Ilmu pengetahuan dan teknologi selalu berkembang dan mengalami kemajuan, sesuai dengan perkembangan zaman dan perkembangan cara berpikir manusia. Dalam dunia kefarmasian tidak akan pernah lepas dari obat-obatan, Obat dalam arti luas ialah setiap zat kimia yang dapat mempengaruhi proses hidup seseorang, maka dalam pembuatannya sangat dibutuhkan ilmu kefarmasian, salah satunya adalah ilmu farmasi fisik yang dapat membantu dalam mempelajari sifat-sifat suatu sediaan obat. Oleh karena itu penting bagi kita untuk mengetahui cara pembuatan obat tersebut, sehingga kita mampu untuk membuat obat-obatan baru yang selama ini belum pernah ditemukan, akan tetapi didalam pembuatan obat tersebut ada reaksi-reaksi yang berlangsung diantara zat- zat yang akan dicampurkan dan membentuk sebuah obat, yang mana penting bagi kita untuk mempelajari reaksi-reaksi tersebut yang sebagiannya termuat dalam pelajaran farmasi fisik.

Sebagai mana yang telah diterangkan diatas bahwa penting bagi kita untuk mengetahui reaksi yang ditimbulkan bahan obat tersebut dan juga waktu kadaluarsa sediaan tersebut. Oleh karna itu sebagai mahasiswa farmasi dituntut untuk mempelajari semua itu dalam mata pelajaran farmasi fisika yang nantinya akan menjadi bekal untuk kita yang kelak akan menjadi calon apoteker dimasa akan datang.

B. Tujuan

Tujuan dalam penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan tentang pelajaran farmasi fisika dan penerapan ilmunya didalam bidang farmasi.

C. Metode Penulisan

Metode yang digunakan adalah metode observasi dan kepustakaan. Sedangkan metode penelitian yang digunakan adalah metode studi pustaka dimana penulis membaca buku-buku yang berkaitan dengan penulisan makalah ini.

D. Pembatasan Masalah

Untuk memperjelas ruang lingkup pembahasan, maka masalah yang dibahas dibatasi pada masalah tentang :

a. Perubahan fase dan aturan fase

b. Bunyi hukum Termodinamika I dan II

c. Sifat fisik molekul obat

d. Konsep-konsep reaksi dan orde reaksi serta cara menentukan waktu kadaluarsa obat

E. Perumusan masalah

Berdasarkan latar belakang dan pembatasan masalah tersebut, masalah-masalah yang dibahas dapat dirumuskan sebagai berikut :

a. Bagaimana deskripsi tentang derajat kebebasan?

b. Bagaimana deskripsi bunyi hukum Termodinamika I dan II?

c. Apa yang dimaksud dengan Sifat fisik molekul obat?

d. Bagaimana bila memiliki reaktan-reaktan lebih dari dua lainnya?

BAB II

PEMBAHASAN

A. FASE DAN ATURAN FASE

Fasa adalah bagian sistem dengan komposisi kimia dan sifat – sifat fisik seragam, yang terpisah dari bagian sistem lain oleh suatu bidang batas. Pemahaman perilaku fasa mulai berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Untuk sistem satu komponen, persamaan Clausius dan Clausisus – Clapeyron menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dengan perubahan suhu.

Sedangkan pada sistem dua komponen, larutan ideal mengikuti hukum Raoult. Larutan non elektrolit nyata (real) akan mengikuti hukum Henry. Sifat – sifat koligatif dari larutan dua komponen akan dibahas pada bab ini.

Perubahan fasa dari padat ke cair dan selanjutnya menjadi gas (pada tekanan tetap) dapat dipahami dengan melihat kurva energi bebas Gibbs terhadap suhu atau potensial kimia terhadap suhu.

Gambar 3.2. Kebergantungan energi Gibbs pada fasa – fasa padat, cair dan gas terhadap suhu pada tekanan tetap

Kesetimbangan Gas – Cair dari Campuran Ideal Dua Komponen

Jika campuran dua cairan nyata (real) berada dalam kesetimbangan dengan uapnya pada suhu tetap, potensial kimia dari masing – masing komponen adalah sama dalam fasa gas dan cairnya.

Di dalam setiap fasa, terdapat konsentrasi C-1 yang dibutuhkan untuk menetapkan komposisi fasa sebanyak-banyaknya. Jika fraksi mol digunakan untuk mengukur konsentrasi, sesuatu dibutuhkan untuk menentukan fraksi mol semua komponen, komponen yang tersisa bisa ditentukan karena jumlah dari fraksi mol menjadi satu kesatuan. Karena terdapat P fasa, maka ada P(C-1) komposisi variabel. Tekanan dan suhu yang sudah ditentukan memberikan P(C-1) + 2 variabel intensif jika sistemnya berdasarkan fasa demi fasa.

Pada tahun 1884, Raoult mengemukakan hubungan sederhana yang dapat digunakan untuk memperkirakan tekanan parsial zat i di atas larutan (P_i ) dari suatu komponen dalam larutan.

Pernyataan ini disebut sebagai Hukum Raoult, yang akan dipenuhi bila komponen – komponen dalam larutan mempunyai sifat yang mirip atau antaraksi antar larutan besarnya sama dengan interaksi di dalam larutan (A – B = A – A = B – B). Campuran yang demikian disebut sebagai campuran ideal, contohnya campuran benzena dan toluena. Campuran ideal memiliki sifat – sifat

ΔH_mix = 0

ΔV_mix = 0

ΔS_mix = - R Σn_i ln x_i

Struktur kristal cair. Seperti telah dijelaskan, molekul dalam wujud cair bergerak dalam 3 arah dan dapat berputar pada 3 arah sumbu tegak lurus satu terhadap yang lain. Sedangkan dalam wujud padat, molekul tidak bergerak dan tidak mungkin berputar.

Dua tipe utama dari Kristal cair adalah bentuk smektik (seperti sabun atau lemak) dan nematik (seperti jarum). Pada bentuk smektik, molekul bergerak dalam dua arah dan hanya berputar pada satu sumbu. Pada bentuk nematik, molekul juga hanya berputar pada satu sumbu tetapi bergerak dalam tiga dimensi. Tipe ketiga (Kristal kolesterol) ada juga tapi dapat disebut sebagai hal khusus dari tipe nematik.

