Seperti diketahui bersama bahwa tiap-tiap zat memiliki permukaan. Contohnya yaitu permukaan meja, permukaan air, permukaan pintu, dan lain-lain. Bila fase-fase berada bersama-sama, batas antara keduanya disebut suatu ANTARMUKA. Diantara permukaan kedua fase terdapat sebuah gaya. Gaya ini lah yang disebut sebagai Tegangan Antarmuka. Berdasarkan gambaran di atas maka tegangan antarmuka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cairan yang tidak dapat tercampur.
Selain istilah tegangan antarmuka dikenal pula istilah Tegangan Permukaan. Tegangan permukaan terjadi karena adanya gaya kohesi yaitu gaya tarik-menarik antar partikel sejenis. Telah diketahui bahwa ada tiga fase benda yaitu fase cair, fase padat, dan fase gas.
Berdasarkan penggabungan ketiga fase tersebut maka dapat digolongan jenis antarmuka yang terjadi diantara ketiga fase tersebut.
| Fase |
Tipe dan contoh antarmuka |
| Gas/gas |
Tidak ada kemungkinan ada antarmuka |
| Gas/cairan |
Permukaan cairan, air yang berada di atmosfer |
| Gas/padatan |
Permukaan padat, bagian atas meja |
| Cairan/cairan |
Antarmuka cairan-cairan, emulsi |
| Cairan/padatan |
Antarmuka cairan padat, suspense |
| Padatan/padatan |
Antarmuka padatan-padatan, partikel. Partikel serbuk yang sering mendekat. |
Tabel Penggolongan Antarmuka
Tegangan permukaan adalah gaya per satuan panjang yang diberikan sejajar dengan permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam. Tegangan permukaaan mempunyai satuan dyne dalam cgs.
Tegangan antarmuka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur, mempunyai satuan dyne/cm. Tegangan antarmuka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesive dua fase cair yang membentuk suatu antarmuka adalah lebih besar daripada bila suatu fase cair dan suatu fase gas berada bersama-sama. Jadi, bila cairan bercampur dengan sempurna, tidak ada tegangan antarmuka yang terjadi.
Secara matematis, besar tegangan permukaan untuk benda yang memiliki satu permukaan dapat ditulis dalam persamaan berikut.
γ = F / L
dimana:
γ = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya permukaan (N)
L = panjang permukaan benda (m)
Jika lapisan yang terbentuk memiliki dua permukaan maka persamaannya
γ = F / 2L
Energi Bebas Permukaan
Enegi bebas permukaan adalah kerja yang harus dilakukan untuk memperbesar permukaan dengan satu satuan luas.
dimana :
W adalah kerja yang dilakukan atau kenaikan energy bebas permukaan yang dinyatakan dalam erg,
γ adalah tegangan permukaan dalam dyne/cm
Delta A adalah kenaikan luas dalam cm2.
Setiap bentuk energi dapat dibagi dalam faktor intensitas dan faktor kapasitas. Tegangan permukaan adalah faktor intensitas, dan perubahan luas permukaan adalah faktor kapasitas dari energy bebas permukaan. Jadi, tegangan permukaan dapat didefinisikan sebagai perubahan energi bebas permukaan per satuan.
Aplikasi Tegangan Antarmuka
-
Aplikasi dari adsorpsi pada antarmuka cairan adalah aktivitas antibakteri dari zat aktif permukaan tertentu. Surfaktan tersebut mungkin memengaruhi aktivitas senyawa antibakteri atau bisa jadi zat itu sendiri memberikan suatu kerja antibakteri. Contoh :
-
Dengan konsentrasi rendah surfaktan pada heksilresoksinol akan membantu penetrasi zat tersebut ke dalam cacing kremi Ascaris. Hal ini disebabkan karena terjadinya penurunan tegangan antarmuka antara fase cair dan dinding sel organisme, sehingga mempermudah adsorpsi dan penyebaran heksiresorsinol di atas permukaan cacing.
-
Senyawa amonium kuarterner yang merupakan salah satu surfaktan justru mempunyai aktivitas antibakteri dengan mekanisme menaikkan permeabilitas (kebocoran) membran sel lipid yang menyebabkan kematian organisme tersebut dikarenakan hilangnya bahan-bahan esensial dari sel.
-
Aplikasi adsorpsi antarmuka padat/cair berupa fenomena pembasahan dan proses deterjen.
Zat pembasah yang merupakan suatu surfaktan dapat menurunkan sudut kontak
dengan membantu memindahkan fase udara pada permukaan dan menggantikannya dengan suatu fase cair.
Contoh:
- pendispersian obat-obat seperti sulfur, arang dan serbuk-serbuk lain dengan air,
- pemindahan udara dari matriks kapas dan perban penyerap sehingga larutan obat bisa diadsorbsi untuk pemakaian pada berbagai daerah tubuh;
- pemindahan kotoran dan sisa- sisa dengan menggunakan deterjen dalam pencucian luka; dan
- pemakaian losio dan spray obat pada permukaan kulit dan selaput lendir.
Deterjen adalah surfaktan yang digunakan untuk menghilangkan kotoran. Proses deterjensi adalah suatu proses kompleks penghilangan benda – benda asing dari permukaan. Proses itu meliputi pembasahan awal dari kotoran dan permukaan yang akan dibersihkan, deflokulasi
dan suspensi, pengemulsian atau pelarutan dari partikel – partikel kotoran; dan kadang – kadang pembusaan dari zat untuk mengambil dan menghilangkan partikel – partikel dengan pencucian.
Sumber :
Santi. Sinala, Farmasi Fisika, 2016, Kementrian Kesehatan Republik Indonesia.