PENENTUAN DAN PENGUKURAN INDEKS BIAS SUATU ZAT DI

LABORATORIUM DENGAN MENGGUNAKAN METODE REFRAKTOMETRI

Regi Mahendra

(1308105005)

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana, Bukit Jimbaran

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan perhitungan indeks bias dari suatu zat di

laboratorium dengan menggunakan metode refraktometri dan menggunakan alatnya

yang disebut refraktometer abbe. Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui indeks

bias dari beberapa zat yaitu, aquades sebagai pengkalibrasi, zat A, zat B, zat C, zat D,

dan zat E. Dari indeks bias yang telah diperoleh ini, dapat diketahui bahwa zat A

glukosa, zat B adalah campuran glukosa dan sukrosa, zat C adalah minyak goreng dan

zat E adalah aseton. Dari dua kali pengukuran dengan suhu 29°� indeks bias dalam

percobaan ini, zat yang memiliki indeks bias terbesar adalah zat C yakni minyak

goreng dengan indeks bias sebesar 1,4630��dengan rata rata1,4632��. Adapun

urutan nilai indeks bias dari kelima zat dari yang terbesar hingga terkecil yaitu zat C >

zat B > zat A > zat E. Perbedaan indeks bias ini disebabkan oleh adanya perbedaan

konsentrasi dari masing-masing zat, jika zat cair memiliki konsentrasi lebih besar dan

mempunyai kerapatan antar molekul yang lebih kecil, sehingga indeks bias nya

semakin besar dan begitu juga sebaliknya. Selain konsentrasi, sudut kritis juga

merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi indeks bias. Faktor-faktor yang

menyebabkan perbedaan indeks bias yaitu konsentrasi, kerapatan, sudut kritis, dan

kecepatan cahaya.

Kata Kunci : Indeks bias, refraktometri, refrakormeter abbe, sudut kritis

PENDAHULUAN

Indeks bias merupakan salah

satu sifat optik yang banyak

digunakan untuk mencirikan

keadaan suatu material transparan.

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

200C dan suhu tersebut harus benar-

benar diatur dan dipertahankan

karena sangat mempengaruhi indeks

bias.

Gambar 1. Pembiasan Cahaya

Densitas atau massa

jenis benda adalah pengukuran

massa setiap volume benda. Semakin

tinggi massa jenis suatu benda,

semakin besar pula massa setiap

volume nya. Massa jenis tidak

tergantung pada jumlah benda.

Apabila jenisnya sama maka nilai

massa jenisnya juga sama. Berbagai

logam memiliki nilai densitas besar

dikarenakan atom-atom dalam

susunan molekulnya memiliki

kerapatan yang besar.Densitas

dilambangkan dengan simbol ρ,

salah satu huruf Yunani. Secara

matematis :

� = ��⁄

Keterangan:

ρ = Massa Jenis (kg/m3 atau g/cm3)

m = massa benda (kg atau g)

V = volume benda (m3 atau cm3)

Refractive index suatu material

pada suatu panjang gelombang

tertentu akan mengalami

perubahan bila komposisi material

tersebut mengalami perubahan.

Beberapa industri karenanya

menggunakan ukuran refractive

index dalam penetapan kualitas

produk solid atau liquid

transparannya. Beberapa metode

telah dikembangkan untuk

mengukur indeks bias suatu

bahan. Beberapa diantaranya adalah

metode interferometri dan sudut

Brewster.

Metode-metode ini merupakan

metode yang sangat akurat untuk

mengukur indeks bias. Kelemahan

dari metode ini adalah

pengoperasian alatnya rumit dan

membutuhkan waktu yang lama.

Karena alasan ini metode

pengukuran refractive index

dengan menggunakan ABBE

refractometer banyak dipakai

orang. Dibandingkan dengan

metode interferometric ataupun

sudut Brewster, pengukuran

dengan ABBE refractometer dapat

dilakukan dengan cara lebih cepat

dalam pengerjaan dan mudah untuk dipakai.

