POLARIMETRI

I. TUJUAN

Mempelajari dan memahami prinsip kerja alat polarimeter.

Menentukan konsentrasi daya optis aktif dengan metoda polarimeter.

II. TEORI

Polarisasi oleh refleksi telah ditemukan pada 1808 oleh Etienne malus

(1775-1812). Malus, yang telah melakukan percobaan pembiasan ganda bekerja

pada saat bekerja pada teori efek, mengamati dari pengaturan cahaya matahari,

tercermin dari jendela yang dekat jendela, melalui kristal dari Islandia Spar.

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 ( SiO2 ), 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.

Sinar mempunyai arah getar atau arah rambat kesegala arah dengan

variasi warna dan panjang gelombang yang dikenal dengan sinar polikromatis.

Untuk menghasilkan sinar monokromatis, maka digunakan suatu filter atau

sumber sinar tertentu. Sinar monokromatis 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 terpolarisasi.

Jika suatu sinar dilewatkan pada suatu larutan, larutan itu akan

meneruskan sinar atau komponen gelombang yang arah getarnya searah dengan

larutan dan menyerap sinar yang arahnya tegak lurus dengan arah ini. Di sini

larutan digunakan sebagai suatu plat pemolarisasi atau polarisator. Akhirnya sinar

yang keluar dari larutan adalah sinar yang terpolarisasi bidang.

Cahaya dalam keadaan terpolarisasi mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

Gelombang ke semua arah dan tegak lurus arah rambatnya

Terdiri dari banyak gelombang dan banyak arah getar

Rotasi spesifik disimbolkan dengan [α] sehingga dapat dirumuskan :

[α] = α / dc

Dimana :

a = besar sudut yang terpolarisasi oleh suatu larutan

dengan konsentrasi c gram zat terlarut per mL larutan.

d = merupakan panjang lajur larutan (dm)

c = merupakan konsentrasi (gram/mL)

Karena panjang gelombang yang sering digunakan adalah 589,3 nm yaitu garis D

lampu natrium dan suhu standar 20oC, maka [α]T ditulis menjadi [α].

Kadar larutan dapat ditentukan dengan rumus :

% = 100 .

() .1

Dengan menggunakan tabung yang sama maka konsentrasi dapat atau kadar

senyawa dapat ditentuka dengan jalan membuat kurva standar.

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 terpolarisir.

2. Panjang lajur larutan dan panjang tabung

Jika lajur larutan diperbesar maka putarannya juga makin besar.

3. Suhu

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. Konsentrasi zat

Konsentrasi sebanding dengan sudut putaran, jika konsentrasi dinaikkan maka

putarannya semakin besar.

5. Jenis sinar (panjang gelombang)

Pada panjang gelombang yang berbeda zat yang sama mempunyai nilai

putaran yang berbeda.

6. Pelarut

Zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda dalam pelarut yang

berbeda. Contoh : Calciferol dalam kloroform α = +52,0o sedangkan

Calciferol dalam aseton α = + 82,6o

Fakta bahwa cahaya mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya

merupakan gelombang transversal. Cahaya dapat terpolarisasi karena peristiwa

pemantulan, peristiwa pembiasan dan pemantulan, peristiwa bias kembar,

peristiwa absorbsi selektif, dan peristiwa hamburan.

Keterangan :

(a) Gelombang terpolarisasi linier pada arah vertical

(b) Gelombang terpolarisasi linier pada arah horizontal

(c) Gelombang takterpolarisasi

Polarisasi karena pemantulan

Bila sinar datang pada cermin datar dengan sudut datang 570, maka sinar pantul

merupakan sinar terpolarisasi seperti pada gambar disamping.

Polarisasi karena pembiasan dan Pemantulan

Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari pembiasan dan pemantulan. Hasil

percobaan para ahli fisika menunjukkan bahwa cahaya pemantulan terpolarisasi

sempurna jika sudut datang θ1 mengakibatkan sianr bias dengan sinar pantul

saling tegak lurus. Sudut datang seperti itu disebut sudut polarisasi atau sudut

Brewster.

Polarisasi 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.

Komponen-komponen alat polarimeter adalah :

5.1 Sumber cahaya monokromatis

Yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar monokromatis. Sumber cahaya

yang digunakan biasanya adalah lampu D Natrium dengan panjang

gelombang 589,3 nm. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap raksa

dengan panjang gelombang 546 nm.

