I.
TUJUAN
ü Mempelajari
dan memahami prinsip kerja alat polarimeter.
ü Menentukan
konsentrasi daya optis aktif dengan metoda polarimeter.
II.
TEORI
Polarisasi
oleh refleksi telah ditemukan pada 1808 oleh Etienne malus (1775-1812). Malus,
yang telah melakukan percobaan pembiasan ganda bekerja pada saat bekerja pada
teori efek, mengamati dari pengaturan cahaya matahari, tercermin dari jendela
yang dekat jendela, melalui kristal dari Islandia Spar.
Polarimetri
adalah suatu cara analisa yang didasarkan pada pengukuran sudut putaran
(optical rotation) cahaya terpolarisir oleh senyawa yang transparan dan optis
aktif apabila senyawa tersebut dilewati sinar monokromatis yang terpolarisir
tersebut.
Senyawa
optis aktif adalah senyawa yang dapat memutar bidang getar sinar terpolarisir.
Zat yang optis ditandai dengan adanya atom karbon asimetris atau atom C kiral
dalam senyawa organik, contoh : kuarsa ( SiO2
), fruktosa.
Cahaya
monokromatik pada dasarnya mempunyai bidang getar yang banyak sekali. Bila
dikhayalkan maka bidang getar tersebut akan tegak lurus pada bidang datar.
Bidang getar yang banyak sekali ini secara mekanik dapat dipisahkan menjadi dua
bidang getar yang saling tegak lurus. Yang dimaksud dengan cahaya terpolarisasi
adalah senyawa yang mempunyai satu arah getar dan arah getar tersebut tegak
lurus terhadap arah rambatnya.
Prinsip dasar polarimetris ini adalah pengukuran
daya putar optis suatu zat yang
menimbulkan terjadinya putaran bidang getar sinar terpolarisir. Pemutaran
bidang getar sinar terpolarisir oleh
senyawa optis aktif ada 2 macam, yaitu :
1.
Dexro
rotary (+), jika arah putarnya ke kanan atau sesuai putaran jarum jam.
2.
Levo
rotary (-), jika arah putarnya ke kiri atau berlawanan dengan putaran jarum
jam.
Sinar mempunyai arah getar atau arah rambat kesegala
arah dengan variasi warna dan panjang gelombang yang dikenal dengan sinar
polikromatis. Untuk menghasilkan sinar monokromatis, maka digunakan suatu
filter atau sumber sinar tertentu. Sinar monokromatis ini akan melewati suatu
prisma yang terdiri dari suatu kristal yang mempunyai sifat seperti layar yang
dapat menghalangi jalannya sinar, sehingga dihasilkan sinar yang hanya
mempunyai satu arah bidang getar yang disebut sebagai sinar terpolarisasi.
Jika suatu sinar dilewatkan pada suatu larutan,
larutan itu akan meneruskan sinar atau komponen gelombang yang arah getarnya
searah dengan larutan dan menyerap sinar yang arahnya tegak lurus dengan arah
ini. Di sini larutan digunakan sebagai suatu plat pemolarisasi atau
polarisator. Akhirnya sinar yang keluar dari larutan adalah sinar yang
terpolarisasi bidang.
Cahaya dalam
keadaan terpolarisasi mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
F
Gelombang
ke semua arah dan tegak lurus arah rambatnya
F
Terdiri
dari banyak gelombang dan banyak arah getar
Rotasi spesifik disimbolkan dengan
[α] sehingga dapat dirumuskan :
[α] = α / dc
Dimana
:
a = besar
sudut yang terpolarisasi oleh suatu larutan dengan konsentrasi c gram zat terlarut per
mL larutan.
d = merupakan panjang lajur larutan (dm)
c =
merupakan konsentrasi (gram/mL)
Karena panjang gelombang yang sering
digunakan adalah 589,3 nm yaitu garis D lampu natrium dan suhu standar 20oC,
maka [α]T ditulis menjadi
[α].
Kadar larutan dapat ditentukan dengan
rumus :
% =
100 . a
(a) .1
Dengan menggunakan tabung yang sama maka
konsentrasi dapat atau kadar senyawa dapat ditentuka dengan jalan membuat kurva
standar.