Refraktometer adalah

perangkat laboratorium atau

lapangan untuk mengukur kadar atau

konsentrasi bahan terlarut seperti

gula, garam, protein, dan lain-lain

berdasarkan pada pengukuran indeks

bias cairan tersebut. indeks bias

(refraction) dihitung dari Hukum

Snell dan dapat dihitung dari

komposisi bahan menggunakan

hubungan Gladstone-Dale. Ada

empat jenis refraktometer utama

yaitu:

1. Refraktometer genggam

tradisional (tradisional handheld

refractometers).

2. Refraktometer genggam digital

(digital handheld

refractometers).

3. Laboratorium atau refraktometer

Abbe (Abbe refraktometers).

4. Proses refraktometer inline

(inline process refrakctometers).

Refraktor Abbe ditemukan

oleh Ernst Abbe (1840 - 1905) yang

bekerja untuk Perusahaan Zeiss di

Jena, Jerman pada akhir 1800-an.

Instrumen pertama terdiri dari

termometer dan air yang bersikulasi

yang berfungsi untuk mengontrol

suhu instrument dan cairan. Mereka

juga mempunyai penyesuaian untuk

menghilangkan efek dari disperse

dan skala analog darimana bacaan

diambil.

Refraktometer Abbe

merupakan alat untuk

mendeterminasi konsentrasi secara

cepat, kemurnian, kualitas-kualitas

disperse dari sampel cair, padat dan

plastik. Refraktometer Abbe yaitu

suatu refraktometer yang dilengkapi

dengan termometer sebagai

pengukur suhu. Ini adalah bench-top

device untuk pengukuran presisi

tinggi dari indeks bias. Syaratnya

adalah hanya bahan yang jernih,

transparan dan Opaque dapat diukur

pada sinar yang ditransmisikan dan

direfleksikan.Prinsip pengukurannya

dengan sinar yang ditransmisikan

sinar kasa atau sumber sinar prisma

sampel telescope. Prinsip kerja dari

refraktometer sesuai dengan

namanya adalah memanfaatkan

refraksi cahaya.

Refraktometer Abbe adalah

refraktometer untuk mengukur

indeks bias cairan, padatan dalam

cairan atau serbuk dengan indeks

bias dari 1,300 sampai 1,700 dan

presentase padatan 0 sampai 95%

alat untuk menentukan indeks bias

minyak, lemak gelas optic, larutan

gula dan sebagainya, 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.

Pengukuran dapat 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 dengan

alas.

Pada prakteknya refraktometer

akan ditera pada skala sesuai dengan

penggunaannya. Sebagai contoh

refraktometer yang dipakai untuk

mengukur konsentrasi larutan gula

akan ditera pada skala gula. Begitu

juga dengan refraktometer untuk

larutan garam, protein dan lain-lain.

Faktor-faktor penting yang

harus diperhitungkan pada semua

pengukuran refraksi adalah

temperatur cairan dan jarak

gelombang cahaya yang

dipergunakan untuk mengukur n.

pengaruh temperatur terhadap indeks

bias gelas adalah sangat kecil, tetapi

cukup besar terhadap cairan dan

terhadap kebanyakan bahan plastik

yang perlu diketahui indeksnya.

ALAT DAN BAHAN

Alat alat yang digunakan

dalam pratikum ini adalah labu takar

250 ml 1 buah, beberapa gelas piala

250 ml, piknometer, refraktometer

Abbe, bak thermostat, neraca analitik

dan pipet tetes.

Bahan yang digunakan dalam

pratikum ini adalah aquades, zat A,

zat B, zat C, zat D dan zat E. Etanol

dan tissue juga digunakan untuk

membersihkan permukaan prisma.