Struktur smektik mungkin merupakan struktur yang paling berarti dalam bidang farmasi, kerena fase ini biasanya terbentuk dalam campuran terner (mungkin lebih) yang berisi surfaktan, air dan zat tambahan yang amfifilik lemak atau nonpolar.

Sifat dan ciri kristal cair. Karena keadaannya yang merupakan peralihan, Kristal cair mempunyai beberapa sifat zat cair dan beberapa sifat zat padat. Sebagai contoh, Kristal cair bergerak, oleh karena itu dapat dikatakan mempunyai sifat mengalir seperti cairan. Pada saat yang sama Kristal cair juga mempunyai sifat sebagai birefringent, suatu sifat yang berhubungan dengan Kristal. Dalam keadaan tersebut, cahaya yang melewati zat dibagi atas dua komponen dengan kecepatan berbeda dan juga dengan indeks bias yang berbeda.

Aturan fase

J. Willard Gibbs dikenal sebagai orang yang membuat aturan fase, suatu petunjuk yang berguna untuk menghubungkan pengaruh dari jumlah terkecil variable bebas (misalnya temperature, tekanan dan konsentrasi) pada berbagai fase (padat, cair dan gas) yang terdapat berada dalam system kesetimbangan yang berisi komponen dalam jumlah tertentu. Aturan fase diperlihatkan sebagai berikut:

F = C – P + 2

Dimana F adalah jumlah derajat kebebasan dalam system, C adalah jumlah komponen, dan P adalah jumlah fase yang ada.

Jumlah komponen adalah jumlah terkecil zat pendukung dimana komposisi dari setiap fase dari system ini dalam kesetimbangan dapat dinyatakan dalam bentuk rumus kimia atau persamaan. Jumlah komponen dalam campuran kesetimbangan es, air, dan uap air adalah satu, karena komposisi dari ketiga fase ini ditentukan oleh rumus kimianya, H₂O.

Jumlah derajat kebebasan adalah jumlah terkecil variable intensif (temperature, tekanan, konsentrasi, indeks bias, kerapatan, viskositas dan sebagainya) yang harus ada untuk menetapkan system secara sempurna. Dibawah ini diterangkan kegunaan dari aturan fase. Walaupun sejumlah besar sifat intensif dihubungkan dengan setiap system, tidak perlu melaporkan semua ini untuk menentukan system. Sebagai contoh misalnya ada system yang berupa cairan misalnya air, dalam kesetimbangan dengan system uapnya. Dengan menetapkan temperature, system dapat ditentukan secara sempurna karena tekanan dimana cairan dan uap berada bersama-sama juga tertentu. Jika kita memutuskan untuk bekerja pada tekanan tertentu, maka temperature dengan sendirinya tertentu juga. Ini juga sesuai dengan aturan fase, karena persamaannya sekarang menjadi :

F = 1 – 2 + 2 = 1

Jika komponen tidak ada atau berada pada tingkat yang diabaikan dalam salah satu fasa dari sistem, akan ada lebih sedikit satu variabel intensif untuk fasa tersebut sejak konsentrasi diabaikan dari satu unsur. Juga akan ada satu relasi kesetimbangan yang lebih sedikit. Aturan fasa berlaku untuk semua sistem terlepas dari apakah semua fasa memiliki jumlah komponen yang sama atau tidak. Aturan ini berlaku hanya untuk apa yang telah disebut sistem kimia biasa. Sifatdari beberapa system mungkin lebih tergantung pada medan listrik atau magnet seluruh sistem atau intensitas cahaya yang bersinar melalui sistem. Jika sifat seperti intensif tambahan signifikan (dalam sistem kimia biasa variabel intensif dapat diabaikan), mereka harus ditambahkan ke jumlah variabel dan salah satu kemudian akan memiliki, misalnya Φ = C + 3 – P. Dalam praktek, kita hampir selalu berurusan dengan sistem yang variable tambahan tersebut tidak memiliki pengaruh yang nyata pada sistem, dan karena itu mereka dapat dibiarkan keluar dari pertimbangan semua.Aturan fasa merupakan penyamarataan yang penting meskipun hal ini tidak memberitahu kita kepada kesimpulan dalam contoh sistem yang sederhana tetapi aturan fasa merupakan panduan berharga untuk menjelaskan kesetimbangan fasa di dalam sistem kompleks.

Kesetimbangan Fasa adalah suatu keadaan dimana suatu zat memiliki komposisi yang pasti pada kedua fasanya pada suhu dan tekanan tertentu, biasanya pada fasa cair dan uapnya. Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan.

FAKTOR YANG DAPAT MENGGESER LETAK KESETIMBANGAN ADALAH :
a. Perubahan konsentrasi salah satu zat
b. Perubahan volume atau tekanan
c. Perubahan suhu
Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem. Diagram fasa. Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel, Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis.

Sistem Dua Komponen dengan Fasa Padat – Cair

Sistem biner paling sederhana yang mengandung fasa padat dan cair ditemui bila komponen – komponennya saling bercampur dalam fas cair tetapi sama sekali tidak bercampur pada fasa padat, sehingga hanya fasa padat dari komponen murni yang akan keluar dari larutan yang mendingin. Sistem seperti itu digambarkan dalam diagram fasa Bi dan Cd berikut.

Gambar 3.9. Kurva pendinginan dan diagram fasa suhu – persen berat untuk sistem Bi – Cd

Bila suatu cairan yang mengandung hanya satu komponen didinginkan, plot suhu terhadap waktu memiliki lereng yang hampir tetap. Pada suhu mengkristalnya padatan yang keluar dari cairan, kurva pendingin akan mendatar jika pendinginan berlangsung lambat. Patahan pada kurva pendinginan disebabkan oleh terlepasnya kalor ketika cairan memadat. Hal ini ditunjukkan pada bagian kiri gambar 3.9, yaitu cairan hanya mengandung Bi (ditandai dengan komposisi Cd 0%) pada suhu 273^oC dan cairan yang hanya mengandung Cd (ditandai dengan komposisi Cd 100%) pada suhu 323^oC.

