I. TUJUAN
Menentukan konstanta kecepatan reaksi dengan menggunakan polarimeter.
II. DASAR TEORI
Menurut Soekardjo (2002), polarisasi dapat dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Polarisasi konsentrasi yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi di
sekitar elektrode
2. Polarisasi overvoltage atau tegangan lebih yang disebabkan oleh jenis elektrode dan proses yang terjadi di permukaan
Gelombang cahaya terpolarisasi terletak pada satu bidang yaitu bidang getar cahaya. Apabila cahaya terpolarisasi dilewatkan pada larutan salah satu enansiomer, maka bidang getarnya akan mengalami perubahan posisi, yaitu berputar ke arah kanan atau kiri. Proses pemuutaran bidang getar cahaya terpolarisasi, yang untuk selanjutnya disebut pemutaran cahaya terpolarisasi dinamakan juga rotasi optik, sedangkan senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya pemutaran cahaya terpolarisasiitu dikatakan mempunyai aktivitas aptik (Poedjiadi, 1994).
Kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi per satuan waktu, atau ditulis dC/dt. Dalam reaksi kimia, zat-zat kimia dapat dibagi menjadi dua macam yaitu:
a. Reaktan = zat bereaksi
b. Produk = zat hasil
Kecepatan reksi dapat ditinjau dari segi reaktan ataupun produk artinya simbol C pada dC/dt dapat dipilih untuk reaktan ataupun produk. Hanya harus diingat bahwa selama reaksi berjalan konsentrasi reaktan selalu berkurang dan konsentrasi produk selalu bertambah, sehngga kecepatan reaksinya adalah:
Untuk reaktan = -dC/dt Untuk produk = dC/dt
Secara umum kecepatan reaksi searah dapat ditulis:
-dC/dt = kCn ………...…..(1)
dalam hal ini:
C = konsentrasi reaktan (mol/L)
t = waktu
n = orde reaksi
k = konstanta kecepatan reaksi
-dC/dt = k C atau –dC/C = dt ...(2) Bila di integrasikan akan menghasilkan persamaan sebagai berikut:
-ln C = Kt + konstanta ...(3) Untuk t = 0, maka C = C0 (konsentrasi mula-mula) maka:
lnC0/C = Kt ...(4)
Reaksi hidrolisa sukrosa pada dasarnya termasuk rekasi orde dua:
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
Sukrosa glukosa fruktosa
Tetapi, karena konsentrasi air tetap, maka:
-dCs/dt = K Cs CH2O = K Cs ...(5)
Oleh karena itu, reaksi hidrolisa sukrosa dapat digolongkan reaksi orde satu. ln Csc/C = Kt. ...(6)
Ks = (1/b) l (Csc/Cs)
Untuk mencari K1 dari persamaan tersebut perlu diketahui konsentrasi sukrosa
mula-mula pada waktu t.
Pada umumnya konsentrasi reaktan dapat diketahui dengan jalan titrasi. Tetapi sangat sukar menitrasi campuran sukrosa, glukosa dan fruktosa. Karena itu untuk mengetahui konsentrasi sukrosa dipakai cara polarimeter. Hal ini berdasarkan pemutaran bidang polarisasi dimana sukrosa dan glukosa memutar bidang polarisasi ke kanan dan fruktosa ke kiri. Larutan sukrosa murni memutar bidang polarisasi ke kanan. Ketika hidrolisa berjalan, glukosa dan fruktosa terbentuk sehingga pemutaran bidang polarisasi ke kanan akan diperkecil. Pada akhir reaksi dimana sukrosa habis, larutan memutar bidang polarisasi ke kiri (Tim Dosen Kimia Fisika, 2012).
K = (1/t) ln (C/C0) = (1/t) ln (α-α0)/(αt-αa)
dimana: α0 = sudut pemutaran mula-mula
αt = sudut pemutaran waktu t
αa = sudut pemutaran akhir
Suatu poalrimeter ialah alat yang didesain untuk mempolarisasikan cahaya dan kemudian mengukur sudut rotasi bidang polarisasi cahaya oleh suatu senyawa aktif optis. Besarnya perputaran itu bergantung pada, struktur molekul, suhu, panjang gelombang, banyaknya molekul pada jalan cahaya, dan pelarut.
