makalah surfaktan

 

TUGAS KIMIA FISIKA II

NAMA           : INTAN YULIASTUTY

NIM                : 126422

KELAS          : IIC

AKADEMI KIMIA ANALISIS BOGOR 2013/2014

SURFAKTAN

1.      Pengertian Surfaktan

Surfaktan merupakan suatu molekul yang memiliki gugus hidrofilik dan gugus lipofilik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (lipofilik). Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil.

2.      Klasifikasi Surfaktan dan Jenis – Jenis Surfaktan

Ø  Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.

1. Surfaktan yang larut dalam minyak

Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon.

2. Surfaktan yang larut dalam pelarut air

Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada empat yang termasuk dalam golongan ini, yaitu surfaktan anion yang bermuatan negatif, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif bergantung pada pH-nya.

Penggunaan surfaktan ini bertujuan untuk meningkatkan kestabilan emulsi dengan cara menurunkan tegangan antarmuka, antara fasa minyak dan fasa air. Surfaktan dipergunakan baik berbentuk emulsi minyak dalam air maupun berbentuk emulsi air dalam minyak.

Ø  Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dibagi menjadi empat golongan yaitu:

1.  Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.

Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya. Sifat hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus sulfat atau sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan ikatan C-O-S yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan anionik adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkane sulfonat (SAS).

Natrium dodekil sulfonat : C₁₂H₂₃CH₂SO₃-Na⁺

Natrium dodekil benzensulfonat : C₁₂H₂₅ArSO₃-Na⁺

2. Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation. Contohnya garam alkil trimethil ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil dimethil benzil ammonium.

C₁₂H₂₅Cl+ N(CH₃)₃ →[C₁₂H₂₅N-(CH₃)₃]+Cl^-

       3. Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan.

Surfaktan sejenis ini tidak berdisosiasi dalam air, tetapi bergantung pada struktur (bukan keadaan ion-nya) untuk mengubah hidrofilitas yang membuat zat tersebut larut dalam air. Surfaktan nonionik biasanya digunakan bersama-sama dengan surfaktan aniomik. Jenis ini hampir semuanya merupakan senyawa turunanpoliglikol, alkiloamida atau ester-ester dari polihidroksi alkohol. Contohnya ester gliserin asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak, polietilena alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol amina dan alkil amina oksida.

Pentaeritritit palmitat : CH₃(CH₂)₁₄COO-CH₂- C(CH₂OH)₃

Polioksietilendodekileter : C₁₂H₂₅-O-(CH₂-CH₂O)₂H

4. Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan negatif. Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain.

Surfaktan pada umumnya disintesis dari turunan minyak bumi, seperti linier alkilbensen sulfonat (LAS), alkil sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan alkil etoksilat sulfat (AES)

Surfaktan dari turunan minyak bumi dan gas alam ini dapat menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, karena surfaktan ini setelah digunakan akan menjadi limbah yang sukar terdegradasi. Disamping itu, minyak bumi yang digunakan merupakan sumber bahan baku yang tidak dapat diperbaharui. Masalah inilah yang menyebabkan banyak pihak mencari alternatif surfaktan yang mudah terdegradasi dan berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui (Herawan, 1998; Warwel, dkk. 2001).

Ø  Berdasarkan Unsur dan Gugus fungsi:

Pembagian ini disusun khusus untuk keperluan analisis surfaktan, yeyapi dapat pula diterapkan untuk untuk meliputi secara praktis semua jenis surfaktan yang ada. Kelas unsur unsur tambahan yang ada (N,S,P,atau logam)

I.A tidak ada

I.B hanya logam

ll.A hanya sulfur

ll.B logam dan sulfur

lll.A nitrogen (dengan atau tanpa halogen,HSO₄^-,SO₄^2-, H₂PO^4-,HPO₄^2-, atau PO₄^3-)

lll.B logam dan nitrogen

lV.A sulfur organik dan nitrogen

lV.B nitrogen, sulfur, dan logam

V.A hanya fosfor

V.B fosfor dan logam

V.C nitrogen dan fosfor organik

3.      Struktur Pembentuk dan Pembuatan Surfaktan

Surfaktan (surfactant = surfactive active agent) adalah zat seperti detergent yang ditambahkan pada cairan utuk meningkatkan sifat penyebaran atau pembasahan dengan menurunkan tegangan permukaan caira khususnya air. Sufaktan mempunyai struktur molekul yang terdiri dari gugus hydrophobic dan hydrophilic. Gugus hydrophobic merupakan gugus yang sedikit tertarik/menolak air sedangkan gugus hydrophilic tertarik kuat pada molekul air. Sturktur ini disebut juga dengan struktur amphipatic. Adanya dua gugus ini menyebabkan penurunan tegangan muka dipermukaan cairan. Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air, sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak. Di dalam molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Bila gugus polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu. Demikian pula sebaliknya, bila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu.

