PENGUKURAN DI LABORATORIUM

(REFRAKTOMETRI)

Abstrak

Telah dilakukan percobaan yang bertujuan untuk menentukan indeks bias suatu zat. Metode

yang digunakan pada percobaan adalah analisa secara refraktometri dengan pengukurannya

didasarkan pada cahaya yang masuk melalui prisma-cahaya hanya bisa melewati bidang batas

antara cairan dan prisma dengan suatu sudut pada batas tertentu. Yang ditentukan oleh sudut

batas antara cairan dan alas. Dari hasil data diperoleh hasil indeks bias pada aquades

(1,3320±00), Zat A (1,3351±00), Pada Zat B (1,3351±00), Pada Zat B (1,4603±00), Pada Zat D

(1,3301±00).

Kata Kunci : Indeks Bias, refraktometri

PENDAHULUAN

Refraktometer adalah alat yang digunakan

untuk mengukur kadar/ konsentrasi bahan

terlarut. Misalnya gula, garam, protein,

dsb. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai

dengan namanya adalah memanfaatkan

refraksi cahaya. Refraktometer ditemukan

oleh Dr. Ernest Abbe seorang ilmuan dari

German pada permulaan abad 20.

Indeks bias adalah perbandingan

kecepatan cahaya dalam udara dengan

kecepatan cahaya dalam zat tersebut.

Indeks bias berfungsi untuk identifikasi zat

kemurnian, suhu pengukuran dilakukan

pada suhu 20°C dan suhu tersebut harus

benar-benar diatur dan dipertahankan

karena sangat mempengaruhi indeks bias.

Harga indeks bias dinyatakan dalam

farmakope Indonesia edisi empat

dinyatakan garis (D) cahaya natrium pada

panjang gelombang 589,0 nm dan 589,6

nm. Umumnya alat dirancang untuk

digunakan dengan cahaya putih. Alat yang

digunakan untuk mengukur indeks bias

adalah refraktometer ABBE. Untuk

mencapai kestabilan, alat harus dikalibrasi

dengan menggunakan plat glass standart.

Refraktometer Abbe adalah refraktometer

untuk mengukur indeks bias cairan,

padatan dalam cairan atau serbuk dengan

indeks bias dari 1,300 sampai 1,700 dan

persentase padatan 0 sampai 95%, alat

untuk menentukan indeks bias minyak,

lemak, gelas optis, larutan gula, dan

sebagainnya, indeks bias antara 1,300 dan

1,700 dapat dibaca langsung dengan

ketelitian sampai 0,001 dan dapat

diperkirakan sampai 0,0002 dari gelas

skala di dalam.

Pengukurannya didasarkan atas prinsip

bahwa cahaya yang masuk melalui prisma-

cahaya hanya bisa melewati bidang batas

antara cairan dan prisma kerja dengan

suatu sudut yang terletak dalam batas-

batas tertentu yang ditentukan oleh sudut

batas antara cairan dan alas.

Pembiasan cahaya adalah pembelokan

cahaya ketika berkas cahaya melewati

bidang batas dua medium yang berbeda

indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu

bahan adalah perbandingan kecepatan

cahaya di ruang hampa dengan kecepatan

cahaya di bahan tersebut. Indeks bias

relatif merupakan perbandingan indeks

bias dua medium berbeda. Indeks bias

relatif medium kedua terhadap medium

pertama adalah perbandingan indeks bias

antara medium kedua dengan indeks bias

medium pertama. Pembiasan cahaya

menyebabkan kedalaman semu dan

pemantulan sempurna.

Hukum Snellius adalah rumus

matematika yang memerikan hubungan

antara sudut datang dan sudut bias pada

cahaya atau gelombang lainnya yang

melalui batas antara dua medium isotropik

berbeda, seperti udara dan gelas. Hukum

ini juga dikenal sebagai Hukum

Descartes atau Hukum Pembiasan.

Hukum ini menyebutkan bahwa nisbah

sinus sudut datang dan sudut bias adalah

konstan, yang tergantung pada medium.

