HUBUNGAN ELECTRICAL DOUBLE LAYER DAN ZETA POTENSIAL

CARA MUDAH MEMAHAMI RUMITNYA KONSEP “ELEKTRICAL DOUBLE LAYER” DAN “ZETA POTENSIAL”

Pernakah kamu mendengar tentang lapisan rangkap listrik atau kerennya disebut Electrical double layer dan entang zeta potential ? sudah kah kamu memahaminya ? terkadang kita merasa ilmu pengetahuan yang kita miliki sudah sangat cukup, namun itu adalah suatu bentuk kekeliruan karena segala sesuatu yang kita ketahui tidaklah akan ada apa apanya dibandingkan jika kita harus mengetahui keseluruhan ilmu pengetahuan yang ada saat ini. langsung saja, mungkin kamu pernah membaca atau mendengarkan disaat kuliah tentang electrical double layer dan zeta potential,namun karena rumitnya bahasan tentang ini kamu enggan untuk mempelajarinya lebih lanjut. Kali ini dalam artikel ini akan dibahas terkait dua materi ini dengan cara yang lebih sederhana untuk memaaminya.

https://www.youtube.com/watch?v=15PkDYSoS6s

https://drive.google.com/open?id=1SdpB02WbewxoCoS_LAXsZ9hlKpkSww0o

SECARA TEORITIS Electrical double layer

Teori tentang Electrical double layer atau lapisan rangkap listrik telah dikemukakan oleh  Helmoltz, Gouy Chapman dan Stern. Teori Helmholtz mengemukakan bahwa akan terjadi peristiwa penetralan muatan dipermukaan logam dengan muatan pada pada larutan, serta beda potensial akan berkurang dengan bertambahnya jarak dari permukaan logam. sedangkan teori Gouy Chapman mengemukaan bahwa potensial dipermukaan logam dipengaruhi oleh ion yang berada dipermukaan dan ion yang memiliki muatan berbeda yang ada pada larutan serta semakin jauh jarak dari permukaan maka konsentrasi akan semakin kecil, hal ini dikarenakan adanya difusi muatan melalui diffuse double layer . sedangkan teori stern mengemukakan bahwa ion ion hanya berada pada jarak beberapa nanometer dari permukaan logam (tidak menempel) yang juga mengasumsikan bahwa ion ion dapat diserap disebuah lapisan  yang disebut stern layer. Nilai potensial akan menuruan secara linier pada stern layer dan akan menurun secara eksponensial diffusion layer.

PEMAHAMAN SEDERHANANYA Electrical double layer adalah

Electrical double layer adala lapisan rangkap listrik yang terbentuk secara langsung karena adanya interaksi antara muatan pada partikel dengan muatan pada larutan, partikel yang didispersikan dalam larutan permukaannya akan terbentuk lapisan lapisan yang disusun oleh muatan muatan pada larutan, lapisan pertama yang menempel pada permukaan partikel disebut stern layer, lapisan kedua disebut Gouy chapman layer atay diffusion layer , dan lapisan setelahnya sliping plane.

Zeta Potensial

Zeta Potential adalah parameter muatan listrik antara partikel koloid. Nilai zeta potensial berbanding terbalik dengan kecenderungan partikel berinteraksi. Untuk sediaan sistem disperse, nilai zeta potensial ini sangat berperan untuk  menentukan kestabilan dari suatu sediaan sistem dispersi, yang pada tetapannya nilai zeta potensial berbanding lurus dengan kestabilan suatu sistem dispersi.

Untuk mempermudah memahaminya, harus di pahami dulu sifat ataupun karakteristik dari larutan.

MEMAHAMI PERBEDAAN LARUTAN, KOLOID DAN SUSPENSI

Perbedaan berdasarkan jenis campuran dan ukuran partikel.

Larutan

Adalah campuran homogen dari zat terlarut dan pelarutnya yang tidak dapat dibedakan lagi secara kasat mata, memiki ukuran ikatan kurang dari 1 nm, cenderung lebih stabil.

Koloid

Adalah sistem dispersi padat cair atau dispersi cair cair (tidak melarut secara homogen), memiliki ukuran partikel kurang lebih 2-500 nm, masih dapat dibedakan menggunakan mikroskop electron, cenderung tidak stabil (tidak stabil dimaksudkan karena memungkinkan adanya interaksi antar partikel untuk membentuk partikel yang lebih besar, dan menyebabkan ketidakstabilan berupa penggumpalan, pengendapan ataupun pengapungan).

Suspensi

Pada umumnya adalah campuran heterogen yang merupakan sistem disperse padat cair, memiliki ukuran partikel >500 nm, dapat diamati dengan kasat mata dan cenderung membentuk endapan.

SELANJUTNYA PAHAMI SIFAT DARI PARTIKEL

Sebagaimana yang kita ketahui secara teoritis partikel adalah sebuah satuan dasar dari benda atau materi. Bisa juga dikatakan Partikel merupakan satuan bagian terkecil dari suatu materi. Jenis Partikel ini ada 3 yaitu: atom, molekul, dan ion. Jadi baik atom, molekul, dan ion ke tiga-nya merupakan satuan terkecil dari materi yg secara umum disebut partikel.