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya (Genaro, 1990).

4.      Cara Kerja Surfaktan dalam Menurunkan Tegangan Muka Cairan

Cara kerja dari surfaktan sangatlah unik karena bagian yang hidrofilik akan masuk kedalamlarutan yang polar dan bagian yang hirdrofilik akan masuk kedalam bagian yang non polar sehinggasurfaktan dapat menggabungkan (walaupun sebenarnya tidak bergabung) kedua senyawa yangseharusnya tidak dapat bergabung tersebut. Namun semua tergantung pada komposisi darikomposisi dari surfaktan tersebut. Jika bagian hidrofilik lebih dominan dari hidrofobik maka ia akan melarut kedalam air, sedangkan jika ia lebih banyak bagian hidrofobiknya maka ia akan melarutdalam lemak dan keduanya tidak dapat berfungsi sebagai surfaktan.Bagian liofilik molekul surfaktan adalah bagian nonpolar, biasanya terdiri dari persenyawaanhidrokarbon aromatik atau kombinasinya, baik jenuh maupun tidak jenuh. Bagian hidrofilik merupakan bagian polar dari molekul, seperti gugusan sulfonat, karboksilat, ammonium kuartener,hidroksil, amina bebas, eter, ester, amida.Biasanya, perbandingan bagian hidrofilik dan liofilik dapat diberi angka yang disebutkeseimbangan Hidrofilik dan Liofilik yang disingkat KHL, dari surfaktan.

5.      Aplikasi Surfaktan

Jenis surfaktan yang biasanya digunakan pada produk-produk kosmetika dan pangan adalah lemak/asam lemak yang berasal dari minyak kelapa, dan saat ini seluruhnya diimpor dari negara lain. Surfaktan alkanolamida yang berasal dari minyak kelapa contohnya coconut dietanolamida. Coconut dietanolamida dimanfaatkan sebagai penstabil busa, bahan pendispersi, dan viscosity builder pada produk-produk toiletries dan pembersih seperti shampo, emulsifier, bubble bath, detergen bubuk dan cair, stabilizer skin conditioner dan sebagainya. Bahkan, aplikasi surfaktan sangat luas, tak terbatas dalam industri pembersih tapi juga pada industri cat, pangan, polimer, tekstil, dan lain-lain.

Sampo

Dalam sampo modern, sabun telah diganti dengan bahan aktif yang disebut surfaktan. Surfaktan adalah senyawa yang molekul-molekulnya mempunyai dua ujung yang berbeda interaksinya dengan air, yakni ujung satu (biasa disebut kepala) yang suka air dan ujung satunya (yang disebut ekor) yang tidak suka air.

Berdasarkan muatan kepalanya, surfaktan dibagi atas surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik. Surfaktan akan berbusa dengan baik di segala jenis air dan akan dapat dibilas dengan mudah dan sempurna. Sebagian besar sampo kini dalam kemasan 2 in 1, bahan pembersih sekaligus conditioner. Bahan pembersihnya akan membersihkan rambut dan kulit kepala, sementara conditioner-nya akan membuat rambut lebih mudah disisir ketika basah dan akan membuat rambut ketika kering lebih tampak "berisi (seolah lebih besar volumenya)" tanpa tampak beterbangan.

Seperti telah disinggung di atas, kandungan sampo 2 in 1 utamanya adalah bahan pembersih dan conditioner. Lebih lengkapnya, kandungan sampo yang beredar di pasar kini umumnya adalah, pertama, bahan pembersih, umumnya berupa sistem surfaktan. Kadang selain surfaktan, ditambahkan pula sedikit booster busa untuk mengubah sifat busa yang dihasilkan surfaktan. Bahan surfaktan yang umum digunakan adalah surfaktan anionik, seperti natrium lauril eter sulfat (juga sering disebut natrium lauret sulfat), natrium lauril sulfat, dan senyawa amonium. Kedua, bahan conditioner, biasanya digunakan bahan berupa surfaktan kationik, seperti olealkonium klorida, distearildimonium klorida, dan isostearil etildimonium etosulfat.

