Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.
Prinsip dasar rheologi telah digunakan dalam penyelidikan zat,tinta,berbagai adonan,bahan-bahan untuk pembuat jalan,kosmetik,produk hasil peternakan,serta sediaan-sediaan farmasi.
A. Rheologi
Rheologi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan aliran cairan dan deformasi dari padatan. Rheologi mempelajari hubungan antara tekanan gesek (shearing stress) dengan kecepatan geser (shearing rate) pada cairan, atau hubungan antara strain dan stress pada benda padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas.
Rheologi sangat penting dalam farmasi karena penerapannya dalam formulasi dan analisis dari produk-produk farmasi seperti: emulsi, pasta, krim, suspensi, losion, suppositoria, dan penyalutan tablet yang menyangkut stabilitas, keseragaman dosis, dan keajekan hasil produksi. Misalnya, pabrik pembuat krim kosmetik, pasta, dan lotion harus mampu menghasilkan suatu produk yang mempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat diterima oleh konsumen. 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,pemasukan ke dalam wadah,pemindahan sebelum digunakan,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.
Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam pabriknya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Paling tidak dalam karakteristik alirannya. Aspek ini dan banyak lagi aspek-aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi.
Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :
• 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 (Ï„ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran
Rheologi sangat penting dalam farmasi karena penerapannya dalam formulasi dan analisis dari produk-produk farmasi seperti: emulsi, pasta, krim, suspensi, losion, suppositoria, dan penyalutan tablet yang menyangkut stabilitas, keseragaman dosis, dan keajekan hasil produksi. Misalnya, pabrik pembuat krim kosmetik, pasta, dan lotion harus mampu menghasilkan suatu produk yang mempunyai konsistensi dan kelembutan yang dapat diterima oleh konsumen. 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,pemasukan ke dalam wadah,pemindahan sebelum digunakan,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.
Sifat-sifat rheologi dari sistem farmaseutika dapat mempengaruhi pemilihan alat yang akan digunakan untuk memproses produk tersebut dalam pabriknya. Lebih-lebih lagi tidak adanya perhatian terhadap pemilihan alat ini akan berakibat diperolehnya hasil yang tidak diinginkan. Paling tidak dalam karakteristik alirannya. Aspek ini dan banyak lagi aspek-aspek rheologi yang diterapkan dibidang farmasi.
Ada beberapa istilah dalam rheologi ini :
• 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 (Ï„ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran
F’/A = η dv/dr
η = (F’/A) / (dv/dr)= F / G
Penggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan deformasinya ada dua yaitu:
1) Sistem Newton
2) Sistem Non Newton
Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau tidak.
1. Sistem Newton
Pada cairan Newton, hubungan antara shearing rate dan shearing stress adalah linear, dengan suatu tetapan yang dikenal dengan viskositas atau koefisien viskositas. Tipe alir ini umumnya dimiliki oleh zat cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhana dengan volume molekul kecil. Tipe aliran yang mengikuti Sistem Newton, viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser, sehingga viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser.
η = (F’/A) / (dv/dr)= F / G
Penggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan deformasinya ada dua yaitu:
1) Sistem Newton
2) Sistem Non Newton
Pemilihan bergantung pada sifat-sifat alirannya apakah sesuai dengan hukum aliran dari newton atau tidak.
1. Sistem Newton
Pada cairan Newton, hubungan antara shearing rate dan shearing stress adalah linear, dengan suatu tetapan yang dikenal dengan viskositas atau koefisien viskositas. Tipe alir ini umumnya dimiliki oleh zat cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhana dengan volume molekul kecil. Tipe aliran yang mengikuti Sistem Newton, viskositasnya tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser, sehingga viskositasnya cukup ditentukan pada satu kecepatan geser.
2. Sistem Non Newton
Pada cairan non-Newton, shearing rate dan shearing stress tidak memiliki hubungan linear, viskositasnya berubah-ubah tergantung dari besarnya tekanan yang diberikan. Tipe aliran non-Newton terjadi pada dispersi heterogen antara cairan dengan padatan seperti pada koloid, emulsi, dan suspense cair,salep. Ada 3 jenis tipe aliran dalam sistem Non-Newton, yaitu : PLASTIS, PSEUDOPLASTIS, dan DILATAN.
Ø Aliran Plastis
Kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau auakan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga 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 elastis (meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir).
U = ( F – f ) / G
U = adalah viskositas plastis,
f = adalah yield value
U = adalah viskositas plastis,
f = adalah yield value
Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam suspensi pekat. Adanya yield 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 suspensi 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), sistem plastis akan menyerupai sistem newton
Ø Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem 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.
Ø Aliran Pseudoplastis
Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem 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.
Ø Aliran Dilatan
Aliran dilatan terjadi pada suspensi 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 sistem 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 suspensi 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
B. Penerapan Rheologi dalam Farmasi
1. Cairan dapat diterapkan pada :
a. Pencampuran
b. Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan shear
c. Pelewatan melalui mulut, penuangan, pengemasan dalam botol, pelewatan melalui jarum suntik
d. Perpindahan cairan
e. Stabilitas fisik sistem disperse
a. Pencampuran
b. Pengurangan ukuran partikel dari sistem sistem dispersi dengan shear
c. Pelewatan melalui mulut, penuangan, pengemasan dalam botol, pelewatan melalui jarum suntik
d. Perpindahan cairan
e. Stabilitas fisik sistem disperse
2. Semi solid diterapkan pada :
a. Penyebaran dan pelekatan pada kulit
b. Pemindahan dari wadah/tube
c. Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan
d. Pelepasan obat dari basisnya
a. Penyebaran dan pelekatan pada kulit
b. Pemindahan dari wadah/tube
c. Kemampuan zat padat untuk bercampur dengan cairan-cairan
d. Pelepasan obat dari basisnya
3.Padatan diterapkan pada :
a. Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul
b. Pengemasan serbuk/granul
a. Aliran serbuk dari corong ke lubang cetakan tablet/kapsul
b. Pengemasan serbuk/granul
4. Pemprosesan diterapkan pada :
a. Kapasitas produksi alat
b. Efisiensi pemrosesan
1. Sifat Rheologi Dalam Suspensi
Viskositas dari suatu suspensi apabila mempengaruhi pengendapan dari partikel-partikel zat terdispersi perubahan dalam sifat-sifat aliran dari suspensi bila wadahnya dikocok dan bila produk tersebut dituang dari botol, dan kualitas penyebaran dari cairan ( lotio ) bila digunakan untuk suatu bagian permukaan yang akan diobati. Pertimbangan rheologi juga penting dalam pembuatan suspensi.
