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 rata 1,4632
. 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
digunakan
optik untuk
yang
banyak
Indeks bias adalah perbandingan kecepatan
cahaya
dalam
udara
mencirikan
dengan kecepatan cahaya dalam zat
keadaan suatu material transparan.
tersebut. Indeks bias berfungsi untuk
identifikasi zat kemurnian, suhu
benar
diatur
dan
dipertahankan
pengukuran dilakukan pada suhu
karena sangat mempengaruhi indeks
200C dan suhu tersebut harus benar-
bias. Refractive index suatu material pada
suatu
panjang
tertentu
gelombang
akan
mengalami
perubahan bila komposisi material tersebut mengalami Beberapa
perubahan.
industri
karenanya
Gambar 1. Pembiasan Cahaya
menggunakan
ukuran
Densitas
index
penetapan
atau
massa
dalam
liquid
massa setiap volume benda. Semakin
transparannya. Beberapa
metode
tinggi massa jenis suatu benda,
telah
semakin besar pula massa setiap
mengukur
volume
bahan. Beberapa diantaranya adalah
adalah
nya.
tergantung
pengukuran
Massa
pada
jenis tidak
jumlah
benda.
Apabila jenisnya sama maka nilai
dikarenakan susunan kerapatan
atom-atom molekulnya yang
dalam memiliki
besar.Densitas
dilambangkan dengan simbol ρ, salah satu huruf Yunani. Secara matematis :
dikembangkan indeks
Metode-metode ini merupakan metode yang sangat akurat untuk mengukur indeks bias. Kelemahan dari
metode
membutuhkan waktu Karena
alasan
orang. 3
3
adalah
yang ini
lama. metode
refractive
menggunakan
refractometer Keterangan:
ini
pengoperasian alatnya rumit dan
dengan
⁄
suatu
Brewster.
pengukuran =
bias
untuk
metode interferometri dan sudut
massa jenisnya juga sama. Berbagai logam memiliki nilai densitas besar
solid
kualitas
atau
jenis benda
produk
refractive
index ABBE
banyak
dipakai
Dibandingkan
dengan
ρ = Massa Jenis (kg/m atau g/cm )
metode
interferometric
m = massa benda (kg atau g)
sudut
Brewster,
V = volume benda (m3 atau cm3)
dengan ABBE refractometer dapat
ataupun
pengukuran
dilakukan dengan cara lebih cepat
dalam pengerjaan dan mudah untuk Refraktometer perangkat
adalah
laboratorium
atau
lapangan untuk mengukur kadar atau
dipakai. empat jenis refraktometer utama yaitu: 1. Refraktometer
genggam
konsentrasi bahan terlarut seperti
tradisional (tradisional handheld
gula, garam, protein, dan lain-lain
refractometers).
berdasarkan pada pengukuran indeks
2. Refraktometer genggam digital
bias cairan tersebut. indeks bias
(digital
(refraction) dihitung dari Hukum
refractometers).
Snell
dan
dapat
dihitung
komposisi
bahan
hubungan
Gladstone-Dale.
dari
menggunakan Ada
handheld
3. Laboratorium atau refraktometer Abbe (Abbe refraktometers). 4. Proses
refraktometer
inline
(inline process refrakctometers). ditemukan
pengukur suhu. Ini adalah bench-top
oleh Ernst Abbe (1840 - 1905) yang
device untuk pengukuran presisi
bekerja untuk Perusahaan Zeiss di
tinggi dari indeks bias. Syaratnya
Jena, Jerman pada akhir 1800-an.
adalah hanya bahan yang jernih,
Instrumen
dari
transparan dan Opaque dapat diukur
termometer dan air yang bersikulasi
pada sinar yang ditransmisikan dan
yang berfungsi untuk mengontrol
direfleksikan.Prinsip pengukurannya
suhu instrument dan cairan. Mereka
dengan sinar yang ditransmisikan
juga mempunyai penyesuaian untuk
sinar kasa atau sumber sinar prisma
menghilangkan efek dari disperse
sampel telescope. Prinsip kerja dari
dan skala analog darimana bacaan
refraktometer
diambil.