Ketiga, bahan aditif fungsional, termasuk di dalamnya bahan yang dapat mengontrol viskositas sampo. Dapat dibayangkan apabila sampo terlalu encer, sampo akan sukar dipakai, demikian pula jika sampo, misalnya, sekental pasta gigi. Bahan yang umum digunakan adalah surfaktan amfoterik, seperti kokamidopropil betain atau kokamidopropil hidroksisultain. Aditif lain adalah pengontrol pH, agar sampo mempunyai pH antara 3,5 dan 4,5. Keempat, pengawet. Sampo tanpa pengawet akan merupakan tempat ideal bagi berkembangnya berbagai jenis bakteri. Hal ini akan membuat produknya cepat rusak dan dapat membahayakan kesehatan. Pengawet yang umum digunakan adalah natrium benzoat, paraben, tetranatrium EDTA.

Kelima, bahan aditif estetik, termasuk di dalamnya pewarna, parfum yang membuat sampo enak dipakai. Keenam, bahan-bahan aktif medis, misalnya beberapa sampo mengandung seng piritionin yang dapat mengobati ketombe, atau pantenol yang penting untuk pertumbuhan rambut dan yang meningkatkan kelembaban rambut.

Ketika pertama kali ditemukan pada tahun 1986, sampo 2 in 1 menjadi topik perdebatan yang sengit di kalangan ilmuwan. Pasalnya, kimiawan sebelum tahun 1980-an percaya penuh bahwa tidak mungkin mencampurkan bahan pembersih dan conditioner, seperti disebut di atas pembersihnya adalah surfaktan anionik, sedangkan conditoner-nya adalah surfaktan kationik. Namun, beberapa orang, terutama di perusahaan Procter & Gamble, berhasil melakukannya dengan menambahkan bahan khusus, yakni suatu senyawa karbon dari silikon (yakni silicone, sejenis yang dipakai dalam kosmetik dan jangan dikacaukan dengan unsur silikon).

Bahan kondisioner yang bermuatan positif akan tertarik ke rambut yang bermuatan negatif (mengenai rambut yang bermuatan listrik tentu sudah kita kenal, inilah yang menyebabkan mengapa sisir plastik pun dapat diberi muatan apabila digunakan untuk menyisir rambut kering). Akibatnya, rambut akan menjadi netral sehingga tolak-menolak antarhelai rambut akan berkurang, dan kesan beterbangan pun berkurang.

Surfaktan Pengusir Kuman dan Racun

Beberapa pestisida bersifat lipofil dan dapat mengganggu kesehatan manusia. Oleh karenanya, diperlukan usaha untuk menghilangkan pestisida yang terdapat pada produk pertanian seperti sayur dan buah yang akan kita santap. Mengingat sifatnya yang lipofil, maka pencucian menggunakan air saja tidaklah cukup.Nah, di sinilah diperlukan surfaktan untuk meningkatkan daya bersih air, terhadap makanan yang akan kita masak. Apa itu surfaktan dan bagaimana kerjanya untuk melenyapkan residu pestisida pada produk pertanian yang biasa dimasak ibu di dapur?

Surfaktan merupakan singkatan dari surface active agents, bahan yang menurunkan tegangan permukaan suatu cairan dan di antarmuka fasa (baik cair-gas maupun cair-cair), sehingga mempermudah penyebaran dan pemerataan.Dimana surfaktan adalah senyawa kimia, yang dalam molekulnya memiliki dua ujung yang berbeda interaksinya dengan air yakni ujung yang biasa disebut kepala (hidrofil), sifatnya `suka` air dan ujung yang disebut ekor (lipofil), sifatnya tidak `suka` air. Dalam proses pencucian menggunakan air, bagian hidrofil akan berinteraksi dengan air, sedangkan bagian lipofil akan berinteraksi dengan kontaminan seperti pestisida. Dengan demikian, surfaktan bertindak sebagai jembatan dan dengan sendirinya akan meningkatkan efektivitas pencucian pestisida menggunakan air.

Surfaktan dalam kehidupan kita sehari-hari terdapat pada sabun, yang berupa garam natrium (Na) dari asam lemak yaitu asam stearat, asam palmitat, dan asam oleat. Umumnya, surfaktan digunakan sebagai bahan pembersih. Hal ini, karena surfaktan lebih ramah lingkungan.

Detergen

Detergen adalah salah satu senyawa yang memudahkan proses pembersihan. Istilah detergen, kini dipakai untuk membedakan antara sabun dengan surfaktan jenis lainnya.Produk yang disebut detejen ini merupakan pembersih yang terbuat dari bahan-bahan turunan minyak bumi. Dibandingkan dengan sabun, detergen mempunyai keunggulan antara lain mempunyai daya cuci yang lebih baik serta tidak terpengaruh oleh kesadahan air.