Jika suatu larutan didinginkan, terjadi perubahan lereng kurva pendinginan pada suhu mulai mengkristalnya salah satu komponen dari larutan, yang kemudian memadat. Perubahan lereng ini disebabkan oleh lepasnya kalor karena proses kristalisasi dari padatan yan gkeluar dari larutan dan juga oleh perubahan kapasitas kalor. Hal ini dapat terlihat pada komposisi 20% dan 80% Cd. Untuk komposisi 40% Cd pada suhu 140^oC, terjadi pertemuan antara lereng kurva pedinginan Bi dan Cd yang menghasilkan garis mendatar. Pada suhu ini, Bi dan Cd mengkristal dan keluar dari larutan, menghasilkan padatan Bi dan Cd murni. Kondisi dimana larutan menghasilkan dua padatan ini disebut titik eutektik, yang hanya terjadi pada komposisi dan suhu tertentu. Pada titik eutektik terdapat tiga fasa, yaitu Bi padat, Cd padat dan larutan yang mengandung 40% Cd. Derajat kebebasan untuk titik ini adalah 0, sehingga titik eutektik adalah invarian. Eutektik bukan merupakan fasa, tetapi kondisi dimana terdapat campuran yang mengandung dua fasa padat yang berstruktur butiran halus.

B. TERMODINAMIKA

Termodinamika berkaitan dengan hubungan kuantitatif antara panas dan bentuk lain dari energy, termasuk mekanika, kimia, elektrolit dan energy radiasi. Suatu benda dikatakan memiliki energy kinetik dikerenakan gerakannya atau gerakan dari bagian-bagiannya, seperti molekul, atom dan electron, serta memiliki energy potensial disebabkan oleh posisinya atau konfigurasi dari bagian-bagiannya. Tidak mungkin untuk mengetahui harga mutlak energy suatu system; lebih tepat dikatakan, mencatat perubahan energy yang terjadi saat suatu system mengalami perubahan. Perubahan energy mekanik dinyatakan dalam erg atau joule dan perubahan panas dalam kalori.

Count Rumford pada tahun 1978 dan James Joule tahun 1849 menunjukkkan hubungan antara kerja mekanik dan panas. Saat ini satu kalori, sebagaimana didefinisikan uloh U.S. National Bureau of standards, sama dengan 4,1840 x 10^-7 erg atau 4,1840 joule, hingga kerja dan panas dapat dinyatakan dalam satuan yang sama.

Energi Luar

Usaha luar dilakukan oleh sistem, jika kalor ditambahkan (dipanaskan) atau kalor dikurangi (didinginkan) terhadap sistem. Jika kalor diterapkan kepada gas yang menyebabkan perubahan volume gas, usaha luar akan dilakukan oleh gas tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gas ketika volume berubah dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2 pada tekanan p konstan dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dengan perubahan volumenya.

W = p∆V= p(V2 – V1)

Secara umum, usaha dapat dinyatakan sebagai integral tekanan terhadap perubahan volume yang ditulis sebagai

Tekanan dan volume dapat diplot dalam grafik p – V. jika perubahan tekanan dan volume gas dinyatakan dalam bentuk grafik p – V, usaha yang dilakukan gas merupakan luas daerah di bawah grafik p – V. hal ini sesuai dengan operasi integral yang ekuivalen dengan luas daerah di bawah grafik.

Gas dikatakan melakukan usaha apabila volume gas bertambah besar (atau mengembang) dan V2 > V1. sebaliknya, gas dikatakan menerima usaha (atau usaha dilakukan terhadap gas) apabila volume gas mengecil atau V2 < V1 dan usaha gas bernilai negatif.

Energi Dalam

Suatu gas yang berada dalam suhu tertentu dikatakan memiliki energi dalam. Energi dalam gas berkaitan dengan suhu gas tersebut dan merupakan sifat mikroskopik gas tersebut. Meskipun gas tidak melakukan atau menerima usaha, gas tersebut dapat memiliki energi yang tidak tampak tetapi terkandung dalam gas tersebut yang hanya dapat ditinjau secara mikroskopik.

Berdasarkan teori kinetik gas, gas terdiri atas partikel-partikel yang berada dalam keadaan gerak yang acak. Gerakan partikel ini disebabkan energi kinetik rata-rata dari seluruh partikel yang bergerak. Energi kinetik ini berkaitan dengan suhu mutlak gas. Jadi, energi dalam dapat ditinjau sebagai jumlah keseluruhan energi kinetik dan potensial yang terkandung dan dimiliki oleh partikel-partikel di dalam gas tersebut dalam skala mikroskopik. Dan, energi dalam gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Oleh karena itu, perubahan suhu gas akan menyebabkan perubahan energi dalam gas.

untuk gas monoatomik :

untuk gas diatomic :

Dimana ∆U adalah perubahan energi dalam gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta umum gas (R = 8,31 J mol−1 K−1, dan ∆T adalah perubahan suhu gas (dalam kelvin).

HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

Hukum pertama adalah suatu pernyataan dari kekekalan enargi. Dinyatakan bahwa, walaupun energy dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, namun tidak dapat di ciptakan atau di musnahkan. Dengan kata lain, total enargi dari suatu system dan lingkungan disekitarnya (yang sering dinyatakan sebagai system terisolasi) adalah tetap dalam setiap proses. Pernyataan ini berdasarkan kenyataan bahwa berbagai bentuk energy adalah sama, dan jika suatu jenis terbentuk, sejumlah yang sama dari jenuis lain akan hilang. Gambaran relativitas sekarang, dinyatakan oleh persamaan Einstein :

Energi = (perubahan massa) x (kecepatan cahaya)²

Menunjukkan bahwa benda dapat dianggap sebagai bentuk lain dari energy, 1 gram adalah sama denga 9 x 10²⁰ erg. Jumlah energy yang sangat besar ini , jika terlibat dalam perubahan inti, tidaklah penting dalam reaksi kimia biasa.

