LAPORAN PRAKTIKUM ANALISIS INSTRUMEN
“ Polarimeter ”
DISUSUN OLEH :
NAMA
: MULYANI
NIM
: G 701 11 083
KELAS
: B
HARI/TANGGAL : SABTU, 22 DES 2012 KELOMPOK
: CETAR MEMBAHANA
ASISTEN
: MUH. ARFAH
PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TADULAKO DESEMBER, 2012
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Polarimeter
adalah alat untuk mengukur besarnya putaran
berkas cahaya terpolarisasi oleh suatu zat optis aktif. Zat yang bersifat optis aktif adalah zat yang memiliki struktur transparan dan tidak simetris sehingga mampu memutar bidang polarisasi radiasi. Materi yang bersifat optis aktif contohnya adalah kuarsa, gula, dan sebagainya. Pemutaran dapat berupa dextrorotatory (+) bila arahnya sesuai dengan arah putar jarum jam ataupun levo-rotatory bila arahnya berlawanan dengan jarum jam. Skema kerja polarimeter adalah cahaya dinyalakan dan tabung sampel kosong, prisma penganalisis diputar sehingga berkas cahaya yang terpolarisasi oleh prisma pemolarisasi benar-benar terhalangi dan bidang pandang menjadi gelap. Pada saat ini sumbu prisma dari prisma pemolarisasi dan prisma penganalisis tegak lurus satu dengan lainnya. Sekarang sampel diletakkan pada tabung sampel. Jika zat bersifat inaktif (tidak aktif) optis (optically inactive) ,tidak ada perubahan yang terjadi. Bidang pandang tetap gelap. Akan tetapi, jika zat bersifat aktif optis (optical active) diletakkan pada tabung, zat memutar bidang polarisasi, dan sebagian cahaya akan melewati penganalisis ke arah pengamat. Dengan memutar prisma penganalisis searah jarum jam atau berlawanan jarum jam, pengamat akan sekali lagi menghalangi cahaya dan mengembalikan medan yang gelap. Berdasarkan
latar
belakang
di
atas,
maka
dilakukanlah
praktikum ini untuk mengetahui instrumen Polarimeter sehingga dapat diketahui komponen alatnya, fungsi masing-masing komponennya dan cara menggunakan alat tersebut yang sangat bermanfaat khususnya dalam bidang farmasi. Dalam kefarmasian alat ini digunakan untuk identifikasi
2
maupun penentuan kadar suatu sediaan obat yang termasuk kedalam senyawa organik yang dapat dioksidasi maupun direduksi. I.2
Maksud Percobaan
Mengenal instrumen polarimeter
I.3
Tujuan Pecobaan
1. Menentukan sudut putar jenis larutan optik aktif dengan menggunakan polarimeter. 2. Menentukan konsentrasi larutan optik aktif dengan menggunakan polarimeter. I.4
Prinsip Percobaan
Pengukuran daya putar optis
suatu zat yang menimbulkan
terjadinya putaran bidang getar sinar terpolarisir. Cahaya dari lampu sumber, terpolarisasi setelah melewati prisma Nicol pertama yang disebut polarisator. Cahaya terpolarisasi kemudian melewati senyawa optis aktif yang akan memutar bidang cahaya terpolarisasi dengan arah tertentu. Prisma Nicol kedua yang disebut analisator akan membuat cahaya dapat melalui celah secara maksimum. 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. I.5
Manfaat Percobaan
Dapat mengetahui dan memahami instrumen modern, yaitu polarimeter yang dapat digunakan untuk analisis kualitaif dan kuantitatif.
