LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I

PERHITUNGAN DI LABORATORIUM (POLARIMETRI)

Oleh :

Nama : I Gede Dika Virga Saputra

NIM : 1108105034

Kelompok : IV.B

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2013

Laporan Praktikum Kimia Fisika 1

Perhitungan Di Laboratorium (Polarimetri)

Oleh :

I Gede Dika Virga Saputra (1108105034)

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

2013

Abstrak

Tujuan dari percobaan ini untuk melakukan pengamatan dan pengukuran dengan metode polarimetri serta membuat perhitungan secara sistematis, dan menentukan sudut putar jenis larutan optis aktif

dengan menggunakan polarimeter. Penentuan sudut putar jenis larutan optik aktif dilakukan dengan mengukur aquades sebagai standar pengukuran dengan menggunakan Polarimeter. Setelah diketahui

besar sudut putar aquades kemudian dilakukan pengukuran pada larutan glukosa 5% dan sukrosa 5%. Hasil dari pengamatan dan pengukuran menunjukkan putaran (α) glukosa 5% yang didapat adalah +64° ; +68° ; +66° ; sedangkan putaran (α) sukrosa 5% adalah +120° ; +124° ; +122° sehingga

diketahui bahwa putaran optik spesifik sukrosa 5% lebih besar dari putaran optik spesifik glukosa 5%, hal ini dikarenakan sukrosa 5%, memiliki sifat optis aktif yang lebih besar dibandingkan glukosa

5%. Hal-hal yang dapat mempengaruhi sudut putar suatu larutan adalah jenis zat, panjang lajur larutan dan panjang tabung, suhu, konsentrasi zat, jenis sinar (panjang gelombang), pelarut

Kata kunci : metode polarimetri, polarimeter, sudut putar, optik aktif, faktor pengaruh.

Pendahuluan

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.

Pada polarimeter terdapat polarisator dan

analisator. Sinar yang berasal dari sumber

dilewatkan melalui prisma terpolarisasi

(polarisator), kemudian terus ke sel

polarimeter yang berisi larutan dan akhirnya

menuju prisma terpolarisasi kedua (analisator).

Polarisator adalah polaroid yang dapat

mempolarisasi cahaya, sedangkan analisator

adalah polaroid yang dapat menganalisis atau

mempolarisasi cahaya.

Untuk menentukan posisi yang tepat

sulit dilakukan, karena itu digunakan setengah

bayangan. Untuk mencapai kondisi ini,

polarisator diatur sedemikian rupa, sehingga

setengah bidang polarisasi membentuk sudut

sekecil mungkin dengan setengah bidang

polarisasi yang lainnya. Akibatnya

memberikan pemadaman pada kedua sisi lain,

sedangkan ditengah terang. Bila analisator

diputar terus, setengah dari medan menjadi

lebih terang dan lainnya redup. Posisi putaran

diantara terjadinya pemadaman dan terang

tersebut adalah “posisi putaran yang tepat”

dimana pada saat ini intensitas kedua medan

sama.

Bila arah transmisi polarisator sejajar

dengan arah transmisi analisator, maka sinar

yang mempunyai arah getaran yang sama

dengan arah polarisator diteruskan seluruhnya.

Tetapi apabila arah transmisi polarisator tegak

lurus terhadap analisator maka tak ada sinar

yang diteruskan. Dan bila arahnya membentuk

suatu sudut maka sinar yang diteruskan hanya

sebagian. Sinar terpolarisasi linear yang

melalui suatu larutan optik aktif akan

mengalami pemutaran bidang polarisasi

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 : Dexro rotary (+), jika arah

putarnya ke kanan atau sesuai putaran jarum

jam dan 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 yaitu 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

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

ditentukan dengan jalan membuat kurva

standar.

Adapun hal-hal yang dapat

mempengaruhi sudut putar suatu larutan

adalah jenis zat, panjang lajur larutan dan

panjang tabung, suhu, konsentrasi zat, jenis

sinar (panjang gelombang), pelarut.

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. 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 sedangkan 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

Bahan dan Metode Percobaan

Pada percobaan kali ini menggunakan

metode polarimetri 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 dengan menggunakan

alat-alat diantaranya Polarimeter dan gelas

beaker. Bahan-bahan yang digunakan seperti

aquades (air suling), glukosa 5% dan sukrosa

5%.

a. Cara Pengerjaan

Percobaan ini dilakukan dengan

membilas sel polarimeter dengan akuades

sebanyak dua kali untuk menghilangkan

kotoran yang ada pada sel. Kemudian sel diisi

oleh akuades dan diusahakan tidak boleh ada

gelembung udara dalam sel. Sel polarimeter

diletakkan di dalam polarimeter, kemudian

pembacaan diatur hingga 0°C melalui lensa

mata bagian kanan. Setelah itu, “setengah

bayangan” (bayangan redup) ditetapkan

sebagai bayangan kerja dengan mengatur

pusat lensa mata ke kanan atau ke kiri.