Jika kristal glukosa murni dilarutkan dalam air, maka larutannya akan memutar cahaya terpolarisasi kearah kanan, namun bila larutan itu dibiarkan beberapa waktu dan diamati putarannya, terlihat bahwa sudut putaran berubah
menjadi makin kecil, hingga lama kelamaan menjadi tetap. Peristiwa ini disebut
mutarotasi, yang berarti perubahan rotasi atau perubahan putaran. Beberapa
jenis karbohidrat juga menunjukkan adanya sifat demikian (Binkley, 1988).
III. ALAT DAN BAHAN
1. Alat: Polarimater Tabung polarimeter Stopwatch 2. Bahan: Sukrosa murni HCl 1 M
IV. CARA KERJA
10 gram sukrosa 25 mL aquades
saring larutkan
Encerkan
sampai
50 mL
Masukkan ke tabung polarimeter dan baca sudut putarnya
10 mL larutan sukrosa +
10 Ml HCl 1 M
Masukkan ke tabung polarimeter dan baca sudut putarnya setiap interval 10
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
No. Waktu (menit) Sudut putar (º) (α0 – αo)/( αt- α0) ln (α0 – αo)/( αt- α0)
1 10 61,95 1,052748 0,051404
2 20 54,45 1,148395 0,138365
3 30 42,35 1,345635 0,296866
4 40 38,60 1,421289 0,351564
5 50 35,40 1,492913 0,40073
Percobaan polarimetri ini dilakukan untuk mengetahui besarnya sudut putar (polarisasi) suatu larutan sukrosa dan fruktosa pada konsentrasi yang berbeda-beda dengan menggunakan polarimeter. Prinsip kerja dari polarimeter yaitu berkas sinar yang masuk akan diteruskan oleh polarizer dallam berbagaibentuk sinar terpolarisasi, dimana berkas sinar yang masuk akan diteruskan ke analizer.
Pada percobaan ini, aquades digunakan sebagai larutan blanko karena aquades tidak dapat memutar bidang polarisasi. Selanjutnya baru dilakukan pengukuran sudut putar dari larutan sampel berupa larutan sukrosa dengan variasi waktu. Dari hasil percobaan, diketahui bahwa kemampuan larutan sukrosa memutar cahaya terpolarisasi ternyata berbeda pada setiap variasi waktu yang dilakukan (setiap 10 menit).
Gambar 1. Hubungan antara ln (α0 – αo)/( αt- α0) vs t y = 0.009x - 0.025 R² = 0.954 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 10 20 30 40 50 60 ln (α 0 – αo )/ ( αt -α0 ) t (waktu)
Pada percobaan ini dilakukan hidrolisis sukrosa menghasilkan glukosa dan fruktosa sesuai dengan reaksi:
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
Sukrosa glukosa fruktosa
Ke dalam larutan gula ditambahkan HCl. Reagen ini berfungsi sebagai
sumber ion H+ yang akan memprotonasi atom oksigen yang
menghubungkanglukosa dan fruktosa sehingga keduanya dapat terhidrolisis. Sukrosa bersifat polaritas putar kanan (dextrorotary ) sementara fruktosa bersifat polaritas putarkiri (reverorotary ). Tetapi, kemampuan fruktosa untuk memutar bidang polarisasi lebih besar daripada kemampuan sukrosa sehingga bidang polarisasiakan semakin terputar ke arah kiri seiring dengan terbentuknya fruktosa.Peristiwa ini dinamakan penurunan polaritas larutan inverse.
