KONSENTRASI KRITIS MISEL (KKM) DAN ENTALPI (ΔHo) DARI GELATIN PADA BERBAGAI SUHU

 KONSENTRASI KRITIS MISEL (KKM) DAN ENTALPI (ΔH^o) DARI GELATIN PADA BERBAGAI SUHU

        Dalam suatu sistem biner (surfaktan-air), surfaktan dapat membentuk struktur tertentu bergantung pada konsentrasinya. Surfaktan (Surface Active Agents) merupakan senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan air  dan berperan sebagai senyawa pengarah struktur dalam bentuk misel, dimana bukan molekul tunggal. Misel adalah struktur molekul surfaktan amfilik netral ataupun ionic merukuran kecil (10-100 nm). Misel dapat dibentuk dalam larutan air dengan cara merakit sendiri, didorong oleh interaksi yang menaraik antara bagian hidrofilik surfaktan dan molekul air. Dengan meningkatnya konsentrasi larutan molekul-molekul surfaktan saling manata diri membentuk suatu agregaf. Konsentrasi awal dimana molekul tunggal mengalami agregasi membentuk misel isotropik disebut konsentrasi kritis misel (KKM). Misel-misel tersebut dapat berupa kristal cair karena dapat mengalir seperti cairan, akan tetapi Kristal tersebut memiliki volumenya dalam fungsi keteraturan struktur layaknya Kristal  ( Trisanaryanti, 2018).

Gambar 1. Struktur Surfaktan (Sudiarti, 2014).

        Pada ujung hidrofobik surfaktan merupakan satu rantai atau lebih hidrokarbon yang mengandung 12 atom karbon atau lebih. Molekul-molekul dan ion-ion yang diadsorbsi pada antar muka inilah yang dinamakan surface aktive agent atau surfaktan. Surfaktan disebut juga sebagai amfifil karena molekul atau ionnya yang mempunyai affinitas tertentu terhadap pelarut polar maupun non polar. Hal ini tergantung pada jumlah dan sifat dari gugus-gugus polar dan non polar tersebut. Amfifil dapat bersifat hidrofilik (suka air), lipofilik (suka minyak) atau bersifat seimbang di antara dua sifat ekstrim (Sudiarti, 2014).

        Gelatin berasal dari bahasa latin, gelato yang menggambarkan sifat khas ‘’pembentukan gel dalam air’’. Gelatin secara alami tidak ada, tetapi berasal dari protein kolagen melalui hidrolisis pada struktur sekunder dan struktur yang lebih kompleks dari rantai polipeptida protein kolagen. Gelatin memiliki gugus yang bermuatan oleh bagian tertentu dari rangkaian kolagen mengandung asam amino hidrofilik dan hidrofobik. Bagian hidrofobik dan hidrofilik dapat berubah (berpindah) di permukaan sehingga dapat mengurangi tegangan muka larutan. Pada saat yang sama gelatin memiliki beberapa sifat melindungi stabilitas permukaan yang dibentuk. Ketika molekul-molekul gelatin dipanaskan dapat mengembang sehingga terbentuk gel. Pembentukan gel (gelasi) merupakan suatu fenomena penggabungan atau pengikatan silang rantai-rantai polimer membentuk jalinan tiga dimensi yang kontinyu, sehingga dapat menangkap air di dalamnya menjadi struktur yang kompak dan kaku, yang tahan terhadap aliran di bawah tekanan (Pertiwi et al., 2018).

        Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi, tetapi ketika surfaktan dilarutkan ke dalam air maka tegangan perumkaan dari larutan itu akan turun sampai tercapainya suatu konsentrasi. Konsentrasi dimana tegangan permukaan turun disebut konsentrasi kritis misel. Konsentrasi kritis misel (kkm) dapat ditentukan dari ketika sejumlah kecil dari surfakatan ditambahkan ke dalam air , ion-ion surfaktan atau molekul-molekul pada surfaktan terorientasi pada gugus hidrofil ke dalam air dan gugus hidrofob (menjauhi air). Surfaktan dapat dilarutkan dalam minyak maka gugus hidrofob akan ikut dengan minyak dan gugus hidrofil mejauhi minyak. Larutan menjadi jenuh dalam keadaan normal, tetapi pada kebanyakan surfakta, apabila dilarutkan pada cairan maka akan membentuk misel (Yazid, 2005).

