BAB IPENDAHULUANA. Latar Belakang MasalahKita ketahui bahwa matahari adalah sebagai sumber cahaya di bumi. Dan cahaya dianggap sebagai partikel-partikel energi yang dipancarkan oleh sumber cahaya, juga dapat dianggap sebagai gelombang elektromagnetik. Sebagai gelombang elektromagnetik, gelombang cahaya terbentuk karena terjadi gerakan gelombang dari medan listrik dan medan magnet secara serentak, dimana kedua gerakan gelombang tersebut masing-masing merambat pada suatu bidang yang saling tegak lurus. Dengan kata lain, bergerak secara transversal. Hal ini dapat kita buktikan denga adanya efek polarisasi yang merupakan peristiwa berputarnya bidang polarisasi yang disebabkan karena pemantulan, pembiasan dan pemantulan, bias kembar, absorpsi selektif, dan hamburan. Makalah ini akan membahas mengenai aktifitas optik, polarimeter dan rotasi spesifik.B. Rumusan Masalah1. Apakah pengertian dari aktifitas optik, polarimeter dan rotasi spesifik itu ?2. Bagaimana cara kerja dari polarimeter ?3. apakah perbedaan dari enentiomer, diastereomer dan bentuk meso?C. Tujuan Dalam makalah ini, kami membagi tujuan atas 2 macam :1. Tujuan KhususTujuan khusus dari makalah ini tak lain adalah untuk memenuhi tugas kelompok mata kuliah kimia organik berupa melakukan suatu diskusi dan mempresentasikan hasil diskusi tersebut dengan materi Aktifitas Optik, Polarimeter dan Rotasi Spesifik dengan penugasan akhir yaitu penyerahan makalah dari hasil presentasi tersebut.

2. Tujuan UmumTujuan umum dari pembuatan makalah ini, antara lain: Memahami pengertian aktifitas optic, polarimeter dan rotasi spesifik Memahami cara kerja polarimeter Mengerti perbedaan antara enantiomer, diastereomer dan bentuk meso

BAB IIPEMBAHASAN

1. Stereokimia dan StereoisomerisasiIlmu kimia organik, bisa dikatakan didasarkan pada hubungan antara sifat dan struktur molekul. Ini merupakan bagian dari ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan struktur padat dalam tiga dimensi disebut stereokimia (padat). Salah satu aspek dari stereokimia adalah stereoisomerisasi.Isomer adalah senyawa berbeda yang memiliki rumus molekul yang sama. Jenis tertentu isomer yang berbeda satu sama lain hanya dalam cara atom berorientasi dalam ruang (tapi seperti satu sama lain sehubungan dengan mana atom yang bergabung dengan atom lain) disebut Stereoisomer.Pasangan Stereoisomer ada yang sedikit berbeda dalam strukturnya oleh karena dalam sifat bahwa dari semua pengukuran fisik bias kita membuat, melibatkan alat khusus dan jenis yang tidak biasa dari cahaya, dapat membedakannya. Namun demikian, keberadaan Stereoisomer tersebut memberikan salah satu masalah paling sensitif pada mekanisme reaksi kimia. Sangat sering, salah satu isomer ini dipilih untuk dipelajari, bukan karena berbeda dari senyawa biasa dalam kimia tiga-dimensi, tetapi karena dapat dibuat untuk mengungkapkan apa yang tersembunyi pada senyawa biasa. Dan meskipun saling memiliki kemiripan, salah satu isomer dari pasangan tersebut dapat berfungsi sebagai makanan bergizi, atau sebagai antibiotik, atau sebagai stimulan jantung yang kuat, dan isomer lain mungkin tidak berguna.Untuk memprediksi keberadaan jenis Stereoisomer disebut enantiomer dan diastereomer, untuk mewakili dan menunjuk struktur dan sifatnya secara umum akan dipelajari tentang jenis Stereoisomer yang disebut isomer geometrik.

