Refraktometer

TUJUAN

§  Memahami prinsip dan cara kerja dari peralatan intrumen Refraktometer

§  Menentukan komposisi larutan biner atau larutan standar

§  Menenentukan komposisi dan konsentrasi (Cx)  larutan tugas

TEORI DASAR

Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar/ konsentrasi bahan terlarut. Misalnya gula, garam, protein, dsb. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya adalah memanfaatkan refraksi cahaya.

Bila seberkas sinar dilewatkan dari satu medium ke medium yang Lain, akan terjadi perubahan kecepatan sinar. Perubahan kecepatan sinar ini disebut dengan pembiasan. Perbandingan kecepatan sinar didalam medium vakum de­ngan dalam medium zat disebut dengan indekbias (n) da­ri zat.

Besarnya harga indek bias zat tergantung pada densiti, temperatur dan macam medium yang dilewati sinar, serta panjang gelombang sinar yang dipakai. lndek bias dapat juga disebut sebagai perbandinaan sinus sudut datang dengan (t) sinus sudut bias (r).

Jadi refaktometri adalah analisa yang didasarkan pada pungukuran indek bias (n) dari suatu zat, dimana besaran merupakan fungsi dari komponen. Larutan dari dua cairan (biner) yang berbeda indek biasnya dapat ditentukan kornposisinya dengan rnelakukan pengukuran harga indek bias dan dengan bantuan kurva ka­librasi dari larutan standar dengan komponen yang sarna.

n =

Dimana :            n          = indek bias

                        C         = kec. Sinar merambat di ruang hampa

                        V         = Medium

Alat yang digunakan dalam refaktometris, yaitu :

§  Sistem prisma, menggunakan pencapaian pemantulan total di harapkan cahaya keluar ke udara sehingga kita dapat mendeteksinya di udara

§  Sistem Lensa, menentukan titik focus lensa (terbuat dari kaca)

§  Pemantulan total, keadaan dimana sudut biasnya tepat pada sudut 90 derajat. Contoh : fatamorgana 

Indeks bias adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam udara dengan kecepatan cahaya dalam zat tersebut. Indeks bias berfungsi untuk identifikasi zat kemurnian, suhu pengukuran dilakukan pada suhu 20^oC dan suhu tersebut harus benar-benar diatur dan dipertahankan karena sangat mempengaruhi indeks bias.

Harga indeks bias dinyatakan dalam farmakope Indonesia edisi empat dinyatakan garis (D) cahaya natrium pada panjang gelombang 589,0 nm dan 589,6 nm. Umumnya alat dirancang untuk digunakan dengan cahaya putih. Alat yang digunakan untuk mengukur indeks bias adalah refraktometer ABBE. Untuk mencapai kestabilan, alat harus dikalibrasi dengan menggunakan plat glass standart (Anonim, 2010).

Refraktometer Abbe adalah refraktometer untuk mengukur indeks bias cairan, padatan dalam cairan atau serbuk dengan indeks bias dari 1,300 sampai 1,700 dan persentase padatan 0 sampai 95%, alat untuk menentukan indeks bias minyak, lemak, gelas optis, larutan gula, dan sebagainnya, indeks bias antara 1,300 dan 1,700 dapat dibaca langsung dengan ketelitian sampai 0,001 dan dapat diperkirakan sampai 0,0002 dari gelas skala di dalam (Mulyono, 1997).

Pengukurannya didasarkan atas prinsip bahwa cahaya yang masuk melalui prisma-cahaya hanya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan suatu sudut yang terletak dalam batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan alas. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya adalah memanfaatkan refraksi cahaya. Refraktometer ditemukan oleh Dr. Ernest Abbe seorang ilmuan dari Germa pada permulaan abad 20 (Anonim, 2010).

Pada saat melihat contoh skala pada Refraktometer :

Faktor-faktor penting yang harus diperhitungkan pada semua pengukuran refraksi ialah temperatur cairan dan jarak gelombang cahaya yang dipergunakan untuk mengukur n. Pengaruh temperatur terhadap indeks bias gelas adalah sangat kecil, tetapi cukup besar terhadap cairan dan terhadap kebanyakan bahan plastik yang perlu diketahui indeksnya.