namanya
Refraktor
Abbe
pertama
Refraktometer merupakan
alat
terdiri
Abbe untuk
sesuai
adalah
dengan
memanfaatkan
refraksi cahaya. Refraktometer
Abbe
mendeterminasi konsentrasi secara
refraktometer
cepat, kemurnian, kualitas-kualitas
indeks bias cairan, padatan dalam
disperse dari sampel cair, padat dan
cairan atau serbuk dengan indeks
plastik. Refraktometer Abbe yaitu
bias dari 1,300 sampai 1,700 dan
suatu refraktometer yang dilengkapi
presentase padatan 0 sampai 95%
dengan
alat untuk menentukan indeks bias
termometer
sebagai
untuk
adalah
mengukur
minyak, lemak gelas optic, larutan
penggunaannya.
gula dan sebagainya, indeks bias
refraktometer yang dipakai untuk
antara 1,300 dan 1,700 dapat dibaca
mengukur konsentrasi larutan gula
langsung dengan ketelitian sampai
akan ditera pada skala gula. Begitu
0,001 dan dapat diperkirakan sampai
juga dengan refraktometer untuk
0,0002 dari gelas skala di dalam.
larutan garam, protein dan lain-lain.
Pengukuran dapat didasarkan
Sebagai
Faktor-faktor
contoh
penting
yang
atas prinsip bahwa cahaya yang
harus diperhitungkan pada semua
masuk melalui prisma cahaya hanya
pengukuran
bisa melewati bidang batas antara
temperatur
cairan dan prisma kerja dengan suatu
gelombang
sudut yang terletak dalam batas-
dipergunakan untuk mengukur n.
batas tertentu yang ditentukan oleh
pengaruh temperatur terhadap indeks
sudut batas antara cairan dengan
bias gelas adalah sangat kecil, tetapi
alas.
cukup besar terhadap cairan dan Pada prakteknya refraktometer
refraksi cairan
adalah
dan
jarak
cahaya
yang
terhadap kebanyakan bahan plastik
akan ditera pada skala sesuai dengan
yang perlu diketahui indeksnya.
ALAT DAN BAHAN
konstan (25° ± 1℃). Prisma yang
Alat
alat
yang
digunakan
iluminasi dan refraksi digantung
dalam pratikum ini adalah labu takar
bersama-sama sepanjang satu sisi
250 ml 1 buah, beberapa gelas piala
dan diklep disisi yang berlawanan
250 ml, piknometer, refraktometer
lalu klem dibuka dan dipisahkan.
Abbe, bak thermostat, neraca analitik
Kedua
dan pipet tetes.
dibersihkan
permukaan
prisma
dengan
hati-hati
Bahan yang digunakan dalam
menggunakan tissue yang bersih
pratikum ini adalah aquades, zat A,
yang telah dibubuhi oleh alkohol
zat B, zat C, zat D dan zat E. Etanol
(etanol)
dan tissue juga digunakan untuk
permukaan prisma sudah bersih dan
membersihkan permukaan prisma.
kering, keduanya dibawa bersamaan
METODE PERCOBAAN
dan klem ditutup. Sampel diberi 1-2
terlebih
dahulu.
Jika
Metode dalam pratikum ini
tetes dipipet tetes dilibang isian.
adalah refraktometri. Air diuji dari
Prisma yang dipasang sepanjang
bak
thermostat
dengan
prisma
yang
disirkulasi
sumbu
dan
temperatur
dengan knop logam knurled dengan
horizontal
dapat
diputar
posisi tetap dijaga dari cermin dan
Botol
piknometer
disumbat
teleskop. Prisma diputar sampai
dan ditimbang dengan menggunakan
batas diantara medan terang dan
neraca analitik. Piknometer kering
gelap dilihat dengan jelas pada
yang telah ditimbang lalu diisi zat
teleskop. Cermin diatur untuk dapat
cair. Piknometer ditutup dengan hati-
sinar yang dipantulkan sepanjang
hati. Zat cair yang tersisa dibiarkan
sumbu
diputar
meluap dari kapiler, selanjutnya
hingga batas daerah terang dan gelap
dibagian luar dan ujung kapiler
tepat berimpit dengan titik potong
piknometer
dari garis silang dan indeks refraksi
tissue. Piknometer yang telah diisi
dapat dibaca dari skala.
larutan tersebut ditimbang kembali.
PEMBAHASAN DAN HASIL
diketahui. Zat yang digunakan diberi
teleskop.
Pada
Prisma
praktikum
kali
dikeringkan
dengan
ini,
label A,B,C,D dan E. Pengukuran
dilakukan pengukuran indeks bias
indeks bias dilakukan sebanyak 2
terhadap beberapa zat yang belum
kali.
