SURFAKTAN

A. Pengertian dan Sifat Surfaktan

Surfaktan adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan (surface tension) suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension) antar dua fase yang berbeda derajat polaritasnya. Istilah antarmuka menunjuk pada sisi antara dua fase yang tidak saling melarutkan, sedangkan istilah permukaan menunjuk pada antarmuka dimana salah satu fasenya berupa udara (gas) (Rosen 2004).

Struktur surfaktan dapat digambarkan seperti berudu yang memiliki kepala dan ekor. Bagian kepala pada surfaktan bersifat hidrofilik atau polar dan kompatibel dengan air, sedangkan bagian ekor bersifat hidrofobik atau non-polar dan lebih tertarik ke minyak/lemak. Bagian kepala pada surfaktan ini dapat bersifat anionik, kationik, amfoterik atau nonionik, sedangkan bagian ekor dapat berupa hidrokarbon rantai linier atau cabang. Konfigurasi kepala-ekor tersebut membuat surfaktan memiliki fungsi yang beragam di industri (Hui 1996; Hasenhuettl 1997).

B. Klasifikasi Surfaktan

                Berdasarkan muatan ion pada gugus hidrofiliknya, surfaktan dikelompokkan menjadi 4 kelompok, yaitu surfaktan anionik, kationik, amfoterik dan nonionik.

a. Surfaktan Anionik

Surfaktan anionik bermuatan negatif pada bagian hidrofiliknya. Aplikasi utama dari surfaktan anionik yaitu untuk deterjensi, pembusaan dan emulsifier pada produk-produk perawatan diri (personal care product), detergen dan sabun. Kelemahan surfaktan anionik adalah sensitif terhadap adanya mineral dan perubahan PH. Contoh surfaktan anionik, yaitu linier alkilbenzen sulfonat, alkohol sulfat, alkohol eter sulfat, metil ester sulfonal (MES), fatty alkohol eter fosfat.

b. Surfaktan Kationik

Surfaktan kationik bermuatan positif pada bagian hidrofiliknya. Surfaktan kationik banyak digunakan sebagai bahan antikorosi, antistatik, flotation collector, pelunak kain, kondisioner, dan bakterisida. Kelemahan surfaktan jenis ini adalah tidak memiliki kemampuan deterjensi bila diformulasikan ke dalam larutan alkali. Contoh surfaktan kationik, yaitu fatty amina, fatty amidoamina, fatty diamina, fatty amina oksida, tertiari amina etoksilat, dimetil alkil amina dan dialkil metil amina.

c. Surfaktan Nonionik

Surfaktan nonionik tidak memiliki muatan, tetapi mengandung grup yang memiliki afinitas tinggi terhadap air yang disebabkan adanya interaksi kuat dipol-dipol yang timbul akibat ikatan hidrogen. Aplikasi surfaktan nonionik umumnya pada detergen untuk suhu rendah dan sebagai emulsifier. Keunggulan surfaktan ini adalah tidak terpengaruh oleh adanya air sadah dan perubahan pH. Contoh surfaktan nonionik adalah dietanolamida, alkohol etoksilat, sukrosa ester, fatty alkohol poliglikol eter, gliserol monostearat, sukrosa distearat, sorbitan monostearat, sorbitan monooleat, gliserol monooleat dan propilen glikol monostearat.

d. Surfaktan Amfoterik

Surfaktan amfoterik memiliki gugus positif dan negatif pada molekul yang sama sehingga rantai hidrofobik diikat oleh bagian hidrofilik yang mengandung gugus positif dan negatif. Surfaktan amfoterik sangat dipengaruhi oleh perubahan pH, dimana pada pH rendah berubah menjadi surfaktan kationik dan pada pH tinggi akan berubah menjadi surfaktan anionik. Surfaktan jenis ini umumnya diaplikasikan pada produk sampo dan kosmetik. Contohnya adalah fosfatidilkolin (PC), fosfatidiletanolamina (PE), lesitin, asam aminokarboksilat dan alkil betain.

C. Karakteristik Surfaktan

1. HLB (Hydrophile-Lipophile Balance)

HLB merupakan suatu parameter untuk mengkorelasikan secara kuantitatif struktur surfaktan dengan aktifitas permukaannya. Secara formal, harga HLB diberikan dalam kisaran skala 0-20. Semakin tinggi nilai HLB menunjukkan surfaktan makin bersifat hidrofilik sehingga lebih mudah larut dalam air dan pada umumnya digunakan sebagai bahan pelarut (solubilizing agents) yang baik, detergen, dan penstabil untuk emulsi O/W. Sementara bila nilai HLB semakin rendah menunjukkan kelarutan dalam air yang rendah sehingga sering digunakan sebagai pelarut air dalam minyak dan penstabil emulsi W/O yang baik (Myers 2006).

2. Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan dirumuskan sebagai energi yang dibutuhkan untuk memperbesar permukaan suatu cairan sebesar 1 cm². Tegangan permukaan disebabkan oleh adanya gaya tarik-menarik dari molekul cairan. Semakin besar ikatan antar molekul-molekul dalam cairan, semakin besar tegangan permukaannya (Bodner dan Pardue 1989).

Surfaktan dapat diserap pada permukaan atau antarmuka dengan bagian hidrofiliknya berorientasi pada fase yang lebih rendah viskositasnya dan bagian hidrofobiknya berorientasi pada uap atau fase yang kurang polar. Berbagai jenis surfaktan memiliki kemampuan yang berbeda untuk mengurangi tegangan permukaan atau tegangan antarmuka karena struktur kimia yang berbeda.

3. Tegangan Antarmuka

Tegangan antarmuka adalah gaya persatuan panjang yang terjadi pada antarmuka dua fase cair yang tidak dapat bercampur. Surfaktan berfungsi sebagai senyawa aktif yang dapat digunakan untuk menurunkan energi antarmuka yang membatasi dua cairan yang tidak saling larut. Kemampuan ini disebabkan oleh gugus hidrofilik dan hidrofobik yang dimilki oleh surfaktan. Surfaktan akan menurunkan gaya kohesi dan sebaliknya meningkatkan gaya adhesi sehingga dapat menurunkan tegangan antarmuka (Matheson 1996). Tegangan antarmuka sebanding dengan tegangan permukaan, tetapi nilai tegangan antarmuka akan selalu lebih kecil daripada tegangan permukaan pada konsentrasi yang sama (Moecthar 1989).

4. Kemampuan Pembusaan

Kebanyakan surfaktan dalam larutan dapat membentuk busa, baik diinginkan maupun tidak diinginkan dalam penggunaanya. Kestabilan busa diperoleh dari adanya zat pembusa (surfaktan). Zat pembusa ini teradsorpsi ke daerah antarfase dan mengikat gelembung-gelembung gas sehingga diperoleh suatu kestabilan (Ware et al. 2007). Kemampuan pembusaan surfaktan dipengaruhi oleh panjang rantai hidrokarbon. Dibandingkan dengan surfaktan anionik sebagai agen pembusa yang telah lama digunakan, surfaktan nonionik dianggap sebagai surfaktan yang memiliki kemapuan pembusaan yang lebih rendah.

5. Stabilitas Emulsi

Stabilitas emulsi merupakan keseimbangan antara gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak yang terjadi antar partikel dalam sistem emulsi. Jika kedua gaya tersebut dipertahankan tetap seimbang, maka partikel-partikel dalam sistem emulsi akan dapat dipertahankan untuk tidak bergabung. Mekanisme kerja dari surfaktan untuk menstabilkan emulsi yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan dan membentuk lapisan pelindung yang menyelimuti globula fase terdispersi sehingga senyawa yang tidak larut akan lebih mudah terdispersi dalam sistem dan menjadi stabil. Gugus hidrofilik dan lipofilik yang dimiliki surfaktan dapat membentuk lapisan film pada bagian antarmuka dua cairan yang berbeda fase. Adanya dua gugus tersebut pada emulsifier memungkinkan emulsifier membentuk selaput tipis atau disebut juga dengan lapisan film, disekeliling globula-globula fase terdispersi dan bagian luarnya berikatan dengan medium pendispersi (Suryani et al. 2000). Pembentukan film tersebut mengakibatkan turunnya tegangan permukaan kedua cairan yang berbeda fase tersebut sehingga mengakibatkan turunnya tegangan antarmuka.

6. pH

Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu karakteristik surfaktan. Setiap jenis surfaktan memiliki pH yang berbeda-beda, misalnya saja pH dari surfaktan dietanolamida berkisar antara 9 dan 10. Dalam penggunaan surfaktan, pH perlu diperhatikan karena akan berpengaruh terhadap aktivitas surfaktan tersebut meskipun ada sebagian jenis surfaktan yang tidak dipengaruhi oleh perubahan pH.