The World of Words

I. PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Biofisik ialah sifat dari fisik dan kimia yang mempengaruhi suatu zat atau benda. Pada umumnya, biofisik mencakup tentang tegangan permukaan, emulsi, bobot jenis, buffer, koloid, dan tekanan osmotik.

Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair di permukaan zat cair. Tegangan permukaan termasuk bagian dari gejala fisika. Di bagian dalam molekul cairan dikelilingi oleh molekul lain, sedangkan pada permukaan cairan tidak ada satu pun molekul. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul tersebut dinaikkan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bawah permukaan cairan (Young et al. 2002).

Bobot jenis merupakan perbandingan dari massa suatu benda atau zat dengan massa air atau pelarut pada volume serta suhu yang tetap dan sama. Bobot jenis juga sering disebut massa jenis dalam istilah fisika. Pengukuran bobot jenis dapat dilakukan dengan densitometer atau hidrometer. Hidrometer ialah alat untuk mengukur densitas suatu larutan pada suatu kondisi tertentu (Anonim 1999). Biasanya hidrometer terbuat dari pipa kaca dengan gelembung berisi di bawahnya. Hidrometer biasa dipakai pada indutri Anggur contohnya digunakan untuk mengukur perubahan densitas yang diakibatkan oleh proses fermentasi guna memperoleh anggur yang berkualitas (Anonim 1999).

Emulsi adalah sistem dua fase, yang salah satu cairannya terdispersi dalam cairan yang lain, dalam bentuk tetesan kecil. Jika sabun yang merupakan fase terdispersi dan larutan air merupakan fase pembawa, sistem ini disebut emulsi sabun dalam air (o/w). Sebaliknya, jika air atau larutan air yang merupakan fase terdispersi dan sabun atau bahan seperti sabun sebagai fase pembawa, sistem ini disebut emulsi air dalam sabun (w/o).

Emulsi dapat distabilkan dengan penambahan bahan pengemulsi yang mencegah koalesensi, yaitu penyatuan tetesan kecil menjadi tetesan besar dan akhirnya menjadi suatu fase tunggal yang memisah (Anonim 1995). Emulsi terdiri 2 atau lebih zat cair yang sebetulnya tidak dapat bercampur (immicible), hal ini biasa terjadi pada air dengan minyak lemak. Salah satu dari zat cair tersebut tersebar berbentuk butiran-butiran kecil ke dalam zat cair yang lain distabilkan dengan zat pengemulsi.

1.2 TUJUAN

Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui dan menunjukkan aspek biofisik yang terkait dengan proses biokimia pada berbagai jenis larutan yang meliputi perbedaan bobot jenis larutan, tegangan permukaan larutan, dan sifat berbagai jenis emulsi.

II. METODE PRAKTIKUM

2.1 WAKTU DAN TEMPAT

Praktikum Biofisik ini dilakukan pada hari Selasa, 14 September 2010, pada pukul 08.00 – 11.00 WIB yang berlokasi di Laboratorium 5, Departemen Biologi – FMIPA IPB.

2.2 ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah mikroskop, rangkaian urinometer (hidrometer, gelas ukur, dan termometer), gelas ukur 5 ml, jarum, gelas arloji, tabung reaksi, mortar, dan pipet.

Sedangkan bahan yang digunakan adalah larutan NaCl 0,3%, NaCl 0,9%, NaCl 5%, NaCl20%, albumin, air kelapa, air kran, urin manusia, alcohol, minyak tanah, air sabun, dan gum arab.

2.3 PROSEDUR PERCOBAAN

Pada tahap awal dilakukan percobaan mengukur bobot jenis cairan, yaitu larutan alamiah dan urin manusia. Pada pengukuran bobot jenis larutan alamiah digunakan Bahan Akuades, NaCl 0,3%, NaCl 0,9%, NaCl 5%, Glukosa, air kelapa, air kran dan larutan albumin 1%. Sebelum dilakukan pengukuran BJ, bahan-bahan yang akan digunakan diukur suhunya kemudian dicatat, lalu Hidrometer dimasukkan ke dalam gelas ukur dan dilepaskan sehingga hidrometer mengapung di atas larutan, dan skala yang terbaca pun dicatat. Hal yang sama dilakukan pada pengukuran bobot jenis urin manusia, hanya saja dengan menggunakan rangkaian alat urinometer. Sebelumnya, temperature urin dihitung dengan memasukkan urin ke dalam gelas ukur sekitar ¾ gelas, dan suhu pun diukur dengan temperatur. Selanjutnya dengan menggunakan hidrometer, urin dimasukkan ke dalam gelas ukur kemudian dilepaskan sehingga hidrometer mengapung di atas larutan dan skala BJ yang terbaca pun dicatat.

