LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II POLARIMETRI

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II POLARIMETRI Oleh : Nama : Ni Made Susita Pratiwi Nim : Kelmpk : II Tanggal Praktikum : 16 April 2012 LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2012

2 POLARIMETRI I. TUJUAN 1. Meningkatkan kemampuan melakukan prsedur labratrium yang sederhana dengan baik dan efisien. 2. Meningkatkan kemampuan mengumpulkan data, melakukan pengamatan dan pengukuran dengan plarimeter serta membuat perhitungan secara sistematis. 3. Menentukan sudut putar jenis larutan ptis aktif dengan metde plarimetri. 4. Membandingkan sifat ptis aktif antara dua larutan yang berbeda berdasarkan sudut putar jenis larutan tersebut. 5. Menentukan knsentrasi larutan gula dengan menggunakan plarimeter, sekaligus menentukan sudut plarisasi. II. DASAR TEORI Plarisasi leh refleksi telah ditemukan pada 1808 leh Etienne malus ( ). Malus, yang telah melakukan percbaan pembiasan ganda bekerja pada saat bekerja pada teri efek, mengamati dari pengaturan cahaya matahari, tercermin dari jendela yang dekat jendela, melalui kristal dari Islandia Spar. Plarimetri adalah suatu cara analisa yang didasarkan pada pengukuran sudut putaran (ptical rtatin) cahaya terplarisir leh senyawa yang transparan dan ptis aktif apabila senyawa tersebut dilewati sinar mnkrmatis yang terplarisir tersebut. Senyawa ptis aktif adalah senyawa yang dapat memutar bidang getar sinar terplarisir. Zat yang ptis ditandai dengan adanya atm karbn asimetris atau atm C kiral dalam senyawa rganik, cnth : kuarsa ( SiO2 ), fruktsa. Cahaya mnkrmatik 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 terplarisasi adalah senyawa yang mempunyai satu arah getar dan arah getar tersebut tegak lurus terhadap arah rambatnya. Pada plarimeter terdapat plarisatr dan analisatr. Sinar yang berasal dari sumber dilewatkan melalui prisma terplarisasi (plarisatr), kemudian terus ke sel plarimeter yang berisi larutan dan akhirnya menuju prisma terplarisasi kedua (analisatr). Plarisatr adalah plarid yang dapat memplarisasi cahaya, sedangkan analisatr adalah plarid yang dapat menganalisis atau memplarisasi cahaya.

3 Untuk menentukan psisi yang tepat sulit dilakukan, karena itu digunakan setengah bayangan. Untuk mencapai kndisi ini, plarisatr diatur sedemikian rupa, sehingga setengah bidang plarisasi membentuk sudut sekecil mungkin dengan setengah bidang plarisasi yang lainnya. Akibatnya memberikan pemadaman pada kedua sisi lain, sedangkan ditengah terang. Bila analisatr diputar terus, setengah dari medan menjadi lebih terang dan lainnya redup. Psisi putaran diantara terjadinya pemadaman dan terang tersebut adalah psisi putaran yang tepat dimana pada saat ini intensitas kedua medan sama. Bila arah transmisi plarisatr sejajar dengan arah transmisi analisatr, maka sinar yang mempunyai arah getaran yang sama dengan arah plarisatr diteruskan seluruhnya. Tetapi apabila arah transmisi plarisatr tegak lurus terhadap analisatr maka tak ada sinar yang diteruskan. Dan bila arahnya membentuk suatu sudut maka sinar yang diteruskan hanya sebagian. Sinar terplarisasi linear yang melalui suatu larutan ptik aktif akan mengalami pemutaran bidang plarisasi. Prinsip dasar plarimetris ini adalah pengukuran daya putar ptis suatu zat yang menimbulkan terjadinya putaran bidang getar sinar terplarisir. Pemutaran bidang getar sinar terplarisir leh senyawa ptis aktif ada 2 macam, yaitu : 1. Dexr rtary (+), jika arah putarnya ke kanan atau sesuai putaran jarum jam. 2. Lev rtary (-), 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 gelmbang yang dikenal dengan sinar plikrmatis. Untuk menghasilkan sinar mnkrmatis, maka digunakan suatu filter atau sumber sinar tertentu. Sinar mnkrmatis