Satu-satunya shear yang terjadi dalam suatu suspensi pada penyimpanan adalah lantaran pengendapan dari partikel-partikel yang tersuspensi; Gaya ini diabaikan dan bisa dibuang. Tetapi jika wadah dikocok dan produk dituang dari botol, terdapat laju shearing yang tinggi. Zat pensuspensi yang ideal harus mempunyai viskositas yang tinggi pada shear yang dapat diabaikan, yakni selama penyimpanan; dan zat pensuspensi itu harus mempunyai viskositas yang rendah pada laju shearing yang tinggi, yakni ia harus bebas mengalir selama pengocokan, penuangan, dan penyebarannya ini. Gliserin yang merupakan cairan Newton termasuk dalam grafik untuk pembanding. Viskositasnya sesuai untuk partikel-partikel yang mensuspensi, tapi terlalu tingii untuk dituangkan dengan mudah dan untuk disebarkan pada kulit. Lebih-lebih lagi, gliserin menunjukkan sifat melekat (tackiness stickiness) yang tidak diinginkan dan ia terlalu higroskopik untuk digunakn dalam bentuk tidak diencerkan. Suatu zat pensuspensi yang tiksotropik seperti juga pseudoplastik harus terbukti berguna karena ia membentuk gel pada pendiaman dan menjadi cair jika digoyangkan. kurva konsistensi untuk bentonit, veegum, dan suatu kombinasi dari bentonit dan natrium karboksimetil selulosa ( CMC ). Bentuk histeresis dari bentonit sangat terkenal. Veegum juga menunjukkan tiksotropi yang dapat dipertimbangkan, baik jika dites dengan membalikkan suatu bejana yang mengandung dispersi maupun jika dianalisis dalam suatu viskometer putar. Jika dispersi bentonit dan CMC dicampur, kurva yang dihasilkan menunjukkan karakteristik tiksotropik maupun pseudoplastik. Kombinasi seperti ini harus menghasilkan suatu medium pensuspensi yang sangat baik.
2. Sifat Rheologi Dalam Emulsi
Produk yang diemulsikan mungkin mengalami berbagai shear-stress selama pembuatan atau penggunaanya. Pada kebanyakan proses ini sifat aliran produk akan menjadi sangat penting untuk penampilan emulsi yang tepat pada kondisi penggunana dan pembuatannya. Jadi penyebaran produk dermatologik dan produk kosmetik harus dikontrol agar didapat suatu preparat yang memuaskan. Aliran emulsi parenteral melalu jarum hipodermik, pemindahan suatu emulsi dari botol atau tube, dan sifat dari satu emulsi dalam berbagai proses penggilingan yang digunakandalam pembuatan produk ini secara besar-besaran, menunjukkan perlunya karakteristik aliran yang tepat.
Kebanyakan emulsi, kecuali emulsi encer, menunjukkan aliran non Newton yang mempersulit interpretasi data dan perbandingan kuantitatif antara sistem-sisten dan formulasi-formulasi yang berbeda.
Faktor-faktor yang berhubungan dengan fase terdispersi meliputi perbandingan dengan fase terdispers meliputi perbandingan volume fase, distribusi ukuran partikel, dan viskositas dari fase dalam itu sendiri. Jadi, jika konsentrasi volume dari fase terdispers rendah (kurang dari 0,05), sistem tersebut adalah Newton. Dengan naiknya konsentrasi volume, sistem tersebut menjadi lebih tahan terhadap aliran dan menujukkan karekteristik aliran pseudoplastis. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, terjadi aliran plastis. Jika konsentrasi volume mendekati 0,74, mungkin terjadi inversi dengna berubahnya viskositas secara nyata. Pengurangan ukuran partikel rata-rata akan menaikkan viskositas. Makin luas distribusi ukuran partikel, makin rendah viskositasnya jika dibandingkan dengan sistem yang memiliki ukuran partikel rata-rata serupa tetapi dengan distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.
Sifat utam fase kontinu yang mempengaruhi sifat-sifat alira dari sustu emulsi adalah bukan pada viskositasnya. Tetapi efek viskositas dari fase kontinu mungkin lebih besar dari yang diramalkan dengan menentukan viskositas bulk dari fase kontinu itu sendiri. Ada indikasi bahwa viskositas dari suatu lapisn cair yang tpis, katakanlah 100 – 200 A adalah beberapa kali harga viskositas dari cairan bulk. Oleh karena itu viskositas yang lebih tinggi bisa terdapat pada emulsi yang mempunyai konsentrasi tinggi, jika ketebalan fase kontinu antara tetesan-tetesan yang berdekatan mendekati dimensi ini. Pengurangn viskositas dengan penaikan shear sebagian bisa disebabkan oleh penurunan viskositas dari fase kontinu karena jarak pemisahan antara bola-bola yang meningkat.
