Jurnal Viskositas Dan Rheologi Klpk 1 Gol 2

8/19/2019 Jurnal Viskositas Dan Rheologi Klpk 1 Gol 2

1/14

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu untuk :

I.1 Menerangkan arti viskositas dan rheologi.I.2 Membedakan cairan Newton dan cairan non Newton.

I.3 Menggunakan alat – alat penentuan viskositas dan rheologi.

I. Menentukan viskositas dan rheologi cairan Newton dan non Newton.

II. DASAR TEORI

!iskositas adalah ukuran resistensi "at cair untuk mengalir. Makin besar

resitensi suatu "at cair untuk mengalir semakin besar pula viskositan#a. $heologi

berasal dari %ahasa &unani #aitu rheo 'mengalir( dan logos 'ilmu() digunakan

istilah ini untuk pertama kalin#a oleh %ingham dan *raw+ord untuk menggambarkan aliran dan de+ormasi dari padatan. ,adi) rheologi adalah ilmu

#ang mempela-ari si+at aliran "at cair atau de+ormasi "at padat. $heologi dari

suatu produk tertentu #ang dapat berkisar dalam konsistensi dari bentuk cair ke

semisolid sampai ke padatan) dapat mempengaruhi stabilitas +isika dan bahkan

availabilitas biologis 'Martin et al.) 2/(

$heologi akan menentukan si+at dari sediaan dalam hal campuran dan si+at

alirn#a) baik pada saat diproduksi) pengemasan) pen#impanan) dan pelepasan "at

akti+ serta si+at 0 si+at penting pada saat pemakaian) seperti konsistensi) da#a

sebar) dan kelembapan. $heologi dari suatu sediaan -uga akan mempengaruhi

stabilitas +isik dan ketersediaan ha#ati 'Nugraha) 212(.

da beberapa metode #ang dapat digunakan untuk mengukur viskositas

suatu sediaan) #ang dapat diklasi+ikasikan men-adi metode mutlak dan metode

relati+. Metode mutlak baik secara langsung maupun tidak langsung) mengukur

shear stress dan shear rate dari suatu sediaan atau komponen untuk

mende+inisikan +ungsi rheologi #ang tepat. eknik #ang digunakan dalam

pengukuran secara mutlak #aitu dengan mengalirkan cairan melalui tabung)

metode putaran) atau metode viskositas permukaan. Sedangkan metode relati+

tidak mengukur shear stress dan shear rate) namun menghasilkan pemeriksaan

kualitas #ang bagus untuk membandingkan secara relati+ bahan 0 bahan #ang

berbeda. ada pengukuran secara relati+) digunakan alat 0 alat seperti viskometer)

bola -atuh) atau penghisap 'Nugraha) 212(.

1


2/14

!iskositas din#atakan dalam simbol 4. !iskositas 4 merupakan perbandingan

antara shearing stress 56 dan rate o+ shear dv6d7. Satuan viskositas adalah poise

atau d#ne detik cm02.

Menurut Newton:

8eterangan :

4 9 koe+isien viskositas satuan #ang sering digunakan adalah

centipoises cp ' -amak : cps (

1 *p 9 )1 poise

'Martin et al.) 2/(

imana !iskositas dipengaruhi oleh; %esar dan bentuk molekul) !iskositas

cairan semakin berkurang dengan bertambahn#a suhu tapi tak cukup ban#ak

dipengaruhi oleh perubahan tekanan. dan#a koloid dapat memperbesar

viskositas sedang adan#a elektrolit akan sedikit menurunkan viskositas dari cairan

'Martin et al .) 2/(.

