PENENTUAN KONSENTRASI GULA DI DALAM LARUTAN DENGAN KONSTANTA VERDET HESTY RIYAN P M

(1)

1

PENENTUAN KONSENTRASI GULA DI DALAM LARUTAN DENGAN KONSTANTA VERDET

HESTY RIYAN P M0204031

DETERMINATION OF SUGAR CONCENTRATION IN SOLLUTION WITH VERDET CONSTANT

ABSTRAK

Pada penelitian ini telah dilakukan penentuan konsentrasi gula di dalam larutan dengan konstanta Verdet (V). Konstanta Verdet adalah konstanta optik yang menyatakan kekuatan dari efek Faraday untuk material khusus. Konstanta Verdet yang telah dihitung pada larutan gula murni (glukosa dan fruktosa), larutan gula sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup digunakan untuk menentukan konsentrasi gula di dalam larutan sirup. Penelitian ini dilakukan dengan dua perlakuan yaitu cahaya yang masuk dalam larutan dilewatkan pada filter dan tanpa dilewatkan pada filter. Cahaya yang dilewatkan pada filter menghasilkan larutan fruktosa yang terkandung di dalam sirup yaitu 36,23% (sebelum polaritas arus diubah) dan 34,83% (sesudah polaritas arus diubah), sedangkan yang tidak dilewatkan pada filter 520 nm menghasilkan larutan fruktosa 37,04% (sebelum polaritas arus diubah) dan 33,14% (sesudah polaritas arus diubah).

Kata kunci: Konstanta Verdet, glukosa, fruktosa, sodium siklamat, sirup.

I. PENDAHULUAN

Cahaya dapat mengalami efek-efek elektromagetik apabila dilewatkan dalam medan magnet dan medan listrik seperti efek magneto-optik. Efek magneto-optik merupakan perilaku cahaya yang melewati suatu bahan dipengaruhi oleh adanya medan magnet kuat, seperti misalnya pada efek Faraday. Efek ini terjadi kebanyakan pada material optik aktif.

Fenomena elektromagnetik yang

ditunjukkan Faraday pada tahun 1845 mengenai konsep garis gaya adalah tentang intensitas medan magnet yang dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi dan sekarang dikenal dengan efek Faraday (Sujatmoko, 2004). Perputaran sudut dari bidang polarisasi cahaya yang melewati bahan optik akan diperoleh suatu fungsi linear. Besarnya sudut sebanding dengan rapat medan magnet rata-rata, panjang medium optik dan suatu faktor

kesebandingan yang disebut konstanta Verdet. Suatu bahan tertentu dapat memiliki sifat optik aktif, yang pada umumnya dimiliki oleh zat molekul organik kompleks. Gula termasuk zat yang memiliki sifat optik aktif tersebut dan memiliki dua jenis yaitu gula murni dan gula sintetis. Gula murni dibagi menjadi beberapa jenis diantaranya adalah glukosa dan

fruktosa. Masing-masing gula tersebut memiliki arah polarisasi yang berbeda-beda. Glukosa memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan, sedangkan fruktosa ke kiri (Kuswurj, 2008).

Penentuan konsentrasi gula dalam larutan dapat dilakukan dengan menggunakan

polarimeter. Pada polarimeter terdapat

polarisator dan analisator. Polarisator adalah polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya, sedangkan analisator adalah polaroid yang dapat menganalisa polarisasi cahaya.

Dinar (2007) telah meneliti mengenai efek Faraday pada gelas flinta. Pada penelitian tersebut didapatkan bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnetik dapat memutar bidang polarisasi cahaya dengan sudut tertentu.

Berdasarkan uraian di atas, maka

peneliti tertarik untuk mempelajari dan

memahami cara menentukan konsentrasi dari masing-masing gula yaitu gula murni dan gula sintetis dalam suatu larutan sirup menggunakan konstanta Verdet. Di Sub Labolatorium Fisika UPT Labolatorium Pusat MIPA UNS terdapat rangkaian alat yang dapat digunakan untuk

mengamati peristiwa efek Faraday dan

menentukan konstanta Verdet. Komponen utama dari alat tersebut adalah elektromagnetik,

(2)

polarisator, analisator dan sumber cahaya. Peneliti menggunakan alat tersebut untuk menentukan konstanta Verdet pada larutan gula murni (glukosa dan fruktosa), larutan gula sintetis (sodium siklamat) dan larutan sirup.