4 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 terplarisasi. Jika suatu sinar dilewatkan pada suatu larutan, larutan itu akan meneruskan sinar atau kmpnen gelmbang yang arah getarnya searah dengan larutan dan menyerap sinar yang arahnya tegak lurus dengan arah ini. Di sini larutan digunakan sebagai suatu plat pemlarisasi atau plarisatr. Akhirnya sinar yang keluar dari larutan adalah sinar yang terplarisasi bidang. Cahaya dalam keadaan terplarisasi mempunyai ciri-ciri sebagai berikut: Gelmbang ke semua arah dan tegak lurus arah rambatnya Terdiri dari banyak gelmbang dan banyak arah getar Rtasi spesifik disimblkan dengan [α] sehingga dapat dirumuskan : [α] = α / dc Dimana : a = besar sudut yang terplarisasi leh suatu larutan dengan knsentrasi c gram zat terlarut per ml larutan. d = merupakan panjang lajur larutan (dm) c = merupakan knsentrasi (gram/ml) Karena panjang gelmbang yang sering digunakan adalah 589,3 nm yaitu garis D lampu natrium dan suhu standar 20 C, maka [α] T ditulis menjadi [α]. Kadar larutan dapat ditentukan dengan rumus : % = 100. ().1 Dengan menggunakan tabung yang sama maka knsentrasi dapat atau kadar senyawa dapat ditentukan dengan jalan membuat kurva standar. Adapun 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 terplarisir. 2. Panjang lajur larutan dan panjang tabung Jika lajur larutan diperbesar maka putarannya juga makin besar. 3. Suhu

5 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. Knsentrasi zat Knsentrasi sebanding dengan sudut putaran, jika knsentrasi dinaikkan maka putarannya semakin besar. 5. Jenis sinar (panjang gelmbang) Pada panjang gelmbang yang berbeda zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda. 6. Pelarut Zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda dalam pelarut yang berbeda. Cnth : Calciferl dalam klrfrm α = +52,0 sedangkan Calciferl dalam asetn α = + 82,6 Fakta bahwa cahaya mengalami plarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelmbang transversal. Cahaya dapat terplarisasi karena peristiwa pemantulan, peristiwa pembiasan dan pemantulan, peristiwa bias kembar, peristiwa absrbsi selektif, dan peristiwa hamburan. Keterangan : (a) Gelmbang terplarisasi linier pada arah vertical (b) Gelmbang terplarisasi linier pada arah hrizntal (c) Gelmbang takterplarisasi Plarisasi karena pemantulan Bila sinar datang pada cermin datar dengan sudut datang 570, maka sinar pantul merupakan sinar terplarisasi seperti pada gambar disamping. Plarisasi karena pembiasan dan Pemantulan Cahaya terplarisasi dapat diperleh dari pembiasan dan pemantulan. Hasil percbaan para ahli fisika menunjukkan bahwa cahaya pemantulan terplarisasi sempurna jika sudut

6 datang θ1 mengakibatkan sianr bias dengan sinar pantul saling tegak lurus. Sudut datang seperti itu disebut sudut plarisasi atau sudut Brewster. Plarisasi 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. Kmpnen-kmpnen alat plarimeter adalah : 5.1 Sumber cahaya mnkrmatis Yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar mnkrmatis. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah lampu D Natrium dengan panjang gelmbang 589,3 nm. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap raksa dengan panjang gelmbang 546 nm. 2. Plarisatr dan analisatr Plarisatr berfungsi untuk menghasilkan sinar terplarisir. Sedangkan analisatr berfungsi untuk menganalisa sudut yang terplarisasi. Yang digunakan sebagai plarisatr dan analisatr adalah prisma nikl. 3. Prisma setengah nikl 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 plarimeter ) 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. Detektr Pada plarimeter manual yang digunakan sebagai detektr adalah mata, sedangkan plarimeter lain dapat digunakan detektr ftelektrik. Prinsip kerja plarimeter adalah sebagai berikut :