Karena pada suhu tinggi kerapatan optik suatu zat itu berkurang, indeks biasnya akan berkurang. Perubahan per ^oC berkisar antara 5.10^-5 sampai 5.10^-4. Pengukuran yang seksama sampai desimal yang ke-4 hanya berarti apabila suhu diketahui dengan seksama pula.

Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias adalah konstan. Ini dinamakan hukum Snell, dinamakan sesuai nama matematikawan Belanda Willebrod Snell Von Royen (1591-1626), dan dinyatakan oleh:

Sin θ isin θ r = n₂₁

Konstanta n₂₁ disebut indeks bias medium (2) relatif terhadap medium (1). Nilai numerik konstanta itu tergantung pada sifat dasar gelombang dan pada sifat-sifat kedua media. Indeks refraksi larutan gula tergantung jumlah zat-zat yang terlarut, dan densitas suatu zat cair, meskipun demikian dapat digunakan untuk mengukur kandungan gula. Cara ini valid untuk pengukuran gula murni, karena adanya zat selain gula mempengaruhi refraksi terhadap sukrosa. Oleh sebab itu, pengukuran indeks refraksi dapat digunakan untuk memperkirakan penentuan kandungan zat kering larutan terutama sukrosa (Anonim, 2010).

Larutan dari dua cairan (biner) yang berbeda indek biasnya dapat ditentukan kornposisinya dengan rnelakukan pengukuran harga indek bias dan dengan bantuan kurva ka­librasi dari larutan standar dengan komponen yang sarna.

PRINSIP KERJA

Didasarkan pada prinsip bahwa cahaya yang masuk melalui prisma cahaya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan suatu sudut yang terletak dalam batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan gelas.

Yang akan diamati adalah bidang terang dan bidang gelap yang terpisah menurut garis yang jelas. Tempat perbatasan ini tergantung pada indeks bias cairan dan gelas. Terjadinya bidang batas antara gelap dan terang bila cahaya dijatuhkan pada prisma kerja dengan berbagai sudut datang mulai dari 0^o – 90^o, maka cahaya dibiaskan keluar dengan berbagai sudut yang besarnya berlainan untuk setiap warna cahaya.

PROSEDUR KERJA

a.    Alat yang digunakan

§  Refraktometer

§  Tabung reaksi

§  Buret

§  Gelas piala

§  Corong

§  Batang pengaduk

§  Pipet tetes

§  Labu semprot

b.   Bahan yang digunakan

§  Aquades

§  Gliserin

c.    Gambar Alat

  

  Refraktometer abbe                                       Handheld refractometers

d.   Cara Kerja

§  Ambil 6 buah tabung reaksi yang bersih dan kering yang dipakai untuk laruta standar

§  Diisi 2 buah buret masing masing dengan gliserin dan aquades sebagai standar. Isi tabung reaksi dengan larutan standar denga komposisi :

Tabung	I	II	III	IV	V	VI	VII
Aquades (mL)	0	1	2	4	6	8	10
Gliserin (mL)	10	9	8	6	4	2	0

§  Diteteskan 2 tetes larutan standar dalam prisma refraktometer dan pipet jangan sampai menyentuh prima. Himpit prisma dan nyalakan lampu refraktometer dengan menekan tombol kecil sebelah kiri. Aturlah lensa okuler sampai didapatkan pengamatan skala yang cukup terang.

§  Diputar tombol pengatur pemiring prisma ( tombol besar sebelh kanan alat ) sampai didapatkan bayangan spektrum tetapkan bayangan gelap berada di daerah titik silang dari indikator.

§  Diputar tombol sebelah kiri alat sampai didapatkan bayangan atau garis batas yang tajam antara daerah gelap dan terang.

§  Diputar kembali tombol sebelah kanan alat untuk mendapatkan garis batas ini tepat pada titik silang indikator.

§  Dibaca skala yang ditunjukan pada bagian bawah indikator dan nyatakan dalam empat desimal.

§  Dilakukan pengukuran dari deretan larutan standar diatas dlakukan pengukuran indeks bias. Diakukan pengkuran indeks bias Cx.

§  Dibuat kurva standar indeks bias (n) dengan komposisi standar (nyatakan dalam %).