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Polarimeter adalah alat yang didesain untuk mempolarisasikan cahaya dan kemudian mengatur sudut rotasi bidang polarisasi cahaya oleh suatu senyawa aktif optis yang prinsip kerjanya didasarkan pada pemutaran bidang polarisasi (Jamaludin, 2012). Interferensi dan difraksi dapat terjadi pada semua jenis gelombang, misalnya gelombang bunyi, gelombang tali, gelombang pada permukaan cairan ataupun gelombang cahaya. Polarisasi hanya dapat diamati pada gelombang transversal.yang terdapat pada gelombang tali dan cahaya dan tidak terdapat pada gelombang bunyi, karena gelombang bunyi termasuk gelombang longitudinal. Percobaan sederhana yang membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang transversal yang paling mudah yaitu dengan menggunakan lempeng polaroid identis seperti yang digunakan pada kaca mata hitam. Setiap lempeng cukup transparan dan bila suatu lempeng ditempatkan di atas yang lain, maka yang terlihat masih transparan. Tetapi bila salah satu diputar perlahan-perlahan daerah yang tumpang tindih akan menjadi gelap. Berabad-abad sebelum penemuan lempeng polaroid, peristiwa tersebut diamati dengan menggunakan Kristal tertentu yang secara alamiah seperti kalsit (Poedjiadi, A., 1994) Polarisasi merupakan proses mengurung vibrasi vektor yang menyusun gelombang transversal menjadi satu arah. Dalam radiasi tak terkutubkan, vektor berosilasi ke semua arah tegak lurus pada arah perambatan. Polarisasi cahaya merupakan vektor gelombang cahaya ke satu arah. Dalam cahaya tak terpolarisasi, medan listrik bervibrasi ke semua arah, tegak lurus pada arah perambatan. Sesudah dipantulkan atau ditransmisikan melalui zat tertentu, maka medan listrik terkurung ke satu arah dan radiasi dikatakan sebagai cahaya terkutub – bidang. Bidang cahaya yang terkutub-bidang dapat diputar bila melewati zat tertentu (Foster, B., 1999). 4
Menurut Ismail, K (2002), polarisasi dapat dibagi menjadi dua , yaitu : 1. Polarisasi konsentrasi yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi di sekitar elektroda. 2. Polarisasi over voltage atau tegangan lebih yang disebabkan oleh jenis elektrode dan proses yang terjadi di permukaan. Gelombang cahaya terpolarisasi terletak pada satu bidang yaitu bidang getar cahaya. Apabila cahaya terpolarisasi dilewatkan pada larutan salah satu enansiomer, maka bidang getarnya akan mengalami perubahan posisi, yaitu berputar ke arah kanan atau kiri. Proses pemutaran bidang getar cahaya terpolarisasi, yang untuk selanjutnya disebut pemutaran cahaya terpolarisasi dinamakan juga rotasi optik, sedangkan senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya pemutaran cahaya terpolarisasi itu dikatakan mempunyai aktivitas optik (Poedjiadi, A., 1994). Menurut Anonim (2012), Komponen-komponen alat polarimeter adalah: 1. Sumber Cahaya monokromatis. yaitu sinar yang dapat memancarkan sinar monokromatis. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah lampu D Natrium dengan panjang gelombang 589,3 nm. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap raksa dengan panjang gelombang 546 nm. 2. Lensa kolimator, berfungsi mensejajarkan sinar dari lampu natrium atau dari sumber cahaya sebelum masuk ke polarisator. 3. Polarisator dan Analisator, polarisator berfungsi untuk menghasilkan sinar terpolarisir. Sedangkan analisator berfungsi untuk menganalisa sudut yang terpolarisasi, yang digunakan sebagai polarisator dan analisator adalah prisma Nikol. Prisma setengah nikol merupakan alat untuk menghasilkan bayangan setengah yaitu bayangan terang gelap dan gelap terang. 4. Skala lingkar, merupakan skala yang bentuknya melingkar dan pembacaan skalanya dilakukan jika telah didapatkan pengamatan tepat baur - baur. 5. Wadah sampel ( tabung polarimeter ), wadah sampel ini berbentuk silinder yang terbuat dari kaca yang tertutup dikedua ujungnya berukuran besar dan yang lain
5
berukuran kecil, biasanya mempunyai ukuran panjang 0,5 ; 1 ; 2 dm. Wadah sampel ini harus dibersihkan secara hati-hati dan tidak boleh ada gelembung udara yang terperangkap didalamnya. 6. Detektor, pada polarimeter manual yang digunakan sebagai detektor adalah mata, sedangkan polarimeter lain dapat digunakan detektor fotoelektrik. Sinar monokromatis dari lampu natrium akan melewati lensa kolimator sehingga berkas sinarnya dibuat paralel. Kemudian dipolarisasikan oleh prisma kalsit atau prisma Nikol polarisator. Sinar yang terpolarisasi akan diteruskan ke prisma setengah Nikol untuk mendapatkan bayangan setengah dan akan melewati sampel yang terdapat dalam tabung kaca yang tertutup pada kedua ujungnya yang panjangnya diketahui. Sampel tersebut akan memutar bidang getar sinar terpolarisasi ke kanan atau ke kiri dan dianalisa oleh analisator. Besarnya sudut putaran oleh sampel dapat dilihat pada skala lingkar yang diamati dengan mata.