Pembacaan ini dicatat sebagai titik nol. Harga

titik nol ini harus diperhitungkan terhadap

setiap pengukuran selanjutnya. Kemudian sel

dikosongkan dan dibilas beberapa kali dengan

larutan sampel. Dengan menggunakan rumus

rotasi optik:

[𝛼]𝐷𝑇 =

𝜃

𝑐 . 𝑙

Dimana:

θ = rotasi optik (yang teramati)

c = konsentrasi larutan gram/mL larutan

l = panjang jalan atau larutan (dm)

T = temperatur (25°C)

D = panjang gelombang

Selanjutnya, putaran optik untuk larutan

glukosa dan sukrosa dihitung.

Data Pengamatan

Pengukuran Polarisasi dengan

Polarimeter

Hasil dan Pembahasan

Dalam percobaan kali ini tentang

polarimetri, dimana percobaan polarimetri ini

bertujuan untuk meningkatkan kemampuan

melakukan prosedur laboratorium yang lebih

sederhana dengan lebih baik dan efisien,

melakukan pengamatan dan pengukuran

dengan metode polarimetri serta membuat

perhitungan secara sistematis, dan

menentukan sudut putar jenis larutan optis

aktif dengan menggunakan polarimeter.

Polarimeter adalah suatu alat yang

menggunakan asas polarisasi yaitu sebuah

berkas sinar yang akan diteruskan oleh

polarizer dalam berbagai bentuk sinar yang

terpolarisasi. Sinar yang terpolarisasi bisa

berbentuk polarisasi linear, polarisasi

lingkaran dan polarisasi elips. Berkas sinar

yang telah terpolarisasi akan diteruskan ke

analizer. Analizer adalah penerima berkas

sinar dari polarizer.

Dengan metode polarimetri, hal yang

diukur dan diamati adalah putaran optis yang

dihasilkan larutan atau cairan yang diuji.

Putaran optis (α) bergantung pada panjang sel,

panjang gelombang cahaya, dan temperatur.

Pada percobaan ini masing – masing variabel

dibuat tetap. Sumber sinar adalah lampu

natrium yang dapat memancarkan cahaya

kuning (duplet) yang disebut garis D-natrium

dengan panjang gelombang 589 nm.

Digunakannya panjang gelombang 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 polarimeter adalah sampel larutan

berwarna bening dan mempunya atom C kiral

dan bayangan didapatkan baur-baur. Dalam

percobaan ini, digunakan glukosa dan sukrosa

sebagai senyawa optis aktif dengan variasi

konsentrasi 5 %. Selain itu, dalam percobaan

ini aquades juga diukur putaran optisnya

untuk dijadikan sebagai standar dalam

pengukuran untuk menentukan titik nol.

Glukosa dan sukrosa digunakan sebagai

senyawa optis aktif karena glukosa dan

sukrosa dapat memutar bidang terpolarisir

kearah kanan (dekstro rotary).

Pengukuran putaran optis dari sukrosa

dan glukosa dengan metode polarimetri

dilakukan dengan pengukuran aquades

terlebih dahulu. Aquades dimasukkan ke

Percobaan

Pengulangan

I II III

Aquades 1,9 1,8 1,9

Glukosa 5,1 5,2 5,2

Sukrosa 7,9 8,0 8,0

dalam sel polarimetri dan tidak boleh 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 nolnya.

Selanjutnya dilakukan pengukuran

terhadap sampel yaitu glukosa 5% dan

sukrosa 5%. Sama seperti halnya aquades,

sampel dimasukkan ke dalam sel polarimetri,

kemudian sel dimasukkan ke dalam

polarimetri dan diukur setengah bayangan

atau bayangan redup. Kemudian putaran optis

dari masing-masing larutan dibaca dari skala

vernier. Percobaan untuk masing-masing

larutan dilakukan sebanyak tiga kali

pengulangan, hal ini bertujuan untuk

melakukan perbandingan terhadap hasil yang

diperoleh.

