POLARIMETER
POLARIMETER
I.
I.
TUJUAN
TUJUAN
a.
a.
Mempelajari prinsip kerja polarimeter
Mempelajari prinsip kerja polarimeter
b.
b.
Mengukur sudut putar jenis larutan gula (sukrosa) sebagai fungsi
Mengukur sudut putar jenis larutan gula (sukrosa) sebagai fungsi
konsentrasi
konsentrasi
c.
c.
Menentukan konsentrasi dari larutan sampel gula (Cx)
Menentukan konsentrasi dari larutan sampel gula (Cx)
II.
II.
TEORI DASAR
TEORI DASAR
Polarimetri adalah sensitif, teknik yang nondestructive untuk mengukur aktivitas Polarimetri adalah sensitif, teknik yang nondestructive untuk mengukur aktivitas optik yang ditunjukkan oleh senyawa organik dan anorganik. Senyawa dianggap aktif optik yang ditunjukkan oleh senyawa organik dan anorganik. Senyawa dianggap aktif secara optis jika cahaya terpolarisasi secara linier dan terputar ketika melewatinya. secara optis jika cahaya terpolarisasi secara linier dan terputar ketika melewatinya. Jumlah rotasi optik ditentukan oleh struktur molekul dan konsentrasi
Jumlah rotasi optik ditentukan oleh struktur molekul dan konsentrasi chiral molecules chiral molecules pada senyawa. Setiap zat aktif optik memiliki rotasi sendiri yang spesifik sebagaimana pada senyawa. Setiap zat aktif optik memiliki rotasi sendiri yang spesifik sebagaimana ditetapkan dalam
ditetapkan dalam Hukum Biots Hukum Biots ::
[α] =
[α] = specific rotation specific rotation (rotasi spesifik),(rotasi spesifik), T =
T =temperature temperature (suhu),(suhu), λ =
λ = wavelength wavelength (panjang gelombang),(panjang gelombang), α =
α = optical rotation optical rotation (rotasi optik),(rotasi optik), c = konsentrasi, dalam g/100ml, c = konsentrasi, dalam g/100ml, l = panjang lintasan optic, dalam dm. l = panjang lintasan optic, dalam dm.
Polarisasi oleh refleksi ditemukan pada 1808 oleh Etienne Malus (1775-1812). Polarisasi oleh refleksi ditemukan pada 1808 oleh Etienne Malus (1775-1812). Malus, yang telah melakukan pekerjaan eksperimental tentang refraksi ganda saat Malus, yang telah melakukan pekerjaan eksperimental tentang refraksi ganda saat bekerja pada teori efek, mengamati cahaya matahari terbenam, tercermin dari jendela bekerja pada teori efek, mengamati cahaya matahari terbenam, tercermin dari jendela jendela di
jendela di dekatnya, dekatnya, melalui melalui kristalkristal Iceland Spar Iceland Spar .. Ketika ia memutar kristal, dua gambarKetika ia memutar kristal, dua gambar matahari bergantian menjadi kuat dan lemah, meskipun tidak pernah ada kepunahan matahari bergantian menjadi kuat dan lemah, meskipun tidak pernah ada kepunahan lengkap (
lengkap (complete extinction complete extinction ). Hampir 1 jam sekali ia mengulangi percobaan dalam). Hampir 1 jam sekali ia mengulangi percobaan dalam kondisi yang terkendali, dan menemukan bahwa sudut di mana kepunahan lengkap dari kondisi yang terkendali, dan menemukan bahwa sudut di mana kepunahan lengkap dari refleksi sinar diperoleh untuk air dan kaca.
refleksi sinar diperoleh untuk air dan kaca.
Sebuah polarimeter adalah perangkat untuk mempelajari Sebuah polarimeter adalah perangkat untuk mempelajari suatu
suatu sampel sampel transparantransparan antara antara perangkat perangkat polarisasipolarisasi menyeberang (
menyeberang (crossed polarizing devices crossed polarizing devices ).). Jean-Baptiste Biot Jean-Baptiste Biot (1774-1862) mengembangkan polarimeter di bagian kanan, yang (1774-1862) mengembangkan polarimeter di bagian kanan, yang
telah dibuat oleh Soliel/Duboscq of Paris ca.1850. Polarizer yang di bagian tangan kanan menggunakan kaca piring tunggal, sementara analyzer di sebelah kiri menggunakan tumpukan piring kaca. Sampel ini diletakkan di antara kedua perangkat ini. Sekarang alat ini ada di Dartmouth College .