Selanjutnya konstanta Verdet tersebut

digunakan untuk menentukan konsentrasi gula di dalam larutan sirup.

II.METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di

Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret mulai dari bulan April 2008 sampai dengan bulan September 2008.

Gambar 2.1. Diagram alir penelitian III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Perubahan Medan Magnet Terhadap Variasi Arus Listrik

Penentuan perubahan medan magnet terhadap variasi arus listrik dilakukan melalui 2 tahap. Tahapan pertama menentukan kerapatan medan magnet yang terdistribusi diantara kutub kumparan dengan cara mengalirkan arus listrik pada kumparan dengan jarak antar kutub 1 cm. Arus listrik yang digunakan hanya sampai 4 A karena batas maksimum arus listrik yang masuk pada kumparan adalah 4 A sehingga apabila melebihi batas dapat menyebabkan kumparan menjadi panas dan menyebabkan kumparan rusak.

Tahap kedua yaitu nilai dari kerapatan medan magnet untuk jarak antar kutub 1 cm dirata-rata dan ditunjukkan Gambar 3.2. Gambar 3.2 menunjukkan semakin besar arus listrik maka rata-rata medan magnet akan semakin besar. 3.2 Larutan Glukosa

Persiapan alat

Pembuatan larutan

Pengambilan data

Analisis data

Kesimpulan

Pengolahan data

0,24 0,34 0,44 0,54 0,64 0,74 0,84 0 1 2 3 4 5

Arus listrik (A)

R at a -rat a m e d a n ma g net ( mT )

Gambar 3.2. Grafik rata-rata medan magnet terhadap variasi arus listrik pada jarak antar kutub L=1 cm

0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 Jarak (cm) K e ra pat a n meda n magnet (mT ) I=1A I=2A I=3A I=4A

Gambar 3.1. Grafik kerapatan medan magnet terhadap jarak

λ

pada jarak antar kutub L=1 cm dengan variasi arus

listrik

Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah

78,00 79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 85,00 86,00 87,00 88,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Rata-rata medan magnet (mT)

P

erputa

ran sudut (dera

ja t) kons entrasi 50% kons entrasi 40% kons entrasi 30% kons entrasi 20% kons entrasi 10%

Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet panjang larutan (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah

79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 85,00 86,00 87,00 88,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Rata-rata medan magnet (mT)

Per p u taran su d u t (de raj a t) konsentrasi 50% konsentrasi 40% konsentrasi 30% konsentrasi 20% konsentrasi 10%

Grafik 3.3. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet pada glukosa dengan menggunakan

(3)

3

Nilai perputaran sudut untuk

konsentrasi glukosa 10% sampai 50% pada L1 (panjang larutan 1 cm) dengan dua keadaan yaitu sebelum polaritas arus listrik diubah dan sesudah polaritas arus listrik diubah dapat diukur sebelum menentukan konstanta Verdet.

Pada masing-masing panjang larutan untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas arus diubah hampir sama dengan keadaan sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin besar rata-rata medan magnet yang diberikan semakin kecil nilai perputaran sudutnya. Hal ini disebabkan karena tidak ada perubahan nilai medan magnetnya untuk tiap keadaan. Ditinjau pada panjang larutannya yaitu semakin besar panjang larutan maka nilai perputaran sudut semakin kecil. Hal ini disebabkan karena pengaruh medan magnetnya tidak kuat bila panjang larutan semakin besar.

Pada eksperimen ini nilai konstanta Verdet pada masing-masing panjang larutan berbeda karena nilai dari medan magnet untuk

tiap panjang larutan berbeda. Pada L1

menunjukkan nilai konstanta Verdet berbeda

pada tiap-tiap konsentrasi. Hal tersebut

dikarenakan kerapatan partikel gula untuk masing-masing konsentrasi berbeda. Perbedaan nilai konstanta Verdet tersebut dapat juga disebabkan oleh perputaran sudut untuk masing-masing konsentrasi berbeda. Hal tersebut terjadi juga pada L2 dan L3.