Table factor intensitas dan kapasitas dari energy.

Bentuk energi	Intensitas atau factor potensial (sifat intensif)	Kapasitas atau factor kuantitas (sifat ektensif)	Unit energy yang lazim digunakan
Panas (termal)	Suhu (derajat)	Perubahan entropi (kal/der)	Kalori
pengembangan	Tekanan (dy ne/cm²)	Perubahan volume (cm³)	Erg
Permukaan	Tegangan permukaan (dy ne/cm)	Perubahan luas (cm²)	Erg
Elektrika	Daya elektromotif atau beda potensial (volt)	Kuantitas elektrik (cuoulomb)	Joule
Kimia	Potensial kimia (kal/mol)	Jumlah mol	kalori

Menurut hukum pertama termodinamika,

∆E = Q – W (1)

Dimana ∆E adalah kenaikan energy dalam, Q = panas yang diabsorbsi, W = kerja yang dilakukan system. Perlu diperhatikan bahwa selalu diperlukan suatu tambahan panas sebelum system dapat melakukan kerja. Sebaliknya kerja yang dilakukan system selalu disertai dengan perubahan panas. Biasanya dalam menuliskan hukum pertama ini, panas yang di absorbs diberi tanda positif +Q dan kerja yang dihasilkan diberi tanda negative –W. sebaliknya, panas yang dikeluarkan dapat diberi tanda negative –Q dan kerja yang diabsorbsi diberi tanda +W. energi dalam adalah hasil gerakan molekul, electron, dan inti dalam suatu system dan bergantung pada sifat yang dapat diukur : tekanan, volume dan suhu. Dua dari variable ini harus diketahui untuk menentukan energy dalam. Untuk suatu peningkatan yang sangat kecil pada energy, dE, persamaan (1) dapat ditulis.

dE = q – w (2)

dimana q adalah panas yang diabsorbsi dan w adalah kerja yang dilakukan selama perubahan kecil dari system. Huruf besar Q dan W digunakan untuₒk panas dan kerja dalam persamaan (1) untuk menyatakan perubahan tertentu dalam kuantitas. Huruf kecil q dan w dalam persamaan (2) menyatakan perubahan yang sangat kecil. Perubahan energy dalam, dibandingkan terhadap pengetahuan tentang harga energy absolute (yang tidak dapat ditetapkan), adalah penting dalam termodinamika. Perubahan tertentu pada energy dalam dituliskan sebagai,

∆E = E₂ – E₁(3)

Dimana E₂merupakan energy dari system pada keadaan akhir, katakanlah 1 gr air pada 1 atmosfer dan 10^oC, dan E₁adalah energy system pada keadaan mula-mula, misalnya 1 gr air pada 5 atmosfer dan 150^oC.

Termokimia

Dalam reaksi kimia dan fisika panas dapat diabsorbsi atau dilepaskan, reaksinya disebut endoterm. Jika panas diansorbsi dan eksoterm jika panbas dilepaskan. Termokimia berhubungan dengan perubahan panas yang menyertai reaksi kimia isothermal. Proses ini biasanya berlangsung pada tekanan (pada dasarnya tetap) atau atmosfer, dan panas yang diabsorbsi sama dengan kenaikan kandungan panas, dalam hal ini Qp = ∆H. jika reaksi berlangsung pada volume tetap, maka Qv = ∆E. pada reaksi yang terjadi dalam larutan, P ∆ V tidak berarti, maka ∆H ͠ ͇ ∆E, pendekatan ini tidak berlaku untuk reaksi yang melibatkan gas.

Dalam reaksi :

C_(s)+ O_2(g)= CO_{2(g) ;}

∆H^o₂₅o_C= -94,052 kal

HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA

"Setiap proses spontan dalam suatu sistem yang terisolasi akan meningkat entropinya". Hukum termodinamika II meramalkan bahwa derajat ketidakteraturan dalam alam semesta akan selalu meningkat.

Panas mengalir secara spontan dari bahan yang lebih panas kebahan yang lebih dingin, dan suatu mesin uap hanya dapat dapat bekerja dengan suatu penurunan suhu dan suatu aliran panas menuju suhu yang labih rendah. Gas mengembang secara alamiah dari tekanan tinggi kerendah, dan molekul zat terlarut berdifusi dari daerah konsentrasi tinggi ke yang lebih rendah. Proses spontan ini tidak akan berlangsung sebaliknya tanpa pengruh dari luar. Walaupun proses tidak reversible secara termodinamika, namun dapat dilangsungkan dalam situasi yang mendekati reversible dengan adanya pengaruh luar.

Efisiensi mesin panas. Bahasan yang penting yaitu mengenai kemungkinan mengubah panas menjadi kerja. Selain panas secara isothermal tidak tersedia untuk kerja, juga panas tidak pernah dapat diubah menjadi kerja secara sempurna. Sifat spontan dari proses alamiah dan batasan dalam mengubah panas menjadi energy kerja merupakan bagian dari hukum kedua termodinamika.

Air terjun dapat digunakan untuk menghasilkan kerja, berdasarkan perbedaan energy potensial pada kedua tingkat, dan kerja elektrik dapat dilakukan karena perbedaab dalam potensial elektrik (emf). Suatu mesin panas (misalnya mesin uap) juga dapat melakukan kerja yang berguna dengan menggunakan dua reservoir panas, satu “sumber” dan satu “penyerap”, pada suhu yang berbeda. Hanya sebagian panas dari sumber yang diubah menjadi kerja, dimana sisanya dikembalikan pada penyerap (dimana dalam kenyataan, sering merupakan lingkungan) dengan suhu yang lebih rendah. Fraksi panas Q pada sumber yang diubah menjadi kerja W dikenal sebagai efisiensi mesin :

Efisiensi ≡

Efisiensi tidak mungkin sama dengan satu walaupun untuk mesin panas hipotetik yang bekerja tanpa gesekan, sebab W selalu lebih kecil dari Q dalam perubahan kontinu panas menjadi kerja, menurut hukum kedua termodinamika.