Komponen ketiga yang mungkin mempengaruhi vskositas emulsi adalah zat pengemulsi. Tipe zat akan mempengaruhi flokulasi partikel dan daya tarik-menarik antarpartikel, dan ini, sebaliknya akan mengbuah aliran. Tambahan pula, untuk sistem apa saja, makin tinggi konsentrasi zat pengemulsi, akan makin tinggi pula viskositas produk tersebut. Sifat-sifat fisika dari lapisan dan sifat-sifat listriknya juga merupakan faktor yang bermaknanya.
Produk yang diemulsikan mungkin mengalami berbagai shear-stress selama pembuatan atau penggunaanya. Pada kebanyakan proses ini sifat aliran produk akan menjadi sangat penting untuk penampilan emulsi yang tepat pada kondisi penggunana dan pembuatannya. Jadi penyebaran produk dermatologik dan produk kosmetik harus dikontrol agar didapat suatu preparat yang memuaskan. Aliran emulsi parenteral melalu jarum hipodermik, pemindahan suatu emulsi dari botol atau tube, dan sifat dari satu emulsi dalam berbagai proses penggilingan yang digunakandalam pembuatan produk ini secara besar-besaran, menunjukkan perlunya karakteristik aliran yang tepat.
Kebanyakan emulsi, kecuali emulsi encer, menunjukkan aliran non Newton yang mempersulit interpretasi data dan perbandingan kuantitatif antara sistem-sisten dan formulasi-formulasi yang berbeda.
Faktor-faktor yang berhubungan dengan fase terdispersi meliputi perbandingan dengan fase terdispers meliputi perbandingan volume fase, distribusi ukuran partikel, dan viskositas dari fase dalam itu sendiri. Jadi, jika konsentrasi volume dari fase terdispers rendah (kurang dari 0,05), sistem tersebut adalah Newton. Dengan naiknya konsentrasi volume, sistem tersebut menjadi lebih tahan terhadap aliran dan menujukkan karekteristik aliran pseudoplastis. Pada konsentrasi yang cukup tinggi, terjadi aliran plastis. Jika konsentrasi volume mendekati 0,74, mungkin terjadi inversi dengna berubahnya viskositas secara nyata. Pengurangan ukuran partikel rata-rata akan menaikkan viskositas. Makin luas distribusi ukuran partikel, makin rendah viskositasnya jika dibandingkan dengan sistem yang memiliki ukuran partikel rata-rata serupa tetapi dengan distribusi ukuran partikel yang lebih sempit.
Sifat utam fase kontinu yang mempengaruhi sifat-sifat alira dari sustu emulsi adalah bukan pada viskositasnya. Tetapi efek viskositas dari fase kontinu mungkin lebih besar dari yang diramalkan dengan menentukan viskositas bulk dari fase kontinu itu sendiri. Ada indikasi bahwa viskositas dari suatu lapisn cair yang tpis, katakanlah 100 – 200 A adalah beberapa kali harga viskositas dari cairan bulk. Oleh karena itu viskositas yang lebih tinggi bisa terdapat pada emulsi yang mempunyai konsentrasi tinggi, jika ketebalan fase kontinu antara tetesan-tetesan yang berdekatan mendekati dimensi ini. Pengurangn viskositas dengan penaikan shear sebagian bisa disebabkan oleh penurunan viskositas dari fase kontinu karena jarak pemisahan antara bola-bola yang meningkat.
Komponen ketiga yang mungkin mempengaruhi vskositas emulsi adalah zat pengemulsi. Tipe zat akan mempengaruhi flokulasi partikel dan daya tarik-menarik antarpartikel, dan ini, sebaliknya akan mengbuah aliran. Tambahan pula, untuk sistem apa saja, makin tinggi konsentrasi zat pengemulsi, akan makin tinggi pula viskositas produk tersebut. Sifat-sifat fisika dari lapisan dan sifat-sifat listriknya juga merupakan faktor yang bermaknanya.
3. Sifat Rheologi Dalam Semisolid
Pembuat salep farmasetis dan krim kosmetik menyadari adanya keinginan untuk mengontrol konsistensi bahan non-Newton.
Insrumen yang paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid di bidang farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk analisis semisolid yang berbentuk emusi dan suspensi digunakan cone-plate viscometer. Viscometer Stormer terdiri dari cup yang stationer dan bob yang berputar, dan alat ini juga baik untuk semisolid.
Kurva konsistensi untu basis salep yang dapat mengemulsi, petrolatum hidrofilik dan petrolatum hidrofilik yang telah dicampur dengan air, penambahan air ke dalam petrolatum hidrifilik menunrunkan yielpoint (perpotongan antara ekstrapolasikurva menurun dan sumbu horizontal, muatan dalam gram). Dari 520 sampai 340 gram. Viskositas plastis (kebalikan dari kemiringan kurva yang menurun ke bawah) dan tiksotropi ( dareah lengkung histeresis) ditingkatkan dengan penambahan air ke dalam Petrolatum Hidrifilik.
Efek temperatur terhadap konsistensi dari suatu basis salep dapat dianalisis menggunakan suatu viskometer putar yang didesain dengan tepat. Perubahan viskositas plastis dan tiksotropi dari petrolatum dan plastibase sebagai fungsi dari temperatur. Viskometer Stormer yang dimodifikasi digunakan untuk memperoleh kurva-kurva ini. Kedua basis menunjukkan koefisien temperatur dari viskositas plastis yang sama. Hasil ini merupakan suatu kenyataan bahwa basis tersebut mempunyai derajat kelembutan (sofness) yang hampir sama jika diraba diantara dua jari. Kurva “Yield Value” terhadap temperatur ternyata mengikuti pola hubungan yang hampir sama. Terlihatkan dengan jelas perubahan tiksotropi terhadap temperatur yang membedakan kedua basis tersebut ( Petrolatum dan Plastibase). Karena merupakan suatu akibat dari struktur gel, matriks malam (wax) dari Petrolatum kemungkinan besar pecah dengan naiknya temperatur, sedangkan struktur resin dari Plastibase tahan terhadap perubahan temperatur pada percobaan tersebut.
