I. JUDUL : Inversi Gula II. TANGGAL PERCOBAAN : Rabu, 14 Desember 2011 III. TUJUAN : Menentukan orde reaksi dari reaksi inversi gula menggunakan polarimeter IV. TINJAUAN PUSTAKA : Istilah laju atau kecepatan sering dibicarakan dalam pelajaran fisika. Pengertian laju dalam reaksi sebenarnya sama dengan laju pada kendaraan yang bergerak. Reaksi kimia menyangkut perubahan dari suatu pereaksi (reaktan) menjadi hasil reaksi (produk), yang dinyatakan dalam persamaan reaksi. Pereaksi (reaktan) Hasil reaksi (produk) Persamaan laju reaksi pertama kali dikemukakan oleh Gulberg dan Wooge dalam hukum Aksi Massa. Mereka menyebutkan laju reaksi pada suatu sistem pada temperatur tertentu berbanding lurus dengan konsentrasi zat yang bereaksi setelah tiap tiap konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien dalam persamaan yang bersangkutan. Dengan cara fisis penentuan konsentrasi dilakukan secara langsung, yaitu berdasar sifat sifat fisis campuran yang dipengaruhi oleh konsentrasi campuran, misalnya daya hantar listrik, tekanan, adsorbsi cahaya, dan sebagainya. Penentuan secara kimia dilakukan dengan menghentikan reakis secara tiba tiba (reaksi dibekukan) setelah selang waktu tertentu, kemudian konsentrasinya dihitung dengan analisis kimia. Laju reaksi akan menurun dengan bertambahnya waktu. Hal ini menunjukkan adanya hubungan antara konsentrasi zat yang tersisa saat itu dengan laju reaksi sehingga dapat dikatakan umumnya laju reaksi tergantung pada konsentrasi awal dari zat zat pereaksi, pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Laju Reaksi atau Persamaan Laju Reaksi m A + n B o C + p D Dalam persamaan laju reaksi dapat dituliskan v = k [A] m [B] n dimana, v = laju reaksi (m/detik) k = konstanta tetapan laju reaksi (L/mol.detik) [A] = konsentrasi zat A (mol/l) [B] = konsentrasi zat B (mol/l) m = tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap A n = tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap B 1 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
Tingkat reaksi total adalah jumlah total dari tingkat reaksi semua pereaksi. Tingkat reaksi nol (0) berarti laju reaksi tersebut tidak terpengaruh oleh konsentrasi pereaksi, tetapi hanya bergantung pada harga tetapan laju reaksi (k). harga k tergantung pada suhu, jika suhunya tetap harga k juga tetap. Untuk mengetahui hubungan pereaksi dengan reaktan, digunakan orde reaksi yang diperoleh dari perhitungan konsentrasi sehingga grafik yang diperoleh berbentuk grafik perpangkatan. Harga k tergantung pada tingkat (orde) reaksi totalnya. Apabila ditunjukkan dengan grafik antara laju reaksi terhadap konsentrasi, maka diperoleh grafik sebagai berikut : Orde reaksi nol, Reaksi yang memiliki kecepatan reaksi tetap dan tidak dipengaruhi konsentrasi reaktan. Kecepatan reaksi dipengaruhi / ditentukan oleh intensitas katalis. Persamaannya : v = k [x] 0 = k Grafik orde reaksi nol : v [x] Orde reaksi satu, Persamaannya : v = k [x] 1 = k [x] Grafik orde reaksi satu v [x] Orde Reaksi dua, Persamaannya : v = k [x] 2 Grafik orde reaksi dua : v [x] 2 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
Polarimeter 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 ( SiO 2 ), 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. Inversi Gula Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam. Karbohidrat sangat beranekaragam sifatnya. Misalnya, sukrosa (gula pasir) dan kapas, keduanya adalah karbohidrat. Salah satu perbedaan utama antara pelbagai tipe karbohidrat ialah ukuran molekulnya. Gula merupakan zat optis aktif. Bila cahaya terpolarisasi linier jatuh pada bahan optis aktif, maka cahaya yang keluar bahan akan tetap terpolarisasi linier dengan arah bidang getar terputar terhadap arah bidang getar semula 3 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
Sifat optis aktif zat dispesifikasikan dengan sudut putar jenis.sudut putar bidang polarisasi sebanding dengan sudut putar jenis dan konsentrasi bila sudut putar jenis diketahui dan sudut putar bidang polarisasi dapat diukur, maka konsentrasi (kadar) zat optis aktif dapat ditentukan (hal ini merupakan prinsip yang digunakan untuk menentukan kadar zat optis Gula inversi adalah campuran D-glukosa dan D- fruktosa yang diperoleh dengan hidrolisis asam atau enzimatik dari sukrosa. Enzim yang mengkatalis hidrolisis sukrosa disebut invertase,bersifat spesifik untuk ikatan β-dfruktofuranosida dan terdapat dalam ragi dan lebah (madu terutama terdiri dari gula inversi). Berdasarkan teori bahwa mayoritas gula adalah fruktosa dan fruktosa membelokkan cahaya ke kiri. Gula yang terdiri dari Sukrosa maupun Glukosa memutar cahaya ke kanan. Sukrosa memiliki rotasi +66,5 (positif) produk yang dihasilkan glukosa[α]= +52,7 dan fruktosa [α] = -92,4 o mempunyai rotasi netto negatif.dengan mengetahui pembelokan cahaya yang dihasilkan oleh larutan gula, dapat di analisa jenis/komposisi gula yang ada dalam larutan tersebut Sudut putar jenis jenis dapat dihitung : [ ] α = panjang putaran yang diamati tabung (dm) x kadar (gram/ml) Reaksi inversi gula : C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Reaksi ini disebut juga orde reaksi satu pseudo. Orde reaksi dari inverse gula merupakan orde ke satu. Pada reaksi ini laju reaksi hanya tergantung pada satu kosentrasi saja yaitu [C 12 H 22 O 11 ] sedangkan H 2 O tidak berpengaruh dalam reaksi tersebut. Sehingga dapat di rumuskan sebagai berikut Laju = k [C 12 H 22 O 11 ] Cara Penggunaan Polarimeter Cara penggunaan berikut adalah cara pada Zeiss Polarimeter, tetapi secara umum cara penggunaan polarimeter manapun adalah sama. Untuk memulai 4 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
penggunaan polarimeter pastikan tombol power pada posisi on dan biarkan selama 5-10 menit agar lampu natriumnya siap digunakan. Selalu mulai dengan menentukan keadaan nol (zero point) dengan mengisi tabung sampel dengan pelarut saja. Keadaan nol ini perlu untuk mengkoreksi pembacaan atau pengamatan rotasi optik. Tabung sampel harus dibersihkan sebelum digunakan agar larutan yang diisikan tidak terkontaminasi zat lain. Pembacaan/pengamatan bergantung kepada tabung sampel yang berisi larutan/pelarut dengan penuh. Perhatikan saat menutup tabung sampel, harus dilakukan hati-hati agar di dalam tabung tidak terdapat gelembung udara. Bila sebelum tabung diisi larutan didapat keadaan terang, maka setelah tabung diisi larutan putarlah analisator sampai didapat keadaan terang kembali. Sebaliknya bila awalnya keadaan gelap harus kembali kekeadaan gelap. Catat besarnya rotasi optik yang dapat terbaca pada skala. Tetapi jangan hanya besar rotasi optiknya, arah rotasinya juga harus dicatat searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Lakukan pembacaan berkali-kali sampai diperoleh nilai yang dapat dirata-ratakan. V. ALAT dan BAHAN : ALAT : Erlenmeyer 1 buah Pipet tetes 2 buah Stopwatch 1 buah Gelas ukur 10ml 1 buah Gelas kimia 200ml 1 buah Labu ukur 10ml 1 buah Polarimeter dan komponennya BAHAN : Gula pasir 10 gram Larutan HCl 2M 10 ml Aquades 5 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
VI. DATA PENGAMATAN : No Waktu Sudut Polarisasi 1 5 44.35 2 10 31.85 3 15 25.73 4 20 16.49 5 25 10.29 6 30 6.17 7 35 5.15 VII. ANALISIS dan PEMBAHASAN : Orde Satu Waktu ln Sudut Polarisasi 5 3.792 10 3.461 15 3.247 20 2.802 25 2.331 30 1.819 35 1.638 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Inversi Gula Orde Satu t vs ln α 3.792 3.4613.247 y = -0.0762x + 4.2503 R² = 0.9863 2.802 2.331 1.819 1.638 0 10 20 30 40 ln Sudut Polarisasi Linear (ln Sudut Polarisasi) 6 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
Orde Dua Waktu 1/Sudut Polarisasi 5 0.022 10 0.031 15 0.038 20 0.060 25 0.097 30 0.162 35 0.194 0.25 Inversi Gula Orde Dua t vs 1/α 0.2 0.15 0.162 0.194 1/Sudut Polarisasi 0.1 0.05 0-0.05 0.022 0.031 0.038 0.06 0.097 y = 0.006x -0.0333 R² = 0.9045 0 10 20 30 40 Linear (1/Sudut Polarisasi) Orde Tiga Waktu 1/(Sudut Polarisasi) 2 5 0.000484 10 0.000961 15 0.001444 20 0.003600 25 0.009409 30 0.026244 35 0.037636 7 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0-0.005-0.01 Inversi Gula Orde Tiga t vs 1/ (ln α)² y = 0.0012x -0.0129 R² = 0.7934 0 10 20 30 40 1/(Sudut Polarisasi)2 Linear (1/(Sudut Polarisasi)2) Berdasarkan ketiga grafik di atas, maka dapat dianalisis : 1. Berdasarkan harga R 2 yaitu tingkat kemiringan (slope), maka reaksi orde satu adalah yang paling sesuai untuk kasus inversi gula karena nilai R 2 = 0.9863 2. Berdasarkan grafik di atas (orde 1) didapatkan nilai k dari persamaan y = -0.0762x + 4.2503 Dengan y menyatakan lnᾳ dan x menyatakan waktu. Sesuai persamaan reaksi orde 1, bahwa : Ln ᾳ = -k. t + c y a x maka nilai k adalah 0.0762 min -1. VIII. KESIMPULAN : 1. Besarnya sudut putar dan konsentrasi suatu zat optik aktif dapat ditentukan dengan menggunakan polarimeter. 2. Reaksi inversi gula adalah reaksi yang berorde satu terhadap konsentrasi gula. 8 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6
IX. DAFTAR PUSTAKA : Atkins..P.W. 1990. Kimia Fisika jilid 2 edisi ke empat. Jakarta. : Erlangga Fessenden, Fessenden.1982. Kimia Organik edisi ketiga jilid 2.Jakarta Erlangga. Reski Wahyudi, Udin.2011.Polarimeter.http://www. blogspot.com (Diakses pada tanggal 18 Desember 2011) Suyono dan Bertha Yonata.2011.Panduan Praktikum Kimia Fisika III.Laboratorium Kimia Fisika, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Surabaya:Surabaya. 9 D E V I T A A Y U U T O M O P U T R I / K B 2 0 0 9 / 0 9 3 2 3 4 2 0 6