Entropi dan ketidakaturan. Ketidakmungkinan mengubah seluruh energy panas menjadi kerja, diakibatkan oleh “ketidakteraturan” molekul didalam system. Setiap benda pada suhu kamar memiliki sejumlah entropi tertentu akibat pergerakan molecular.

HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi zat murni berbentuk Kristal adalah nol pada nol absolute, karena penataan Kristal akan menunjukkan keteraturan tertinggi pada suhu ini. Hukum ketiga termodinamika tidak dapat diterapkan pada cairan supercooled karena entropinya pada 0^oK tidak sama dengan nol.

Konsekuensi hukum ketiga termodinamika ialah dapat dihitungnya entropi absolute dari zat murni. Entropi absolute Kristal sempurna pada sembarang suhu dapat ditentukan dengan mengetahui kapasitas panas, selama tidak ada perubahan fase yang terjadi selam penaikan suhu.

∆S = (1)

Dari T = 0^odimana S = 0 hingga T dimana S = S. integral persamaan (1) diperoleh dengan memplot harga Cp terhadap log T dan menentukan daerah dibawah kurva dengan planimeter.

C. SIFAT-SIFAT FISIK MOLEKUL OBAT

Suatu penyelidikan sifat fisik dari molekul obat adalah merupakan suatu syarat formulasi suatu produk dan sering membuat kita menjadi lebih mengerti akan suatu hubungan timbal-balik antara struktur molekul dan kegiatan obat. Sifat-sifat ini boleh dianggap sebagai salah satu sifat aditif (diturunkan dari sifat atom sendiri atau gugus fungsi didalam molekul), atau sifat konstitutif (bergantung pada susunan struktur atom didalam molekul). Massa merupakan sifat aditif, sedangkan rotasi optic dianggap sebagai suatu sifat konstitutif.

Beberapa sifat fisik adalah konstitutif dan juga sudah diukur sifat aditifnya. Bias molar dari suatu senyawa, sebagai contoh, adalah penjumlahan dari bias atom dan gugusnya yang menyusun senyawa tersebut. Tetapi susunan kerangka atom dalam masing-masing gugus adalah berbeda, sehingga indeks bias dari dua molekul akan berbeda ; yaitu masing-masing gugus didalam dua molekul yang berbeda memberikan harga yang berbeda terhadap indeks bias molekul-molekul secara keseluruhan.

Suatu perhitungan sampel akan menjelaskan prinsip dari sifat aditif dan konstitutif. Bias molar dari dua senyawa,

C₂H₅ C CH₃

Dan

CH₃ CH CH CH₂ OH

Sifat fisik meliputi hubungan tertentu antara molekul dan bentuk energy yang telah ditentukan dengan baik atau pengukuran perbandingan standar luar lainnya. Sebagai contoh, suatu pengertian dari berat menggunakan suatu gaya gravitasi sebagai suatu ukuran luar untuk membandingkan massa benda, sementara itu rotasi optic menggunakan bidang cahaya yang dipolarisasikan untuk menentukan rotasi optic molekul. Secara ideal, sifat fisik seharusnya secara mudah diukur atau dihitung, dan harus dapat diulang.

Radiasi elektromagnetik.

Radiasi elektromagnetik dapat digolongkan sebagai suatu radiasi berbentuk gelombaᵡng yang kontinu, suatu bentuk/wujud yang bergantung pada ukuran dan bentuk dari gelombang. Sebagaimana bentuk-bentuk radiasi, radiasi elektromagnetik dapat digambarkan dalam bentuk model gelombang dan suatu medan bervibrasi disekitar titik dalam ruang. Didalam hal lainnya, radiasi mempunyai suatu karateristik frekuensi, biasanya suatu jumlah yang besar. Frekuensi, v, adalah jumlah dari gelombang yang melewati suatu titik tertentu dalam satu detik. Panjang gelombang λ, adalah panjang dari suatu gelombang tunggal radiasi, yaitu jarak antara dua puncak gelombang yang besebelahan, dan dihubunhkan dengan frekuensi oleh ;

∆v = c

Dimana c adalah kecepatan cahaya, 3 x 10⁸ m/detik. Bilangan gelomban ̅v, dapat dinyatakan sebagai :

̅v = v/c

Dimana bilangan gelombang (dalam cm^-1) menunjukkan jumlah panjang gelombang dalam radiasi 1 cm dalam ruang hampa udara.

Flouresensi dan fosforesensi

Suatu molekul yang pada permulaanya mengabsorbsi cahaya ultraviolet untuk mencapai suatu keadaan tereksitasi dan kemudian memancarkan cahaya ultraviolet atau cahaya tampak pada waktu kembali ketingkat dasar, dikatakan mengalami photoluminescence. Emisi dari cahaya ini dapat digambarkan sebagai fluoresensi atau fosforesensi, bergantung pada mekanisme yang mana electron akhirnya kembali kekeadaan dasar.

Fluoresensi adalah pencaran sinar pada saat suatu zat dikenai cahaya. Hal ini karena sifat butir Kristal suatu zat jika mendapat rangsangan berupa cahaya akan langsung memancarkan cahayanya sendiri dan berhenti memancar jika rangsangan itu dihilangkan. Contoh rambu-rambu lalu lintas, beberapa jenis cat, dan stiker yang bersifat fluoresensi. Fluorensensi berarti juga kelihatan bersinar bila kena sinar.

Fosforesensi, pemancaran kembali sinar oleh molekul yang telah menyerap energi sinar dalam waktu yang relatif lebih lama (10-4 detik). Jika penyinaran kemudian dihentikan, pemancaran kembali masih dapat berlangsung. Fosforesensi berasal dari transisi antara tingkat-tingkat energi elektronik triplet ke singlet dalam suatu molekul.

Fotoluminesensi terjadi hanya didalam beberapa molekul yang dapat mengalami emisi foton yang tertentu setelah terjadi eksitasi yang kemudian kembali kekeadaan dasar. Banyak molekul tidak mempunyai fotoluminesensi, walaupun dapat menyerap sinar ultraviolet.