Berdasarkan data dan kurva seperti ini, ahli farmasi dalam laboratorium pengembangan dapat memformulasi salep dengan karekteristik konsistensi yang lebih diinginkan, para pekerja pada bagian produksi dapat mengontrol keseragaman dari produk akhir yang lebih baik, dan ahli dermatologi dan pasien dapat mengandalkan adanya suatu basis yang menyebar secara merata dan halus pada berbagai iklim, tapi melekat baik pada daerah dimana obat itu bekerja dan tidak sulit untuk dihilangkan sesudah obat tersebut digunakan.
4. Sifat Aliran Pada Serbuk
Serbuk bulk agak analog dengan cairan non Newton, menunjukkan aliran plastik dan kadang-kadang dilatansi, partikel-partikel dipengaruhi oleh gaya tarik menarik sampai derajat yang bervariasi. Oleh karena itu, serbuk bisa jadi mengalir bebas (free-flowing) atau melekat. Dalam pengertian khusus yaitu ukuran partikel porositas dan kerapatan, dan kehalusan permukaan. Sifat-sifat dari zat padat yang menentukan besarnya interaksi partikel-partikel.
Akan halnya partikel-partikel yang relati kecil (kurang dari 10µm), aliran partikel melalui lubang dibatasi karena gaya lekat antara partikel besarnya sama dengan gaya gravitasi. Karena gaya yang terakhir ini merupakan fungsi dari garis tengah yang di naikkan pangkat tiga, gaya-gaya tersebut menjadi lebih bermakna apabila ukuran partikel meningkan dan aliran dipermudah. Laju aliran maksimum dicapai setelah aliran berkurang apabila ukuran partikel mendekati besarnya lubang tersebut. Jika suatu serbuk mengandung sejumlah partikel-partikel kecil, sifat-sifat aliran serbuk bisa diperbaiki dengan menghilangkan “fines” atau mengadsorbsinya pada partikel-partikel yang lebih besar. Kadang kadang, aliran yang jelek bisa diakibatkan karena adanya kelembapan dalam hal mana pengeringan partikel-partikel akan mengurangi lekatnya partikel-partikel tersebut.
Partikel-partikel panjang atau plat cenderung untuk mengepak walaupun dengan sangat longgar sehingga memberikan serbuk yang mempunyai porositas tinggi. Partikel-partikel dengan kerapatan tinggi dan porositas dalam rendah cenderung untuk mempunyai sifat-sifat bebas mengalir. Ini dapat dikurangi dengan kasarnya permukaan, yang cenderung mengakibatkan karakteristik aliran yang jelek disebabkan oleh gesekan dan kelekatannya.
Serbuk bebas mengalir berciri khas menyerupai debu, yang disebut dustibility, suatu batasan yang berarti kebalikan dari kelekatan (stickiness). Likopodium menunjukkan derajat dustibility yang terbesar, jika likopodium diberi angka dustibility (sebarang) 100%, serbuk talk mempunya harga 57%, tepung kentang 27%, arang halus 23%, kalomel yang ditumbuk halus mempunyai dustibility 0,7%. Harga-harga ini harus berhubungan dengan keseragaman menyebarnya serbuk yang ditaburkan bila digunakan ke kulit, dan daya lekat, suatu ukuran kekohesifan partikel dari suatu serbuk yang dikeraskan (compacted powder), adalah penting dalam aliran serbuk melalui mesin pengisi dan dalam pelaksanaan mesin kapsul otomatis.
Serbuk yang mengsalir tidak baik atau granulat memberikan banyak kesulitan pada industri farmasi. Produksi unit sediaan tablet yang seragam terbukti bergantung pada beberapa sifat granulat. Jika ukuran granular berkurang, variasi berat tablet pun berkurang. Variasi berat minimum dicapai pada granul yang mempunyai garis tengah 400 sampai 800 µm. Jika ukuran granul dikurangi lagi, granul mengalir kurang bebas dan variasi berat granul meningkat. Distribusi ukuran partikel mempengaruhi aliran dalam dan pemisahan dari suatu granulat.
Aliran dalam dan granule demixing (yakni kecendrungan serbuk untuk memisah menjadi lapisan-lapisan dengan ukuran berbeda) selama mengalir melalui corong (hopper) membantu penurunan berat teblet selama bagian terakhir dari periode kompresi. Laju alirann dari suatu granulat tablet meningkat denagan meningkatnya jumlah fines yang di tambahkan. Kenaikan jumlah pelincir juga menaikkan laju aliran, dan kombinasi dari pelincir serta penghalus (fines) tampak mempunyai aksi sinergistik.
Gaya gesekan pada serbuk renggang dapat diukur dengan sudut istirahat (angle of repose), ø. Ini adalah sudut maksimum yang mungkin terdapat antara permukaan dari setumpuk serbuk dan bidang horizontal. Jika ditambahkan bahan lebih banyakketumpukan tersebut, maka serbuk tersebut akan tuyrun ke berbagai sisi sampai gesekan timbal balik dari partikel-partikel tersebut yang menghasilkan suatu permukaan pada sudut ø ada dalam keseimbangan denagn gaya gravitasi. Tangen sudut istirahat sama dengan koefisien gesekan antara partikel-partikel tersebut.
