POLARIMETRI

I. TUJUAN

1. Mengukur besar sudut putar (putaran spesifik) jenis larutan optik aktif.

2. Membandingkan sifat optis aktif antara dua larutan yang berbeda berdasarkan sudut

putar jenis larutan tersebut

3. Mengetahui faktor yang mempengruhi besar sudut putar larutan optik aktif

4. Untuk mengetahui prinsip kerja polarimeter

5. Mengetahui hubungan antara putaran spesifik dengan konsentrasi suatu zat serta

panjang sel alat polarimeter dan juga sudut optiknya.

II. DASAR TEORI

Cahaya merupakan gelombang elektromagnit yang terdiri dari getaran medan listrik dan

getaran medan magnit yang saling tegak lurus. Bidang getar kedua medan ini tegak lurus terhadap

arah rambatnya. Sinar biasa secara umum dapat dikatakan gelombang elektromagnit yang vektor-

vektor medan listrik dan medan magnitnya bergetar kesemua arah pada bidang tegak lurus arah

rambatnya dan disebut sinar tak terpolarisasi. Apabila sinar ini melalui suatu polarisator maka

sinar yang diteruskan mempunyai getaran listrik yang terletak pada satu bidang saja dan dikatakan

sinar terpolarisasi bidang (linear).

Gambar 1. Skema Polarisasi

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 arah 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.

Gambar 2. Penyimpangan cahaya (pemutaran)

Apabila bidang polarisasi tersebut terputar kearah kiri (levo) dilihat dari pihak

pengamat, peristiwa ini kita sebut polarisasi putar kiri. Demikian juga untuk peristiwa

sebaliknya (dextro). Besar sudut pemutaran bidang polarisasi (teta) dapat dinyatakan

sebagai :

             Dengan :

Polarimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya putaran optik

yang dihasilkan oleh suatu zat yang bersifat optis aktif yang terdapat dalam larutan. Jadi

polarimeter ini merupakan alat yang didesain khusus untuk mempolarisasi cahaya oleh

suatu senyawa optis aktif. Senyawa optis aktif adalah senyawa yang dpat memutar bidang

polarisasi, sedangkan yang dimaksud dengan polarisasi adalah pembatasan arah getaran

(vibrasi) dalam sinar atau radiasi elektromagnetik yang lain. Untuk mengetahui besarnya

polarisasi cahaya oleh suatu senyawa optis aktif, maka beesarnya perputaran itu bergantung

pada beberapa faktor yakni : struktur molekul, temperatur, panjang gelombang, banyaknya

molekul pada jalan cahaya, jenis zat, ketebalan, konsentrasi dan juga pelarut. Polarisasi

bidang dilakukan dengan melewatkan cahaya biasa menembus sepasang kristal kalsit atau

menembus suatu lensa polarisasi. Jika cahaya terpolarisasi-bidang dilewatkan suatu larutan

yang mengandung suatu enantiomer tunggal maka bidang polarisasi itu diputar kekanan

atau kekiri. Perputaran cahaya terpolarisasi-bidang ini disebut rotasi optis. Suatu senyawa

yang memutar bidang polarisasi suatu senyawa terpolarisasi-bidang dikatakan bersifat aktif

optis. Karena inilah maka enantimer-enantiomer kadang-kadang disebut isomer optis.

Prinsip kerja alat polarimeter adalah sebagai berikut, sinar yang datang dari sumber cahaya

(misalnya lampu natrium) akan dilewatkan melalui prisma terpolarisasi (polarizer),

kemudian diteruskan ke sel yang berisi larutan. Dan akhirnya menuju prisma terpolarisasi

kedua (analizer). Polarizer tidak dapat diputar-putar sedangkan analizer dapat diatur atau di

putar sesuai keinginan. Bila polarizer dan analizer saling tegak lurus (bidang polarisasinya

juga tega lurus), maka sinar tidak ada yang ditransmisikan melalui medium diantara prisma

polarisasi. Pristiwa ini disebut tidak optis aktif. Jika zat yang bersifat optis aktif

ditempatkan pada sel dan ditempatkan diantara prisma terpolarisasi maka sinar akan

ditransmisikan. Putaran optik adalah sudut yang dilalui analizer ketika diputar dari posisi