Partikel berdasarakan jenisnya ada yang berbentuk padatan, cairan  maupun gas. Yang umumnya memiliki muatan yang memungkinkan setiap partikel dapat berinteraksi antar partikel sejenis maupun dengan yang tidak sejenis, pada permukaan partikel memiliki tingkat energi yang berbeda beda, umumnya disebut energi bebas permukaan. Energy bebas permukaan ini memiliki korelasi dengan ukuran partikel dan interaksinya, ukuran partikel berbanding terbalik dengan energy bebas permukaan dan berbanding lurus dengan kecenderungan partikel untuk berinteraksi, sederhananya semakin besar ukuran partikel maka energi bebas permukaan semakin kecil, energi bebas permukaan yang kecil maka kecenderungan partikel berinteraksi semakin kecil juga.

TERUS APA HUBUNGANNYA DENGAN ELECTRICAL DOUBLE  LAYER (Lapisan Rangkap Listrik)  dan ZETA POTENSIAL ?

Hubungannya dengan Electrical double layer

Pada bahasan sebelumnya kita mengetahui bahwa suatu partikel memiliki muatan, entah itu muatan positif ataupun muatan negatif, muatan pada partikel ini ini akan berinteraksi dengan dengan muatan yang terdapat dalam larutan, hasil interaksi akan membentuk lapisan pada permukaan partikel, lapisan ini tersusun dari kumpulan muatan muatan yang yang berasal dari larutan, lapisan pertama yang menempel langsung pada permukaan partikel disbut dengan lapisan stern (Stern layer), ketika partikel bermuatan negatif, maka pada lapisan stern akan disusun oleh muatan muatan yang yang bersifat positif, dan begitu juga sebaliknya. Untuk lapisan kedua akan diisi oleh muatan muatan positif ataupun negatif secara kontinyu selalu bergantian hingga berada pada ke keadaan setimbang, lapisan ini disebut juga diffusion layer, dan pada lapisan ketiga disusun oleh muatan muatan positif ataupun negatif dengan susunan muatan yang lebih renggang, kondisi muatan muatan pada masing masing lapisan memiliki nilai potensial yang berbeda berbeda.

Hububngannya dengan Zeta potensial
Lantas bagaiamana hubungannya dengn nilai zeta potensial ? kembali lagi pada bahasan sebelumnya terkait electrical double layer. Sebagaimana yang kita bahas sebelumnya terdapat lapisan lapisan muatan pada permukaan partikel, muatan muatan ini berada pada tempat tempat tertentu atau bagian bagian tertentu yang masing massing memiliki nilai potensialnya.
1. Permukaan partikel disebut dengan surface potensial

2. Lapisan setelahnya disebut Stern Potensial

3. Lapisan paling luar atau jarak dari permukaan partikel hingga susunan muatan paling akhir disebut zeta potensial

Nah zeta potensial ini dimaksudkan sebagai parameter muatan listrik atau sederhananya adalah keseleruhan muatan penyusun lapisan lapisan yang menempel pada partikel mulai dari lapisan pertama hingga lapisan  paling akhir, yang dimana semakin tinggi nilai zeta potensial ini maka gaya tolak menolak antar partikel semakin tinggi, atau kecenderungan interaksi antar partikel semakin kecil karena dihalangi oleh lapisan lapisan muatan listrik

BELUM PAHAM ? INI CONTOH SEDERHANANYA

Bayangkan kamu dan satu orang temanmu adalah suatu partikel yang bermuatan negatif kemudian dimasukan dalam suatu ruangan yang didalamnya terdapat muatan muatan positif dan negatif, hal yang yang pertama akan terjadi adalah permukaan tubuhmu akan ditempeli oleh muatan muatan positif yang ada dalam ruangan membentuk suatu lapisan, lapisan ini dinamkaan stern layer, diikuti oleh lapisan lapisan selanjutnya, nah lapisan lapisan muatan yang menempel pada permukaan tubuhmua dan permukaan tubuh teman kamu ini lah yang menjadi penghalang kalian berdua untuk berinteraksi, beginilah electrical double layer dan nilai zeta potential  bekerja.

TERUS BAGAIAMANA HUBUNGANNYA DENGAN STABILITIAS SEDIAAN FARMASI KHUSUSNYA SISTEM DISPERSI

Sistem dispersi koloid ataupun suspensi, merupakan sediaan cair yang terdiri dari dua atau lebih fase internal yang terdispersi dalam fase eksternal, fase internal ini biasa berupa partikel dengan ukuran yang sangat kecil. Kita telah mengetahui sifat dan karakteristik dari partikel pada bahasan sebelumnya, partikel partikel ini memiliki kecenderungan untuk saling berinteraksi satu sama lain, untuk membentuk partikel yang lebih besar (aglomerat), partikel partikel yang membentuk aglomerat ini menjadikan sediaan tidak stabil, yang bentuk bentuk ketidakstabilannya dapat mempengaruhi efektivitas dari sediaan farmasi. Namun bentuk ketidakstabilan ini dapat terhambat prosesnya dengan adanya ­Electrical double layer, lapisan rangkap listrik ini akan mempertahankan partikel partikel untuk tetap berada pada keadaan terdispersi, dengan otomatis sediaan akan tetap stabil.