enggolongan sistem cair menurut tipe aliran dan de+ormasin#a ada dua

#aitu: sistem Newton dan sistem non0Newton. ada cairan Newton) hubungan

antara shearing rate dan shearing stress adalah linear) dengan suatu tetapan #ang

dikenal dengan viskositas atau koe+isien viskositas. ipe alir ini umumn#a

dimiliki oleh "at cair tunggal serta larutan dengan struktur molekul sederhana

dengan volume molekul kecil. ipe aliran #ang mengikuti sistem Newton)

viskositasn#a tetap pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada

kecepatan geser) sehingga viskositasn#a cukup ditentukan pada satu kecepatan

geser. Sedangkan pada cairan non0Newton) shearing rate dan shearing stress tidak

memiliki hubungan linear) viskositasn#a berubah0ubah tergantung dari besarn#a

tekanan #ang diberikan.

ipe aliran non0Newton ter-adi pada dispersi heterogen antara cairan dengan

padatan seperti pada koloid) emulsi) dan suspensi. %erdasarkan gra+ik si+at

alirann#a 'rheogram() cairan non Newton terbagi men-adi dua kelompok) #aitu :

2

56 9 dv6d7

56 9 4 dv6d7

4 9dxdv

A F

6

6


3/14

*airan #ang si+at alirann#a tidak dipengaruhi waktu. 8elompok ini terbagi

atas tiga -enis) #aitu :

• liran plastis

• liran pseudoplastik

• liran dilatan

*airan #ang si+at alirann#a dipengaruhi waktu. 8elompok ini terbagi atas tiga

-enis) #akni :

• liran tiksotro+ik

• liran antitiksotro+ik

• liran rheopeksi

liran lastis

8urva aliran plastis tidak melalui titik ')( tapi memotong sumbu shearing

stress 'atau akan memotong -ika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan

ke sumbu( pada suatu titik tertentu #ang dikenal dengan sebagai harga yield .

*airan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield

value tersebut. ada harga shearing stress di bawah harga yield value) "at

bertindak sebagai bahan elastis 'meregang lalu kembali ke keadaan semula) tidak

mengalir( 'Martin et al .) 2/(.


4/14

pada suhu dan tekanan tertentu dan tidak tergantung pada kecepatan geser)

sehingga viskositasn#a cukup ditentukan pada satu kecepatan geser. Sedangkan

pada cairan non0Newton) shearing rate dan shearing stress tidak memiliki

hubungan linear) viskositasn#a berubah0ubah tergantung dari besarn#a tekanan

#ang diberikan.

ipe aliran non0Newton ter-adi pada dispersi heterogen antara cairan dengan

padatan seperti pada koloid) emulsi) dan suspensi. %erdasarkan gra+ik si+at

alirann#a 'rheogram() cairan non Newton terbagi men-adi dua kelompok) #aitu :

*airan #ang si+at alirann#a tidak dipengaruhi waktu. 8elompok ini terbagi

atas tiga -enis) #aitu :• liran plastis

• liran pseudoplastik

• liran dilatan

*airan #ang si+at alirann#a dipengaruhi waktu. 8elompok ini terbagi atas tiga

-enis) #akni :

• liran tiksotro+ik

• liran antitiksotro+ik

• liran rheopeksi

liran lastis

8urva aliran plastis tidak melalui titik ')( tapi memotong sumbu shearing

stress 'atau akan memotong -ika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan

ke sumbu( pada suatu titik tertentu #ang dikenal dengan sebagai harga yield .

*airan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield

value tersebut. ada harga shearing stress di bawah harga yield value) "at

bertindak sebagai bahan elastis 'meregang lalu kembali ke keadaan semula) tidak

mengalir( 'Martin et al .) 2/(.

ter-adi pada molekul berantai

pan-ang seperti polimer0polimer termasuk gom) tragakan) Na0alginat) metil

selulose dan karboksimetilselulose #ang merupakan kebalikan dari sistem plastis)

dimana tersusun dari partikel0partikel #ang ter+lokulasi dalam suatu suspensi

'Martin et al .) 2/(.