Tan ø = µ
Jadi, makin kasar dan makin tidak beraturan permukaan dari partrikel, akan makin tinggi sudut istirahatnya. Sudut istirahat terutama merupakan suatu fungsi dari kekasaran permukaan. Dengan menggunakan batch-batch pasir dengan ukuran yang berdekatan, yang dipisahkan ke dalam ukuran yang berbeda, dibuktikan bahwa dengan meningkatkan bentuk yang semakin jauh dari bentuk bola, sudut istirahat meningkat sedang kerapatan bulk dan kemampuan alir (flowability) berkurang.
Untuk memperbaiki karakteristik aliran, seringkali ditambahkan pelincir (glidant) pada serbuk granular. Contoh glidant yang umum digunakn adalah magnesium stearat, amilum dan talk. Dengan menggunakan suatu pencatat pengukuran aliran serbuk, yang mengukur berat serbuk yang mengalir per satuan waktu melalui lubang corong (hopper), konsentrasi pelincir optimum adalah 1% atau kurang. Di atas kadar ini, biasanya teramati penurunan dalam laju aliran. Ditemukan tidak shear cel dan tensile tester.
Sudut istirahat dari granulat sulfhatiazol sebagai suatu fungsi ukuran partikel rata-rata, adanya pelumas, dan penambahan penghalus (fines) ke dalam campuran. Pada umumnya sudut istirahat meningkat dengan berkurangnya ukuran partikel. Penambahan talk dalam konsentrasi rendah mengurangi sudut istirahat, tapi pada konsentrasi yang lebih tinggi talk akan menaikkan sudut tersebut. Penambahan fines yakni : partikel-partikel yang lebih kecil dari mesh 100 ke dalam granul kasar menghasilkan kenaikan sudut istirahat yang nyata.
Kemampuan serbuk untuk mengalir merupakan satu diantara faktor-faktor yang termasuk dalam pencampuran bahan-bahan yang berbeda untuk membentuk suatu campuran serbuk. Pencampuran, dan pencegahan ketidakcampuran, merupakan suatu pekerjaan farmasetis yang penting dalam pembuatan bentuk-bentuk sediaan umumnya, termasuk tablet dan kapsul. Faktor-faktorblain yang mempengaruhi proses pencampuran adalah agregasi partikel, ukuran, bentuk, perbedaan kerapatan, dan adanya muatan listrik statis.
Pembuat salep farmasetis dan krim kosmetik menyadari adanya keinginan untuk mengontrol konsistensi bahan non-Newton.
Insrumen yang paling baik untuk menentukan sifat-sifat rheologi dari semisolid di bidang farmasi adalah viskometer putar (rotational viscometer). Untuk analisis semisolid yang berbentuk emusi dan suspensi digunakan cone-plate viscometer. Viscometer Stormer terdiri dari cup yang stationer dan bob yang berputar, dan alat ini juga baik untuk semisolid.
Kurva konsistensi untu basis salep yang dapat mengemulsi, petrolatum hidrofilik dan petrolatum hidrofilik yang telah dicampur dengan air, penambahan air ke dalam petrolatum hidrifilik menunrunkan yielpoint (perpotongan antara ekstrapolasikurva menurun dan sumbu horizontal, muatan dalam gram). Dari 520 sampai 340 gram. Viskositas plastis (kebalikan dari kemiringan kurva yang menurun ke bawah) dan tiksotropi ( dareah lengkung histeresis) ditingkatkan dengan penambahan air ke dalam Petrolatum Hidrifilik.
Efek temperatur terhadap konsistensi dari suatu basis salep dapat dianalisis menggunakan suatu viskometer putar yang didesain dengan tepat. Perubahan viskositas plastis dan tiksotropi dari petrolatum dan plastibase sebagai fungsi dari temperatur. Viskometer Stormer yang dimodifikasi digunakan untuk memperoleh kurva-kurva ini. Kedua basis menunjukkan koefisien temperatur dari viskositas plastis yang sama. Hasil ini merupakan suatu kenyataan bahwa basis tersebut mempunyai derajat kelembutan (sofness) yang hampir sama jika diraba diantara dua jari. Kurva “Yield Value” terhadap temperatur ternyata mengikuti pola hubungan yang hampir sama. Terlihatkan dengan jelas perubahan tiksotropi terhadap temperatur yang membedakan kedua basis tersebut ( Petrolatum dan Plastibase). Karena merupakan suatu akibat dari struktur gel, matriks malam (wax) dari Petrolatum kemungkinan besar pecah dengan naiknya temperatur, sedangkan struktur resin dari Plastibase tahan terhadap perubahan temperatur pada percobaan tersebut.
Berdasarkan data dan kurva seperti ini, ahli farmasi dalam laboratorium pengembangan dapat memformulasi salep dengan karekteristik konsistensi yang lebih diinginkan, para pekerja pada bagian produksi dapat mengontrol keseragaman dari produk akhir yang lebih baik, dan ahli dermatologi dan pasien dapat mengandalkan adanya suatu basis yang menyebar secara merata dan halus pada berbagai iklim, tapi melekat baik pada daerah dimana obat itu bekerja dan tidak sulit untuk dihilangkan sesudah obat tersebut digunakan.
4. Sifat Aliran Pada Serbuk
Serbuk bulk agak analog dengan cairan non Newton, menunjukkan aliran plastik dan kadang-kadang dilatansi, partikel-partikel dipengaruhi oleh gaya tarik menarik sampai derajat yang bervariasi. Oleh karena itu, serbuk bisa jadi mengalir bebas (free-flowing) atau melekat. Dalam pengertian khusus yaitu ukuran partikel porositas dan kerapatan, dan kehalusan permukaan. Sifat-sifat dari zat padat yang menentukan besarnya interaksi partikel-partikel.