Tetapan dielektrik dan polarisasi induksi

Suatu molekul dapat mempertahankan suatu pemisahan muatan listrik melalui induksi oleh suatu medan listrik eksternal atau oleh suatu pemisahan muatan yang permanen didalam suatu molekul polar. Untuk memahami konsep pemisahan muatan secara lengkap, perlu memahami konsep tetapan dielektrik.

Tetapan dielektrik biasanya tidak mempunyai dimensi, karena dia merupakan perbandingan dari dua kapasitansi. Tetapan dielektrik dapat ditentukan dengan oscilometri, dimana frekuensi dari suatu signal dijaga konstan oleh perubahan listrik pada kapasitansi antar dua pelat parallel. Tetapan dilelektrik dari campuran pelarut dapat dihubungkan dengan daya larut obat sebagaimana diterangkan oleh Gorman dan hall, dan Ԑ untuk zat pembawa obat dapat dihubungkan dengan konsentrasi plasma obat seperti dilaporkan oleh pagay dan kawan-kawan.

Momen dipole

Momen dipole permanen dari molekul-molekul polar. Didalam suatu molekul polar, pemisahan daerah yang bermuatan positif dan negative dapat menjadi permanen, dan molekul akan memiliki suatu momen dipole permanen, μ. Ini adalah suatu gejala nonionic, dan walaupun daerah dari molekul tersebut dapat memiliki muatan, muatan ini akan seimbang satu sama lainnya dengan demikian molekul sebagai suatu keseluruhan akan tidak mempunyai jaringan muatan. Sebagai contoh, molekul air memiliki dipole yang permanen. Besarnya dipole permanen, μ, tidak bergantung pada setiap dipole induksi dari medan listrik. Ini didefinisikan sebagai jumlah vector dari momen masing-masing muatan dalam molekul, termasuk dari ikatan dan pasangan electron sunyi. Vector itu bergantung pada jarak pemisahan antara muatan. Satuan dari μ adalah debye, dimana satu debye samadengan 10^-18esu cm. ini diperoleh dari muatan electron (kira-kira 10^-18esu) dikalikan dengan jarak rata-rata antar pusat muatan pada molekul (kira-kira 10^-8 cm)

Momen dipole permanen dapat dikorelasikan dengan aktivitas biologi dari molekul-molekul tertentu untuk memperoleh informasi yang bernilai tentang hubungan dari sifat-sifat dan pemisahan muatan dalam suatu kelas senyawa obat sebagai contoh, aktivitas insektisida dari tiga isomer DDT, yang diperlihatkan dalam struktur berikut ini, dapat dihubungkan dengan momen dipole permanennya.untuk zat terlarut ionic dan pelarut, interaksi dipole induksi memainkan peranan yang penting dalam gejala kelarutan untuk ikatan reseptor obat, gaya dipole dipercaya untuk memperbesar interaksi nonkovalen yang penting ini, sebagaimana yang diuraikan oleh kollman. Untuk molekul-molekul senyawa padat dengan momen dipole permanen, gaya dipole memperbesar susunan kristalin dan semua sifat struktur dari benda padat tersebut. Kristal es dibentuk dari gaya dipolnya. Interpretasi tambahan dari momendipol yang bermakna diberikan oleh smith dan minkin dan kawan-kawan

Indeks bias dan bias molar

Cahaya berjalan lebih lambat melaui suatu zat dibandingkan melalui ruang hampa. Apabila cahaya memasuki suatu zat yang lebih rapat, gelombang-gelombang yang diteruskan pada antar permukaan dimodifikasi menjadi saling mendekat karena kecepatannya yang lebih lambat dan panjang gelombang yang lebih pendek. Apabila suatu cahaya memasuki suatu zat yang lebih rapat pada suatu sudut, seperti diperlihatkan, satu bagian dari gelombang segera berjalan lebih lambat begitu melewati antar muka dan menghasilkan penekukan gelombang menuju antar muka gejala ini disebut pembiasan. Apabila cahaya memasuki suatu zat yang kurang rapat, cahaya itu akan dibiaskan menjauhi antar muka, dan tidak mengarah kepadanya. Nilai relative dari efek antara kedua zat ini dinyatakan oleh indeks bias, n :

n =

Dimana sin i adalah sinus sudut sinar dating dari cahaya dan sin r adalah sudut sinar yang dibiaskan. Pada umumnya, pembilang diambil sebagai cepatan cahaya diudara, dan penyebut adalah bahan yang sedang diselidiki.

Sinar dating pada suatu molekul menginduksi dipole yang bervibrasi, dan makin besar indeks bias pada suatu panjang gelombang, makin besar pula induksi dipolar. Interaksi dari sinar foton dengan elektrin yang berpolarisasi dari suatu dielektrik menyebabkan pengurangan kecepatan cahaya. Tetapan dielektrik, yang merupakan suatu ukuran dari kepolarisasian akan paling besar apabila interaksi dipolar dan cahaya juga besar.

Rotasi optic

Dengan melewatkan cahaya melalui satu prisma polarisasi, seperti prisma nikol, fibrasi dan radiasi yang secara random terdistribusi dipilih sedemikian rupa sehingga hanya fibrasi yang terjadi pada suatu bidang tunggal saja yang dipancarkan. Kecepatan dari cahaya yang dipolarisasikan kebidang ini dapat menjadi lebih lambat atau lebih cepat apabila cahaya tersebut melalui suatu zat, seperti cahaya pembiasan yang baru saja di bicarakan. Perubahan kecepatan ini menyebabkan pembiasan dari cahaya yang terpolarisasi dalam arah tertentu untuk suatu zat yang optis aktif. Putaran yang searah jarum jam, pada pemeriksaan sinar dari cahaya yang terpolarisasi, menyatakan zat tersebut adalah memutar kekanan, sedangkan putaran yang berlawanan denga jarum jam menyatakan suatu zat memutar ke kiri. Zat memutar ke kanan, yaitu yang memutar sinar kekanan, menghasilkan sudut rotasi α yang dinyatakan dengan tanda positif (+); sedang pada saat memutar kekiri sinar akan berputar kekiri, mempunyai α, yang dinyatakan dengan tanda negative (-). Molekul yang mempunyai pusat a simetris dan kurang simetris disekitar bidang tunggal, adalah optis aktiv, sedangkan molekul yang simetris adalah tidak optis aktiv (optis inaktive) dan akibatnya tidak memutar bidang cahaya yang di polarisasikan. Aktivitas optic dapat dianggap sebagai interaksi dari radiasi bidang yang dipolarisasikan dengan electron didalam suatu molekul untuk menghasilkan polarisasi elektronik. Interaksi ini memutar arah getaran radiasi dengan mengubah medan listrik. Polarimeter dipakai untuk mengukur aktivitas optic.