Hal-hal
yang dapat mempengaruhi sudut putar suatu larutan adalah sebagai berikut :
1.
Jenis
zat
Masing–masing zat memberikan sudut
putaran yang berbeda terhadap bidang getar sinar terpolarisir.
2.
Panjang
lajur larutan dan panjang tabung
Jika lajur larutan diperbesar maka
putarannya juga makin besar.
3.
Suhu
Makin tinggi suhu maka sudut putarannya
makin kecil, hal ini disebabkan karena zat akan memuai dengan naiknya suhu
sehingga zat yang berada dalam tabung
akan berkurang.
4.
Konsentrasi zat
Konsentrasi sebanding dengan sudut
putaran, jika konsentrasi dinaikkan maka putarannya semakin besar.
5.
Jenis sinar (panjang gelombang)
Pada panjang gelombang yang berbeda zat
yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda.
6.
Pelarut
Zat yang sama mempunyai nilai putaran
yang berbeda dalam pelarut yang
berbeda. Contoh : Calciferol dalam kloroform α = +52,0o sedangkan
Calciferol dalam aseton α = + 82,6o
Fakta
bahwa cahaya mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang
transversal. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantulan, peristiwa pembiasan dan pemantulan, peristiwa
bias kembar, peristiwa absorbsi selektif, dan peristiwa hamburan.
Keterangan :
(a) Gelombang terpolarisasi linier pada arah
vertical
(b)
Gelombang terpolarisasi linier pada arah horizontal
(c)
Gelombang takterpolarisasi
Polarisasi
karena pemantulan
Bila
sinar datang pada cermin datar dengan sudut datang 570, maka sinar pantul
merupakan sinar terpolarisasi seperti pada gambar disamping.
Polarisasi
karena pembiasan dan Pemantulan
Cahaya
terpolarisasi dapat diperoleh dari pembiasan dan pemantulan. Hasil percobaan
para ahli fisika menunjukkan bahwa cahaya pemantulan terpolarisasi sempurna
jika sudut datang θ1 mengakibatkan sianr bias dengan sinar pantul saling tegak
lurus. Sudut datang seperti itu disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster.
Polarisasi
karena pembiasan ganda (bias kembar)
Jika
cahaya melalui kaca, maka cahaya lewat dengan kelajuan yang sama ke segala
arah. Ini disebabkan kaca hanya memiliki satu indeks bias. Tetapi bahan-bahan
kristal tertentu seperti kalsitt dan kuarsa memiliki dua indeks bias sehingga
kelajuan cahaya tidak sama untuk segala arah. Jadi, cahaya yang melalui bahan
ini akan mengalami pembiasan ganda.
Komponen-komponen alat polarimeter
adalah :
5.1 Sumber
cahaya monokromatis
Yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar
monokromatis. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah lampu D Natrium
dengan panjang gelombang 589,3 nm. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap
raksa dengan panjang gelombang 546 nm.
2. Polarisator
dan analisator
Polarisator berfungsi untuk menghasilkan
sinar terpolarisir. Sedangkan analisator berfungsi untuk menganalisa sudut yang
terpolarisasi. Yang digunakan sebagai polarisator dan analisator adalah prisma
nikol.
3. Prisma
setengah nikol
Merupakan alat untuk menghasilkan
bayangan setengah yaitu bayangan terang
gelap dan gelap terang.
4. Skala
lingkar
Merupakan skala yang bentuknya melingkar
dan pembacaan skalanya dilakukan jika telah didapatkan pengamatan tepat
baur-baur.
5. Wadah
sampel ( tabung polarimeter )
Wadah sampel ini berbentuk silinder yang
terbuat dari kaca yang tertutup dikedua ujungnya berukuran besar dan yang lain
berukuran kecil, biasanya mempunyai ukuran panjang 0,5 ; 1 ; 2 dm. Wadah sampel
ini harus dibersihkan secara hati-hati dan tidak bileh ada gelembung udara yang
terperangkap didalamnya.
6. Detektor
Pada polarimeter manual yang digunakan sebagai detektor adalah
mata, sedangkan polarimeter lain dapat digunakan detektor fotoelektrik.