silang ke posisi baru yang intensitasnya semakin berkurang hingga nol. Untuk menentukan

posisi yang tepat sulit dilakukan, karena itu digunakan apa yang disebut “setengah

bayangan” (bayangan redup). Untuk mancapai kondisi ini, polarizer diatur sedemikian

rupa, sehingga setengah bidang polarisasi membentuk sudut sekecil mungkin dengan

setengah bidang polarisasi lainnya. Akibatnya memberikan pemadaman pada kedua sisi

lain, sedangkan ditengah terang. Bila analyzer diputar terus setengah dari medan menjadi

lebih terang dan yang lainnya redup. Posisi putaran diantara terjadinya pemadaman dan

terang tersebut, adalah posisi yang tepat dimana pada saat itu intensitas kedua medan sama.

Jika zat yang bersifat optis aktif ditempatkan diantara polarizer dan analizer maka bidang

polarisasi akan berputar sehingga posisi menjadi berubah. Macam macam polarisasi antara

lain, polarisasi dengan absorpsi selektif, polarisasi akibat pemantulan, dan polarisasi akibat

pembiasan ganda.

1. Polarisasi dengan absorpsi selektif, dengan menggunakan bahan yang akan melewatkan

(meneruskan) gelombang yang vektor medan listriknya sejajar dengan arah tertentu dan

menyerap hampir semua arah polarisasi yang lain.

2. Polarisasi akibat pemantulan, yaitu jika berkas cahaya tak terpolarisasi dipantulkan oleh

suatu permukaan, berkas cahya terpanyul dapat berupa cahaya tak terpolarisasi,

terpolarisasi sebagian, atau bahkan terpolarisasi sempurna.

3. Polarisasi akibat pembiasan ganda, yaitu dimana cahaya yang melintasi medium

isotropik (misalnya air). Mempunyai kecepatan rambat sama kesegala arah. Sifat bahan

isotropik yang demikian dinyatakan oleh indeks biasnya yang berharga tunggal untuk

panjang gelombang tertentu.  Pada kristal – kristal tertentu misalnya kalsit dan kuartz,

kecepatan cahaya didalamnya tidak sama kesegala arah. Bahan yang demikian

disebut bahan anisotropik ( tidak isotropik). Sifat anisotropik ini dinyatakan dengan

indeks bias ganda untuk panjang gelombang tertentu. Sehingga bahan anisotropik juga

disebut bahan pembias ganda.

Rotasi optis yang diamati/diukur dari suatu larutan bergantung kepada jumlah senyawa

dalam tabung sampel, panjang jalan/larutan yang dilalui cahaya, temperatur pengukuran,

dan panjang gelombang cahaya yang digunakan. Untuk mengukur rotasi optik, diperlukan

suatu besaran yang disebut rotasi spesifik yang diartikan suatu rotasi optik yang terjadi bila

cahaya terpolarisasi melewati larutan dengan konsentrasi 1 gram per mililiter sepanjang 1

desimeter. Rotasi spesifik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Dimana : α = putaran yang diukur tanpa perputaran peralata

λ = panjang sel = 1 dm

c = konsentrasi( W/V )

t = temperature (oC)

Rotasi optik yang termati dapat berupa rotasi yang searah jarum jam, rotasi ini disebut

putar kanan dan diberi tanda (+), sedangkan senyawa yang diukurnya disebut senyawa

dekstro (d). Rotasi yang berlawanan dengan arah jarum jam disebut putar kiri dan diberi

tanda (-), senyawanya disebut senyawa levo (l). Beberapa hal yang harus diperhatikan pada

penggunaan polarimeter, yaitu:

1. Larutan sampel harus jernih atau tidak mengandung partikel yang tersuspensi di

dalamnya. Partikel tersebut akan menghamburkan cahaya yang melewati larutan.

2. Tidak terdapat gelembung udara pada tabung sampel saat diisi larutan.

3. Selalu dimulai dengan menentukan keadaan nol untuk mengkoreksi pembacaan.

4. Pembacaan rotasi optik dilakukan beberapa kali, sampai didapat data yang dapat

dihitung rata-ratanya.