Akan halnya partikel-partikel yang relati kecil (kurang dari 10µm), aliran partikel melalui lubang dibatasi karena gaya lekat antara partikel besarnya sama dengan gaya gravitasi. Karena gaya yang terakhir ini merupakan fungsi dari garis tengah yang di naikkan pangkat tiga, gaya-gaya tersebut menjadi lebih bermakna apabila ukuran partikel meningkan dan aliran dipermudah. Laju aliran maksimum dicapai setelah aliran berkurang apabila ukuran partikel mendekati besarnya lubang tersebut. Jika suatu serbuk mengandung sejumlah partikel-partikel kecil, sifat-sifat aliran serbuk bisa diperbaiki dengan menghilangkan “fines” atau mengadsorbsinya pada partikel-partikel yang lebih besar. Kadang kadang, aliran yang jelek bisa diakibatkan karena adanya kelembapan dalam hal mana pengeringan partikel-partikel akan mengurangi lekatnya partikel-partikel tersebut.
Partikel-partikel panjang atau plat cenderung untuk mengepak walaupun dengan sangat longgar sehingga memberikan serbuk yang mempunyai porositas tinggi. Partikel-partikel dengan kerapatan tinggi dan porositas dalam rendah cenderung untuk mempunyai sifat-sifat bebas mengalir. Ini dapat dikurangi dengan kasarnya permukaan, yang cenderung mengakibatkan karakteristik aliran yang jelek disebabkan oleh gesekan dan kelekatannya.
Serbuk bebas mengalir berciri khas menyerupai debu, yang disebut dustibility, suatu batasan yang berarti kebalikan dari kelekatan (stickiness). Likopodium menunjukkan derajat dustibility yang terbesar, jika likopodium diberi angka dustibility (sebarang) 100%, serbuk talk mempunya harga 57%, tepung kentang 27%, arang halus 23%, kalomel yang ditumbuk halus mempunyai dustibility 0,7%. Harga-harga ini harus berhubungan dengan keseragaman menyebarnya serbuk yang ditaburkan bila digunakan ke kulit, dan daya lekat, suatu ukuran kekohesifan partikel dari suatu serbuk yang dikeraskan (compacted powder), adalah penting dalam aliran serbuk melalui mesin pengisi dan dalam pelaksanaan mesin kapsul otomatis.
Serbuk yang mengsalir tidak baik atau granulat memberikan banyak kesulitan pada industri farmasi. Produksi unit sediaan tablet yang seragam terbukti bergantung pada beberapa sifat granulat. Jika ukuran granular berkurang, variasi berat tablet pun berkurang. Variasi berat minimum dicapai pada granul yang mempunyai garis tengah 400 sampai 800 µm. Jika ukuran granul dikurangi lagi, granul mengalir kurang bebas dan variasi berat granul meningkat. Distribusi ukuran partikel mempengaruhi aliran dalam dan pemisahan dari suatu granulat.
Aliran dalam dan granule demixing (yakni kecendrungan serbuk untuk memisah menjadi lapisan-lapisan dengan ukuran berbeda) selama mengalir melalui corong (hopper) membantu penurunan berat teblet selama bagian terakhir dari periode kompresi. Laju alirann dari suatu granulat tablet meningkat denagan meningkatnya jumlah fines yang di tambahkan. Kenaikan jumlah pelincir juga menaikkan laju aliran, dan kombinasi dari pelincir serta penghalus (fines) tampak mempunyai aksi sinergistik.
Gaya gesekan pada serbuk renggang dapat diukur dengan sudut istirahat (angle of repose), ø. Ini adalah sudut maksimum yang mungkin terdapat antara permukaan dari setumpuk serbuk dan bidang horizontal. Jika ditambahkan bahan lebih banyakketumpukan tersebut, maka serbuk tersebut akan tuyrun ke berbagai sisi sampai gesekan timbal balik dari partikel-partikel tersebut yang menghasilkan suatu permukaan pada sudut ø ada dalam keseimbangan denagn gaya gravitasi. Tangen sudut istirahat sama dengan koefisien gesekan antara partikel-partikel tersebut.
Tan ø = µ
Jadi, makin kasar dan makin tidak beraturan permukaan dari partrikel, akan makin tinggi sudut istirahatnya. Sudut istirahat terutama merupakan suatu fungsi dari kekasaran permukaan. Dengan menggunakan batch-batch pasir dengan ukuran yang berdekatan, yang dipisahkan ke dalam ukuran yang berbeda, dibuktikan bahwa dengan meningkatkan bentuk yang semakin jauh dari bentuk bola, sudut istirahat meningkat sedang kerapatan bulk dan kemampuan alir (flowability) berkurang.
Untuk memperbaiki karakteristik aliran, seringkali ditambahkan pelincir (glidant) pada serbuk granular. Contoh glidant yang umum digunakn adalah magnesium stearat, amilum dan talk. Dengan menggunakan suatu pencatat pengukuran aliran serbuk, yang mengukur berat serbuk yang mengalir per satuan waktu melalui lubang corong (hopper), konsentrasi pelincir optimum adalah 1% atau kurang. Di atas kadar ini, biasanya teramati penurunan dalam laju aliran. Ditemukan tidak shear cel dan tensile tester.
Sudut istirahat dari granulat sulfhatiazol sebagai suatu fungsi ukuran partikel rata-rata, adanya pelumas, dan penambahan penghalus (fines) ke dalam campuran. Pada umumnya sudut istirahat meningkat dengan berkurangnya ukuran partikel. Penambahan talk dalam konsentrasi rendah mengurangi sudut istirahat, tapi pada konsentrasi yang lebih tinggi talk akan menaikkan sudut tersebut. Penambahan fines yakni : partikel-partikel yang lebih kecil dari mesh 100 ke dalam granul kasar menghasilkan kenaikan sudut istirahat yang nyata.