NO
Jenis Zat
Suhu (T) (oC)
1
Aquadest
29
2
Zat A
29
3
Zat B
29
4
Zat C
29
5
Zat D
29
6
Zat E
29
Indeks bias (nD) 1,3320 1,3320 1,3355 1,3355 1,3360 1,3355 1,4630 1,4635 0 0 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
ini,
indeks bias suatu senyawa atau
terhadap
campuran dan menentukan besarnya
aquadest, zat A, B, C, D dan E
densitas dari suatu senyawa atau
dengan menggunakan refraktometer
campuran.
dan piknometer. Salah satu tujuan
dilengkapi dengan bak termostat
dari praktikum refraktometer dan
yang berfungsi untuk menjaga dan
densitas yaitu menentukan besarnya
mengatur
dilakukan
percobaan pengukuran
Refraktometer
suhu
saat
Abbe
pengukuran
indeks bias. Pengukuran dilakukan
silang
dengan menggunakan prisip kerja
penggunaan
pada pengukuran sudut kritis. Pada
terlebih dahulu dilakukan kalibrasi
refraktometer terdapat sinar putih
dengan
dan kompresor Abbe yang berfungsi
sebagai larutan standar. Hal ini
untuk menajamkan batas medan
dilakukan untuk mengetahui dan
yang terang dan gelap, kemudian
memastikan bahwa kerja alat masih
teleskop diatur untuk membuat batas
baik serta mengetahui ketepatan
tersebut tepat dengan interseksi garis
pengukuran indeks bias.
Setelah dilakukan kalibrasi alat
sudut
refraktometer,
aquades
hati-hati agar prisma tidak tergores dan
diperoleh nilai indeks rata-rata yaitu
mempengaruhi
1,3320.
indeks
dilanjutkan
alat
Dalam
menggunakan
dengan aquades pada suhu 29℃
Kemudian
mata.
rusak
bias.
sehingga
dapat
hasil
pembacaan
Etanol
digunakan
dengan pengukuran zat A. Sebelum
sebagai pembersih prisma karena
dilakukan pengukuran zat A, prisma
etanol
terlebih dahulu dibersihkan dengan
menguap
tissue yang telah dibubuhi dengan
kaca prisma steril dan etanol tidak
etanol kemudian dibersihkan secara
tersisa pada permukaan.
Berdasarkan pengamatan dan pengukuran dengan menggunakan
memiliki sehingga
sifat
mudah
menyebabkan
indeks bias yang diperoleh dari 5 zat cair yang diamati sebagai berikut :
Refraktometer Abbe, maka nilai 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,
kritis yang terbentuk dari kerapatan
indeks bias dari masing-masing zat
yang berbeda. Dalam praktikum
cair berbeda-beda. Perbedaan nilai
refraktometer
indeks bias dipengaruhi oleh sudut
digunakan dalam percobaan ini sama
ini,
suhu
yang
dengan suhu standar yaitu 29℃.
kritis, dan kecepatan cahaya. Selain
Berdasarkan pengukuran indeks bias
dilakukan pengukuran indeks bias,
dengan refraktometer, nilai indeks
dilakukan juga pengukuran densitas
bias terbesar adalah indeks bias zat C
dengan menggunakan piknometer. Densitas
dengan nilai indeks biasnya yaitu
atau
massa
jenis
1,4632. Adapun urutan nilai indeks
adalah pengukuran massa setiap
bias dari kelima zat dari yang
satuan volume benda.
terbesar hingga terkecil yaitu zat C >
densitas
zat B > zat A > zat E > zat D.
mengetahui
Perbedaan indeks bias ini disebabkan
digunakan. Didapatkan densitas dari
oleh adanya perbedaan konsentrasi
semua zat seperti pada tabel dibawah
dari masing-masing zat, jika zat cair
ini
memiliki konsentrasi lebih besar dan
Jenis
Massa
Massa
Massa
mempunyai kerapatan antar molekul
zat
Piknom
zat (g)
Piknometer
yang lebih kecil, sehingga indeks
cair
eter (g)
bias nya semakin besar dan begitu
A
12,53
9,97
22,5
juga sebaliknya. Selain konsentrasi,
B
12,53
9,97
22,5
sudut kritis juga merupakan salah
C
12,53
9,20
21,73
satu
D
12,53
9,0
21,53
E
12,53
9,83
22,36
faktor
indeks
bias.