METODE PERCOBAAN

Metode dalam pratikum ini

adalah refraktometri. Air diuji dari

bak thermostat yang disirkulasi

dengan prisma dan temperatur

konstan (25° ± 1℃). Prisma yang

iluminasi dan refraksi digantung

bersama-sama sepanjang satu sisi

dan diklep disisi yang berlawanan

lalu klem dibuka dan dipisahkan.

Kedua permukaan prisma

dibersihkan dengan hati-hati

menggunakan tissue yang bersih

yang telah dibubuhi oleh alkohol

(etanol) terlebih dahulu. Jika

permukaan prisma sudah bersih dan

kering, keduanya dibawa bersamaan

dan klem ditutup. Sampel diberi 1-2

tetes dipipet tetes dilibang isian.

Prisma yang dipasang sepanjang

sumbu horizontal dapat diputar

dengan knop logam knurled dengan

posisi tetap dijaga dari cermin dan

teleskop. Prisma diputar sampai

batas diantara medan terang dan

gelap dilihat dengan jelas pada

teleskop. Cermin diatur untuk dapat

sinar yang dipantulkan sepanjang

sumbu teleskop. Prisma diputar

hingga batas daerah terang dan gelap

tepat berimpit dengan titik potong

dari garis silang dan indeks refraksi

dapat dibaca dari skala.

Botol piknometer disumbat

dan ditimbang dengan menggunakan

neraca analitik. Piknometer kering

yang telah ditimbang lalu diisi zat

cair. Piknometer ditutup dengan hati-

hati. Zat cair yang tersisa dibiarkan

meluap dari kapiler, selanjutnya

dibagian luar dan ujung kapiler

piknometer dikeringkan dengan

tissue. Piknometer yang telah diisi

larutan tersebut ditimbang kembali.

PEMBAHASAN DAN HASIL

Pada praktikum kali ini,

dilakukan pengukuran indeks bias

terhadap beberapa zat yang belum

diketahui. Zat yang digunakan diberi

label A,B,C,D dan E. Pengukuran

indeks bias dilakukan sebanyak 2

kali.

NO Jenis Zat Suhu (T) (oC)

Indeks bias (nD)

1 Aquadest 29 1,3320 1,3320

2 Zat A 29 1,3355 1,3355

3 Zat B 29 1,3360 1,3355

4 Zat C 29 1,4630 1,4635

5 Zat D 29 0 0

6 Zat E 29 1,3350 1,3350

Tabel 1. Hasil pengamatan indeks bias aquadest, zat A, zat B, zat C, zat D dan zat E pada suhu 29oC

Dalam percobaan ini,

dilakukan pengukuran terhadap

aquadest, zat A, B, C, D dan E

dengan menggunakan refraktometer

dan piknometer. Salah satu tujuan

dari praktikum refraktometer dan

densitas yaitu menentukan besarnya

indeks bias suatu senyawa atau

campuran dan menentukan besarnya

densitas dari suatu senyawa atau

campuran. Refraktometer Abbe

dilengkapi dengan bak termostat

yang berfungsi untuk menjaga dan

mengatur suhu saat pengukuran

indeks bias. Pengukuran dilakukan

dengan menggunakan prisip kerja

pada pengukuran sudut kritis. Pada

refraktometer terdapat sinar putih

dan kompresor Abbe yang berfungsi

untuk menajamkan batas medan

yang terang dan gelap, kemudian

teleskop diatur untuk membuat batas

tersebut tepat dengan interseksi garis

silang sudut mata. Dalam

penggunaan alat refraktometer,

terlebih dahulu dilakukan kalibrasi

dengan menggunakan aquades

sebagai larutan standar. Hal ini

dilakukan untuk mengetahui dan

memastikan bahwa kerja alat masih

baik serta mengetahui ketepatan

pengukuran indeks bias.