2. Cahaya benda terpolarisasiCahaya memiliki sifat tertentu yang dapat dipahami lebih baik dengan mengamati fenomena gelombang di mana getaran terjadi pada sudut yang tepat dari mana cahaya terpancar. Jumlah cahaya yang terpancar takterbatas dari bidang yang melalui jalur propagasi, dan lampu biasa bergetar di semua bidang tersebut. Jika dibandingkan dengan melihat langsung ke sinar dari senter (lihat pada gambar)Gambar : skema representasi ( a) cahaya lampu biasa dan ( b ) cahaya benda terpolarisasi (Cahaya memancar tegak lurus ke halaman getaran di halaman bidang)

Ini menunjukkan skema semacam getaran yang terjadi, semua tegak lurus ke saluran antara mata kita dan kertas ( senter ). Cahaya bidang terpolarisasi cahaya getaran yang terjadi hanya salah satu kemungkinan bidang yang terpolarisasi. Lampu biasa adalah berubah menjadi bidang pesawat terpolarisasi dengan melewatkannya melalui lensa yang terbuat dari bahan dikenal sebagai Polaroid atau lebih tradisional melalui potongan kalsit ( bentuk tertentu dari kristal CaCO3 ) ditata sedemikian rupa untuk membentuk apa yang disebut Nicol prisma .Sebuah zat optik aktif adalah salah satu yang memutar bidang cahaya terpolarisasi. Ketika cahaya terpolarisasi, bergetar pada bidang tertentu, dilewatkan melalui optik zat aktif, itu muncul bergetar di bidang yang berbeda .

3. PolarimeterPolarimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya putaran optik yang dihasilkan oleh suatu zat yang bersifat optis aktif yang terdapat dalam larutan. Senyawa optis aktif adalah senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi, sedangkan yang dimaksud dengan polarisasi adalah pembatasan arah getaran (vibrasi) dalam sinar atau radiasi elektromagnetik yang lain. Senyawa dianggap aktif secara optis jika cahaya terpolarisasi secara linier dan terputar ketikamelewatinya. Jumlahrotasioptik ditentukanoleh strukturmolekuldan konsentrasi pada senyawa molekul kiral. Bagaimana bisa rotasi ini bidang cahaya terpolarisasi aktivitas optik ini menjadi terdeteksi? Hal ini dapat dideteksi dan diukur dengan alat yang disebut polarimeter tersebut, yang diwakili skematik pada Gambar.

Terdiri dari sumber cahaya, dua lensa ( Polaroid atau Nicol ), dan antara lensa tabung untuk menahan zat yang sedang diperiksa untuk aktivitas optik. Diatur sedemikian rupa sehingga cahaya melewati salah satu lensa ( polarizer ), kemudian tabung, lalu lensa kedua ( analyzer ), dan akhirnya mencapai mata kita. Ketika tabung kosong , kita akan menemukan bahwa jumlah maksimum cahaya mencapai mata kita ketika dua lensa begitu diatur maka cahayanya bergetar pada bidang yang sama . Jika kita memutar lensa yang lebih dekat mata kita, misalnya, kita menemukan bahwa cahaya meredup, dan mencapai minimum ketika lensa berada di sudut kanan ke posisi sebelumnya . Prinsip kerja polarimeter

1. Sinar yang datang dari sumber cahaya (misalnya lampu natrium) akan dilewatkan melalui prisma terpolarisasi (polarizer), kemudian diteruskan ke sel yang berisilarutan. Dan akhirnya menuju prisma terpolarisasi kedua (analizer). Polarizer tidak dapat diputar-putar sedangkan analizer dapat diatur atau di putar sesuai keinginan.

2. Bila polarizer dan analizer saling tegak lurus (bidang polarisasinya juga tegak lurus), maka sinar tidak ada yang ditransmisikan melalui medium diantara prisma polarisasi. Pristiwa ini disebut tidak optis aktif.Jika zat yang bersifat optisaktif ditempatkan pada sel dan ditempatkan diantara prisma terpolarisasi maka sinar akan ditransmisikan.

3. 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.

4. Bila analizer 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 bersifatOptisaktif ditempatkan diantara polarizer dan analizer maka bidang polarisasi akan berputar sehingga posisi menjadi berubah. Untuk mengembalikan ke posisi semula, analizer dapat diputar sebesar sudut putaran dari sampel.

5. Sudut putar jenis ialah besarnya perputaran oleh 1,00 gram zat dalam 1,00 mL larutan yang barada dalam tabung dengan panjang jalan cahaya 1,00 dm, pada temperatur dan panjang gelombang tertentu. Panjang gelombang yang lazim digunakan ialah 589,3 nm, dimana 1 nm = 10-9m.

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.