yang
mempengaruhi
Faktor-faktor
yang
menyebabkan perbedaan indeks bias
Massa zat (g)
dilakukan jenis
zat
untuk yang
+ Zat (g)’
Tabel 3. Hasil pengukuran massa dengan piknometer
yaitu konsentrasi, kerapatan, sudut
Jenis zat cair
ini
Pengukuran
Volume
Densitas
Piknometer
(g/mL)
(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
0,983 g/mL. Massa jenis/kerapatan
disimpulkan bahwa densitas terbesar
suatu fluida dapat bergantung pada
yaitu zat A dan B karena memiliki
banyak faktor seperti temperatur
nilai densitas yang sama yakni 0,997
fluida
g/mL.
densitas
mempengaruhi fluida. Akan tetapi
kelima zat dari terbesar sampai
pengaruhnya sangat sedikit sehingga
terkecil yaitu zat A = zat B > zat E >
massa jenis suatu fluida dinyatakan
zat C > zat D dengan nilai densitas
sebagai konstanta/bilangan tetap.
Adapun
urutan
dan
tekanan
yang
0,997 , 0,997 , 0,920, 0,900 dan Dari data tabel diatas diperoleh
refraktometer dari keempat sampel
dapat bahwa indeks bias pada cairan
maka dapat diduga menurut literatur
yang dipakai melebihi satu, hal ini
zat yang digunakan pada zat A yaitu
menunjukkan
glukosa
bahwa
kecepatan
zat
B
yaitu
campuran
cahaya dari cairan di medium lebih
glukosa dengan sukrosa, zat C yaitu
kecil daripada kecepatan cahaya di
minyak goreng dan zat E yaitu
ruang
aseton.
hampa.
Dari
pengukuran
4. Menurut literatur aquadest pada suhu 29℃ memiliki indeks bias
KESIMPULAN 1. Indeks bias merupakan salah
sebesar
1,3321
dan
pada
satu sifat optik yang banyak
pratikum ini aquadest pada
digunakan untuk mencirikan
suhu
keadaan
indeks bias sebesar 1,3320 nm.
suatu
material
transparan
yang
sama
diperoleh
5. Indeks bias rata-rata zat A
2. Densitas
atau
massa
1,3355, zat B 1,3357, zat C
jenis benda adalah pengukuran
1,4632, zat D 0 dan zat E
massa setiap volume benda.
1,3350 nm.
3. Percobaan indeks bias pada pratikum metode
ini
menggunakan
refraktometri
menggunakan Refraktometer pratikum ini.
Abbe
dan
6. Indeks bias terbesar dimiliki oleh zat C yaitu minyak goreng dengan 1,4632 nm.
alat
7. Densitas yang diperoleh dari
dalam
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
Berkala Fisika , 19,
indeks
bias dan densitasnya, zat yang
119-124.
digunakan yaitu zat A yaitu
R.A.Alberty dan F. Daniels.
glukosa, zat B yaitu campuran
1983. Kimia Fisika.Erlangga:
glukosa dengan sukrosa, zat C
Jakarta.
yaitu minyak goreng dan zat E
Santiago Neto, RB.,
yaitu aseton.
Mendonca, F,
9. Semakin tinggi kerapatan suatu
Lesche, B., 2004,
zat, volumenya semakin kecil,
Determination of
sehingga indeks biasnya juga
Absolute Values of
akan semakin kecil.
Refractive Index of Liquids Using an
10. Perbedaan hasil indeks bias dari tiap-tiap
zat
Interferometric
tersebut
disebabkan karena perbedaan
Method, vol. 17, no.
besar
2.
sudut
kritis
yang
terbentuk dan kerapatan suatu
Tahir, I., & Nuroniah. 2008.
zat.
Hubungan Kuantitatif Struktur
DAFTAR PUSTAKA Bahrim, C. and Hsu, WT., 2009,
Precise
Measurements the
& Indeks Bias dari Zat
of
Cair
Berdasarkan
Refractive
Deskriptor
for
Molekular.
Indices
Jurnal
Dielectrics Using an
Berkala Fisika , 53-
Improved
58.
Angle
Brewster Method,
Tim
Laboratorium
Kimia
American Journal of
Fisika.
Physics,
Penuntun Praktikum
vol
77,
Issue 4, pp. 337 Murdaka, Karyono,dkk. 2010.
2014.
Kimia Fisika II . Bukit
Jimbaran
:
Penyetaraan Indeks
Jurusan
Bias Pada Zat Cair
FMIPA Universitas
Bening.
Jurnal
Udayana.
Kimia