4


5/14


6/14

tersebut 'Martin et al .) 2/(. ada aliran ini) kurva menurun berada di sebelah

kiri kurva menaik. 5enomena ini umumn#a di-umpai pada "at #ang mempun#ai

aliran plastik dan pseudoplastik. 8ondisi semacam ini disebabkan karena

ter-adin#a perubahan struktur #ang tidak segera kembali ke keadaan semula pada

saat tekanan geser diturunkan. Si+at aliran semacam ini umumn#a ter-adi pada

partikel asimetrik 'misaln#a polimer( #ang memiliki ban#ak titik kontak dan

tersusun membentuk -aringan tiga dimensi 'Martin et al .) 2/(.


7/14

Gambar 6. Rheogram Rheopeksi (Martin et al., 2006)

enentuan dan evaluasi si+at – si+at rheologis dari suatu sistem tertentu

bergantung pada pemilihan metode peralatan #ang tepat. 8arena rate of shear

pada sistem Newton berbanding langsung dengan shear stress) maka dapat

digunakan alat #ang beroperasi pada rate of shear tunggal. pabila sistem tersebut

merupakan sistem non Newton) peralatan #ang digunakan harus bisa beker-a pada

berbagai rate of shear 'Martin et al.) 2/(

. ,enis – -enis viskometer) #aitu :

1. !iskometer Satu itik !iskometer ini beker-a pada satu titik rate of shear sehingga han#a dihasilkan

satu titik pada rheogram 'gra+ik si+at alir(. Bkstrapolarisasi dari titik tersebut ke

titik nol akan menghasilkan garis lurus. lat ini han#a dapat menentukan

viskositas cairan Newton. *ontoh viskometer satu titik adalah viskometer bola

-atuh dan viskometer kapiler 'Martin et al.) 2/(

rinsip viskometer bola -atuh adalah mengukur kecepatan bola -atuh melalui

cairan dalam tabung pada suhu tetap. !iskometer ini cocok digunakan untuk

cairan #ang mempun#ai viskositas #ang sulit diukur dengan viskometer kapiler.

!iskositas cairan dapat dihitung dengan persamaan Stokes 'raset#a) dkk.) 212(

• !iskosimeter %ola ,atuh

rinsip viskosimeter bola -atuh #aitu pengukuran benda ker-a berupa bola

#ang terbuat dari bahan #ang telah ditentukan di-atuhkan kedalam tabung #ang

telah diisi +luida dengan viskositas atau kekentalan #ang ditentukan '$idwan)

1???(.

!iskosita cairan dapat dihitung dengan persamaan Stokes :

7

4 9v

g r

?

('2 212

ρ ρ −


8/14

8eterangan :

r : -ari0-ari bola 'cm(

C1 : bobot -enis bola

C2 : bobot -enis cairan

g : ga#a gravitasi

v : kecepatan bola 'cm.detik01(

ersamaan di atas dapat disederhanakan men-adi :

8eterangan :

% : konstanta bola

t : waktu tempuh bola -atuh 'detik(

!iskosimeter %an#ak itik

Menggunakan viskosimeter semacam ini dapat dilakukan pengukuran pada

beberapa harga kecepatan geser sehingga diperoleh rheogram #ang sempurna.

!iskosimeter #ang termasuk ke dalam -enis viskosimeter ini adalah viskosimeter

rotasi tipe Stormer) %rook+ield) $otovisco dan lain0lain.

• !iskosimeter Brookfield

8

4 9 % 'C1 – C2( t


9/14

III. ALAT DAN BAHAN

III.1 lat :

0 !iskometer %ola ,atuh

0 !iskometer Brookfield

0 %ola

0 Stopwatch0 iknometer

III.2 %ahan :

0 Euadest

0

gr 1

?)D23Ggr ?)D23

9m>

gr 1)2

Fleum ricini 9

( ) ( )

( ) ( )kosong piknometer bobotair berisi piknometer %obot

kosong piknometer bobotgliserin berisi piknometer %obot

−

−


10/14

9gr 1=)11gr 2A)/=

gr 1=)11gr 2A)33

−

−

9gr ?)D23

gr ?)1=2m>?)D23Ggr ?)D23

9m>

gr )?