Polerimetri dapat digunakan untuk mengukur rotasi optik, konsentrasi sampel, dan juga untuk menghitung komposisi isomer optik dalam campuran rasemik

4. Rotasi SpesifikMenurut Farmakope Edisi III Rotasi optik adalah besar sudut pemutaran bidang polarisasi yang terjadi jika sinar terpolarisasi dilewatkan melalui cairan. Kecuali dinyatakan lain,pengukuran dilakukan menggunakan sinar natrium pada lapisan cairan setebal 1 dm pada suhu 20. Rotasi jenis adalah besar sudut pemutaran bidang polarisasi yang terjadi jika sinar tepolarisasi dilewatkan melalui cairan setebal 1 dm yang mengandung 1 g zat per ml cara penetapannya.Karena rotasi optik dari jenis kita tertarik disebabkan oleh individual molekul dari senyawa aktif, jumlah rotasi tergantung pada berapa banyak molekul pertemuan cahaya yang melewati tabung.Cahaya akan menghadapi dua kali lebih banyak molekul dalam tabung 20 cm selama dalam 10 cm tabung panjang, dan rotasi akan dua kali lebih besar. Jika senyawa aktif adalah dalam larutan, jumlah molekul yang dihadapi oleh cahaya akan tergantung pada konsentrasi. Untuk panjang tabung tertentu, cahaya akan menghadapi dua kali lebih banyak molekul dalam larutan 2 g per 100 cc pelarut seperti dalam larutan yang mengandung 1 g per 100 cc pelarut, dan rotasi akan dua kali lebih besar. Ketika tunjangan adalah dibuat untuk panjang tabung dan konsentrasi, ditemukan bahwa jumlah rotasi, serta arahnya, merupakan karakteristik dari setiap individu optik senyawa aktif .Rotasi spesifik adalah jumlah derajat rotasi diamati jika 1 decimeter tabung yang digunakan, dan senyawa yang diperiksa jumlahnya sampai sebatas 1 g/cc. Hal ini biasanya dihitung dari pengamatan dengan tabung panjang lainnya dan pada konsentrasi yang berbeda dengan cara persamaan

ATAU

Rotasi spesifik adalah sebanyak milik senyawa sebagai titik leleh, titik didih, kerapatan, atau indeks bias. Jadi rotasi spesifik dari 2-metil-l-butanol yang diperoleh dari minyak fusel adalah

Contoh soal : Hiosiamin sebanyak 5 g dilarutkan ke dalam kholoroform sehingga terbentuk larutan bervolume 50 ml. Dengan panjang tabung 2 dm, ternyata rotasi optiknya -5,04o. Hitunglah rotasi jenisnya.Jawab : 25,2

5. Sistem D dan LAhhir abad ke 19 ditetapkan bahwa karbon kiral yang terakhir dalam tiap monosakarida yang terdapat di alam sama dengan konfigurasi (+)-glisaldehida. Sekarang konfigurasi itu disebut konfigurasi (R), tetapi ahli kimia zaman dlu tak dapat menentukan mutlak disekitar suatu karbon kiral. Sebagai gantinya, ahli kimia mereka-reka system D dan Luntuk menandai konfigurasi relative. (Jangan mencampurkadukkan D dan L dengan d dan l yang kadang- kadang digunakan untuk merujuk arah pemutaran bidang polarisasi cahaya)Dalam system D dan L, (+)-griseraldehida secara sembarang diberi konfigurasi dengan OH-nya pada karbon 2 berada disebelah kanan proyek Fischer (suatu pengandaian yang kelak terbuti benar). Suatu monosakarida merupakan deret-D jika gugus kiral yang terjauh dari karbon 1 juga terletak disebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Jika OH pada karbon kiral diproyeksikan ke kiri maka senyawa ini merupakan anggotan deret-L.Contoh :