7 Sinar mnkrmatis dari sumber cahaya (lampu natrium) akan melewati lensa klimatr sehingga berkas sinar yang dihasilkan akan disejajarkan arah rambatnya. Dari lensa terus ke plarisatr untuk mendapatkan berkas cahaya yang terplarisasi Cahaya terplarisasi ini akan terus ke prisma ½ nicl untuk mendapatkan bayangan gelap dan terang, kemudian melewati larutan senyawa ptik aktif yang berada dalam tabung plarimeter. III. ALAT DAN BAHAN 3.1 Alat-alat: 1. Plarimeter 2. Crng plastik 3. Btl semprt 3.2 Bahan-bahan: 1. Aquades 2. Zat A : Gluksa 2,5 % 3. Zat B : Gluksa 5 % IV. CARA KERJA 1. Sel plarimeter dibilas dengan aquades beberapa kali dengan menggunakan btl semprt. Kemudian sel diisi dengan aquades dan diusahakan tidak bleh ada gelembung udara dalam sel. Sel diletakkan dalam plarimeter, kemudian pembacaan diatur hingga 0 C, melalui lensa mata bagian kanan. Kemudian setengah bayangan (bayangan redup) ditetapkan sebagai bayangan kerja, dengan mengatur pusat lensa mata maju atau mundur. Pembacaan ini dicatat sebagai titik nl. Harga titik nl ini harus diperhitungkan terhadap setiap pengukuran selanjutnya. 2. Sel diksngkan dan dibilas beberapa kali dengan larutan sampel. Dengan menggunakan rumus : [ ] =.C dimana : [ ] = putaran spesifik α λ = putaran yang diukur tanpa perputaran peralatan = panjang sel = 1 dm

8 C = knsentrasi (5% W/V = 0,05) dan selanjutnya putaran ptik untuk larutan dihitung. V. DATA PENGAMATAN Panjang sel (setelah diukur panjangnya) = 10 cm = 1 dm. Percbaan Putaran (α) air Putaran (α) Putaran (α) gluksa 2,5 % gluksa 5% I 0 1,80 3,50 II 1,30 2,30 4,00 III 2,00 1,20 3,90 VI. PERHITUNGAN 6.1 Zat A : Gluksa 2,5 % Diketahui : α 1 = + 1,80 α 2 α 3 = + 2,30 = + 1,20 C = 2,5/100 = 0,025 λ = 1 dm Ditanya : [ ] =...? Jawab : [ ] =.C 1,80 = 1dm.0,025 = + 72,0 0 Dengan cara yang sama, diperleh data sebagai berikut : +70,67 Percbaan [ ] [ ] ([ ] [ ) ] ([ ] [ ) ] I +1,80 +72,0 1, , II +2,30 +92,0 21, , III +1,20 +48,0-22, , [ ] +212 ([ ] [ ) ] +970, Standar deviasi (SD) = 25 D n 1 25 D 2 = 970, = 970,6667 2

9 = 485, 3333 = +22, Simpangan baku = ([ ] ) = (70,67± +22,0303) 0 22,0303 Persentase kesalahan = x100 % 70,67 = 31,17 % Kebenaran praktikum = 100 % - 31,17 % = 68,83 % 6.2 Zat B : Gluksa 5 % Diketahui : α 1 = + 3,50 α 2 α 3 = + 4,00 = + 3,90 C = 5/100 = 0,05 λ = 1 dm Ditanya : [ ] =...? Jawab : [ ] =.C 3,50 = 1dm.0,05 = + 70,0 0 Dengan cara yang sama, diperleh data sebagai berikut : +76,00 Percbaan [ ] [ ] ([ ] [ ) ] ([ ] [ ) ] I +3,50 +70,0-6, ,00 0 II +4,00 +80,0 +4, ,00 0 III +3,90 +78,0 +2, ,00 0 [ ] +228 ([ ] [ ) ] +56,00 0 Standar deviasi (SD) = = = 25 D 56, n 1 56, D 2 = 28