Dari data diatas dapat ditentukan

putaran optik spesifik dari glukosa dan sukrosa

dengan air sebagai zat pembandingnya.

Penentuan putaran optik spesifik tersebut

dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

[𝛼]𝐷𝑇 =

𝜃

𝑐 . 𝑙

Setelah dilakukan perhitungan putaran

spesifik dari glukosa 5% dan sukrosa 5%

dengan menggunakan rumus diatas, maka

didapatkan hasil sebagai berikut

No. Putaran (α)

Glukosa 5%

Putaran (α)

Sukrosa 5%

1. +64o +120o

2. +68o +124o

3. +66o +122o

Berdasarkan hasil percobaan dan

perhitungan menunjukkan bahwa putaran

optik spesifik sukrosa 5% lebih besar dari

putaran optik spesifik glukosa 5%. Hal ini

dikarenakan sukrosa 5%, memiliki sifat optis

aktif yang lebih besar dibandingkan glukosa

5%.

Dalam konsentrasi yang sama yaitu 5%,

glukosa dan sukrosa memiliki besaran putaran

optik yang berbeda. Hal ini disebabkan karena

perbedaan ukuran dan konformasi dari

struktur molekul diantara keduanya. Karena

struktur dan ukuran molekul sukrosa lebih

besar, maka hal ini dapat mempengaruhi sifat

optis aktif dari senyawa sukrosa bila

dibandingkan dengan glukosa yang ukuran

molekulnya lebih kecil dan sederhana

dibandingkan sukrosa.

Berdasarkan literatur yang ada, putaran

optik spesifik dari glukosa berkisar +52,7 dan

sukrosa berkisar +66,60. Hasil tersebut, jika

dibandingkan dengan sudut putar glukosa dan

sukrosa yang murni berdasarkan literatur

berbeda dengan pengamatan yang telah

dilakukan, karena dapat disebabkan oleh

jumlah atau kadar senyawa yang berada dalam

tabung, panjang jalan atau larutan yang dilalui

oleh cahaya, temperatur pengukuran ataupun

panjang gelombang dari cahaya yang

digunakan. Adapun hal-hal yang dapat

mempengaruhi sudut putar suatu larutan

adalah jenis zat, panjang lajur larutan dan

panjang tabung, suhu, konsentrasi zat, jenis

sinar (panjang gelombang), pelarut.

No. Putaran

(θ) Air

Putaran (θ)

Glukosa 5%

Putaran

(θ)

Sukrosa

5%

1. +1,9 +5,1 +7,9

2. +1,8 +5,2 +8,0

3. +1,9 +5,2 +8,0

Untuk mengetahui kebenaran perobaan

yang dilakukan maka dilakukan ralat untuk

perhitungan. Berdasarkan ralat, persentase

kebenaran untuk percobaan glukosa 5% dan

sukrosa 5% yang tidak mencapai nilai 100%

menunjukkan bahwa terdapatnya kesalahan

pada percobaan kali ini, dimana disebabkan

karena kemungkinan kesalahan dari praktikan

dalam memasukkan larutan ke sel polarimetri

masih terdapat gelembung dan kurang

ketelitian dalam pembacaan putaran optis

pada skala yang tertera pada polarimetri.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang telah

dilakukan dapat disimpulkan bahwa putaran

(α) glukosa 5% yang didapat adalah +64° ;

+68° ; +66° ; sedangkan putaran (α) sukrosa

5% adalah +120° ; +124° ; +122° dimana

berbeda dengan literatur yang ada.

Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan

menunjukkan bahwa putaran optik spesifik

sukrosa 5% lebih besar dari putaran optik

spesifik glukosa 5%. Hal ini dikarenakan

sukrosa 5%, memiliki sifat optis aktif yang

lebih besar dibandingkan glukosa 5%. Putaran

optik yang berbeda disebabkan oleh perbedaan

ukuran dan konformasi dari struktur molekul

diantara keduanya. Karena struktur dan ukuran

molekul sukrosa lebih besar, maka hal ini

dapat mempengaruhi sifat optis aktif dari

senyawa sukrosa bila dibandingkan dengan

glukosa yang ukuran molekulnya lebih kecil

dan sederhana dibandingkan sukrosa dan hal-

hal yang dapat mempengaruhi sudut putar

suatu larutan adalah jenis zat, panjang lajur

larutan dan panjang tabung, suhu, konsentrasi

zat, jenis sinar (panjang gelombang), pelarut.