Pada pengukuran sudut perputaran dengan cahaya tanpa filter dan filter ini terdapat perbedaan nilai yaitu nilai perputaran sudut pada cahaya filter lebih kecil daripada cahaya 800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00 2200,00 2400,00 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi larutan (%) Ko n s ta n ta ve rd et ( °/m T .m ) Sebelum polaritas arus diubah Sesudah polaritas arus diubah

Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah

73,00 74,00 75,00 76,00 77,00 78,00 79,00 80,00 81,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

Rata-rata medan magnet (mT)

P erp uta ran sud u t (dera ja t) Konsentrasi 50% Konsentrasi 40% Konsentrasi 30% Konsentrasi 20% Konsentrasi 10%

Gra fik perputaran sudut vs rata -rata medan magne t panja ng laruta n (L1) 1 cm sesudah polaritas arus diubah

73,00 74,00 75,00 76,00 77,00 78,00 79,00 80,00 81,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Rata-rata m eda n magnet (mT)

P erputa ran s udut (dera jat ) kons entras i 50% kons entras i 40% kons entras i 30% kons entras i 20% kons entras i 10%

Grafik 3.4. Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet pada glukosa dengan menggunakan

cahaya yang difilter 520 nm

Gambar 3.8 Grafik hubungan konstanta Verdet dengan konsentrasi larutan pada glukosa dengan menggunakan

cahaya yang difilter 520 nm R

2 =0,1306 R2=0,6251 R2 =0,4040 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi larutan (%) Kon st ant a ve rd et ( °/mT. m) Sebelum polaritas arus diubah Sesudah polaritas arus

76,00 78,00 80,00 82,00 84,00 86,00 0,30 0,40 0,50

P e rp uta ran su du t (dera jat )

Grafik 3.9. Grafik perputaran sudut dengan rata

pada fruktosa dengan menggunakan cahaya tanpa filter Gra fik konsta nta

se be l um po la rita s a rus di uba h p a da la ruta n fruktosa ta npa filte r

300 ,00 400 ,00 500 ,00 600 ,00 700 ,00 800 ,00 900 ,00 1000 ,00 1100 ,00 1200 ,00 0 1 0 Ko nst ant a Ver det (° /m T .m )

se sud a h p o la rita s a ru s d iu b a h p a d a l a ru ta n fru kto sa ta n p a filte r

3 0 0 ,0 0 4 0 0 ,0 0 5 0 0 ,0 0 6 0 0 ,0 0 7 0 0 ,0 0 8 0 0 ,0 0 9 0 0 ,0 0 10 0 0 ,0 0 11 0 0 ,0 0 12 0 0 ,0 0 13 0 0 ,0 0 0 1 0 Kons tant a V er de t ( °/ m T. m )

Gambar 3.10 Grafik hubungan konstanta

(4)

4

tanpa filter. Hal ini dapat dikarenakan cahaya

yang melewati larutan berbeda panjang

gelombang.

3.3 Larutan Fruktosa

45 Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet

panjang larutan (L1) 1 cm sebelum polaritas arus diubah

77,00 78,00 79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 85,00 86,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

P e rputa ran s udu t (de raj a t) konsentrasi 50% konsentrasi 40% konsentrasi 30% konsentrasi 20% konsentrasi 10%

Gra fik pe rputa ra n su dut vs ra ta -ra ta m e d a n m a gne t pa nja ng la ruta n (L1) 1 cm se be lum p ola ri ta s a rus diuba h

75 ,0 0 76 ,0 0 77 ,0 0 78 ,0 0 79 ,0 0 80 ,0 0 81 ,0 0 82 ,0 0 83 ,0 0 84 ,0 0 0 ,3 0 0,4 0 0,5 0 0,6 0 0,7 0 0 ,8 0 Ra ta -ra ta m e d a n m a gne t (m T ) P er puta ran su dut (de raj a t) ko ns e ntra s i 5 0% ko ns e ntra s i 4 0% ko ns e ntra s i 3 0% ko ns e ntra s i 2 0% ko ns e ntra s i 1 0%