Prinsip kerja polarimeter adalah sebagai
berikut :
Ø Sinar
monokromtis dari sumber cahaya (lampu natrium) akan melewati lensa kolimator
sehingga berkas sinar yang dihasilkan akan disejajarkan arah rambatnya.
Ø Dari
lensa terus ke polarisator untuk mendapatkan berkas cahaya yang terpolarisasi
Ø Cahaya
terpolarisasi ini akan terus ke prisma ½ nicol untuk mendapatkan bayangan gelap
dan terang, kemudian melewati larutan senyawa optik aktif yang berada dalam
tabung polarimeter.
III.
PROSEDUR
KERJA
3.1 Alat
dan bahan
ü
Peralatan
polarimeter
ü
Labu
ukur
ü
Buret
ü
Larutan
fruktosa 25 %
ü
Larutan
sukrosa 25 %
ü
Aquades
3.2 Cara
kerja
a.
Buat
larutan fruktosa 0, 2, 4, 6, 8, 10, % dari larutan standar fruktosa 25% dalam
labu ukur 50 mL.
b.
Isikanlah
cuved/ tabung polarimeter dengan aquades dan usahakan jangan ada gelembung udara
terperangkap di dalam tabung.
c.
Lakukan
pengukuran dengan alat polarimeter dinana sasaran yang harus dicapai adalah
pengamatan tepat berbaur-baur pada kedua sisi lingkaran pengamatan indikatornya.
d.
Amati
nilai posisi skala analisatornya dan nyatakan dengan satu desimal. Pengamatan
minimal harus dilakukan untuk dua kali dari arah datang pencapaian sasaran yang
berbeda,lalu dapatkan nilai rata-ratanya.
e.
Ganti
dengan larutan standar,dengan larutan sampel/tugas asistent.Lakukan pengukuran
yang sama.
f.
Buat
kurva kalibrasi nilai puitaran optis dari larutan ini VS konsentrasi.
g.
Tentukan
harga Cx dari larutan tugas.
3.3 Skema
alat
IV.
PERHITUNGAN
DAN PEMBAHASAN
5.1
Perhitungan
Pembuatan glukosa :
a) Glukosa
0 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 0%
V1 = 0 mL
b) Glukosa
2 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 2%
V1 = 2 mL
c) Glukosa
4 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 4%
V1 = 4 mL
d) Glukosa
6 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 6%
V1 = 6 mL
e) Glukosa
8 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 8%
V1 = 8 mL
f) Glukosa
10 %
V1
. N1 = V2 . N2
V1
. 25% = 25 mL . 10%
V1 = 10 mL
Data
yang diperoleh :
|
Glukosa
|
Putaran Optis
|
||
|
I
|
II
|
Rata-rata
|
|
|
0 %
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
|
2 %
|
0,8
|
1,0
|
0,9
|
|
4 %
|
2,8
|
2,4
|
2,6
|
|
6 %
|
3,5
|
3,5
|
3,5
|
|
8 %
|
4,9
|
5,0
|
4,95
|
|
10 %
|
6,4
|
6,6
|
6,5
|
|
Sampel
|
3,6
|
3,7
|
3,65
|
Regresi
:
|
X
|
Y
|
XY
|
X2
|
|
0
|
0,0
|
0
|
0
|
|
2
|
0,9
|
1,8
|
4
|
|
4
|
2,6
|
10,4
|
16
|
|
6
|
3,5
|
21
|
36
|
|
8
|
4,95
|
39,6
|
64
|
|
10
|
6,6
|
65
|
100
|
Sx = 30 Sx² = 220 X = 5
Sy = 18,55 Sxy = 137,8 Y
= 3,0916
B = nSxy – (Sx)(Sy)
nSx² - (Sx)²
B
= 6 . 137,8 – 30 . 18,55
6 .
220 - 302
B = 0,651
A = Y –
BX
A
= 3,075 – 0,651 x 5
A
= - 0,1785
Y
= A + BX
3,65
= -0,1785 + 0,651 X
X
= 5,9
%
kesalahan = (6,4 – 5,9) x 100%
6,4
= 7,8 %
Kurva
Kalibrasi :
5.2
Pembahasan
Pada percobaan kali ini, kita mempelajari dan memahami
tentang polarimeteri. Polarimeteri adalah suatu metoda analisa kimia
berdasarkan atas pengukuran daya putar optis dari suatu senyawa optis aktif
terhadap sinar yang terpolarisir. Senyawa terpolarisir yaitu suatu senyawa yang
dapat memutar bidang getar terpolarisir.