Perumusan lain yang ekivalen adalah

nisbah sudut datang dan sudut bias sama

dengan nisbah kecepatan cahaya pada

kedua medium, yang sama dengan

kebalikan nisbah indeks bias.

Perumusan matematis hukum Snellius

adalah

atau

atau

Lambang θ1,θ2 merujuk pada sudut datang

dan sudut bias, v1 dan v2 pada kecepatan

cahaya sinar datang dan sinar bias.

Lambang n1 merujuk pada indeks bias

medium yang dilalui sinar datang,

sedangkan n2 adalah indeks bias medium

yang dilalui sinar bias.

Hukum Snellius dapat digunakan untuk

menghitung sudut datang atau sudut bias,

dan dalam eksperimen untuk menghitung

indeks bias suatu bahan.

BAHAN DAN METODE

Alat dan bahan penelitian

Alat dan bahan diberikan pada tabel 1.

Alat Bahan Refraktometer

Gelas beker

Pipet tetes

Aquades

Alcohol

Zat A

Zat B

Zat C

Zat DTabel 1. Alat dan bahan yang digunakan

Metode percobaan

Pengoperasian dari refraktometer Abbe,

yaitu:

1. Air dari bak thermostat diuji bahwa

sedang disirkulasi melalui prisma dan

temperature konstan ( 25±0) 0C

2. Prisma yang iluminasi dan refraksi

digantung bersama – sama sepanjang satu

sisi dan di klep pada sisi yang berlawanan.

Klem dibuka dan prisma dipisahkan.

Kedua permukaan prisma dibersihkan

dengan hati – hati menggunakan tissue

yang telah dibasuh alcohol terlebih dahulu.

Bila permukaan prisma sudah bersih dan

kering, kedua permukaan prisma dibawa

bersama – sama dan klem ditutup.

Yakinkan bahwa permukaan prisma bebas

dari debu atau pasir ( yang dapat

menyebabkan kerusakan bila prisma

diklem dengan rapat)

3. 1 – 2 tetes sampel diteteskan pada

lubang isian dengan pipet tetes ( yang

seharusnya sudah terang sepanjang

persimpngan diantara dua prisma yang di

klem ).

4. Prisma yang terpasang sepanjang sumbu

horizontal dapat diputar dengan knop

logam knurled (dibawah skala) dengan

tetap menjaga posisi dari cermin

teleskop.prisma diputar sampai batas

anatar medan terang dan medan gelap

terlihat jelas pada teleskop (jika

pengaturan konpensator Abbe tidak tepat

maka akan terlihat seberkas sinar berwarna

yang tersebar pada perbatasan medan

gelap dengan terang).

5. Cermin diatur untuk dapat memantulkan

sinar sepanjang sumbu teleskop. Posisi

terbaik dapat diperoleh dengan mencoba

bila zat cair sudah diberikan , dan suatu

saat tidak perlu diadakan perubahan

setelan itu untuk mendapatkan sumber

cahaya yang mantap.

6. Pada ujung bawah dari teleskop,

terdapat knop logam knurled yang

berfungsi mengatur kompensator Abbe.

Pengatur dianggap benar jika terlihat batas

yang tajam antar medan gelap dan medan

terang.

7. Prisma diputar hingga batas gelap dan

terang tepat berhimpitan dengan titik

potong dari garis silang (lensa mata pada

teleskop dapat diatur dengan memutarnya

untuk membuat garis silang berada pada

focus yang tajam ).

8. Setelah batas gelap dan terang tepat

berhimpitan dengan titik potong dari garis

silang, indeks bias dari sampel tersebut

dibaca dari skala (diberi tanda nD) suatu

saat pengaturan yang selanjutnya telah

dibuat. Lensa mata dari pembacaan skala

teleskop dapat diatur untuk membuat skala

menjadi focus yang tajam.

Untuk menyelesaikan pengukuran,

permukaan prisma dibersihkan dan

dikeringkan kemudian prisma diklem

menjadi satu. Penutup protetktif peralatan

dilepaskan.