Percobaan untuk menentukan tegangan permukaan cairan dilakukan dengan dua tahap, yaitu dengan menggunakan jarum, dan yang kedua dengan menghitung jumlah tetes cairan. Pengujian tegangan permukaan dengan menggunakan jarum dilakukan dengan tahap awal mencuci gelas arloji hingga bersih kemudian dikeringkan. Kemudian jarum diletakkan pada inti gelas arloji. Cairan yang akan diuji dituang secara perlahan-lahan dari tepi gelas arloji dan kondisi jarum diamati, tenggelam atau terapung. Sementara pada penghitungan jumlah tetesan dan tegangan permukaan digunakan larutan NaCl 20%, Alkohol, minyak tanah, air sabun. Langkah awal, cairan yang akan diuji diukur dan dipipet sebanyak 1-2 ml. Pipet pun dipegang secara tegak lurus. Jumlah tetesan dihitung hingga pipet kosong, kemudian jumlah tetesan dicatat.

Untuk percobaan emulsi, digunakan lima jenis emulsi, yaitu emulsi minyak kelapa dan air, emulsi minyak kelapa dan sabun, emulsi minyak kelapa dan gum arab,emulsi alamiah, dan emulsi industri. Untuk mengamati emulsi pada minyak kelapa dan air, langkah awal yaitu dengan memasukkan minyak kelapa dan air ke dalam tabung reaksi yang terpisah dengan volume yang sama. Kedua larutan tadi dicampurkan, lalu dikocok hingga kedua larutan tadi tercampur. Kemudian tingkat kestabilan emulsi diamati dan dicatat. Emulsi tersebut dikocok lagi dan diamati kembali kestabilannya. Untuk mengamati di bawah mikroskop, emulsi ditambahkan sudan. Sudan merah berfungsi mewarnai minyak sehingga minyak mudah dibedakan dengan air. Berdasarkan pendispersi dan yang terdispersi, emulsi diamati termasuk tipe emulsi w/o atau o/w. Hal yang sama dilakukan pada keempat emulsi lainnya, diamati tingkat kestabilan dan tipenya kemudian dicatat.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 DATA DAN HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Data Pengukuran Berat Jenis Cairan Alami

Larutan	Suhu larutan	BJ terbaca (g/ml)	FK	BJ terkoreksi
Akuades	27oC	1,004	0,0003	1,0037
NaCl 0,3%	29 oC	1,004	0,0003	1,0043
NaCl 0,9%	29 oC	1,008	0,0003	1,0083
NaCl 5% Air Kelapa Air Kran Lar. Albumin	29 oC 29oC 28oC 26oC	1,036 1,016 1,002 1,004	0,0003 0,0003 0 0,0007	1,0083 1,0163 Netral 1,0033

Tabel 3. Tegangan Permukaan Cairan Alami

Jenis cairan	Pengamatan
Akuades	Terapung
Cairan Empedu	Tenggelam
Air Kelapa	Terapung
Air Kran	Terapung
Lar. Deterjen	Tenggelam

Tabel 4. Jumlah Tetesan Cairan Alami

Jenis cairan	Jumlah Tetesan (tetes)
Akuades	67
NaCl	63
Alkohol	104
Minyak Tanah	104
Air Sabun	108

3.2 PEMBAHASAN

Pada pengukuran Bobot Jenis (BJ) cairan alami, didapatkan hasil yang bervariatif dengan akuades sebagai pembanding, dimana akuades memiliki BJ 1,004 g/ml. Cairan NaCl 5% terlihat memiliki BJ tertinggi, berbeda dengan air kran yang memiliki BJ terrendah, yaitu 1,002 g/ml dengan faktor koreksi 0 (tabel 1). Sementara BJ pada urin relatif lebih tinggi dibandingkan dengan cairan-cairan alami (tabel 2). Hal ini dikarenakan Hal ini disebabkan adanya zat terlarut yang ada dalam beberapa cairan yang diukur yang menambah bobot larutan, semakin banyak zat yang terlarut maka semakin besar pula bobot jenisnya. Pada cairan alami memiliki kandungan zat lain yang relatif jauh lebih sedikit dibandingkan dengan urin yang mengandung zat-zat sekresi dari dalam tubuh.