Syarat senyawa yang dapat dianalisa dengan
polarimeter adalah sampel larutan berwarna bening dan mempunya atom C kiral dan
bayangan didapatkan baur-baur. Dalam percobaan ini, digunakan glukosa sebagai
senyawa optis aktif dengan variasi konsentrasi yang berbeda yaitu 2, 4, 6, 8
dan 10 % yang menggunakan sinar kuning dengan panjang gelombang 598,3 nm.
Glukosa digunakan sebagai senyawa optis
aktif karena glukosa dapat memutar
bidang terpolarisir kearah kanan (dekstro rotary) dan kearah kiri (levo rotary).
1.
Untuk daya putar kanan,
semakin tinggi konsentrasi glukosa maka akan mengakibatkan akan semakin
besar daya putar senyawa tersebut.
2.
Untuk daya putar kiri, semakin tinggi
konsentrasi glukosa maka akan semakin rendah daya putar optis dari senyawa tersebut.
Pada awal percobaan, terlebih dahulu dilakukan
pengukuran daya puatar optis dari
aquadest. Dengan menggunakan polarimeter, diapatkan daya putar optisnya adalah
0, sehingga dapat disimpulkan bahwa aquadest bukanlah senyawa optis aktif karena tidak memilki kemampuan untuk memutar
bidang terpolarisir. Setelah itu, dilanjutkan dengan pengukuran glukosa 2 %
maka didapatkan daya putar rata-ratanya adalah 0,9. Pengukuran glukosa 6 %
didapatkan daya putar rata-ratanya adalah 3,5. Pada pengukuran glukosa 8 %
didapatkan daya putar rata-ratanya adalah 4,95. Dan pengukuran glukosa 10 %
didapatkan daya putar rata-ratanya adalah 6,5.
Untuk menghitung nilai konsentrasi sampel,
diperlukan persamaan regresi yang di dapatkan dari perhitungan data dari
larutan standar. Dimana nilai dari besar sudut putar bidang sinar terpolarisir
dari sampel dimasukkan ke dalam persamaan regresi. Dari perhitungan didapatkan
volume sampel 5,9 mL, namun volume sebenarnya 6,4 mL. Sehingga didapatkan
persentase kesalahan 7,8%.
V.
KESIMPULAN
DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan mengenai
polarimeteri ini, maka dapat disimpulakan bahwa :
1.
Polarimeteri adalah
suatu metoda analisa kimia berdasarkan atas pengukuran daya putar optis dari
suatu senyawa optis aktif terhadap sinar yang terpolarisir.
2.
Glukosa
merupakan suatu senyawa optis aktif karena dpat memutar bidang getar yang
terpolarisir.
3.
Semakin tinggi
konsentrasi glukosa maka akan mengakibatkan
akan semakin besar daya putar
senyawa.
4.
Menghitung nilai
konsentrasi sampel, diperlukan persamaan regresi yang di dapatkan dari
perhitungan data dari larutan standar. Dimana nilai dari besar sudut putar
bidang sinar terpolarisir dari sampel dimasukkan ke dalam persamaan regresi.
5.
Konsentrasi
sampel yang di dapat adalah 5,9 %.
5.2 Saran
Untuk mendapatkan hasil
yang lebih p\optimal, maka praktikan selanjutnya memperhatikan hal – hak
sebagai berikut, yaitu :
1.
Jangan
sampai terdapat gelembung udara pada kuvet yang akan diukur daya putar optisnya.
2.
Lakukan
pengamatan ketika senyawa tersebut tepat dalam keadaaan baur- baur .
3.
Bersihkan
kuvet sebelum melakukan pengukuran daya putar optisnya.
DAFTAR PUSTAKA
Brink
O.C. et. Al. 1993. Dasar-Dasar Ilmu Instrument. Bandung : Bina Cipta
Kopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia
Analisa. Jakarta : UI Press
Ismono.
1983. Cara-Cara Optik dalam Analisa Kimia. Bandung : Departemen Kimia ITB
like
BalasHapus