6
BAB III METODODLOGI PERCOBAAN
3.1. Alat dan bahan
a. Alat 1. Polarimeter Optika ® Model Pol-1 2. Gelas piala 100 mL 3. Batang pengaduk 4. Neraca Ohaus 5. Botol semprot b. Bahan 1. Aquadest 2. Sukrosa
3.2. Cara Kerja
1.
Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2.
Menyiapkan alat polarimeter dan memanaskannya selama 5 – 10 menit.
3.
Membuat larutan sukrosa 1 % dengan cara menimbang sukrosa sebanyak 1 g menggunakan neraca analitik dan melarutkannya dengan air suling sebanyak 100 ml. Mengaduk larutan dengan menggunakan batang pengaduk hingga larut.
4.
Menyiapkan larutan yang tidak diketahui konsentrasinya.
5.
Mengisi tabung sampel dengan air suling sepenuh mungkin sampai tidak ada gelembung udara dalam tabung.
6.
Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang. Keadaan ini dicatat sebagai keadaan nol (zero).
7.
Mengganti isi tabung dengan larutan sukrosa 1 %.
8.
Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang dan mencatat skalanya.
9.
Menghitung rotasi optik larutan sukrosa dari perbedaan rotasi larutan sukrosa dengan zero poin.
7
10. Mengganti isi tabung dengan larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya. 11. Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang dan mencatat skalanya. 12. Menghitung konsentrasi larutan sukrosa dengan menghitung rotasi spesifiknya.
8
3.3
Skema Kerja Menyiapkan alat polarimeter dan memanaskannya selama 5 - 10 menit.
Membuat larutan sukrosa 1 % dengan cara menimbang sukrosa sebanyak 1 g menggunakan neraca analitik dan melarutkannya dengan air suling sebanyak 100 ml. Mengaduk larutan dengan menggunakan batang pengaduk hingga larut
Menyiapkan larutan yang tidak diketahui konsentrasinya
Mengisi tabung sampel dengan air suling sepenuh mungkin sampai tidak ada gelembung udara dalam tabung
Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang. Keadaan ini dicatat sebagai keadaan nol (zero).
Mengganti isi tabung dengan larutan sukrosa 1 %
Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang dan mencatat skalanya
Menghitung rotasi optik larutan sukrosa dari perbedaan rotasi larutan sukrosa dengan zero poin
Mengganti isi tabung dengan larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya
Memutar prisma analisator sampai terlihat bidang yang paling terang dan mencatat skalanya
Menghitung konsentrasi larutan sukrosa dengan menghitung rotasi spesifiknya 9
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengamatan
o
No
Sampel
Sudut putar ( )
1
Aquadest
110,8
2
Larutan sukrosa 1%
70,3
3
Larutan sukrosa yang tidak diketahui
62,1
konsentrasinya
4.2. Perhitungan
1. Larutan sukrosa 1% Dik : L
= 10 cm
2° = 66,52 cm C / gram
Dit : C
= 70,3° – 110,8° = -40,5° =?