Polarimeter
Alat yang digunakan untuk penentuan besarnya putaran optik suatu bahan. Putaran Optik
Besarnya pemutaran bidang polarisasi yang terjadi jika sinar terpolarisasi dilewatkan melalui suatu cairan.
Aplikasi Penelitian untuk polarimetri ditemukan di industri, lembaga penelitian dan universitas sebagai sarana:
Mengisolasi dan mengidentifikasi berbagai pelarut terkristalkan yang belum diketahui atau dipisahkan dengan High Performance Liquid Chromatography (HPLC).
Mengevaluasi dan karakterisasi senyawa optis aktif dengan mengukur rotasi khususnya dan membandingkan nilai ini dengan nilai-nilai teoritis ditemukan dalam literatur.
Investigasi reaksi kinetik dengan mengukur rotasi optik sebagai fungsi dari waktu (function of time ).
Pemantauan perubahan konsentrasi komponen optik aktif dalam campuran reaksi, seperti dalam belahan enzimatik (enzymatic cleavage ).
Analyzing molecular structure by optical rotatory dispersion curves over a wide range of wavelengths. Menganalisis struktur molekul dengan memetakan (plotting ) dalam bentuk kurva perputaran dispersi optik atas berbagai panjang gelombang.
Membedakan antara beberapa isomer optik.
Dalam setiap aplikasi, AUTOPOL menawarkan hingga enam pilihan panjang gelombang diskrit (discrete wavelength ) untuk mengetahui pengaruh panjang gelombang terhadap zat optis aktif.
Kualitas dan aplikasi proses kontrol, baik di laboratorium atau secara langsung di pabrik, yang ditemukan di seluruh industri pharmaceutical , kimia, minyak atsiri (Essential Oil ), Flavor and Food Industries . Beberapa contoh tercantum di bawah ini.
A. Pharmaceutical Industry
Menentukan kemurnian produk dengan mengukur rotasi spesifik dan rotasi optik: Asam Amino Antibiotik Dekstrosa Gula amino Kokain Diuretik Analgesik Kodein Serum
Steroid Obat penenang (Tranquilizers ) Vitamin B. Flavor, Fragrance, and Essential Oil Industry
Memanfaatkan polarimetri untuk pemeriksaan bahan baku, antara lain:
Camphors Gums Orange oil
Asam sitrun (Citric acid ) Minyak lavender
Spearmint oil
Glyceric acid Lemon oil
C. Food Industry
Memastikan kualitas produk dengan mengukur konsentrasi dan kemurnian senyawa berikut dalam makanan berbasis gula, sereal dan sirup:
Karbohidrat Laktosa Raffinose Berbagai amylum Fruktosa Levulosa Sukrosa Monosakarida alami Glukosa Maltosa Xylose D. Chemical Industry
Menganalisa rotasi optik sebagai cara untuk mengidentifikasi dan karakterisasi: Biopolymer
Natural polymer Synthetic polymer
Skema dari alat polarimeter dapat dilihat pada gambar berikut.
Cahaya dari lampu sumber, terpolarisasi setelah melewati prisma Nicol pertama yang disebut polarisator. Cahaya terpolarisasi kemudian melewati senyawa optis
aktif yang akan memutar bidang cahaya terpolarisasi dengan arah tertentu. Prisma Nicol ke dua yang disebut analisator akan membuat cahaya dapat melalui celah secara maksimum.
Cahaya monokromatik dihasilkan dengan menggunakan sodium lamp (lampu natrium) dimana gas natrium pijar akan menghasilkan lampu warna kuning. Cahaya monokromatik pada dasarnya mempunyai bidang getar yang banyak sekali. Bila dihayalkan maka bidang getar tersebut akan tegak lurus pada bidang datar. Bidang getar yang banyak ini secara mekanik dapat dipisahkan menjadi dua bidang getar yang saling tegak lurus.
Rotasi optis yang diamati/diukur dari suatu larutan bergantung kepada jumlah senyawa dalam tabung sampel, panjang jalan/larutan yang dilalui cahaya, temperatur pengukuran, dan panjang gelombang cahaya yang digunakan. Untuk mengukur rotasi optik, diperlukan suatu besaran yang disebut rotasi spesifik yang diartikan suatu rotasi optik yang terjadi bila cahaya terpolarisasi melewati larutan dengan konsentrasi 1 gram per mililiter sepanjang 1 desimeter. Rotasi spesifik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Ket :
a = sudut putaran optik (yang teramati) c = konsentrasi larutan gram/mL larutan
l = panjang jalan/larutan yang dilalui cahaya dalam desimeter
λ=panjang gelombang cahaya (bila menggunakan lampu natrium dilambangkan dengan “D“)
t = temperatur (oC).