Setelah dilakukan kalibrasi alat

dengan aquades pada suhu 29℃

diperoleh nilai indeks rata-rata yaitu

1,3320. Kemudian dilanjutkan

dengan pengukuran zat A. Sebelum

dilakukan pengukuran zat A, prisma

terlebih dahulu dibersihkan dengan

tissue yang telah dibubuhi dengan

etanol kemudian dibersihkan secara

hati-hati agar prisma tidak tergores

dan rusak sehingga dapat

mempengaruhi hasil pembacaan

indeks bias. Etanol digunakan

sebagai pembersih prisma karena

etanol memiliki sifat mudah

menguap sehingga menyebabkan

kaca prisma steril dan etanol tidak

tersisa pada permukaan.

Berdasarkan pengamatan dan

pengukuran dengan menggunakan

Refraktometer Abbe, maka nilai

indeks bias yang diperoleh dari 5 zat

cair yang diamati sebagai berikut :

Jenis Zat Suhu(℃) Indeks Bias

Rata-Rata (��)

A 29 1,3355

B 29 1,3357

C 29 1,4632

D 29 0

E 29 1,3350

Tabel 2. Indeks bias rata-rata dari masing-masing zat yang diukur.

Berdasarkan tabel diatas,

indeks bias dari masing-masing zat

cair berbeda-beda. Perbedaan nilai

indeks bias dipengaruhi oleh sudut

kritis yang terbentuk dari kerapatan

yang berbeda. Dalam praktikum

refraktometer ini, suhu yang

digunakan dalam percobaan ini sama

dengan suhu standar yaitu 29℃.

Berdasarkan pengukuran indeks bias

dengan refraktometer, nilai indeks

bias terbesar adalah indeks bias zat C

dengan nilai indeks biasnya yaitu

1,4632. Adapun urutan nilai indeks

bias dari kelima zat dari yang

terbesar hingga terkecil yaitu zat C >

zat B > zat A > zat E > zat D.

Perbedaan indeks bias ini disebabkan

oleh adanya perbedaan konsentrasi

dari masing-masing zat, jika zat cair

memiliki konsentrasi lebih besar dan

mempunyai kerapatan antar molekul

yang lebih kecil, sehingga indeks

bias nya semakin besar dan begitu

juga sebaliknya. Selain konsentrasi,

sudut kritis juga merupakan salah

satu faktor yang mempengaruhi

indeks bias. Faktor-faktor yang

menyebabkan perbedaan indeks bias

yaitu konsentrasi, kerapatan, sudut

kritis, dan kecepatan cahaya. Selain

dilakukan pengukuran indeks bias,

dilakukan juga pengukuran densitas

dengan menggunakan piknometer.

Densitas atau massa jenis

adalah pengukuran massa setiap

satuan volume benda. Pengukuran

densitas ini dilakukan untuk

mengetahui jenis zat yang

digunakan. Didapatkan densitas dari

semua zat seperti pada tabel dibawah

ini

Jenis

zat

cair

Massa

Piknom

eter (g)

Massa

zat (g)

Massa

Piknometer

+ Zat (g)’

A 12,53 9,97 22,5

B 12,53 9,97 22,5

C 12,53 9,20 21,73

D 12,53 9,0 21,53

E 12,53 9,83 22,36

Tabel 3. Hasil pengukuran massa dengan

piknometer

Jenis zat cair Massa zat (g) Volume

Piknometer

(mL)

Densitas

(g/mL)

A 9,97 10 0,997

B 9,97 10 0,997

C 9,20 10 0,920

D 9,0 10 0,900

E 9,83 10 0,983

Tabel 4. Hasil densitas dari zat yang digunakan

Dari data tabel diatas dapat

disimpulkan bahwa densitas terbesar

yaitu zat A dan B karena memiliki

nilai densitas yang sama yakni 0,997

g/mL. Adapun urutan densitas

kelima zat dari terbesar sampai

terkecil yaitu zat A = zat B > zat E >

zat C > zat D dengan nilai densitas

0,997 , 0,997 , 0,920, 0,900 dan

0,983 g/mL. Massa jenis/kerapatan

suatu fluida dapat bergantung pada

banyak faktor seperti temperatur

fluida dan tekanan yang

mempengaruhi fluida. Akan tetapi

pengaruhnya sangat sedikit sehingga

massa jenis suatu fluida dinyatakan

sebagai konstanta/bilangan tetap.