75,00 76,00 77,00 78,00 79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

Perp ut a ra n s udut (de ra jat) konsentras i 50% konsentras i 40% konsentras i 30% konsentras i 20% konsentras i 10%

Grafik 3.11 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet pada fruktosa dengan menggunakan cahaya yang difilter 520 nm

Grafik konstanta Verdet vs konsentrasi sebelum polaritas arus diubah pada larutan fruktosa filter

400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi (%) K o nst a nt a V er de t ( °/ m T. m ) L1=1 cm L2=1,5 cm L3=2 cm R2 =0,0177 R2 =0,2836 R2 =0,5947

Grafik konstanta Verdet vs konsentrasi sesudah polaritas arus diubah pada larutan fruktosa filter

500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi (%) Ko n s tant a Verdet ( °/ m T.m ) L1=1 cm L1=1,5 cm L1=2 cm R2=0,385 R2 =0,115 R2 =0,2311

Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet panjang larutan (L1) 1 cm sirup tanpa filter

79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 85,00 0,30 0,40 0,50

Pe rputa ran s u dut (d era jat )

Gambar 3.13 Grafik perputaran sudut dengan rata magnet pada panjang larutan 1 cm sirup

(5)

5

Pada masing-masing panjang larutan untuk keadaan yang terjadi sesudah polaritas arus diubah hampir sama dengan keadaan sebelum polaritas arus diubah yaitu semakin besar rata-rata medan magnet yang diberikan semakin kecil nilai perputaran sudutnya. Ditinjau pada panjang larutannya yaitu semakin besar panjang larutan maka nilai perputaran sudut semakin kecil. Hasil yang terjadi pada fruktosa filter (cahaya yang difilter 520 nm) hampir sama dengan yang terjadi pada fruktosa tanpa filter (cahaya tanpa filter).

Nilai konstanta Verdet pada masing-masing panjang larutan berbeda karena nilai dari medan magnet untuk tiap panjang larutan berbeda. Pada L1 menunjukkan nilai konstanta Verdet berbeda pada tiap-tiap konsentrasi. Hal tersebut dikarenakan kerapatan partikel gula untuk masing-masing konsentrasi berbeda. Perbedaan nilai konstanta Verdet tersebut dapat juga disebabkan oleh perputaran sudut untuk

masing-masing konsentrasi berbeda. Hal

tersebut terjadi juga pada L2 dan L3. 3.4 Larutan Sodium Siklamat

Pada larutan sodium siklamat tidak dapat dibuat karena keadaan larutan jenuh yaitu dibuat sampai konsentrasi 10% bubuk sodium siklamat tidak dapat larut. Hal ini menyebabkan cahaya tidak dapat menembus larutan.

3.5 Larutan Sirup

Pada eksperimen ini, nilai konstanta Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus

diubah adalah 1.040,40 °/mT.m untuk L1,

798,33 °/mT.m untuk L2 dan 832,80 °/mT.m

untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.023,10 °/mT.m untuk L1, 777,27 °/mT.m untuk L2 dan

828,40 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet

pada masing-masing panjang larutan berbeda karena nilai dari medan magnet untuk tiap panjang larutan berbeda.

Berdasarkan nilai konstanta Verdet dari sirup tersebut dapat ditentukan konsentrasi gula yang ada di dalam sirup. Pada larutan sirup tanpa filter sebelum polaritas arus diubah mengandung 41,12% glukosa sedangkan pada sesudah polaritas arus diubah mengandung 42,77% glukosa. Fruktosa yang terkandung pada larutan sirup tanpa filter sebelum polaritas arus diubah adalah 37,04% sedangkan sesudah polaritas arus diubah adalah 33,14%. Glukosa dan fruktosa yang terkandung di dalam sirup terdapat pada panjang larutan 1 cm karena pada panjang larutan tersebut nilai dari medan magnet yang paling kuat.