Rotasi optik yang termati dapat berupa rotasi yang searah jarum jam, rotasi ini disebut putar kanan dan diberi tanda (+), sedangkan senyawa yang diukurnya disebut senyawa dekstro (d). Rotasi yang berlawanan dengan arah jarum jam disebut putar kiri dan diberi tanda (-), senyawanya disebut senyawa levo (l).
[α]
tλ=
Beberapa hal yang harus diperhatikan pada penggunaan polarimeter, yaitu:
Larutan sampel harus jernih atau tidak mengandung partikel yang
tersuspensi di dalamnya. Partikel tersebut akan menghamburkan cahaya
yang melewati larutan.
Tidak terdapat gelembung udara pada tabung sampel saat diisi larutan.
Selalu dimulai dengan menentukan keadaan nol untuk mengkoreksi
pembacaan.
Pembacaan rotasi optik dilakukan beberapa kali, sampai didapat data yang
dapat dihitung rata-ratanya.
Polerimetri dapat digunakan untuk mengukur rotasi optik, konsentrasi sampel, dan juga untuk menghitung komposisi isomer optik dalam campuran rasemik.
Tabel rotasi spesifik beberapa senyawa optis aktif
Senyawa Pelarut Temperature oC Rotasi Spesifik
Champor Alcohol 25 + 43,8o Sukrosa Air 20 + 66,5o D-glukosa Air 20 + 52,5o L-fruktosa Air 20
- 93,0
o Laktosa Air 15 + 56,0o Maltose Air 20 + 136,9oAsam tartarat Air 20 + 13,4o
III.
PROSEDUR KERJA
a.
Alat yang digunakan
Polarimeter
Buret schelbach 50 mL
Gelas piala 250 mL
Labu ukur 50 mL
Standar dan klem
Labu semprot
Batang pengaduk
b.
Bahan yang digunakan
Larutan sukrosa 25%
Aquades
Larutan sampel
c.
Gambar Alat
d.
Cara Kerja
1) Pembuatan Larutan Standar
a. Diambil larutan induk sukrosa 25%, kemudian dimasukkan ke dalam
buret schelbach 50 mL.
b. Setelah itu dibuat larutan standar dengan konsentrasi 0, 2%, 4%, 8%,
12% dan 20% dengan mengencerkan larutan sukrosa 25% di dalam labu
ukur 50 mL, setelah itu ditambahkan aquades dan dipaskan sampai
tanda tera. Lalu dihomogenkan.
c. Kemudian diukur sudut putaran optis larutan standar dengan
menggunakan Polarimeter.
2) Pengukuran dengan Polarimeter
a. Hubungkan alat dengan sumber arus listrik dan ON kan alat, tekan
tombol
pada bahagian belakang pada posisi “DEG” dan dibiarkan
stabil.
b. Buka tutup polarimeter, tempatkan pada posisi vertical, isi penuh
dengan aquades, usahakan seminimal mungkin adanya udara yang
terperangkap. Tempatkan posisi tabung pada bagian tengah alat
polarimeter (jika ada gelembung kecil, tempetkan dia pada bagian yang
tabung yang besar) lalu tutup. Lakukan pengamatan pada jenis okuler,
atur seperlunya agar pengamatan didapat cukup tajam.
c. Jika pengamatan indicator menunjukkan Gelap-Terang, tekan tombol
“
R dan TEMP
” secara bersamaan sampai zero set menyala, atau jika
pengamatan indicator menunjukkan Terang-
Gelap, tekan tombol “
L
dan TEMP
” secara bersamaan sampai zero set menyala. Pengamatan
pada bahagian indicator didapat (baur-baur) merata. Tekan tombol
ZERO SET
indicator alat akan menunjukkan
0.00
.
d. Diukur larutan standar 0, 2%, 4%, 8%, 12% dan 20% yang telah dibuat
tadi. Jika pengamatan indicator menunjukkan Gelap-Terang, maka
tekan tombol “
R
” sampai didapat baur
-baur (untuk zat yang dextro
rotary) atau pengamatan indicator menunjukkan Terang-Gelap, maka
tekan tombol “
L
” sampai didapat baur
-baur (untuk zat yang leuvo
rotary).
e. Pada saat didapatkan baur-baur dicatat nilai sudut putaran optisnya.