IV.2 Visositas Cairan

( ) 5.k .CCt4 21 −=

49 viskositas

1C 9 densitas bola

2C 9 dernsitas cairan

k 9 konstanta bola

5 9 multiplikator working angle

!iskositas air :

I. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr

cm.ma=)==.cm

gr 1

cmgr D)=D31s)3

3

33

−

9 s.ma1?)121?

II. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.

cmgr

1cm

gr D)=D31s)

3

33

−

9 s.ma1D)D/D/

III. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr

cm.ma=)==.

cm

gr 1

cm

gr D)=D31s)3/

3

33

−

10


11/14

9 s.ma1=)/?/

3

s.ma1=)/?/s.ma1D)D/D/s.ma1?)121?air 4

++=

9 s.ma1D)?3=

!iskositas gliserin :

I. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.cm

gr

1)2cm

gr

D)=D31s/)2

3

33

−9 s.ma3=)?==?

II. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.

cmgr

1)2cm

gr D)=D31s/)

3

33

−

9 s.ma3=)1?A

III. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr

cm.ma=)==.cm

gr 1)2

cmgr D)=D31s/)32

3

33

−

9 s.ma3A=)=D??

3

s.ma3A=)=D??s.ma3=)1?As.ma3=)?==?gliserin4

++=

9 s.ma3A?)2A21

!iskositas oleum ricini :

I. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.

cm

gr )?

cm

gr D)=D31s11)A?

3

33

−

9 s.maA2)3=1

11


12/14

II. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.

cmgr

)?cm

gr D)=D31s11)3

3

33

−

9 s.maAD)2

III. ( ) 5.k .CCt4 21 −=

= 1.gr cm.ma=)==.

cm

gr )?

cm

gr D)=D31s11)//

3

33

−

9 s.maA33)/2

3

s.maA33)/2s.maAD)2s.maA2)3=1ricinioleum4

++=

9 s.maA2)3=1

V. PROSEDUR !ERJA

!.1 Mengukur viskositas cairan Newton

12

abung pada viskometer bola -atuh diisi dengan cairan #ang akan diukur

viskositasn#a sampai hampir penuh.

imasukkan bola #ang sesuai.

pabila bola sudah turun melampaui garis awal) bola dikembalikan ke

posisi semula dengan cara membalikkan tabung.

itambahkan cairan sampai tabung penuh dan ditutup sedemikian rupa

sehingga tidak terdapat gelembung udara di dalam tabung.

Haktu tempuh bola melalui tabung mulai dari garis m1 sampai m3 dicatat

'dalam detik(.

%obot -enis cairan ditentukan dengan menggunakan piknometer.

ihitung viskositas cairan u-i.


13/14

!.2 Mengukur si+at aliran

DA"TAR PUSTA!A

Martin) .N.) ,. Swarbrick) . *ammarata. 2=. Physical Pharmacy, th ed .

hiladelphia: >ea 5ebiger.

Martin) . 2/. Farmasi Fisik !asar"!asar #imia Fisik dalam $lmu Farmasetik .

,akarta: enerbit Jniversitas Indonesia.

Neuwald)5. 1?==. $heological Studies F+ New *ream %ases Hith he %rook+ield

S#nchro0>ectric !iscometer. %. Soc. &osmetic &hemists !ol.1D: p2130233.

Nugraha) >inus Seta di. 212. Pengaruh #adar &'&"(a se)agai Bahan

Pengental terhadap Sifat Fisik *otion +epelan 'inyak Atsiri Akar wangi

-etivera ianioides '>( nogh(. vailable at :

http:66september.uco".com6BN


14/14

14

Jurnal Viskositas Dan Rheologi Klpk 1 Gol 2

Documents

Transcript of Jurnal Viskositas Dan Rheologi Klpk 1 Gol 2