III. ALAT DAN BAHAN

1. Alat:

Polarimeter

Botol semprot

2. Bahan

Aquades

Glukosa 2,5 %

Glukosa 5 %

IV. CARA KERJA

Sel polarimeter dibilas beeberapa kali dengan menggunakan botol semprot yang

berisi aquades. Sel tersebut diisi dengan aquades dan tidak boleh ada gelembung dalam sel

tersebut. Sel diletakkan dalam polarimeter, kemudian diatur pembacaannya hingga 0 ᵒC

melalui lensa mata bagian kanan. Selanjutnya “ setengah bayangan “ ( bayangan redup

ditetapkan sebagai bayangan kerja dengan mengatur pusat lensa mata maju atau mundur.

Pembacaan pertama pada aquades sebagai titik nol. Harga titik nol ini harus diperhitungkan

pada setiap pengukuran selanjutnya sel dikosongkan dan di bilas dengan larutan sampel

(glukosa 2,5 % dan glukosa 5% ) kemudian diisi sampel selanjutnya putaran optik untuk

larutan dihitung.dengan rumus

dimana : = putaran spesifik

α = putaran yang diukur tanpa perputaran peralatan

λ = panjang sel = 1 dm

c = konsentrasi( W/V )

V. DATA PENGAMATAN

Blanko : Aquadest α = 0,7o (Titik nol)

Zat A : Glukosa 2,5 %

Pengulangan Α

I +2,3o

II +0,3o

III +2,4o

Zat B : Glukosa 5 %

Pengulangan Α

I +1,6o

II +2,7o

III +2,7o

λ = 1 dm

VI. PERHITUNGAN1. Zat A : Glukosa 2,5 %

Diketahui : α1 = +2,3o

α2 = +0,3o

α3 = +2,4o

c =

λ = 1 dm

Ditanya : = . . . ?

Jawab :

=

=

= +92o

Dengan cara yang sama, diperoleh data sebagai berikut :

Percobaan Α

I +0,7o +92o +66,66o +25,34o +642,1156o

II +1,7o +12o +66,66o -54,66o +2987,7156o

III +0,7o +96o +66,66o +29,34o +860,8356o

+200o +4490,66

Standar deviasi (SD) =

=

=

=

= 47,38o

Simpangan baku =

= (66,66o±47,38o)

Persentase kesalahan =

= 71,07%

Kebenaran praktikum = 100%-71,07%

= 28,93%

2. Zat B : Glukosa 5 %

Diketahui : α1 = +1,6o

α2 = +2,7o

α3 = +2,7o

c =

λ = 1 dm

Ditanya : = . . . ?

Jawab :

=

=

= +32o

Dengan cara yang sama, diperoleh data sebagai berikut :

Percobaan Α

I +1,6o +32o +46,66o -14,66o 214,9156o

II +2,7o +54o +46,66o 7,34o 53,8756o

III +2,7o +54o +46,66o 7,34o 53,8756o

+140o 322,666o

Standar deviasi (SD) =

=

=

=

=

Simpangan baku =

= (+46,66o±12,70o)

Persentase kesalahan =

=

Kebenaran praktikum =

=

VII. PEMBAHASAN

Pada percobaan ini yaitu tentang polarimetri yang bertujuan untuk mengukur

putaran optik yang dihasilkan oleh zat yang diujikan yaitu aquades, glukosa 2,5 % dan

glukosa 5 %. Pada percobaan ini, hal pertama yang dilakukan yaitu mengukur sudut putar

dari air (aquades) yang dijadikan sebagai larutan blanko. Air digunakan sebagai larutan

blanko karena air tidak dapat memutar bidang polarisasi. Selanjutnya dilakukan

pengukuran sudut putar dari larutan sampel berupa glukosa dengan konsentrasi2,5% dan

5%. Pengukuran putaran optik glukosa masing – masing dilakukan 3 kali agar dapat

diketahui kebenaran praktikum yang telah dilakukan. Bila cahaya dilewatkan ke dalam

larutan glukosa maka cahaya akan dibelokkan dengan sudut putar tertentu. Dari hasil

percobaan, diketahui bahwa larutan glukosa dengan konsentrasi berbeda-beda mampu

memutar cahaya terpolarisasi. Hal ini menandakan bahwa larutan glukosa memiliki atom C

asimetri (atom C yang mengikat empat gugus yang berbeda-beda), sehingga dapat

dikatakan kedua larutan tersebut mempunyai sifat optis aktif (aktivitas optik).