6. Penemuan EnansiomerisasiAktivitas optik ditemukan pada tahun 1815 di Universitas de France oleh fisikawan Jean Baptiste Biot . Pada tahun 1848 di Ecole Normale di Paris kimiawan Louis Pasteur membuat satu set pengamatan, beberapa tahun kemudian membuat dengan fondasi stereokimia. Dalam kristalografi, ia mengulangi karya kimiawan sebelumnya tentang garam asam tartrat sebelumnya, yaitu : optik tidak aktif dengan natrium amonium tartrat sebagai campuran dua macam kristal, yang bayangan cermin satu sama lain. Menggunakan lensa tangan dan sepasang pinset, ia dengan hati-hati dan susah payah dipisahkan menjadi dua tumpukan kecil campuran salah satu kristal kanan dan kristal kiri. Sekarang, meskipun campuran asli optik aktif, setiap rangkaian kristal dilarutkan dalam air ditemukan optik aktif. Selain itu, rotasi spesifik dari dua solusi yang persis sama, tetapi tanda berlawanan : yang mengatakan, salah satu solusi diputar bidang terpolarisasi cahaya ke kanan, dan solusi lain jumlah yang sama derajat ke kiri.Karena perbedaan dalam rotasi optik diamati dalam larutan, Pasteur menyimpulkan bahwa karakteristik, bukan dari kristal, tetapi dari molekul. Dia mengusulkan bahwa, seperti dua set kristal sendiri, molekul yang membentuk kristal adalah bayangan cermin satu sama lain. Dia mengusulkan adanya isomer yang strukturnya berbeda hanya gambar makhluk cermin satu sama lain, dan yang sifat hanya berbeda dalam arah rotasi cahaya terpolarisasi.

7. Istilah Dalam Rotasi OptikEnantiomer dari pasangan enantiomer apa saja yang memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan disebut dekstrotatori (memutar kekanan ; Latin: dexter, kanan). Bayangan cermin yang memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri disebut levorotatori (memutar ke kiri; Latin: laevus, kiri). Arah peputaran ditandai oleh (+) untuk dekstrotatori dan untuk levorotatory ditandai (-). (dalam literature lama, kadang-kadang dijumpai d untuk dekstrotatori dan l untuk levorotatori)

Suatu campuran sama banyak dari sepasang enantiomer disebut campuran rasemik atau modifikasi rasemik. Suatu campuran rasemik dapat dinyatakan dalam nama awalan () (dalam literature lama digunakan dl untuk menandai suatu campuran rasemik). Jadi gliseraldehida rasemik disebut ()-gliseraldehida (istilah rasemik berasal dari kata Latin racemis, seikat buah anggur).

50% ()-griseraldehida + 50% (-)-gliseraldehida = ()-gliseraldehida

Suatu campuran rasemik tidak memutar bidang polarisasi cahaya karena perputaran oleh masing-masing enantiomer saling dimatikan. Suatu larutan baik dari suatu campuran rasemik maupun suatu senyawa akiral dikatakan tak-aktif optis, tetapi sebab-sebab ketak-akitifan optisnya berlainan.

8. Enantiomerisasi dan Karbon TetrahedralMolekul dengan satu atom karbon asimetris merupakan molekul kiral (tidak simetris), molekul demikian dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi. Molekul/senyawa tersebut dinamakan senyawa/isomer optis aktif. Molekul dengan dua atau lebih atom karbon asimetris, tidak selalu membentuk molekul kiral. Dengan demikian mungkin saja terdapat molekul yang mempunyai atom-atom karbon asimetris tetapi tidak optis aktif. Contoh isomer dengan satu atom karbon asimetris adalah asam laktat.

Atom C dengan tanda * adalah atom karbon asimetris, atom karbon tersebut mengikat empat atom/gugus yang berbeda (H, CH3, OH, dan COOH).Berikut struktur asam laktat dalam bentuk geometri tetrahedral

d dan l-asam laktatSatu isomer asam laktat akan memutar bidang cahaya terpolarisasi kekanan/senyawa dekstrotatori (d-asam laktat), sedangkan yang lainnya memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kiri/senyawa levorotatori (l-asam laktat).Contoh isomer optis dengan dua atom karbon asimetris adalah asam tartrat.

Asam tartrat mempunyai dua (n) atom karbon asimetris, maka terdapat atau isomer.

Bila senyawa III diputar 180C maka akan menjadi sama dengan senyawa IV. Dengan demikian untuk asam tartrat hanya terdapat tiga isomer.

Senyawa I dan II merupakan bayangan cermin satu sama lain, tetapi kedua senyawa tersebut tidak dapat diimpitkan, dinamakan enantiomer. Senyawa I dan II bersifat optis aktif, dapat merupakan d-asam tartrat dan l-asam tartrat. Senyawa III mempunyai molekul yang simetris karena senyawa tersebut mempunyai suatu bidang simetris (garis terputus-putus). Senyawa demikian tidak optis aktif, dinamakan meso (m-asam tartrat). Contoh lain isomer optis dengan dua atom karbon asimetris adalah 2-bromo-3- kloro butaneIsomer-isomernya adalah:

Senyawa I dan II merupakan pasangan enantiomer senyawa III dan IV juga sepasang enentiomer. Sedangkan I dan III atau IV bukan enentiomer tetapi diastereoisomer, senyawa-senyawa tersebut bukan merupakan bayangan cermin satu sama lain.