Pada eksperimen ini, nilai konstanta Verdet pada keadaan sebelum polaritas arus

diubah adalah 1.006,40 °/mT.m untuk L1,

887,93 °/mT.m untuk L2 dan 629,55 °/mT.m

untuk L3. Pada keadaan sesudah polaritas arus diubah nilai konstanta Verdet adalah 1.109,60 °/mT.m untuk L1, 953,27 °/mT.m untuk L2 dan

621,90 °/mT.m untuk L3. Nilai konstanta Verdet

pada masing-masing panjang larutan berbeda karena nilai dari medan magnet untuk tiap panjang larutan berbeda.

Pada larutan sirup tanpa filter sebelum polaritas arus diubah mengandung 36,23% fruktosa sedangkan pada sesudah polaritas arus

diubah mengandung 34,83% fruktosa.Fruktosa

yang terkandung di dalam sirup terdapat pada L1

karena pada L1 nilai dari medan magnet paling kuat. Pada pengukuran sirup menggunakan filter tidak terdapat glukosa. Hal ini dapat disebabkan larutan belum homogen karena larutan glukosa pada saat pengukuran menggunakan filter diganti dengan yang baru.

Grafik perputaran sudut vs rata-rata medan magnet panjang larutan (L1) 1 cm sirup filter

77,00 78,00 79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

P er puta ra n sud ut (dera jat)

sebelum polaritas arus diubah

sesudah polaritas arus diubah

Gambar 3.14 Grafik perputaran sudut dengan rata-rata medan magnet pada panjang larutan 1 cm sirup menggunakan cahaya

(6)

IV. SIMPULAN DAN SARAN

4.1. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh dapat diketahui nilai konstanta Verdet untuk larutan gula murni (larutan glukosa dan larutan fruktosa) dan larutan sirup. Pada larutan gula sintetis (larutan sodium siklamat) tidak dapat digunakan karena larutan ini menjadi jenuh ketika dibuat pada konsentrasi 10% sampai 50%. Nilai konstanta Verdet untuk larutan gula murni tanpa filter dan filter 520 nm berbeda karena cahaya yang mengenai larutan berbeda panjang gelombang. Pada konsentrasi 10% sampai 50% nilai konstanta Verdet

berbeda-beda pula dikarenakan kerapatan

partikel gula untuk masing-masing konsentrasi berbeda. Perbedaan nilai konstanta Verdet tersebut dapat juga disebabkan oleh perputaran

sudut untuk masing-masing konsentrasi

berbeda. Pada panjang larutan yang berbeda nilai konstanta Verdet juga berbeda karena nilai dari medan magnet pada masing-masing panjang larutan berbeda. Pada panjang larutan terkecil yaitu 1 cm nilai medan magnet paling kuat.

Konsentrasi larutan gula murni yang terkandung di dalam sirup tanpa filter dan filter 520 nm hanya diketahui pada larutan fruktosa karena larutan fruktosa merupakan larutan yang banyak terkandung dalam sirup.

4.2. Saran

Hal-hal yang perlu disarankan untuk penelitian selanjutnya adalah gula sintetis diganti dengan jenis lain misalnya sakarin serta dikaji lebih lanjut mengenai larutan optik selain larutan sirup supaya larutan glukosa dapat diketahui konsentrasinya di dalam larutan optik tersebut. Dikaji lebih lanjut mengenai penentuan konsentrasi gula pada larutan menggunakan polarimeter dan konstanta Verdet.

Daftar Pustaka

Dinar, Arumaya., 2007, Studi Penentuan

Konstanta Verdet Menggunakan

Seperangkat Alat Photoconductivity Produk Leybold, Surakarta:Jurusan Fisika MIPA UNS

.

Kuswurj, Risvan., 2008, Sukrosa dan Sifatnya, WordPress, http://risvank.com/sukrosa-dan-sifatnya.html [akses 20 Juni 2008].

Sujatmoko, Hendro., 2004, Riwayat Michael Faraday, Kimia ITB.http://fisikanet

.lipi.go.id/utama.cgi [akses 17 Mei 2008].