        Konsentrasi kritis misel merupakan konsentrasi yang optimum dari penggunaan surfaktan atau disebut dengan agen aktif permukaan yang mengandung kedua gugus hidrofobik (rantai hidrokarbon) dan gugus hidrofolik (polar) dalam molekul surfaktan yang sama. Dalam larutan berair molekul surfaktan mulai berkumpul dan membentuk misel dalam konsentrasi yang disebut sebagai konsentrasi misel kritis. Gugus aromatik dalam gugus hidrokarbon akan memperbesar nilai konsentrasi misel kritis dan juga memperbesar kelarutannya. Adanya garam menurunkan nilai konsentrasi misel kritis surfaktan ion. Penurunan konsentrasi misel kritis hanya bergantung pada konsentrasi ion lawa yaitu makin besar konsentrasinya maka makin turun konsentrasi misel kritisnya. Untuk menetapkan nilai konsentrasi kritis misel dapat dilakukan dengan mengukur tegangan permukaan atau tegangan antar muka larutan surfaktan sebagai fungsi dari konsentrasi (Vishnyakov et al., 2013).

Gambar 2. Kondisi surfaktan sebelum dan sesudah melewati titik KKM (Ramadhan et al., 2022).

        Setelah melewati titik KMK, agregat misel yang terbentuk akan semakin banyak karena surfaktan sudah tidak bisa menurunkan tegangan permukaan sehingga surfaktan tersebut akan berinteraksi satu sama lain antara ekor dengan ekor dan membentuk misel. Misel yang semakin banyak ini kemudian akan berinteraksi juga dengan lebih banyak molekul zat aktif farmasi dan dengan demikian akan semakin banyak zat aktif farmasi yang akan larut dalam pelarut, dibuktikan dengan hasil kedua penelitian diatas dimana setelah titik KMK kelarutan zat aktif farmasi akan semakin tinggi (Ramadhan et al., 2022).

        Semakin tinggi konsentrasi surfaktan menyebabkan tegangan antar muka makin rendah sampai mencapai suhu konsentrasi dimana tegangan antar muka konstan. Pada konsentrasi yang sangat rendah molekul bergerak bebas dan dapat berjajar datar diatas permukaan, dengan meningkatnya konsentrasi maka molekul juga meningkat, reaksi berlangsung secara spontan (Vishnyakov et al., 2013).

        Penentuan nilai konsentrasi misel kritis juga dapat digunakan metode tegangan permukaan dengan alat Du Nouy termometer dimana prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan cincin yang tercelup pada permukaan atau antar permukaan. Metode ini didasarkan bahwa tegangan permukaan dari larutan sufraktan akan turun secara cepat dengan meningkatnya konsentrasi pada titik CMC, dari titik CMC ini sampai peningkatan konsentrasi selanjutnya maka tegangan permukaan tidak akan turun lagi (Wahyuni et al., 2014).

DAFTAR PUSTAKA

Pertiwi, M., Y. Atma., A.Z.A. Mustofa dan R.Maisaroh. 2018. ‘’Karakteristik Fisik dan Kimia Geltin dari Tulang Ikan Patin dengan Pre-Treatment Asam Nitrat’’. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. Vol. 7 (2) : 83-91.

Ramadhan, M. R., R. Ariyani dan G. C. E. Darma. 2022. “Kajian Pustaka: Penentuan Nilai Konsentrasi Misel Kritis (KMK) Surfaktan serta Pengaruhnya terhadap Kelarutan Zat Aktif Farmasi”. Bandung Conference Series: Pharmacy. Vol. 2 (2) : 183 – 189.

Sudiarti, T. 2014. “Tegangan permukaan Inhibitor Korosi baja Karbon Dalam Lingkungan Air Sadah”. Jurnal Sains Dasar. Vol. 3(2): 118-123.

Trisunaryanti, W. 2018. Material Katalis dan Karakternya. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Vishnyakov, A., M.T. Lee, dan A.V. Neimark. 2013. ‘’Prediction Of The Critical Micelle Concentration Of Nonionic Surfactans by Dissipative Particle Dynamics Simulation’’. Journal of Physical Chemistry Letters. Vol. 4 (2) : 797-802.

Wahyuni, R., A. Halim, dan R. Trifarmila. 2014. ‘’ Uji Pengaruh Surfaktan Tween 80 dan Span 80 Terhadap Solubilisasi Dekstrometorfan Hidrobromida’’. Jurnal Farmasi Higea. Vol. 6(1) : 1-10.

Yazid, Eistein. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedic. Yogyakarta: Penerbit Andi.