Peny :
= . L . C
40,5
= 66,52 cm 2 °C / gram x 10 cm x C
40,5
= 6652 cm 3 °C x C
C
=
= 0,0061 g / mL
10
2. Larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya Dik : L
= 10 cm
2° = 66,52 cm C / gram
Dit : C
= 62,1 – 110,8° = -48,7° =?
Peny :
= . L . C
48,7
= 66,52 cm 2 °C / gram x 10 cm x C
48,7
= 6652 cm 3 °C x C
C
=
= 0,0073 g / mL
11
4.3. Pembahasan
Polarimeter adalah dasar ilmiah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran ini, walaupun ini istilah yang jarang digunakan untuk menjelaskan sebuah polarimetri proses yang dilakukan oleh komputer, seperti dilakukan di polarimetric sintetis kecepatan rana radar. Polarimetri film yang tipis dan permukaan yang umum dikenal sebagai ellipsometri (Jamaludin, 2012). Pada praktikum kali ini dilakukan dengan tujuan menentukan sudut putar jenis larutan optik aktif dengan menngunakan polarimeter dan menentukan
konsentrasi
larutan
optik
aktif
dengan
menggunakan
polarimeter. Polarimeter dapat digunakan untuk mengukur berbagai sifat optis suatu material, termasuk bias-ganda linier, bias-ganda lingkar (juga mengenal sebagai putar optis atau dispersi putar berhubung dengan mata), dikroisme linier, dikroisme lingkar dan menyebar. Prinsip kerja dari polarimeter adalah cahaya dari lampu sumber, terpolarisasi setelah melewati prisma Nicol pertama
yang disebut
polarisator. Cahaya terpolarisasi kemudian melewati senyawa optis aktif yang akan memutar bidang cahaya terpolarisasi dengan arah tertentu. Prisma Nicol kedua yang disebut analisator akan membuat cahaya dapat melalui celah secara maksimum. 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 (Poedjiadi, A., 1994). Komponen-komponen alat polarimeter adalah sumber cahaya monokromatis, lensa kolimator, polarisator dan analisator, skala lingkar dan detector.
Sumber
Cahaya
monokromatis
yaitu
sinar
yang
dapat
memancarkan sinar monokromatis. Sumber cahaya yang digunakan biasanya
12
adalah lampu D Natrium dengan panjang gelombang 589,3 nm. Lampu Na digunakan karena lampu Na merupakan gas Natrium pijar yang akan menghasilkan
lampu
berwarna
kuning
(spektrum)
dengan
panjang
gelombang 589,3 nm yang memancarkan sinar monokromatis dan merupakan gelombang transversal. Selain itu juga dapat digunakan lampu uap raksa dengan panjang gelombang 546 nm. Lensa kolimator, berfungsi mensejajarkan sinar dari lampu natrium atau dari sumber cahaya sebelum masuk ke polarisator. Polarisator dan analisator,polarisator berfungsi untuk menghasilkan sinar terpolarisir, sedangkan analisator berfungsi untuk menganalisa sudut yang terpolarisasi, yang digunakan sebagai polarisator dan analisator adalah prisma Nikol. Prisma setengah nikol merupakan alat untuk menghasilkan bayangan setengah yaitu bayangan terang gelap dan gelap terang. Skala lingkar, merupakan skala yang bentuknya melingkar dan pembacaan skalanya dilakukan jika telah didapatkan pengamatan tepat baur baur. Wadah sampel ( tabung polarimeter ), wadah sampel ini berbentuk silinder yang terbuat dari kaca yang tertutup dikedua ujungnya berukuran besar dan yang lain berukuran kecil, biasanya mempunyai ukuran panjang 0,5 ; 1 ; 2 dm. Wadah sampel ini harus dibersihkan secara hati-hati dan tidak boleh ada gelembung udara yang terperangkap di dalamnya. Komponen yang terakhir adalah detektor, pada polarimeter manual yang digunakan sebagai detektor adalah mata, sedangkan polarimeter lain dapat digunakan detektor fotoelektrik. Sinar monokromatis dari lampu natrium akan melewati lensa kolimator