10. Prisma, teleskop dan cermin yang jelas

dapat diputar sebagai unit tunggal

sepanjang sumbu horizontal. Dengan cara

ini memungkinkan untuk membuat

permukaan prisma yang jelas menjadi

posisi horisontal. Sehingga sebagai

alternative sampai pada langkah tiga,

setetes zat cair dapat ditransfer secara

langsung ke permukaan prisma. Prosedur

ini diperlukan untuk pengukuran indeks

bias zat cair yang kental..

DATA PENGAMATAN

Refraktometer suhu 20°C

Aquades Suhu (0C) Indeks Bias (nD)

I

II

III

20

20

20

1,3320

1,3320

1,3320

Zat A Suhu (0C)Indeks Bias

(nD)

I

II

III

20

20

20

1,3351

1,3351

1,3351

Zat B Suhu (0C) Indeks Bias

(nD)

I

II

III

20

20

20

1,3351

1,3351

1,3351

Zat C Suhu (0C)Indeks Bias

(nD)

I

II

III

20

20

20

1,4603

1,4603

1,4603

Zat D Suhu (0 oC)Indeks Bias

(nD)

I

II

III

20

20

20

1,3301

1,3301

1,3301

Densitas

Zat Pikometer Kosong

(g)

Berat Pikometer

Kosong + Zat

(g)

A 12,59 22,52

B 12,59 22,54

C 12,59 21,56

D 12,59 22,42

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan yang telah dilakukkan

mengenai refraktometer, sebelum

refraktometer digunakan, terlebih dahulu

alat refraktometer dikalibrasi dengan cara

menentukan indeks bias dari Aquades.

Proses kalibrasi dimaksudkan untuk

mengetahui bahwa refraktometer dalam

keadaan atau kondisi terkalibrasi dan dicek

terhadap standar (air murni). Indeks bias

dipengaruhi oleh suhu. Saat menguji

indeks bias aquades dalam mengkalibrasi

refraktometer, perlu diperhatikan

kecocokan antara hasil indeks bias dari

pengukuran dengan temperature yang

ditunjukkan. Dalam percobaan ditentukan

juga macam zat yang terdapat pada zat A,

zat B, zat C, dan zat D menurut indeks bias

masing-masing zat. Zat yang terdapat pada

sampel A ialah glukosa 2,5%, dan zat B

didapat glukosa 5% juga, pada zat C ialah

minyak goreng, dan zat D didapat ialah

etanol.

Dari hasil pengukuran untuk kalibrasi

refraktometer, indeks bias air yang

ditunjukkan adalah 1,33200 pada suhu

200C. Hal tersebut menunjukka bahwa

refraktometer yang digunakan dalam

kondisi yang baik. Selanjutnya dilakukan

pengukuran untuk zat cair glukosa.

Pengukuran diawali dengan membersihkan

prisma dengan tissue yang sudah dibasahi

alcohol. Setelah kedua permukaan prisma

kering, cairan glukosa 2,5% diteteskan

sebanyak 1 tetes saja, lalu kedua prisme

direkatkan dan dikunci. Melalui teleskop

dapat dilihat ketepatan batas daerah gelap

dan terang pada titik potong garis silang

dengan focus yang tajam (artinya tidak ada

bayang-bayang di perbatasan daerah gelap

dan terang). Dan melalui dapat dilihat di

bagian bawah focus daerah gelap dan

terang terdapat skala pembacaan indeks

bias cairan. Pada skala tersebut dapat

dibaca dan diukur nilai indeks bias dari zat

cair yang diuji.

Dari hasil 3 kali pengukuran berulang

yang telah dilakukan pada suhu yang sama

(200C), diperoleh hasil untuk zat cair

aquades nilai indeks bias rata-ratanya

sebesar 1,3320±00. Nilai kebenaran

praktikumnya adalah 100%. glukosa 2,5%

nilai indeks bias rata-ratanya sebesar

1,3351±00. Nilai kebenaran praktikumnya

adalah 100%. Sedangkan untuk indeks

bias rata-rata dari glukosa 5% adalah

1,3351±00, dengan kebenaran praktikum

sebesar 100%. Dan untuk nilai indeks bias

rata-rata dari minyak goreng adalah

1,4603±00 dengan kebenaran praktikum

sebesar 100%. Dan untuk nilai indeks bias

rata-rata dari etanol adalah 1,3301±00

dengan kebenaran praktikum sebesar

100%.