10 VII. = +5, Simpangan baku = ([ ] ) = (+76,00± +5,2915) 0 5,2915 Persentase kesalahan = x100 % 76,00 = 6,96 % Kebenaran praktikum = 100 % - 6,96 % = 93,04 % PEMBAHASAN Praktikum kali ini yaitu plarimetri, dimana praktikum plarimetri ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan melakukan prsedur labratrium yang lebih sederhana dengan lebih baik dan efisien, melakukan pengamatan dan pengukuran dengan metde plarimetri serta membuat perhitungan secara sistematis, dan menentukan sudut putar jenis larutan ptis aktif dengan menggunakan plarimeter. Plarimeter adalah suatu alat yang menggunakan asas plarisasi, yaitu sebuah berkas sinar yang akan diteruskan leh plarizer dalam berbagai bentuk sinar yang terplarisasi. Sinar yang terplarisasi bisa berbentuk plarisasi linear, plarisasi lingkaran dan plarisasi elips. Berkas sinar yang telah terplarisasi akan diteruskan ke analizer. Analizer adalah penerima berkas sinar dari plarizer. Dengan metde plarimetri, hal yang diukur dan diamati adalah putaran ptis yang dihasilkan larutan atau cairan yang diuji. Putaran ptis (α) bergantung pada panjang sel, panjang gelmbang cahaya, dan temperatur. Pada percbaan ini masing masing variabel dibuat tetap. Sumber sinar adalah lampu natrium yang dapat memancarkan cahaya kuning (duplet) yang disebut garis D-natrium dengan panjang gelmbang 589 nm. Digunakannya panjang gelmbang tersebut ditujukan untuk lebih mudahnya menajamkan batas antara daerah gelap dan terang sehingga sangat bermanfaat dalam mencari bayangan redup yang sebenarnya. Syarat senyawa yang dapat dianalisa dengan plarimeter adalah sampel larutan berwarna bening dan mempunya atm C kiral dan bayangan didapatkan baur-baur. Dalam percbaan ini, digunakan gluksa sebagai senyawa ptis aktif dengan variasi knsentrasi yang berbeda yaitu 25% dan 5 % yang menggunakan sinar kuning dengan panjang gelmbang 589 nm. Selain itu, dalam percbaan ini aquades juga diukur putaran ptisnya untuk dijadikan sebagai standar dalam pengukuran untuk menentukan titik nl. Gluksa digunakan sebagai senyawa ptis aktif karena gluksa dapat memutar bidang terplarisir kearah kanan (dekstr rtary) dan kearah kiri (lev rtary).

11 Pengukuran putaran ptis dari sukrsa dan gluksa dengan metde plarimetri dilakukan dengan pengukuran aquades terlebih dahulu. Aquades dimasukkan ke dalam sel plarimetri dan tidak bleh ada gelembung udara agar tidak mengganggu hasil pembacaan. Kemudian analizer diatur sedemikian rupa agar garis hitam tidak terlihat lagi. Sinar yang dihasilkan berwarna merah. Kemudian sudut putaran diukur pada skala vernier. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan. Kemudian dilakukan perhitungan rata-rata terhadap hasil pengukuran sudut putaran aquades yang akan digunakan untuk menentukan titik nlnya. Selanjutnya dilakukan pengukuran terhadap sampel yaitu gluksa 2,5% dan gluksa 5%. Sama seperti halnya aquades, sampel dimasukkan ke dalam sel plarimetri, kemudian sel dimasukkan ke dalam plarimetri dan diukur setengah bayangan atau bayangan redup. Kemudian putaran ptis dari masing-masing larutan dibaca dari skala vernier. Percbaan untuk masing-masing larutan dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan, hal ini bertujuan untuk melakukan perbandingan terhadap hasil yang diperleh. Dari percbaan diperleh hasil putaran yang diukur (α) untuk aquades secara berturutturut yaitu +0 0 ; +1,40 0 ; +2,00 0, sehingga titik nl diperleh yaitu +3,30 0. Untuk sudut putaran gluksa 2,5% diperleh secara berturut-turut adalah + 1,80 0, +2,30 0, 1,20 0 dan untuk gluksa 5% berturut-turut diperleh sebesar +3,50 0, +4,00 0, +3,90 0. Menghitung nilai knsentrasi sampel, diperlukan persamaan regresi yang di dapatkan dari perhitungan data dari larutan standar. Dimana nilai dari besar sudut putar bidang sinar terplarisir dari sampel dimasukkan ke dalam persamaan regresi. Sehingga diperleh putan spesifik dari gluksa 2,5% berturut-turut yaitu +72,00 0 ; +92,00 0 ; +48 0,00 dengan rata-rata putaran spesifiknya adalah sebesar +70,67 0. Persentase kebenaran praktikum untuk pengukuran putaran spesifik dari gluksa 2,5% adalah sebesar 68,83%. Sedangkan putaran spesifik gluksa 5% berturutturut adalah sebesar +70,00 0 ; +80,00 0 ; +78,00 0 dengan rata-rata putaran spesifiknya adalah sebesar +76,00 0. Persentase kebenaran praktikum untuk pengukuran putaran spesifik dari gluksa 5% adalah sebesar 93,04%. Berdasarkan hasil percbaan dan perhitungan menunjukkan bahwa putaran spesifik gluksa 5% lebih besar dari gluksa 2,5%. Hal ini menunjukkan bahwa gluksa 5% memiliki sifat ptis aktif yang lebih besar dibandingkan dengan gluksa 2,5%. Hasil percbaan yang diperleh sesuai dengan literatur yaitu untuk daya putar kanan, semakin tinggi knsentrasi gluksa maka akan mengakibatkan akan semakin besar daya putar senyawa tersebut. Namun pada literatur putaran ptik gluksa sebenarnya yaitu +52,5 0. Selain itu persentase kebenaran untuk percbaan gluksa 2,5% dan gluksa 5% yang tidak mencapai nilai 100% menunjukkan bahwa terdapatnya kesalahan pada praktikum kali ini, dimana disebabkan