Berdasarkan data praktikum, larutan sukrosa murni memutar bidang polarisasi ke kanan sebesar 66,70 . Ketika hidrolisis berjalan, glukosa dan fruktosa terbentuk sehingga pemutaran bidang polarisasi ke kanan akan diperkecil, pada menit ke 10 sampai ke 50 dengan interval 10 menit berturut-turut sudut putarnya adalah sebesar 61,95 ; 54,45 ; 42,35 ; 38,60 ; dan 35,40 . Pada akhir reaksi dimana sukrosa habis, larutan memutar bidang polarisasi ke kiri Pada percobaan ini ditunjukkan oleh sudut putar campuran setelah konstan yang nilainya negatif yaitu -28,10º.
Hal penting yang harus diperhatikan pada percobaan ini yaitu pada pengisian tabung (kuvet) tidak boleh menghasilkan gelembung udara, sebab gelembung udara tersebut membentuk cekungan pada larutan sehingga dapat mempengaruhi intensitas cahaya yang terpolarisasi, akibatnya berpengaruh pada besarnya sudut putar suatu sampel. Besarnya sudut putar suatu sampel bergantung pada jenis senyawa, suhu panjang gelombang cahaya terpolarisasi dan konsentrasi. Akan tetapi pada percobaan ini hanya ingin diketahui pengaruh konsentrasi terhadap besarnya sudut putar dari larutan sukrosa dan fruktosa.
Reaksi ini merupakan reaksi orde pertama, maka hukum lajunya : v = k AαBβ
Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh tetapan laju reaksi adalahsebesar 0.0009 detik-1. Tetapan ini diperoleh dari perbandingan penurunanpolaritas larutan terhadap waktu. Kurva yang didapatkan tergolong baik karena nilai dari R2 nya bernilai mendekati 1.
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
a. Sudut putar sukrosa murni sebesar 66,70º
b. Sudut putar campuran setelah konstan sebesar -28,10º c. Konstanta kecepatan reaksi sebesar 0,0009 detik-1 2. Saran
a. Pengisian tabung (kuvet) tidak boleh menghasilkan gelembung udara, sebab gelembung udara tersebut membentuk cekungan pada larutan sehingga dapa mempengaruhi intensitas cahaya yang terpolarisasi, akibatnya berpengaruh pada besarnya sudut putar suatu sampel.
b. Sebelum menggunakan polarimeter, alat tersebut harus di kalibrasi terlebih dahulu
VII. DAFTAR PUSTAKA
Binkley, R. W. 1988. Modern Carbohydrate Chemistry. New York : Marcel Dekker.
Poedjiadi, Anna.1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : UI-Press. Soekardjo.2002. Kimia Fisika. Jakarta : Erlangga.
Tim Dosen Kimia Fisika. 2012. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
Semarang, 3 Desember 2012 Mengetahui,
Dosen Pengampu Praktikan
Ir. Sri Wahyuni, M.Si Ana Yustika
LAMPIRAN
Sudut putar sukrosa murni = 66.70 Larutan sukrosa + HCl
No. Waktu (menit) Sudut Putar
1. 10 61,95 2. 20 54.45 3. 30 42,35 4. 40 38,60 5. 50 35,40 6. Pemanasan -28,10
Sudut putar sukrosa murni = α0
Sudut putar campuran pada saat t menit = αt
Sudut putar campuran setelah konstan = αa
Dari data 1 : Larutan sukrosa + HCl 1 M (α0 = 66.70º dan αa = -28.10 )
No. Waktu (menit) Sudut putar (º) (α0 – αo)/( αt- α0) ln (α0 – αo)/( αt- α0)
1 10 61,95 1,052748 0,051404 2 20 54,45 1,148395 0,138365 3 30 42,35 1,345635 0,296866 4 40 38,60 1,421289 0,351564 5 50 35,40 1,492913 0,40073 k = (1/t) ln (α0 – αo)/( αt- α0) ln (α0 – αo)/( αt- α0) = kt y = mx Jadi, y = ln (α0 – αo)/( αt- α0) x = t
Dari grafik diperoleh, y = 0.0009x + 0.025 ln (α0 – αo)/( αt- α0) = kt + c