Kemampuan serbuk untuk mengalir merupakan satu diantara faktor-faktor yang termasuk dalam pencampuran bahan-bahan yang berbeda untuk membentuk suatu campuran serbuk. Pencampuran, dan pencegahan ketidakcampuran, merupakan suatu pekerjaan farmasetis yang penting dalam pembuatan bentuk-bentuk sediaan umumnya, termasuk tablet dan kapsul. Faktor-faktorblain yang mempengaruhi proses pencampuran adalah agregasi partikel, ukuran, bentuk, perbedaan kerapatan, dan adanya muatan listrik statis.
C. Viskositas
Viskositas ialah suatu istilah ilmiah yang menggambarkan suatu resistensi terhadap suatu aliran fluida. Fluida itu dapat menjadi cair atau juga gas, Namun istilah ini lebih sering dihubungkan dengan cairan.
Sebagai contoh, sirup itu mempunyai viskositas lebih tinggi dari pada air : kekuatan lebih diperlukan untuk dapat memindahkan sesendok dengan melalui botol sirup dari dalam botol air disebabkan karena sirup tersebut lebih susah untuk mengalir di sekitar sendok. Resistensi tersebut disebabkan dengan gesekan yang dihasilkan oleh molekul cairan serta juga mempengaruhi baik sejauh mana cairan tersebut akan menentang gerakan obyek dengan melalui itu serta juga tekanan yang dibutuhkan untuk dapat menggerakan cairan dengan melalui tabung atau juga pipa. Viskositas tersebut dipengaruhi dengan sejumlah faktor, termasuk ukuran serta bentuk molekul, interaksi antara mereka, dan juga suhu.
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran 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 – bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas.
Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan bergeraknya bidang atas dengan kecepatan konstan v, maka fluida dibawahnya akan membentuk suatu lapisan – lapisan yang saling bergeseran.
Setiap lapisan tersebut akan memberikan tegangan geser (s) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan lapisan fluida yang paling atas sebesar v dan kecepatan lapisan fluida paling bawah sama dengan nol. Maka kecepatan geser (g) pada lapisan fluida di suatu tempat pada jarak y dari bidang tetap, dengan tidak adanya tekanan fluida.
Viskositas adalah kekentalan lapisan-lapisan fluida ketika lapisan tersebut bergeser satu sama lain. Viskositas juga merupakan gesekan dalam fluida. Besarnya viskositas menyatakan kekentalan fluida. Gesekan yang terjadi dapat memberi hambatan pada fluida jika bersinggungan dengan sebuah benda.
Dalam suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas (kekentalan) yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika lapisan-lapisan tersebut menggeser satu diatas lainnya. Dalam suatu pipa yang luas penampangnya seragam (serba sama), setiap lapisan fluida ideal bergerak dengan kecepatan yang sama, demikian juga lapisan fluida yang dekat dengan dinding pipa. Ketika viskositas (kekentalan) hadir, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama, lapisan fluida yang terdekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v = 0), sedangkan lapisan fluida pada pusat pipa memiliki kecepatan terbesar.
Viskositas secara mudah dimengerti dengan memperhatikan percobaan yang menunjukan suatu fluida kental diantara dua keping sejajar. Keping yang atas bebas bergerak sedangkan keping yang bawah stasioner (diam). Jika keping atas digerakkan dengan kecepatan v relatif terhadap keping bawah, maka suatu gaya F diperlukan. Untuk fluida yang sangat kental, seperti madu, diperlukan gaya yang lebih besar; sedangkan untuk fluida yang kurang kental (viskositasnya kecil), seperti air, diperlukan gaya yang lebih besar.
Besar gaya F yang diperlukan untuk menarik keping atas melawan gaya gesekan yang diakibatkan fluida kental sehingga keping atas bergerak dengan kecepatan tetap v bergantung pada beberapa faktor. Makin besar lus keping A yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh ( F ∞ A ). Untuk luas sentuh A yang tertentun ternyata kelajuan v yang lebih besar memerlukan gaya Fyang lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan ( F ∞ v ). Gaya juga berbanding terbalik dengan jarak y antara keping atas dan keping bawah. Makin besar jarak, makin kecil gaya yang diperlukan untuk kelajuan dan lus sentuh yang tetrtentu.
Ketiga pernyataan tersebut dapat digabungkan bersama dengan pernyataan F ∞ Av/y. Yang menyatakan hubungan ini dengan bantuan konstanta kesebandingan η (huruf yunani dibaca eta), yang disebut koefisien viskositas. Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas lapisan A dan letaknya pada jarak y dari suatu permukaan yang tidak bergerak.