Pada pengujian tegangan permukaan, didapatkan cairan akuades, air kelapa, dan air kran dapat menahan jarum di atas permukaan cairan. Sementara cairan empedu dan air sabun tidak dapat menahan jarum pada permukaannya, sehingga jarum tenggelam pada kedua cairan tersebut (tabel 3). Hal ini membuktikan bahwa cairan empedu dan air sabun memiliki tegangan permukaan yang rendah, berbeda halnya dengan cairan akuades, air kelapa, dan air yang memiliki tegangan permukaan yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan dengan konsep tegangan permukaan yang menggunakan sifat kohesi-adhesi antarmolekul zat pada cairan. Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis (Young et al.,2002).

Konsep tegangan permukaan pun berpengaruh dalam percobaan jumlah tetesan cairan alami. Dari hasil percobaan, NaCl memiliki jumlah tetesan yang paling sedikit, sementara alkohol, minyak tanah, dan air sabun cenderung memiliki jumlah tetesan di atas 100 tetes (tabel 4). Tegangan permukaan berbanding terbalik dengan jumlah tetasan. Semakin besar tegangan permukaan suatu cairan, jumlah tetesan yang terbentuk akan semakin sedikit dikarenakan tegangan permukaan akan menghambat pembentukan tetesan pada suatu cairan. Hal ini membuktikan akuades dan NaCl memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Sedangkan alkohol, minyak tanah dan air sabun cenderung memiliki tegangan permukaan yang relatif rendah.

Pada percobaan terakhir diamati berbagai sifat emulsi. Pada emulsi minyak dan air terlihat bahwa emulsi ini tidak stabil walaupun telah dikocok (tabel 5). Ketika diamati di bawah mikroskop, terlihat bahwa tipe emulsinya adalah w/o, yaitu water in oil. Artinya, pada emulsi ini minyak lebih mendominasi, dengan kata lain, air menjadi pendispersi, sementara minyak terdispersi oleh air. Pengamatan di bawah mikroskop dilakukan dengan tetesan sudan pada emulsi, yaitu pewarna yang akan mengikat minyak, sehingga pengamatan akan lebih mudah dilakukan dalam membedakan minyak dan cairan selain minyak. Berbeda halnya dengan emulsi minyak dan air, emulsi kelapa dengan gum arab memperlihatkan tingkat kestabilan yang medium, dengan tipe emulsi o/w, yaitu oil in water (gambar 2). Hal ini dikarenakan gum arab cenderung menstabilkan minyak. Sementara itu, kecenderungan yang sama terjadi pada emulsi minyak kelapa dan sabun; emulsi alamiah (susu); dan emulsi industri (margarin)(gambar 1,3,4). Pada ketiganya terlihat kestabilan pada emulsi, setelah maupun sebelum dilakukan pengocokan. Pada emulsi minyak kelapa dan sabun terjadi emulsi yang stabil dikarenakan kemampuan air sabun untuk mengikat molekul minyak.

40 x 10 Gambar 1. Emulsi minyak kelapa dan sabun	40 x 10 Gambar 2. Emulsi minyak kelapa dan Gum arab
40 x 10 Gambar 3. Emulsi Alamiah	40 x 10 Gambar 4. Emulsi Industri

IV. KESIMPULAN

Bobot Jenis (BJ) suatu larutan dapat diukur dengan hidrometer. Sementara untuk mengukur BJ urin digunakan urinometer. BJ suatu cairan bervariasi dan dipengaruhi oleh banyaknya zat yang terlarut pada suatu cairan. Dalam pengukuran, dapat terjadi kesalahan saat suhu larutan tidak sama dengan suhu alat, namun hal itu dapat dikurangi dengan penguitungan BJ terkoreksi. Untuk tegangan permukaan dilihat dari seberapa kuat permukaan suatu cairan untuk menahan suatu benda, semakin kuat maka semakin baik, dan berbanding terbalik dengan pembentukan tetes-tetes larutan. Sementara pada emulsi, terdapat dua tipe, yaitu o/w dan w/o dengan kestabilan yang berbeda-beda, tergantung sifat zat yang terkandung pada emulsi tersebut.

V. DAFTAR PUSTAKA

Anonim.1999. How To Use A Hydrometer in Winemaking (terhubung berkala) www.Anonim.asn.au-home-jfuller-liquids-hydrometers [25 September 2010].

Anonim.1999. Making and Using Hydrometer (terhubung berkala) www.grapestompers.comarticleshydrometer_use [25 September 2010].

Anonim. 1995. Farmakope Indonesia Edisi IV, Departemen Kesehatan Republik Indonesia, Jakarta.

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A.2002.Fisika Universitas (terjemahan). Jakarta : Erlangga.