sehingga berkas sinarnya dibuat paralel. Kemudian dipolarisasikan oleh prisma kalsit atau prisma Nikol polarisator. Sinar yang terpolarisasi akan diteruskan keprisma setengah Nikol untuk mendapatkan bayangan setengah dan akan melewati sampel yang terdapat dalam tabung kaca yang tertutup pada kedua ujungnya yang panjangnya diketahui. Sampel tersebut akan memutar bidang getar sinar terpolarisasi ke kanan atau ke kiri dan dianalisa oleh analisator. Besarnya sudut putaran oleh sampel dapat dilihat pada skala lingkar yang diamati dengan mata (Anonim, 2012)
13
Percobaan yang dilakukan pada percobaan kali ini adalah mengukur kadar larutan sukrosa. Untuk memulai penggunaan polarimeter pastikan tombol power pada posisi ON dan biarkan selama 5-10 menit agar lampu natriumnya siap digunakan. Selanjutnya dimulai dengan menentukan keadaan nol (zero point) dengan mengisi tabung sampel dengan pelarut saja yaitu pada praktikum ini digunakan pelarut aquadest . Keadaan nol ini perlu untuk mengkoreksi pembacaan atau pengamatan rotasi optik. Tabung sampel harus dibersihkan sebelum digunakan agar larutan yang diisikan tidak terkontaminasi zat lain. Pembacaan / pengamatan bergantung kepada tabung sampel yang berisi larutan / pelarut dengan penuh, saat menutup tabung sampel, harus dilakukan hati-hati agar di dalam tabung tidak terdapat gelembung udara, karena dapat mengganggu polarisasi cahaya.
Setelah
tabung diisi larutan diputar analisator sampai didapat keadaan terang. Selanjutnya isi tabung diganti dengan larutan sukrosa 1% kemudian diganti lagi dengan larutan yang akan di uji atau ditentukan kadarnya. Persamaan yang digunakan untuk menentukan konsentrasi larutan yang diuji adalah sebagai berikut :
Dimana :
= . L . C
C
=
Konsentrasi larutan
L
=
Panjang kolom larutan
=
Sudut putar jenis larutan optik aktif untuk sinar D natrium pada temperatur (t)
Berdasarkan
hasil
pembacaan
pada
polarimeter
dan
hasil
perhitungan, diperoleh sudut putar pada larutan sukrosa 1 % adalah 40,5°, dan sudut putar larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya adalah 48,7°, sedangkan pada literatur sudut putar sukrosa murni adalah +66.5°. Maka diperoleh konsentrasi larutan optik dari larutan sukrosa 1 % adalah 0.00061 g/mL dan larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya adalah 0,0073 g/mL
14
BAB V PENUTUP 5.1
Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1.
Sudut putar pada larutan sukrosa 1 % adalah 40,5°, sedangkan sudut putar larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya adalah 48,7°.
2.
Konsentrasi
larutan
optik
dari
larutan
sukrosa
1
%
adalah
0.00061 g / mL dan larutan sukrosa yang tidak diketahui konsentrasinya adalah 0,0073 g/mL 5.2
Saran
Disarankan agar pembacaan skala dilakukan beberapa kali, agar hasil yang diperoleh lebih baik.
15
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,
2012,
Tugas
Instrumen
Polarimeter ,
[http://tugasinstrumen.blogspot.com/2012/10/polarimeter-],
Diakses
Tanggal 20/12/2012, Pukul 21.35 WITA. Jamaludin, 2012, Analisis Instrumen, Program Studi Farmasi FMIPA Untad, Palu. Ismail, K., 2002, Pengantar Analisis Instrumental . Sekolah Menengah Analis Kimia Bogor. Bogor. Poedjiadi, A. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Penerbit UI-Press. Jakarta. Tim Penyusun Modul Praktikum Analisis Instrumen, 2012, Panduan Praktikum Analisis Instrumen, Program Studi Farmasi FMIPA Untad, Palu.
16
LAMPIRAN
1. Gambar alat polarimeter WXG - 4
2. Skema kerja polarimeter
17