Secara matematis, besarnya viskositas dinyatakan dengan gaya yang diperlukan untuk menggerakan lapisan fluida:
F = kηv
Dengan:
F = gaya untuk menggerakan lapisan fluida (N)
v = kecepatan fluida (m/s)
η = koefisien viskositas (Ns/m2)
Dengan:
F = gaya untuk menggerakan lapisan fluida (N)
v = kecepatan fluida (m/s)
η = koefisien viskositas (Ns/m2)
Zat cair yang kental memiliki η> dari zat cair yang encer. Menurut hukum stokes: “Benda yang bergerak dengan kecepatan v tertentu dalam fluida kental akan mengalami gaya gesekan oleh fluida”. Koefisien k bergantung pada bentuk geometri benda. Untuk benda yang berbentuk bola sehingga k = 6Ï€r
F = 6πηrv (dikenal dengan gaya Stokes)
Dengan r = jari-jari (m)
Dengan r = jari-jari (m)
Jika benda dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental, benda tidak hanya mendapatkan gaya apung, tapi juga mendapatkan gaya yang berlawanan dengan gerak benda yaitu gaya gesekan fluida (gaya Stokes). Benda yang tercelup memilki kecepatan yang semakin besar dan pada suatu saat dicapai kecepatan terbesar yang nilainya tetap. Kecepatan tetap ini disebut dengan kecepatan terminal (vT)
D. Faktor yang Mempengaruhi Viskositas
Dalam aturan, cairan yang dengan molekul lebih besar, yang lebih kompleks, akan dapat mempunyai viskositas yang lebih tinggi juga. Hal ini terutama berlaku pada waktu yang cukup panjang, seperti rantai molekul yang ditemukan pada polimer serta senyawa hidrokarbon yang lebih berat. Molekul-molekul tersebut cenderung menjadi terjerat dengan satu sama lain, dan juga menghambat gerakan mereka.
Faktor lain yang tak kalah penting ialah cara molekul dalam berinteraksi satu sama lain. Senyawa polar tersebut dapat membentuk suatu ikatan hidrogen yang menghubungkan pada molekul terpisah bersama-sama, meningkatkan suatu ketahanan pada keseluruhan terhadap juga aliran serta gerakan. Meskipun air ialah suatu molekul polar, yang mempunyai viskositas rendah dikarenakan fakta bahwa molekul yang kecil. Cairan yang paling kental tersebut cenderung dengan molekul panjang yang mempunyai polaritas terlihat, seperti gliserin dan juga propilen glikol.
Suhu juga mempunyai pengaruh besar pada viskositas – begitu banyak sehingga pada pengukuran kualitas tersebut cairan selalu dikaitkan dengan suhu. Dalam cairan tersebut menurun seiring dengan adanya suhu, seperti yang dapat dilihat Apabila sirup atau juga madu dipanaskan. Hal tersebut disebabkan karena molekul tersebut bergerak lebih besar, dan karena itu dapat menghabiskan lebih sedikit waktu kontak antara satu sama lain. Sebaliknya, pada resistensi terhadap perubahan gas tersebut meningkat bersama suhu. Hal tersebut karena, pada saat molekul tersebut bergerak lebih cepat, terdapat lebih banyak tumbukan diantara mereka, yang dapat mengurangi kemampuan untuk dapat mengalir.
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :
1. 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.
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.
2. 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
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
.
3. 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.
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.
4. Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.
E. Jenis Viskositas
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). Viskometer kapiler / Otswald digunakan untuk menentukan viskositas dari suatu cairan dengan menggunakan air sebagai pembandingnya. Caranya yaitu dengan membandingkan waktu alir dan berat jenis cairan yang akan ditentukan dengan berat jenis cairan dan waktu alir.
Hubungan antara viskositas dan suhu pertama kali ditemukan oleh Carransicle pada tahun 1913. Pada viskositas Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu mengaliri pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh gaya beratnya sendiri. Pengukuran viskositas merupakan cara termudah dan termurah dalam menentukan berat molekul makro. Persamaan yang digunakan dalam pengukuran viskositas dengan viscometer ostwald adalah :
Pengukuran viskositas mempunyai beberapa bentuk diantaranya adalah :
1. Viskositas spesifik = =
2. Viskositas reduksi = =
3. Viskositas intrinsik = = limit
C 0
Dimana : C = konsentrasi makro molekul (gr/100 ml)
Einsteinlah yang pertama kali menghubungkan viskositas dengan berat molekul yaitu pada tahun 1906. Einstein memperlihatkan bahwa viskositas larutan molekul membentuk bulatan yang encer dapat dicari dengan menggunakan rumus:
Einsteinlah yang pertama kali menghubungkan viskositas dengan berat molekul yaitu pada tahun 1906. Einstein memperlihatkan bahwa viskositas larutan molekul membentuk bulatan yang encer dapat dicari dengan menggunakan rumus:
Dimana : = fraksi volume zat terlarut makro molekul
Karena makro molekul biasanya tidak berbentuk bulat maka sp/ pada persamaan di atas mempunyai nilai lebih besar dari 2,5.
Karena makro molekul biasanya tidak berbentuk bulat maka sp/ pada persamaan di atas mempunyai nilai lebih besar dari 2,5.
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 antaradinding 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 sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini 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).
Viskositas cairan juga dapat ditentukan berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair, yaitu berdasarkan hukum Stokes. Dimana benda bulat dengan radius r dan rapat d, yang jatuh karena gaya gravitasi melalui fluida dengan rapat dm/db, akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi sebesar :
F1 = 4/3 πr3 ( d-dm ) g
Perbedaan antara viskositas cairan dengan viskositas gas adalah sebagai berikut :
A. Jenis Perbedaan
- Viskositas Cairan
- Viskositas Gas
- Viskositas Cairan
- Viskositas Gas
B. Gaya gesek
- Lebih besar untuk mengalir
- Lebih kecil disbanding viskositas cairan
- Lebih besar untuk mengalir
- Lebih kecil disbanding viskositas cairan
C. Koefisien viskositas
- Lebih besar
- Lebih kecil
- Lebih besar
- Lebih kecil
D. Temperatur
- Temperatur naik,viskositas turun
- Temperatur naik,viskositas naik
- Temperatur naik,viskositas turun
- Temperatur naik,viskositas naik
E. Tekanan
- Tekanan naik,viskositas naik
- Tidak tergantung tekanan
- Tekanan naik,viskositas naik
- Tidak tergantung tekanan
0 Komentar