HASIL DAN PERHITUNGAN

Data pembacaan ideks bias (n) pada Refraktometer

Tabung	Aquadest	Gliserin	Indeks bias (n)
1	0	10	1.4390
2	1	9	1.4258
3	2	8	1.4141
4	4	6	1.3921
5	6	4	1.3740
6	8	2	1.3540
7	10	0	1.3338
Larutan Tugas
Cx			1,3631

Pegukuran deret standar

C gliserin pekat           = 100%

V pengenceran            = 10 mL

§  % Gliserin0 mL

Larutan standar             = = 0 %

§  % Gliserin 2 mL

Larutan standar             = = 20 %

§  % Gliserin 4 mL

Larutan standar             = = 40 %

§  % Gliserin 6 mL

Larutan standar             = = 60 %

§  % Gliserin 8 mL

Larutan standar             = = 80 %

§  % Gliserin9 mL

Larutan standar             = = 90 %

§  % Gliserin 10 mL

Larutan standar             = = 100 %

Membuat kurva kalibrasi

§  x = 0 ml

y = 1,332 + 0,001(x)

= 1,332 + 0,001 (0)

= 1,332

§  x = 2ml

y = 1,332 + 0,001(x)

= 1,332 + 0,001(2)

= 1,334

§  x = 4

y = 1,332 + 0,001 (x)

= 1,332 + 0,001 (4)

= 1,336

§  x = 6ml

y = 1,332 + 0,001(x)

= 1,332 + 0,001 (6)

= 1,338

§  x = 8ml

y = 1,332 + 0,001(x)

= 1,332 + 0,001 (8)

= 1,34

§  x = 9ml

y = 1,332 + 0,001(x)

= 1,332 + 0,001 (9)

= 1,341

§  x = 10ml

y = 1,332 + 0,001 (x)

= 1,332 + 0,001 (10)

= 1,342

Pengukuran larutan sampel

Indeks bias larutan tugas        : 1,3631                (y)

Persamaan Regresi                  : y =1,332 + 0,001 (x)

                                         y  = 1,332 + 0,001(x)

                                1,3631  = 1,332 + 0,001 (x)

                            0,001 (x)  = 1,3631 – 1,332

                                         x  =

                                         x  =  31,1 %      

Penentuan Nilai Cx       

V₁ . %₁ = V₂ . %₂

                        V₁ . 100% = 10 mL . 31,1 %

V₁ =

V₁ = 3,1 mL

DISKUSI

Indeks bias merupakan perbandingan laju cahaya di ruang hampa terhadap laju cahaya didalam medium berdasarkan hasil yang telah dilakukan. Menggunakan sebuah lensa yang berguna untuk mengatur besar kecilnya cahaya yang keluar dari tabung cahaya. Dengan cara memutar-mutar posisi dan ketinggian tabung sumber cahaya.

                                                                             

KESIMPULAN

Dari praktikum yang telah dilakukan tentang indeks bias dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1)   Semakin besar konsentrasi gliserin atau zat lain, maka indeks bias akan semakin besar pula dan sebaliknya.

2)   Jika Indeks bias diketahui, maka kita bisa menentukan konsentrasi larutan dengan mencari hubungan antara indeks bias dengan konsentrasi.

Dari praktikum yang dilakukan indeks bias Larutan tugas sebesar 1,3631 sehingga dengan menggunkan persamaan regresi y = 1,332 + 0,001(x) yang diperoleh dari pengolahan data deret standar, didapatkan konsentrasi larutan tugas (Cx) sebesar 31,1 % dengan mL = 3,1 mL

DAFTAR PUSTAKA

Khopkar, S.M. 2007. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : UI Press.

Suparno. 1994. Fisika Dasar 2. Jakarta : Erlangga.

Tim Dosen Kimia Analisis Instrumen. 2008. Penuntasan Praktikum Kimia Analisis Instrumen. Makassar : FMIPA UNM.

Zemansky, Sears. 1994. Fisika Untuk Universitas 3 Optika. Jakarta : Bina Cipta.

Khopkar,1990  Konsep Dasar Kimia Analitik. Universitas Indonesia Jakarta

Bassett ,J dkk,1994  Buku Ajar VOGEL Kimia Analitik Kuantitatif Anorganik, Penerbit buku kedokteran EGC. Jakarta

Darmawangsa  Penuntun Praktikum Analisis Instrumental (Dasar-dasar dan penggunaan ) Penerbit CV Grayuna Jakarta