Disperse rotasi optic

Rotasi optic berubah menjadi suatu fungsi panjang gelombang cahaya dan disperse otasi optic (ORD) adalah pengukuran sudut rotasi sebagai suatu fungsi panjang gelombang. Dengan bermacam-macam panjang gelombang cahaya, rotasi spesifik untuk zat optis aktiv akan berubah. Suatu gravik dari rotasi spesifik terhadap panjang gelombang menunjukkan suatu pembelokan dan kemudian melewati nol pada panjang gelombang absorbsi maksimum. Perubahan dalam rotasi spesifik ini dikenal sebagai efek katun. Melalui konversi, senyawa yang rotasi spesifiknya menunjukkan suatu harga maksimum sebelum melalui nol apabila panjang gelombang dari cahaya yang terpolarisasi menjadi lebih kecil dikatakan memperlihatakan efek katun positif.

D. KINETIKA REAKSI

Kinetika kimia merupakan bagian ilmu kimia fisika yang mempelajari laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya terhadap mekanisme reaksi. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena adanya gerakan molekul, elemen atau ion dalam mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu. Mekanisme reaksi adalah serangkaian tahap reaksi yang terjadi secara berurutan selama proses perubahan reaktan menjadi produk. Mekanisme reaksi dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran termodinamika suatu reaksi, dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun produk suatu system. Syarat untuk terjadinya suatu reaksi kimia bila terjadi penurunan energy bebas (t G < 0).

Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan.

Suatu reaksi yang diturunkan secara eksperimen dinyatakan dengan rumus kecepatan reaksi :

v = k (A) (B) ²

persamaan tersebut mengandung pengertian reaksi orde 1 terhadap zat A dan merupakan reaksi orde 2 terhadap zat B. Secara keselurahan reaksi tersebut adalah reaksi orde 3.

Dalam bidang farmasi, laju reaksi sangatlah penting untuk dipahami karena berhubungan dengan pembuatan obat yakni agar dapat mengetahui apakah zat aktif yang terkandung dalam obat dapat terabsorbsi dengan baik didalam tubuh atau sebaliknya.

Prinsip dan proses laju dalam bidang kefarmasian antara lain ;

Pertama kestabilan dan tak tercampurkan proses laju umumnya adalah sesuatu yang yang menyebabkan ketidak aktifan obat karena perubahan bentuk fisik dan kimia yang kurang diinginkan dari obat tersebut; kedua Disolusi, disini diperhatikan terutama kecepatan berubahnya obat dalam bentuk sediaan padat menjadi bentuk larutan molekular; ketiga proses absorbsi, distribusi, eliminasi beberapa proses ini berkaitan dengan laju absorbsi obat kedalam tubuh, laju distribusi obat dalam tubuh dan laju pengeluaran obat setelah proses distribusi dengan berbagai factor, seperti metabolisme, penyimpanan dalam organ tubuh lemak, dan melalui jalur-jalur penglepasan; keempat kerja obat pada tingkat molecular obat dapat dibuat dalam bentuk yang tepat dengan menganggap timbulnya respons dari obat merupakan suatu proses laju.

Mengukur laju reaksi

Ada beberapa cara untuk mengukur laju dari suatu reaksi. Sebagai contoh, jika gas dilepaskan dalam suatu reaksi, kita dapat mengukurnya dengan menghitung volume gas yang dilepaskan per menit pada waktu tertentu selama reaksi berlangsung. Definisi Laju ini dapat diukur dengan satuan cm³s^-1Bagaimanapun, untuk lebih formal dan matematis dalam menentukan laju suatu reaksi, laju biasanya diukur dengan melihat berapa cepat konsentrasi suatu reaktan berkurang pada waktu tertentu. Sebagai contoh, andaikan kita memiliki suatu reaksi antara dua senyawa A dan B. Misalkan setidaknya salah satu mereka merupakan zat yang bisa diukur konsentrasinya-misalnya, larutan atau dalam bentuk gas.

Untuk reaksi ini kita dapat mengukur laju reaksi dengan menyelidiki berapa cepat konsentrasi, katakan A, berkurang per detik. Kita mendapatkan, sebagai contoh, pada awal reaksi, konsentrasi berkurang dengan laju 0.0040 mol dm^-3 s^-1. Hal ini berarti tiap detik konsentrasi A berkurang 0.0040 mol per desimeter kubik. Laju ini akan meningkat seiring reaksi dari A berlangsung.

Faktor lain yang mempengaruhi laju reaksi

Faktor yang mempengaruhi kelajuan suatu reaksi kimia yaitu sifat pereaksi, konsentrasi pereaksi, suhu, dan katalisator. Sifat pereaksi mempengaruhi macam-macam ikatan yang kelak terbentuk pada senyawa-senyawa yang melakukan reaksi bersama.

Teori Tumbukan suatu tumbukan/tabrakan harus terjadi antar molekul agar reaksi dapat berlangsung pada suatu energi tertentu, atau laju reaksi dapat dianggap sebanding dengan jumlah mol reaktan yang mempunyai energi yang cukup untuk bereaksi.

P adalah probabilitas tumbukan, Z adalah jumlah tumbukan, N_i adalah N_i mol yang memiliki energi

Teori Keadaan Transisi/kompleks teraktivasi suatu reaktan bereaksi melewati kompleks tertentu , selanjutnya kompleks menjadi produk.