SELAIN TERJADINYA INTERAKSI ANTAR PARTIKEL, FAKTOR-FAKTOR APA LAGI YANG MEMPENGARUHI STABILITAS SEDIAAN ?

Selain adanya interaksi antara patikel, faktor lain yang dapat menyebabkan ketidakstabilan sediaan adalah perubahan suhu, paparan sinar matahari langsung, bau yang mnyengat, kontaminan dan faktor eksternal lainnya, hal ini sangat penting untuk diperhatikan dan diindari karena dapat mempengaruhi stabilitas dari sediaan yang juga bisa menurunkan efektivitas dari sediaan dalam menjalankan aktivitasnya.

APA SAJA SEDIAAN DISPERSI ?

Sistem dispersi sediaan cair pada umumnya terbagi atas dua yaitu disperse padat cair (contohnya adalah sediaan sediaan suspense) dan disperse cair cair (contohnya adala sediaan sediaan emulsi.

-       Kalamin losio

-       Antasida

-       Antibiotic dry suspension

-       Hand and body lotion

-       dan lain lain

BAGAIMANA MENGATAHUI SEDIAAN YANG MASIH STABIL DAN YANG SUDAH RUSAK ?

Untuk mengetahui sediaan yang mengalami kerusakan maupun sediaan yang stabil pada umumnya dapat dlakukan berbagai cara, baik itu secara instrumental maupun pengamatan visual. Sediaan yang mengalami kerusakan pada umumnya terlihat adanya perubahan fisik, berupa perubahan warna, pengendapan, penggumpala, perubahan bau dan parameter parameter lain, untuk sediaan disperse koloid kerusakan biasanya ditandai dengan adanya penggumpalan partikel membentuk aglomerat, pemisahan fase, hingga pengendapan partikel, pada kondisi terntentu juga dapat terjadi reaksi oksidasi ataupun hidrolisis yang menyebabkan adanya perubahan warna ataupun aroma. Untuk sediaan sediaan obat cair lainnya memiliki parameter yang kurang lebih sama dan juga ada yang berbeda untuk menentukan terjadinya kerusakan.

LANTAS BAGAIMANA PERAN FARMASI MENGENAI HAL INI ?

Sebagai profesi yang disiplin ilmunya adalah tentang segala sesuatu mengenai obat-obatan maupun pengobatan, seorang farmasis memiliki tugas untuk memperbaiki, mencegah, dan mengembangkan sediaan sediaan farmasi, memberikan informasi kepada pasien terkait bagaiamana tatalaksana penggunaannya untuk mencapai terapi yang maksimal.

Terkait electrical double layer, farmasis terus melakukan penelitian-penelitian terkait pengembangan stabilitas sediaan, khusunya dalam hal ini adalah pengujian pengujian terkait electrical double layer in dalam menigkatkan stabilitas sediaan, Beberapa diantaranya ialah studi tentang teori electrical double layer terhadap efek ukuran ion dalam molekul pelarut, efek electrical double layer dalam reaksi transfer ion, struktrur dan kapasitas electrical duble layer, teknik vibrasi permukaan spesifik terkait electrical double layer, efek electrical double layer dalam pemisahan emulsi minyak dalam air dan mekanisme statistical dari electrical double layer. Pengujian pengujian dilakukan untuk lebi mempelajari terkait sifat dari electrical double layer sehingga dapat dijadikan acuan ataupun dasar dari pengembangan stabilitas sediaan.

APA HAL-HAL YANG HARUS DIKETAUI OLEH KONSUMEN ?

Hal pertama yang harus dilakukan oleh konsumen, terkait penggunaan obat, dianjurkan untuk mempertanyakan segala sesuatu yang tidak diketahui kepada apoteker terkait obat obatan yang diterima.Dimulai dari bagaiaman cara penggunaannya, indikasi, efek samping, bagaimana mengatasi efeksamping, hingga bagaimana cara penyimanan yang baik, tidak lupa hal yang paling penting yaitu untuk selalu mengecek tanggal kadarluarsa obat sebelum menggunakannya.

Semoga Bermanfaat

DAFTAR PUSTAKA

Henderson, D. 1982. The Statistical Mechanisme of the Electric Double Layer. University of Puerto Rico, Rio Pedras; USA.

Bikerman, J. 2009. Structure and Capasity of Electrical Double Layer. United Kindom

Lin, C., et al. 2016. Electrical Double Layer Effect on Ion Transfer Reaction. University of Oxford; United Kingdom.

Torrie, M. G. et al., 1989. Theory of The Electrical Double Layer: Ion Size Effect in a Molecular Solvent. Royal Military Colege; Canada.

Nagata, Y.  and Saul, M. 2018. Electrical Double Layer Probed by Surface-Specific Vibrational Technique. University of California ; USA

Sinha, S. et al . 2015. Electrical Double Layer Probed by Surface-Specific Vibrational Technique. University of Maryland  ;USA