Dari data tabel diatas diperoleh

dapat bahwa indeks bias pada cairan

yang dipakai melebihi satu, hal ini

menunjukkan bahwa kecepatan

cahaya dari cairan di medium lebih

kecil daripada kecepatan cahaya di

ruang hampa. Dari pengukuran

refraktometer dari keempat sampel

maka dapat diduga menurut literatur

zat yang digunakan pada zat A yaitu

glukosa zat B yaitu campuran

glukosa dengan sukrosa, zat C yaitu

minyak goreng dan zat E yaitu

aseton.

KESIMPULAN

1. Indeks bias merupakan salah

satu sifat optik yang banyak

digunakan untuk mencirikan

keadaan suatu material

transparan

2. Densitas atau massa

jenis benda adalah pengukuran

massa setiap volume benda.

3. Percobaan indeks bias pada

pratikum ini menggunakan

metode refraktometri dan

menggunakan alat

Refraktometer Abbe dalam

pratikum ini.

4. Menurut literatur aquadest pada

suhu 29℃ memiliki indeks bias

sebesar 1,3321 dan pada

pratikum ini aquadest pada

suhu yang sama diperoleh

indeks bias sebesar 1,3320 nm.

5. Indeks bias rata-rata zat A

1,3355, zat B 1,3357, zat C

1,4632, zat D 0 dan zat E

1,3350 nm.

6. Indeks bias terbesar dimiliki

oleh zat C yaitu minyak goreng

dengan 1,4632 nm.

7. Densitas yang diperoleh dari

zat A 0,997, zat B 0,997, zat C

0,920, zat D 0,900 dan zat E

0,983 g/mL.

8. Berdasarkan analisis indeks

bias dan densitasnya, zat yang

digunakan yaitu zat A yaitu

glukosa, zat B yaitu campuran

glukosa dengan sukrosa, zat C

yaitu minyak goreng dan zat E

yaitu aseton.

9. Semakin tinggi kerapatan suatu

zat, volumenya semakin kecil,

sehingga indeks biasnya juga

akan semakin kecil.

10. Perbedaan hasil indeks bias dari

tiap-tiap zat tersebut

disebabkan karena perbedaan

besar sudut kritis yang

terbentuk dan kerapatan suatu

zat.

DAFTAR PUSTAKA

Bahrim, C. and Hsu, WT.,

2009, Precise

Measurements of

the Refractive

Indices for

Dielectrics Using an

Improved Brewster

Angle Method,

American Journal of

Physics, vol 77,

Issue 4, pp. 337

Murdaka, Karyono,dkk. 2010.

Penyetaraan Indeks

Bias Pada Zat Cair

Bening. Jurnal

Berkala Fisika , 19,

119-124.

R.A.Alberty dan F. Daniels.

1983. Kimia Fisika.Erlangga:

Jakarta.

Santiago Neto, RB.,

Mendonca, F,

Lesche, B., 2004,

Determination of

Absolute Values of

Refractive Index of

Liquids Using an

Interferometric

Method, vol. 17, no.

2.

Tahir, I., & Nuroniah. 2008.

Hubungan

Kuantitatif Struktur

& Indeks Bias dari

Zat Cair

Berdasarkan

Deskriptor

Molekular. Jurnal

Berkala Fisika , 53-

58.

Tim Laboratorium Kimia

Fisika. 2014.

Penuntun Praktikum

Kimia Fisika II .

Bukit Jimbaran :

Jurusan Kimia

FMIPA Universitas

Udayana.