12 karena kemungkinan kesalahan dari praktikan dalam memasukkan larutan ke sel plarimetri masih terdapat gelembung dan kurang ketelitian dalam pembacaan putaran ptis pada skala yang tertera pada plarimetri. VIII. KESIMPULAN 1. Plarimeteri adalah suatu metda analisa kimia berdasarkan atas pengukuran daya putar ptis dari suatu senyawa ptis aktif terhadap sinar yang terplarisir. 2. Gluksa merupakan suatu senyawa ptis aktif karena dapat memutar bidang getar yang terplarisir. 3. Hasil pengukuran sudut putaran aquades digunakan untuk menentukan titik nl. 4. Menghitung nilai knsentrasi sampel, diperlukan persamaan regresi yang di dapatkan dari perhitungan data dari larutan standar. Dimana nilai dari besar sudut putar bidang sinar terplarisir dari sampel dimasukkan ke dalam persamaan regresi. 5. Hasil putaran yang diukur (α) untuk gluksa 2,5% berturut-turut adalah berturut-turut adalah + 1,80 0, +2,30 0, 1,20 0 dan gluksa 5% berturut-turut sebesar +3,50 0, +4,00 0, +3, Rata-rata putaran spesifik untuk gluksa 2,5% adalah sebesar +70,67 0. Persentase kebenaran praktikum untuk pengukuran putaran spesifik gluksa 2,5% adalah 68,83%. Sedangkan putaran spesifik rata rata gluksa 5% sebesar +76,00 0. Persentase kebenaran praktikum untuk pengukuran putaran spesifik gluksa 5% adalah 93,04%. 7. Putaran spesifik gluksa5% lebih besar dari gluksa 2,5%, sehingga gluksa 5% memiliki sifat ptis aktif lebih besar daripada gluksa 2,5%. 8. Hasil percbaan yang didapat sesuai dengan literatur yaitu dalam literatur putaran ptik sukrsa lebih besar daripada gluksa. 9. Semakin tinggi knsentrasi gluksa maka akan mengakibatkan semakin besar daya putar senyawa. 10. Putaran ptis (α) bergantung pada panjang sel, panjang gelmbang cahaya, dan temperatur.

13 DAFTAR PUSTAKA Dgra,S.K., dan S. Dgra Kimia Fisika dan Sal-sal Cetakan I. UI-Press: Jakarta. R. A. Alberty dan F. Daniels Kimia Fisika. Erlangga: Jakarta Tim Labratrium Kimia Fisika Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana: Bukit Jimbaran (diunduh pada tanggal 28 Mei, 20:19 PM)