9. Diastereomer Bila sebuah molekul mempunyai lebih dari satu karbon kiral, tidak semua isomer optic itu bersifat enantiomer. Menurut definisinya enantiomer (bayangan cermin) muncul sepasang demi sepasang.Keempat stereoisomer dari 2,3,4-trihidroksibutana Perhatikan bahwa stereoisomer (2R,3R) dan (2S,3S) adalah enantiomer. Demikian pula (2R,3S) dan (2S,3R). namun stereoisomer (2S,3S) dan (2R,3S) bukan enantiomer satu dari yang lain. Pasangan stereoisomer yang bukan enantiomer disebut diastereomer atau diastrereoisomer. Jadi (2S,3S) dan (2R,3S) stereoisomer adalah diastereomer.

Sepasang enantiomer mempunyai sifat fisik dan kimia yang sama kecuali dalam hal interaksi dengan molekul kiral lain dan arah pemutaran bidang polarisasi cahaya. Tetapi diastrereomer mempunyai sifat kimia dan fisika yang berlainan. Titik leleh dan kelarutannya berbeda dan sering dalam beraksi mengambil cara yang berlainan.

10. Struktur MesoSuatu stereoisomer yang mengandung karbon-karbon kiral, tetapi dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya disebut bentuk meso. Suatu senyawa dengan dua karbon kiral dapat mempunyai paling banyak empat stereoisomer. Untuk asam tartarat, parohan atas bukan banyangan cermin parohan bawahnya. Rotasi salah satu struktur sejauh 180 tidak menghasilkan struktur yang lain atau meso-isomer itu. Kedua stereisomer asam tartarat berikutnya adalah enantiomer-enantiomer. Keduanya aktif optis dan memutar bidang polarisasi cahaya sama besar, tetapi berlawanan arah. Kesimpulan apa yang dapat ditarik mengenai asam tartarat ? karena adanya bidang simetri dalam asam meso-tartarat, maka hanya terdapat tiga stereoisomer untuk asam tartarat, tidak empat yang diramalkan oleh aturan . Ketiga stereisomer ini ialah sepasang enantiomer dan satu bentuk meso diastrereomerik.Berikut bentuk meso beberapa senyawa lain.

BAB IIIPENUTUP

KesimpulanIlmu pengetahuan yang berkaitan dengan struktur padat dalam tiga dimensi (sifat dan struktur) disebut stereokimia (padat). Salah satu aspek dari stereokimia adalah stereoisomerisasi.Cahaya bidang terpolarisasi cahaya getaran yang terjadi di hanya salah satu kemungkinan bidang yang terpolarisasi. Sebuah zat optik aktif adalah salah satu yang memutar bidang cahaya terpolarisasi. Ketika cahaya terpolarisasi, bergetar pada bidang tertentu, dilewatkan melalui optik zat aktif, itu muncul bergetar di bidang yang berbeda .Polarimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besarnya putaran optik yang dihasilkan oleh suatu zat yang bersifat optis aktif yang terdapat dalam larutan. Senyawa dianggap aktif secara optis jika cahaya terpolarisasi secara linier dan terputar ketikamelewatinya. Jumlahrotasioptik ditentukanoleh strukturmolekuldan konsentrasi chiral molecules pada senyawa. Rotasi spesifik adalah jumlah derajat rotasi diamati jika 1 decimeter tabung yang digunakan, dan senyawa yang diperiksa jumlahnya sampai sebatas 1 g/cc.Molekul yang membentuk kristal adalah bayangan cermin satu sama lain (enantiomer). Satu isomer asam laktat akan memutar bidang cahaya terpolarisasi kekanan/senyawa dekstrotatori (d-asam laktat), sedangkan yang lainnya memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kiri/senyawa levorotatori (l-asam laktat).Pasangan stereoisomer yang bukan enantiomer disebut diastereomer atau diastrereoisomer. Suatu stereoisomer yang mengandung karbon-karbon kiral, tetapi dapat diimpitkan pada bayangan cerminnya disebut bentuk meso.

DAFTAR PUSTAKA

FESSEDEN AND FESSEDEN, Jilid 1MORISSON and BOYD

Page 19