2. Polarisator dan analisator

Polarisator berfungsi untuk menghasilkan sinar terpolarisir. Sedangkan

analisator berfungsi untuk menganalisa sudut yang terpolarisasi. Yang

digunakan sebagai polarisator dan analisator adalah prisma nikol.

3. Prisma setengah nikol

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 polarimeter )

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. Detektor

Pada polarimeter manual yang digunakan sebagai detektor adalah mata,

sedangkan polarimeter lain dapat digunakan detektor fotoelektrik.

Prinsip kerja polarimeter adalah sebagai berikut :

Sinar monokromtis dari sumber cahaya (lampu natrium) akan melewati lensa

kolimator sehingga berkas sinar yang dihasilkan akan disejajarkan arah

rambatnya.

Dari lensa terus ke polarisator untuk mendapatkan berkas cahaya yang

terpolarisasi

Cahaya terpolarisasi ini akan terus ke prisma ½ nicol untuk mendapatkan

bayangan gelap dan terang, kemudian melewati larutan senyawa optik aktif

yang berada dalam tabung polarimeter.

III. PROSEDUR KERJA

3.1 Alat dan bahan

Peralatan polarimeter

Labu ukur

Buret

Larutan fruktosa 25 %

Larutan sukrosa 25 %

Aquades

3.2 Cara kerja

a. Buat larutan fruktosa 0, 2, 4, 6, 8, 10, % dari larutan standar fruktosa 25%

dalam labu ukur 50 mL.

b. Isikanlah cuved/ tabung polarimeter dengan aquades dan usahakan jangan ada

gelembung udara terperangkap di dalam tabung.

c. Lakukan pengukuran dengan alat polarimeter dinana sasaran yang harus

dicapai adalah pengamatan tepat berbaur-baur pada kedua sisi lingkaran

pengamatan indikatornya.

d. Amati nilai posisi skala analisatornya dan nyatakan dengan satu desimal.

Pengamatan minimal harus dilakukan untuk dua kali dari arah datang

pencapaian sasaran yang berbeda,lalu dapatkan nilai rata-ratanya.

e. Ganti dengan larutan standar,dengan larutan sampel/tugas asistent.Lakukan

pengukuran yang sama.

f. Buat kurva kalibrasi nilai puitaran optis dari larutan ini VS konsentrasi.

g. Tentukan harga Cx dari larutan tugas.

3.3 Skema alat

IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

5.1 Perhitungan

Pembuatan glukosa :

a) Glukosa 0 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 0%

V1 = 0 mL

b) Glukosa 2 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 2%

V1 = 2 mL

c) Glukosa 4 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 4%

V1 = 4 mL

d) Glukosa 6 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 6%

V1 = 6 mL

e) Glukosa 8 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 8%

V1 = 8 mL

f) Glukosa 10 %

V1 . N1 = V2 . N2

V1 . 25% = 25 mL . 10%

V1 = 10 mL

Data yang diperoleh :

GlukosaPutaran Optis

I II Rata-rata0 % 0,0 0,0 0,02 % 0,8 1,0 0,94 % 2,8 2,4 2,66 % 3,5 3,5 3,58 % 4,9 5,0 4,9510 % 6,4 6,6 6,5

Sampel 3,6 3,7 3,65

Regresi :

X Y XY X2

0 0,0 0 02 0,9 1,8 44 2,6 10,4 166 3,5 21 368 4,95 39,6 6410 6,6 65 100

x = 30 x² = 220 X = 5

y = 18,55 xy = 137,8 Y = 3,0916

B = nxy – (x)(y)

nx² - (x)²

B = 6 . 137,8 – 30 . 18,55

6 . 220 - 302

B = 0,651

A = Y – BX

A = 3,075 – 0,651 x 5

A = - 0,1785

Y = A + BX

3,65 = -0,1785 + 0,651 X

X = 5,9

% kesalahan = (6,4 – 5,9) x 100%

6,4

= 7,8 %

Kurva Kalibrasi :

0 2 4 6 8 10 1201234567

f(x) = 0.650714285714286 x − 0.178571428571429R² = 0.993340395099852

Kurva Hubungan Konsentrasi dengan Putaran Optis

Konsentrasi

Puta

ran

Opti

s

5.2 Pembahasan

Pada percobaan kali ini, kita mempelajari dan memahami tentang

polarimeteri. Polarimeteri adalah suatu metoda analisa kimia berdasarkan atas

pengukuran daya putar optis dari suatu senyawa optis aktif terhadap sinar yang

terpolarisir. Senyawa terpolarisir yaitu suatu senyawa yang dapat memutar bidang

getar terpolarisir.

Syarat senyawa yang dapat dianalisa dengan polarimeter adalah sampel

larutan berwarna bening dan mempunya atom C kiral dan bayangan didapatkan

baur-baur. Dalam percobaan ini, digunakan glukosa sebagai senyawa optis aktif

dengan variasi konsentrasi yang berbeda yaitu 2, 4, 6, 8 dan 10 % yang

menggunakan sinar kuning dengan panjang gelombang 598,3 nm. Glukosa

digunakan sebagai senyawa optis aktif karena glukosa dapat memutar bidang

terpolarisir kearah kanan (dekstro rotary) dan kearah kiri (levo rotary).

1. Untuk daya putar kanan, semakin tinggi konsentrasi glukosa maka akan

mengakibatkan akan semakin besar daya putar senyawa tersebut.

2. Untuk daya putar kiri, semakin tinggi konsentrasi glukosa maka akan

semakin rendah daya putar optis dari senyawa tersebut.

Pada awal percobaan, terlebih dahulu dilakukan pengukuran daya puatar

optis dari aquadest. Dengan menggunakan polarimeter, diapatkan daya putar

optisnya adalah 0, sehingga dapat disimpulkan bahwa aquadest bukanlah senyawa

optis aktif karena tidak memilki kemampuan untuk memutar bidang terpolarisir.

Setelah itu, dilanjutkan dengan pengukuran glukosa 2 % maka didapatkan daya

putar rata-ratanya adalah 0,9. Pengukuran glukosa 6 % didapatkan daya putar rata-

ratanya adalah 3,5. Pada pengukuran glukosa 8 % didapatkan daya putar rata-

ratanya adalah 4,95. Dan pengukuran glukosa 10 % didapatkan daya putar rata-

ratanya adalah 6,5.

Untuk menghitung nilai konsentrasi sampel, diperlukan persamaan

regresi yang di dapatkan dari perhitungan data dari larutan standar. Dimana nilai

dari besar sudut putar bidang sinar terpolarisir dari sampel dimasukkan ke dalam

persamaan regresi. Dari perhitungan didapatkan volume sampel 5,9 mL, namun

volume sebenarnya 6,4 mL. Sehingga didapatkan persentase kesalahan 7,8%.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan mengenai polarimeteri ini, maka dapat disimpulakan

bahwa :

1. Polarimeteri adalah suatu metoda analisa kimia berdasarkan atas pengukuran

daya putar optis dari suatu senyawa optis aktif terhadap sinar yang

terpolarisir.

2. Glukosa merupakan suatu senyawa optis aktif karena dpat memutar bidang

getar yang terpolarisir.

3. Semakin tinggi konsentrasi glukosa maka akan mengakibatkan akan semakin

besar daya putar senyawa.

4. Menghitung nilai konsentrasi sampel, diperlukan persamaan regresi yang di

dapatkan dari perhitungan data dari larutan standar. Dimana nilai dari besar

sudut putar bidang sinar terpolarisir dari sampel dimasukkan ke dalam

persamaan regresi.

5. Konsentrasi sampel yang di dapat adalah 5,9 %.

5.2 Saran

Untuk mendapatkan hasil yang lebih p\optimal, maka praktikan

selanjutnya memperhatikan hal – hak sebagai berikut, yaitu :

1. Jangan sampai terdapat gelembung udara pada kuvet yang akan diukur daya

putar optisnya.

2. Lakukan pengamatan ketika senyawa tersebut tepat dalam keadaaan baur-

baur .

3. Bersihkan kuvet sebelum melakukan pengukuran daya putar optisnya.

DAFTAR PUSTAKA

Brink O.C. et. Al. 1993. Dasar-Dasar Ilmu Instrument. Bandung : Bina Cipta

Kopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analisa. Jakarta : UI Press

Ismono. 1983. Cara-Cara Optik dalam Analisa Kimia. Bandung : Departemen

Kimia ITB