Pengamatan dilakukan dua kali, namun dari arah datang yang berbeda.
Kedua nilai yang didapat dirata-ratakan.
f. Setelah larutan standar diukur maka ganti dengan larutan sampel yang
telah disediakan, lakukan hal yang sama dan dapatkan nilai putaran
optisnya.
g. Dibuat kurva kalibrasi standar, dan gunakan kurva ini untuk
menentukan kadar Cx (sampel) ataupun dengan menentukan persamaan
regresi linear pengukuran polarimetris.
IV.
HASIL DAN PERHITUNGAN
a) Pembuatan Larutan Standar
Larutan induk sukrosa adalah 25%
(V x C)pekat = (V x C)encer
Untuk 2%
Untuk 4%
Untuk 8%
Untuk 12%
Untuk 20%
b) Pengukuran Deret Standar
Rumus : a =
() ()
2%
a
1= 5,40 dan a
2= 5,90
() ()
4%
a
1= 7,70 dan a
2= 8,00
() ()
8%
a
1= 13,05 dan a
2= 13,20
() ()
12%
a
1= 18,00 dan a
2= 18,25
() ()
20%
a
1= 28,00 dan a
2= 28,50
() ()
,55
Membuat Kurva Kalibrasi Standar :
Konsentrasi (%)
Sudut Perputaran
2
5,65
4
7,85
8
13,125
12
18,125
c)
Pengukuran Larutan Sampel
Untuk Cx : a
1= 10,15 dan a
2= 10,15
() ()
Mencari persamaan linear :
X
y
x
x.y
2
5,65
4
11,3
4
7,85
16
31,4
8
13,125
64
105
12
18,125
144
217,5
20
28,25
400
565
∑ = 46
∑ =
73
∑ =
628
∑ =
930,2
X rata-rata =
Y rata-rata =
14,60
b =
(
)
()b =
( )
=
=
= 1,2627
y = a + bx 14,60 = a + 1,2627 (9,2) 14,60 = a + 11,6168 a = 14,60 –11,6168 a = 2,9832 y = a + bx 10,15 = 2,9832 + 1,2627(Cx) 1,2627 Cx = 10,15 - 2,9863 Cx =
Cx = 5,67 %V.
PEMBAHASAN
Setelah melakukan percobaan ini, maka dapat kita simpulkan bahwa polarisasi merupakan peristiwa berputarnya bidang polarisasi yang disebabkan satu arah getar saja. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi selektif, dan hamburan. Alat untuk mengukur besarnya sudut putaran arah polarisasi disebut polarimeter. Besar sudut bidang getaran cahaya yang dihasilkan oleh suatu bahan optik aktif larutan, sebanding dengan konsentrasi larutan tersebut dan juga dengan panjang larutan yang dilewati cahaya.
Pada percobaan mengukur sudut putaran optis dari larutan sukrosa maka
dapat diketahui nilai sudut putaran optis dari senyawa optis aktif ini adalah 10,15
besaran ini didapatkan dari pengukuran gelap-terang ke baur-baur (a
1) dan dari
terang-gelap ke baur-baur (a2).
Dari percobaan yang dilakukan dan melihat kurva kalibrasi standar maka
dapat diketahui bahwa konsentrasi dan jenis larutan akan mempengaruhi sudut
putar. Semakin tinggi konsentrasi maka sudut putar dari senyawa optis aktif atau
larutan sukrosa akan semakin tinggi pula, namun pengukuran yang didapatkan
tidak begitu linear itu berarti bahwa pengukuran yang dilakukan kurang teliti.
Dan konsentrasi larutan sampel yang didapatkan adalah 5,67%.
VI.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan praktikum pemgukuran senyawa optis aktif yakni larutan
sukrosa dengan metode polarimetri, maka didapatkan konsentrasi larutan sukrosa
tersebut adalah 5,67%.
VII.
DAFTAR PUSTAKA
Khopkar, S.M. 2007.
Konsep Dasar Kimia Analitik
. Jakarta: UI-PRESS
Tim Dosen Kimia Analisis Instrumen. 2008.
Penuntun Praktikum Kimia
Analisis Instrumen
. Makassar: Laboratorium Kimia FMIPA UNM.
Zemansky, Sears. 1994.
Fisika untuk Universitas 3 Optika
. Jakarta: Bina
cipta.