Daftar Pustaka

Anonim. 2009. Spektrum Gelombang

Elektromagnetik. Terdapat pada http://

makalah-artikel-

online.blogspot.com/2009/04/spektrum

gelombangelektromagnetik.html.

Diakses pada tanggal 9 Mei 2013

Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik untuk

Universitas. Alih Bahasa: Kwee Ie Tjen.

Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama

Dogra,S.K.1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal.

UI-Press : Jakarta

Fessenden dan Fessenden. 1999. Kimia

Organik. Jakarta: Erlangga.

Mika. 2010. Polarimetri. Jurusan Fisika,

Fakultas MIPA, Universitas Padjadjaran

Reid, C. Rober, dkk. 1991.Sifat Gas dan Zat

Cair, Edisi Ketiga. PT Gramedia

Pustaka : Jakarta.

Tim Laboratorium Kimia Fisika. Penuntun

Praktikum Kimia Fisika II. 2013.

Jurusan Kimia, Fakultas MIPA,

Universitas Udayana : Bukit Jimbaran

LAMPIRAN

Perhitungan Data

Perhitungan:

1. Untuk zat A : Glukosa 5 %

Diketahui : 𝜃1 = + 3,2o

𝜃2 = + 3,4 o

𝜃3 = + 3,2o

C = 5/100 = 0,05

l = 1 dm

Ditanya : [𝛼]𝐷𝑇 = . . . ?

Jawab : [𝛼]𝐷𝑇 =

𝜃

𝑐 .𝑙

=+3,2°

1 . 0,05

= + 64°

Dengan cara yang sama, diperoleh data sebagai berikut:

Percobaan [𝛼]𝐷𝑇 [𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ([𝛼]𝐷𝑇 − [𝛼]𝐷

𝑇 ) ([𝛼]𝐷𝑇 − [𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ )2

I +3,20 +64o +66o -20 +40

II +3,40 +68o +66o +20 +40

III +3,30 +66o +66o +00 +00

∑[𝛼]𝐷𝑇 +198o ∑ ([𝛼]𝐷

𝑇 − [𝛼]𝐷𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ )

2

+80

No. Putaran (θ)

Air

Putaran (θ)

Glukosa 5%

Putaran (θ) Sukrosa

5%

1. +1,9 +5,1 +7,9

2. +1,8 +5,2 +8,0

3. +1,9 +5,2 +8,0

Percobaan Putaran (θ) Glukosa 5% -

Putaran (θ) air

Putaran (θ) Sukrosa 5% -

Putaran (θ) air

I 3,2 6,0

II 3,4 6,2

III 3,3 6,1

Standar deviasi (SD) = √

∑(([𝛼]𝐷𝑇 −[𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅))

𝑛−1

= √+8°

3−1

= √+8°

2

= √4

= +2°

Simpangan baku = ([𝛼]𝐷𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ± 𝑆𝐷) = (66 ± +2)°

Persentase kesalahan = +2°

66°× 100%

= 3,03 %

Kebenaran praktikum = 100 % - 3,03 % = 96,97 %

2. Untuk Zat B : Sukrosa 5 %

Diketahui : 𝜃1 = + 6o

𝜃2 = + 6,2o

𝜃3 = + 6,1o

C = 5/100 = 0,05

l = 1 dm

Ditanya : [𝛼]𝐷𝑇 = . . . ?

Jawab : [𝛼]𝐷𝑇 =

𝜃

𝑐 .𝑙

= +6°

1 .0,05

= + 120°

Dengan cara yang sama, diperoleh data sebagai berikut :

Percobaan [𝛼]𝐷𝑇 [𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ([𝛼]𝐷𝑇 − [𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ) ([𝛼]𝐷𝑇 − [𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ )2

I 6 o +120o +122o -20 +40

II 6,2 o +124o +122o +20 +40

III 6,1 o +122o +122o +00 +00

∑[𝛼]𝐷𝑇 +366o ∑ ([𝛼]𝐷

𝑇 − [𝛼]𝐷𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ )

2

+8,00

Standar deviasi (SD) = √

∑(([𝛼]𝐷𝑇 −[𝛼]𝐷

𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅))

𝑛−1

= √+8,0°

3−1

= √+8,0°

2

= √+8,0°

2

= +2,0°

Simpangan baku = ([𝛼]𝐷𝑇̅̅ ̅̅ ̅̅ ± 𝑆𝐷) = (120 ± +2,0)°

Persentase kesalahan = +2,0°

+120°

= 1,67 %

Kebenaran praktikum = 100 % - 1,67 % = 98,33