Detergen pun mengandung bahan surfaktan. Pada detergen, jenis muatan yang dibawa surfaktan adalah anionik. Kadang ditambahkan surfaktan kationik sebagai bakterisida atau pembunuh bakteri. Bahan aktif ini berfungsi sama, yaitu menurunkan tegangan permukaan air, sehingga dapat melepaskan kotoran yang menempel pada permukaan bahan, termasuk racun pestisida yang menempel pada sayur dan buah.Kemampuan detergen untuk menghilangkan berbagai kotoran yang menempel pada tangan, kain, dan bahan lain mengurangi keberadaan kuman dan bakteri, yang menyebabkan infeksi dan meningkatkan umur pakai kain, karpet, alat rumah tangga, dan peralatan rumah lainnya sudah tidak diragukan lagi.

Kosmetika

Pada kosmetik dan personal care, surfaktan juga memiliki syarat-syarat. Syarat –syaratnya sebagai surfaktan :

1. Anti alergi
2. Anti iritasi
3. Bau dan warna berlebihan tidak anjurkan
4. Reaksi yang merugikan diminimalkan
5. Bebas dari kotoran dan tidak toksik

Untuk meminimalkan risiko medis, pembuat kosmetik cenderung menggunakan surfaktan polimer. Selain itu surfaktan anionik, kationik, nonionik, dan amfoterik juga dapat digunakan. Beberapa penelitian menggunakan surfaktan alami karena lebih aman untuk aplikasi.

Jenis-jenis dari surfaktan yang digunakan dalam kosmetik dan personal care :

·         Surfaktan anionik

Surfaktan anionik adalah memiliki muatan negatif pada kepala. Termasuk pada kelompok-kelompok seperti asam karboksilat, sulfat, asam sulfonat, asam fosfat dan turunannya, dan berguna untuk aplikasi yang memerlukan pembersihan (perlengkapan mandi dan busa).

·         Surfaktan Asam Karboksilat : stearat berguna untuk produk seperti deodoran dan antiperspirant. Garam (natrium stearat) membuat sabun yang sangat baik.

·         Sulfat : natrium lauril sulfat (SLS), amonium sulfat lauril (ALS), atau teretoksilasi, natrium sulfat laureth (SLES) dalam penggunaan pembuatan sabun. Surfaktan tersebut pembuat foam sangat baik, agen pembersih, dan relatif murah.

·         Asam sulfonat  : umumnya lebih ringan dibandingkan sulfat. Mereka termasuk Taurates (berasal dari taurin), Isethionates (berasal dari asam isethionic), sulfonat olefin, dan Sulfosuccinates. Alasan mereka tidak digunakan lebih sering adalah bahwa mereka lebih mahal untuk diproduksi.

·         Surfaktan kationik

Surfaktan kationik memiliki muatan positif pada kepala. Termasuk kationik yaitu seperti Amin, Alkylimidazolines, Amin Alkoxylated, dan Senyawa Amonium Quaternized (atau Quats). Masalah dari surfaktan kationik  biasanya tidak kompatibel dengan surfaktan anionik. sulit untuk menghasilkan produk yang secara bersamaan bersih. Surfaktan kationik juga bisa menyebabkan iritasi sehingga ini harus dipertimbangkan ketika menggunakan kosmetik dengan kationik.

·         Surfaktan amfoter : Contohnya termasuk Lauriminodipropionate Natrium dan Lauroamphodiacetate Dinatrium.Amphoterics terutama digunakan dalam kosmetik sebagai surfaktan sekunder. Amfoterik dapat membantu meningkatkan busa,dan bahkan mengurangi iritasi. Juga digunakan untuk shampoo bayi dan produk pembersih lain yang memerlukan kelembutan. Kekurangan adalah bahwa mereka tidak memiliki sifat pembersihan yang baik dan tidak berfungsi dengan baik sebagai emulsifier.

·         Surfaktan Non ionik : Surfaktan yang tidak bermuatan. Paling sering digunakan sebagai emulsifier, bahan pendingin, dan agen pelarut. Nonionics utama yang digunakan untuk kosmetik termasuk alkohol, alkanolamides, ester, dan oksida amina.

DAFTAR PUSTAKA

• Bird, Tony. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga
• Day.R.A dan Underwood.1981. Analisis Kimia Kualitatif. Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga
• P.W Atkins. 1994. Kimia Fisika. Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga

·         Buku Applied surfactant: principles dan application  oleh penulis  Prof. Dr. Tharwat F. Tadros tahun  2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

·         http://www.scribd.com/doc/22199614/SURFAKTAN