Pengaruh Suhu Terhadap Harga k, semakin tinggi suhu maka semakin tinggi harga k yang diperoleh, hal ini sesuai dengan persamaan Arrchenius :

k = A e(-Ea/RT)

dimana :

T = Suhu absolut ( ºC)

R = Konstanta gas umum (cal/gmol ºK)

E = Tenaga aktivasi (cal/gmol)

A = Faktor tumbukan

k = konstanta kinetika reaksi

Dari persamaan diatas di dapat k ( konstanta kinetika reaksi ) berbanding lurus dengan suhu ( T ). Semakin lama waktu reaksi maka harga k semakin berkurang, hal ini menunjukkan reaksi dalam kondisi mendekati kesetimbangan. Pengaruh Penambahan Katalis Terhadap Harga k Dari tabel diatas menunjukkan semakin banyak katalis yang digunakan maka harga k yang diperoleh semakin besar, hal ini menunjukkan bahwa jumlah katalis mempengaruhi terbentuknya metal ester. Sesuai dengan mekanisme reaksi esterifikasi dengan katalis asam. Semakin banyak H+ ( katalis ) semakin cepat reaksi dapat di arahkan ke produk.

Peningkatan suhu reaksi, mempercepat kenaikan konsentrasi ALB(CD), memperbesar penurunan konsentrasi A(CA), atau dengan kata lain menaikan konversi (XA). Hal ini disebabkan karena dengan naiknya suhu reaksi, maka suplai energi untuk mengaktifkan pereaksi dan tumbukan antar pereaksi untuk menghasilkan reaksi juga akan bertambah, sehingga produk yang dihasilkan menjadi lebih banyak. Nilai konstanta kecepatan reaksi (k) naik dengan kenaikan suhu reaksi (rata-rata kenaikannya ±2 kali dari nilai awal), hal ini sesuai dengan teori Arrhenius dan pernyataan Westerterp (1984), bahwa kenaikan suhu akan menaikan nilai konstanta kecepatan reaksi, di mana kenaikan 10°C suhu reaksi menaikan konstanta kecepatan reaksi sebanyak ±2 kali dari nilai awal.

Penguraian Obat

Ada 3 reaksi penguraian obat yaitu Hidrolisis reaksi penguraian oleh air, misalnya hidrolisis aspirin menghasilakan asam salisilat dan asam asetat, hidrolisis prokain dan hidrolisis kloramfenikol, kedua reaksi oksidasi pelepasan elektron dari molekul (lepasnya hidrogen=dehidrogenasi) dan jika melibatkan molekul oksigen, reaksinya disebut autooksidasi yaitu gabungan hidrolisis dan oksidasi karena obat mengandung banyak gugus fungsi

Penstabilan Obat

Ada 2 perlindungan yaitu perlindungan terhadap hidrolisis larutan dapar/buffer/penyangga, kompleks, menghilangkan air dan perlindungan terhadap oksidasi penambahan anti oksidan, hidrogenasi, menghindari kontak oksigen, menggunakan pelarut bebas logam, menambah inhibitor, menghindari cahaya, menyimpan obat pada temperatur rendah.

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari pembuatan makalah ini adalah ilmu farmasi fisika sangat berperan penting didalam bidang farmasi khususnya dalam pembuatan, pengetahuan tentang sifat fisik obat didalam maupun diluar tubuh hingga penentuan kadaluarsa suatu sediaan obat.

1. Derajat kebebasan suatu sistem adalah bilangan terkecil yang menunjukkan jumlah variabel bebas (suhu, tekanan, konsentrasi komponen – komponen) yang harus diketahui untuk menggambarkan keadaan sistem. Untuk zat murni, diperlukan hanya dua variabel untuk menyatakan keadaan, yaitu P dan T, atau P dan V, atau T dan V. Variabel ketiga dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan gas ideal. Sehingga, sistem yang terdiri dari satu gas atau cairan ideal mempunyai derajat kebebasan dua (υ = 2).

2. Hukum termodinamika I dan II

· Hukum termodinamika I adalah suatu pernyataan dari kekekalan energi. Menyatakan bahwa, walaupun energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, namun energy tidak diciptakan atau dimusnahkan. Dengan kata lain, total energi dari suatu sistem dan lingkungan di sekitarnya adalah tetap dalam tiap proses.

· Hukum termodinamika II, menyatakan bahwa panas mengalir secara spontan dari bahan yang lebih panas ke yang dingin, dan suatu mesin uap hanya dapat bekerja dengan suatu penurunan suhu. Tidak ada kerja yang dapat dihasilkan dari panas pada suhu yang tetap.

3. Sifat fisik suatu obat meliputi hubungan tertentu antara molekul dan bentuk energy yang telah ditentukan dengan baik atau pengukuran perbandingan standar luar lainnya.

4. Konsentasi dari tiap reaktan akan berlangsung pada laju reaksi dengan kenaikan dari beberapa pangkat. Pangkat-pangkat ini merupakan order tersendiri dari setiap reaksi. Order total (keseluruhan) dari reaksi didapat dengan menjumlahkan tiap-tiap order tersebut.

B. SARAN

1. Semoga makalah ini dapat menjadi literatur bagi pembacanya.

2. Makalah ini masih kurang dari kesempurnaan maka sangat dibutuhkan kritik dan saran yang membangun dari pembacanya.

DAFTAR PUSTAKA

Crys Fajar P, Heru P, dkk, 2003, Kimia dasar 2, Yogyakarta : IMSTEP UNY

Endang.2007. Kinetika Kimia. Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA UNY

Khairat, 2003. Kinetika Reaksi Hidrolisis Minyak Sawit dengan Katalisator Asam Klorida. FT, Universitas Riau. Pekanbaru

Martin, Alfred, dkk. 1993. Dasar-dasar kimia fisik dlm ilmu farmasetiik fisik. UI press. Jakarta

Sari, Annas Puspita. 2010. Kinetika Reaksi Esterifikasi Pada Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Dedak Padi. Jurusan Teknik Kimia. Diponegoro

Endra_Sendana.Blogspot.. "Pharmacy Halu Oleo University '10"

Total Tayangan Halaman

Jumat, 27 Desember 2013

Farmasi Fisik

DAFTAR ISI

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang