat menentukan jumlah kekentalan dalam suatu zat padat, yang dalam kemanfaatna ini nantinya kita dapat mengaplikasikan di dalam bidang kefarmasian. Oleh sebab itu kita dengan mengadakan praktik serta pembelajaran terhadap materi viskositas ini sangantlah diperlukan karena nantinya kita dapat menentukan suatu konsentrasi kekentalan yang baik di dalam suatu sediaan obat.

1.2 Rumusan Masalah

Dari pemaparan latar belakang fluida diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa rumusan masalah dalam makalah ini antara lain adalah :

1. Apakah pengertian dari viskositas?

2. Bagaimana konsep viskositas?

3. Bagaimana cara mengukur viskositas?

4. Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas?

5. Bagaimana pengaplikasian viskositas dalam kehidupan sehari-hari?

1.3 Manfaat Penulisan Makalah

Mengetahui bagaimana memanfaatkan viskositas didunia Farmasi
Mengetahui mengetahui suatu kekentalan yang baik dalam sediaan obat.
Mengetahui pengertian dari viskositas secara umum dan mater-materi yang dikandungnya.
Mengetahui konsep viskositas.
Mengetahui cara mengukur viskositas
Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas.
Mengetahui penerapan atau pengaplikasian viskositas dalam kehidupan sehari-hari

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian Viskositas

Viskositas adalah suatu pernyataan “ tahanan untuk mengalir” dari suatu sistem yang mendapatkan suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Hubungan antara bentuk dan viskositas merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel.( Moechtar,1990). Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru akan menurun jika temperatur dinaikan.

Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi adalah sebagai berikut : system Newton dan system Non-Newton. Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya Viskositas dipengaruhi oleh :

Besar dan bentuk molekul
Viskositas cairan semakin berkurang dengan bertambahnya suhu tapi tak cukup banyak dipengaruhi oleh perubahan tekanan.
Adanya koloid dapat memperbesar viskositas sedang adanya elektrolit akan sedikit menurunkan viskositas dari cairan.

Metode yang umum digunakan untuk pengukuran kekentalan meliputi penetapan waktubyang dibutuhkan oleh sejumlah volume tertentu cairan untuk mengalir melalui kapiler. Banyak viscometer tabung kapiler telah dirancang, tetapi viskkometer Ostwald dan ubbelohde adalah yang paling sring digunakan. Dalam mengkalibrasi viscometer tipe kapiler, perlu dihitung konstanta viscometer k, dengan rumus :

v = kekentalan cairan yang diketahui ( centipoises / cp )

k= v / d.t d = bobot jenis cairan uji ( gram / liter )

t = waktu alir cairan ( detik ), dari batas atas hingga batas

bawah dalam tabung kapiler.

Kekentalan dinamik ditetapkan memakai viscometer kapiler, misalnya viscometer Ostwald. Karena penetapan secara langsung sukar dilakukan, penetapan kekentalan dinamik pada umumnya dilakukan dengan pertolongan cairan pembanding yang kekentalan mutlaknya telah diketahui yaitu digunakan air. Kekentalan dinamik suatu cairan dapat dihitung :

ηx = ηair . tx . ρx

tair . ρair

ηx : Kekentalan cairan x

ηair : Kekentalan air pada suhu tetap (poise)

tair : Waktu alir air (detik)

tair : Waktu alir cairan x (detik)

ρair : Bobot jenis air (g/l)

ρx : Bobot jenis cairan x (g/l)

Catatan pada viskositas :

1. System Newton (ampe aliran dari Newton)

Semakin besar viskositas suatu cairan, akan semakin besar gaya per satuan luas (shearing stress) yang diperlukan untuk menghasilkan suatu rate of shear tertentu. Oleh karena itu, rate of share harus berbanding langsung dengan shearing stress.

.Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).

Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran.

F’/A = η dv/dr

η= F’/A = F

dv/dr G

Viskositas η merupakan perbandingan antara Shearing stress F’/A dan Rate of shear dv/dr. Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik cm -2

Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas. Satuan fluiditas adalah amperter (cps). 1cps= 0,01poise

f = 1/ η

Viskositas Kinematik adalah viskositas ampert dibagi kerapatan cairan (bobot jenis).satuannya adalah stokes, s atau centistokes, cs.

Viskositas kinematik = η /r

Grafik rheogram aliran Newtonian diilustrasikan sebagai berikut :

Besarnya Rate of shear sebanding dengan Shearing stress.

Jadi, perbedaan kecepatan antara bidang cairan yang dipisahkan oleh suatu jarak dilalui oleh gaya yang menyebabkan terjadinya aliran.

Pengaruh Suhu terhadap Viskositas

RUMUS ARRHENIUS :

h = A.eEv/RT

A = konstanta tergantung pada berat molekul dan molar volume cairan

Ev = amper aktivasi yang diperlukan untuk menginisiasi aliran antar molekul

Dibutuhkan lebih banyak amper untuk memecah ikatan dan membuat cairan tersebut mengalir, karena cairan tersebut tersusun dari molekul-molekul yang dihubungkan dengan ikatan ampert. Tetapi ikatan ini akan dipecahkan pada amperter yang tinggi oleh perpindahan panas dan Ev akan menurun dengan nyata. Viskositas cairan akan menurun jika suhu diturunkan, sedangkan viskositas gas meningkat jika suhu dinaikkan.

2. System Non-Newton

Non-Newtonian bodies adalah zat-zat yang tidak mengikuti persamaan aliran Newton ; disperse heterogen cairan dan padatan larutan seperti koloid, emulsi, ampert cair, salep, dan produk-produk serupa. Jika bahan-bahan non-Newton dianalisis dalam suatu viscometer putar dan hasilnya diplot, diperoleh berbagai kurva konsistensi yang menggambarkan adanya tiga kelas aliran, yakni: plastis, pseudoplastis, dan dilatan.

Ada 3 jenis tipe aliran dalam amper Non-Newtonian, yaitu: Plastis, Pseudoplastis, dan Dilatan.

ü Aliran Plastis

Kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress ( atau akan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu ) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagaiharga yield. Cairan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak sebagi bahan amper ( meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir ).

U = ( F – f )

U adalah viskositas plastis, dan f adalah yield value.

Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam ampert pekat. Adanyayield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan (disebabkan oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi. Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak ampert yang terflokulasi, makin tinggi yield value-nya. Kekuatan friksi antar partikel juga berkontribusi dalam yield value. Ketika yield value terlampaui ( shear stress di atas yield value ), amper plastis akan menyerupai amper newton.

ü Aliran Pseudoplastis

Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti ampert cair dari tragacanth, natrium ampert, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan amper plastis, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggal.

Viskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. Rheogram lengkung untuk bahan-bahan pseudoplastis ini disebabkan adanya aksi shearing terhadap molekul-molekul polimer ( atau suatu bahan berantai panjang ). Dengan meningkatnya shearing stress, molekul-molekul yang secara normal tidak beraturan, mulai menyusun sumbu yang panjang dalam arah aliran. Pengarahan ini mengurangi tahanan dari dalam bahan tersebut dan mengakibatkan rate of shear yang lebih besar pada tiap shearing stress berikutnya :

FN = η’ G

Eksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran tersebut sama dengan aliran newton.

ü Aliran Dilatan

Aliran dilatan terjadi pada ampert yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of shear. Jika stress dihilangkan, suatu amper dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.

Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersususn rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum. Tetapi jumlah pembawa dalam ampert ini cukup untuk mengisi volume ini dan membentuk ikatan lalu memudahkan partikel-partikel bergerak dari suatu tempat ke tempat lainnya pada rate of shear yang rendah. Pada saat shear stress meningkat, bulk dari system itu mengembang atau memuai ( dilate ). Hal itu menyebabkan volume antar partikel menjadi meningkat dan jumlah pembawa yang ada tidak cukup memenuhi ruang kosong tersebut. Oleh karena itu hambatan aliran meningkat karena partikel-partikel tersebut tidak dibasahi atau dilumasi dengan sempurna lagi oleh pembawa. Akhirnya suspense menjadi pasta yang kaku.

2.2. Konsep Viskositas

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Bird, 1993).

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu, dan lain-lain. Hal ini bias dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas lanyai yang permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada minya goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental, berubah menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.

Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill = nyata). Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok bahasan fluida dinamis) (Bird, 1993).

Satuan system internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp = 1/1000 p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis Marie Poiseuille.

1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2

Fluida adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair. Jarak antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel itu. Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Jadi kecepatan fluida atau massanya kecapatan volume tidak mempunyai makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus berubah (while, 1988).

Fluida dapat digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan-perbedaan utama antara cair dan gas adalah :

a. Cairan praktis tidak kompersible, sedangkan gas kompersible dan seringkali harus diperlakukan demikian.

b. Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-permukaan bebas, sedangkan agar dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya (While, 1988).