Hal penting yang harus diperhatikan pada percobaan ini yaitu pada

pengisian tabung (kuvet) tidak boleh menghasilkan gelembung udara, sebab

gelembung udara tersebut membentuk cekungan pada larutan sehingga dapat

mempengaruhi intensitas cahaya yang terpolarisasi, akibatnya berpengaruh pada

besarnya sudut putar suatu sampel. Besarnya sudut putar suatu sampel bergantung

pada jenis senyawa, suhu panjang gelombang cahaya terpolarisasi dan

konsentrasi. Akan tetapi pada percobaan ini hanya ingin diketahui pengaruh

konsentrasi terhadap besarnya sudut putar dari larutan glukosa.

Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil putaran optik untuk

aquades, glukosa 2,5 % dan glukosa 5% sebagai berikut :

Aquades = 0,7o

Glukosa 2,5 % = 2,3o ; 0,3o ; 2,4o

Glukosa 5 % =1,6o ; 2,7o; 2,7o

Zat –zat tersebut diisikan ke dalam tabung yang ada dalam polarimeter

yang disebut sel polarimeter, tanpa ada gelembung udara agar tak mengaburkan

dan menggangu pembacaan. Baru kemudian dibaca setengah bayangan atau

bayangan redup yang dihasilkan oleh zat tersebut dengan mengatur skala calibrasi

pada polarimeter. Dari hasil perhitungan menggunakan rumus putaran optik

spesifik diperoleh hasil sebagai berikut :

a. Putaran spesifik larutan glukosa 2,5% = +66,66o,dengan kebenaran praktikum

28,93 %

b. Putaran spesifik larutan glukosa 5% = + 46,66o ,dengan kebenaran praktikum

72,78 %

Dari hasil percobaan dan perhitungan ini menunjukkan bahwa putaran

spesifik glukosa 5% lebih kecil daripada glukosa 2,5%. Hal ini menandakan

glukosa 2,5% memiliki sifat optik aktif yang lebih besar dari glukosa 5%,

sehingga glukosa 2,5% lebih mudah dan lebih banyak memutar bidang polarisasi

dan putaran optik spesifik dibandingkan glukosa 5%. Maka dapat disimpulkan

bahwa glukosa 2,5% dengan konsentrasi lebih encer menghasilkan putaran optik

yang lebih besar dibandingkan dengan glukosa 5% yang lebih pekat, dalam hal ini

konsentrasi keduanya adalah sama. Persentase kebenaran tidak mencapai 100%

karena disebabkan kesalahan-kesalahan seperti kurang telitinya dan kurang

pemahaman praktikan dalam membaca skala pada polarimetri.

VIII.KESIMPULAN

1. Polarimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran optic spesifik dari

suatu zat yang bersifat optik aktif.

2. Didapatkan bahwa besar sudut putar (putaran spesifik) dari larutan optik aktif adalah :

Glukosa 2,5% : 2,3o ; 0,3o ; 2,4o

Glukosa 5% : 1,6o ; 2,7o; 2,7o

3. Besar kesalahan praktikum pada penentuan sudut putar larutan glukosa 2,5% adalah

71,07% dengan kebenaran praktikum sebesar 28,93%.

4. Besar kesalahan praktikum pada penentuan sudut putar larutan glukosa 5% adalah

27,22% dengan kebenaran praktikum sebesar 72,78%.

5. Larutan glukosa merupakan larutan yang bersifat optik aktif.

6. Glukosa 2,5 % memiliki putaran optic spesifik yang lebih besar dari glukosa 5 %

7. Besar kecilnya putaran spesifik suatu larutan optik aktif dipengaruhi oleh konsentrasi

larutan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Dogra, S.K dan S. Dogra.1990. Kimia Fisika dan Soal-Soal.Cetaka – 1 : Jakarta.

Sukardjo.1987.Kimia Fisik Untuk Universitas.Jakarta : PT.Gramedia.

Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Jurusan Kimia

F.MIPA Universitas Udayana: Bukit Jimbaran.

http://ofidfisika.blogspot.com/2011/01/percobaan-polarimeter.html

http://id.articlestreet.com/science/how-a-polarimeter-works.html