Urutan kenaikan nilai indeks bias dari

sampel-sampel yang diujikan, yaitu: Air <

Glukosa 2,5% < Glukosa 5% < Etanol <

Minyak goreng. Larutan sampel yang

diujikan ternyata memiliki nilai indeks

bias yang lebih besar dibandingkan dengan

nilai indeks bias dari aquades. Hal ini

disebabkan karena pada larutan sampel

seperti: glukosa 2,5% ; glukosa 5% ; dan

minyak goreng dan etanol mengalami

kenaikan besar sudut kritis. Karena,

semakin besar nilai indeks bias suatu zat

cair, maka sudut kritis yang terbentuk

semakin besar. Besarnya sudut kritis yang

ditimbulkan bisa disebabkan karena

banyaknya sinar yang dipantulkan cairan

tersebut ketika berada diantara kedua

permukaan prisma.

Untuk cairan yang memiliki ketebalan

cairan yang sama akan memiliki besar

indeks bias yang berbeda bila konsentrasi

total zat padat terlarutnya berbeda. Pada

cairan yang mempunyai konsentrasi zat

terlarut kecil, akan mempunyai indeks bias

yang kecil, begitupula sebaliknya apabila

konsentrasi zat terlarut besar, akan

mempunyai indeks bias yang besar.

Sedangkan cairan yang memiliki

konsentrasi zat terlarut besar, bahwa

banyak partikel zat terlarut didalamnya

sehingga banyak menyerap cahaya dan

intensitas cahaya yang melewati cairan

tersebut berkurang. Pada glukosa 2,5%

mengarahkan bahwa terdapat glukosa 2,5

gram di dalam 100 gram larutan.

Sedangkan glukosa 5% menunjukkan

bahwa terdapat glukosa sebanyak 5 garm

di dalam 100 gram berat total larutan. Ini

berarti glukosa 2,5% memiliki konsentrasi

zat terlarut yang lebih kecil daripada

glukosa 5%. Karena konsentrasi zat

terlarutnya lebih kecil, seharusnya

memiliki indeks bias yang lebih kecil,

karena semakin banyak intensitas cahaya

yang melewatinya dan dipantulkan.

Namun dari hasil pengukuran diperoleh

bahwa glukosa 5% memiliki indeks bias

yang sama besar. Hal ini mungkin

disebbabkan oleh praktikan yang kurang

teliti dalam mengamati hasil pengukuran

yang terlihat pada alat refraktometer.

SIMPULAN

Refraktometer digunakan untuk

menentukan besar indeks bias dari zat cair.

Indeks bias dari Aquades pada suhu 200C

= 1,33200, Zat A (200C) = 1,33790, Zat B

(200C) = 1,33460, Zat C (200C) = 1,34510,

Zat D (200C) = 1,34510.

Semakin banyak konsentrasi zat terlarut di

dalam cairan, akan semakin banyak cahaya

yang diserap dan menyebabkan intensitas

cahaya menjadi menurun.

Indeks bias akan kecil, bila konsentrasi zat

terlarutnya besar.

Kecepatan cahaya dalam medium cairan

lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya

di ruang hampa, dibuktikan dengan besar

nilai indeks bias cairan yang lebih dari 1.

DAFTAR PUSTAKA

DOGRA, S.K dan S. DOGRA.1990. Kimia

Fisika dan Soal-soal.Cetakan 1.

Universitas Indonesia. Jakarta

Fessenden and Fessenden. 1999. Kimia

Organik edisi Ketiga jilid 1. Erlangga.

Jakarta

Keenan, CW. 1991. Ilmu Kimia Untuk

Universitas Jilid 1. Edisi ke 6. Erlangga.

Jakarta

L. Lehninger, Albert. Dasar-Dasar

Biokimia Jilid 1 Terjemahan Dr. Ir.

Maggy T. Erlangga : Yakarta.

Tim Laboratorium Kimia Fisika .2013.

Penuntun Praktikum Kimia Fisika II.

Jurusan Kimia F. MIPA Universitas

Udayana. Bukut Jimbaran