2.3. Pengukuran Viskositas

Peralatan untuk mengukur viskositas disebut viscometer. Terdapat berbagai jenis viscometer yang berbeda, tetapi, karena sasaran makalah ini adalah untuk membuktikan prinsip-prinsip tertentu dari hidrolika, bukan untuk menjelaskan permesinan hidrolik dan peralatannya, makahal ini dapat dicari pada sumber lain. Untuk mempermudah, disebutkan tiga cara untuk menentukan µ, yaitu:

a. Dengan viscometer torsi

Rumus R = µA dipakai pada silinder konsentris.

b. Dengan viscometer Ostwald

Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm3, bergantung pada ukuran viscometer) dipipet kedalam viscometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viscometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas a. cairan kemudian dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati tanda batas b, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan ρ merupakan perbedaan antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan (Respati,1981).

Berdasarkan hokum Heagen Poisuille :

Dimana :

p = tekanan hidrostatis

r = jari-jari kapiler

t = waktu aliran zat cair sebanyak volume V dengan beda tinggi h

L = panjang kapiler

Untuk air :

Ŋair = πρr4 . ta . pa.g.h / ( 8VL)

Secara umum berlaku :

Ŋx = πρr4 . tx . px.g.h / ( 8VL)

Jika air digunakan sebagai pembanding, maka :

Ŋx / ŋair = tx.ρx / taρa

c. Dengan hokum stokes untuk bola jatuh.

F_f = 6πrη Rumus Stokes:

Dimana F adalah hambatan yang dialami oleh bola sangat kecil dengan jari-jari r yang jatuh bebas melalui cairan yang viskositasnya µ dengan keceptan v. Rumus Stokes hanya berlaku bila Reynolds untuk aliran kurang dari (sekitar) 1, bilangan Reynolds didefinisikan sebagai :

Dimana d adalah diameter dari bola. Dengan kata lain, rumus Stokes hanya berlaku pada kecepatan sangat kecil, tetapi bagaimana kecilnya juga tergantung pada v dan d.

Arti dari bilangan Reynolds kritis Re = 1 , adalah bahwa Re 1 aliran melalui bola adalah viskos dan hambatan pada gerakan adalah hambatan viskos, dimana pada Re 1 aliran melalui bola adalah turbulen dan hambatan pada gerakan adalah campuran dari gesekan dan hambatan bentuk akibat aliran turbulen.

d. Viscometer cup dan Bob

Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar Bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengan-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan gesekan yang tinggi disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebebkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Bird, 1993).

e. Viscometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampek yang ditempatkan di tengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Bird, 1993).

f. Viscometer hoppler

Pada viscometer ini yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setinggi tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan jatuh melalui medium yang berviskositas (seperti cairan misalnya), dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan fictional resistance medium (Bird,1993).

Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes :

6πrVmax = 4/3 r3 (ρbola – ρcair) g

Ŋ = { 2/g r3 (ρbola – ρcair) g } / Vmax

Vmax = h / t

Dimana :

t = waktu jatuh bola pada ketinggian h

Dalam percobaan ini dipakai cara relative terhadap air, harganya :

Ŋa = [ 2/g r2 (ρa – ρ1) g ta ] / h

Ŋx = [ 2/g r2 (ρx– ρ1) g tx ] / h

Ŋx/ Ŋa = [ (ρx – ρ1) g tx ] / [ (ρa – ρ1) g ta ]

2.4. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VISKOSITAS

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :

Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

Konsentrasi larutan

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 partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.

Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.

2.5 Viskositas dalam kehidupan sehari-hari

Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena.
Proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak goreng).
Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita.

BAB III

KESIMPULAN

3.1 Kesimpulan

Viskositas adalah ukuran hambatan aliran yang ditimbulkan fluida bila fuida tersebut mengalami tegangan geser. Biasanya diterima sebagai “kekentalan”, atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluida kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluida.
Konsep viskositas adalah fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Metode pengukuran viskositas yaitu viscometer torsi, viscometer kapiler/Ostwald, viscometer Hoppler, viscometer cup dan bob, dengan hokum stokes untuk bola jatuh dan viscometer cone dan plate.
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas yaitu suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan berat molekul solute.
Pengaplikasian viskositas dalam kehisupan sehari-hari adalah pelumas mesin yang biasanya kita kenal dengan nama oli, mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena, proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak goreng), dan mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita.