Tugas Instrumen 8

POLARIMETRI

 Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik yang terdiri dari berbagai panjang gelombang yang dapat bervibrasi kesegala arah. Cahaya putih dapat diubah menjadi cahaya monokromatik (hanya terdiri dari satu panjang gelombang) dengan menggunakan suatu filter atau sumber cahaya yang khusus. Cahaya monokromatik ini disebut cahaya terpolarisasi. Interaksi suatu senyawa organik tertentu dengan cahaya terpolarisasi dianalisis dengan polarimeter. Sedangkan polarimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besaran yang terjadi akibat interaksi suatu senyawa organik dengan cahaya terpolarisasi.

Polarimetri adalah suatu metoda analisa yang berdasarkan pada pengukuran daya putaran optis dari suatu larutan. Daya putaran optis adalah kemampuan suatu zat untuk memutar bidang getar sinar terpolarisir. Sinar terpolarisir merupakan suatu sinar yang mempunyai satu arah bidang getar dan arah tersebut tegak lurus terhadap arah rambatannya. Senyawa optis aktif adalah senyawa yang dapat memutar bidang getar sinar terpolarisir. Zat yang optis ditandai dengan adanya atom karbon asimetris atau atom C kiral dalam senyawa organik, contoh : kuarsa ( SiO₂ ), fruktosa.

Polarimeter dapat digunakan untuk :

1.      Menganalisa zat yang optis aktif

2.      Mengukur kadar gula

3.      Penentuan antibiotik dan enzim

Syarat senyawa yang bisa dianalisa dengan polarimetri adalah :

1.     Memiliki struktur bidang kristal tertentu ( dijumpai pada zat padat)

2.   Memiliki struktur molekul tertentu atau biasanya dijumpai pada zat cair. Struktur molekul adalah struktur yang asimetris,  seperti pada glukosa.

Prinsip dasar polarimetris ini adalah pengukuran daya putar optis  suatu zat yang menimbulkan terjadinya putaran bidang getar sinar terpolarisir. Pemutaran bidang getar sinar terpolarisir  oleh senyawa optis aktif ada 2 macam, yaitu :

1.      Dexro rotary (+), jika arah putarnya ke kanan atau sesuai putaran jarum jam.

2.      Levo rotary (-), jika arah putarnya ke kiri atau berlawanan dengan putaran jarum jam.

Jenis – jenis polarimeter :

1.      Spektropolarimeter

Merupakan satu jenis polarimeter yang dapat digunakan untuk mengukur aktifitas optik dan besarnya penyerapan. Pada alat ini mula – mula sinar berada dari lampu akan melalui suatur monokromator dan melewati suatu polarisator untuk menghasilkan sinar terpolarisir. Polarisator ini berhubungan langsung dengan modulator yang berguna untuk menghatur tingkat sinar yang terpolarisasi secara elektris yang dapat diamati pada servo amplifier. Kemudian sinar melewati sampel dan analisator sebelum mencapai tabung pengadaan sinar, dan dapat dilakukan dengan pengamatan pada indikator.

2.Optical rotatory dispersion ( ORD )

Alat ini merupakan modifikasi dari spektropolarimeter, prinsipnya sama dengan spektropolarimeter, tetapi terdapat perbedaan yaitu pada ORD ini sinar diatur berdasarkan tingkat polarisasinya, yaitu pada frekuensi 12 Hz oleh motor driven yang menyebabkan polarisator bergerak – gerak dan membentuk sudut 1 atau 2 derajat atau lebih. Selain itu servoamplifiernya hanya dapat merespon pada frekuensi 12 Hz sehingga servomotor akan mengatur analisator secara kontinu dan servomotor juga memposisikan penderkorder untuk menghasilkan suatu grafik.

3.      Circular Dichroism Apparatus ( CDA )

CDA ini merupakan modifikasi dari spektrofotometer konfensional yang digunakan untuk menentukan dua serapan atau absorban. Nilai polarisasi sekular ini dapat ditentukan dalam 2 langkah, yaitu yang pertama sinar harus mengalami polarisasi bidang dan kedua yaitu sinar terpolarisasi tersebut diubah menjadi komponen terpolarisasi sirkular kanan dan sirkular kiri. Untuk mengubah komponen menjadi terpolarisasi sekular kanan dan kiri, dapat digunakan tiga tipe alat, yaitu the Fresnel rhomb, modulator pockets elektro-optik dan modulator tekanan photo-elastic.

4.      Saccarimeter 

Alat ini hanya dapat digunakan untuk menentukan kadar gula.

Sinar mempunyai arah getar atau arah rambat kesegala arah dengan variasi warna dan panjang gelombang yang dikenal dengan sinar polikromatis. Untuk menghasilkan sinar monokromatis, maka digunakan suatu filter atau sumber sinar tertentu. Sinar monokromatis ini akan melewati suatu prisma yang terdiri dari suatu kristal yang mempunyai sifat seperti layar yang dapat menghalangi jalannya sinar, sehingga dihasilkan sinar yang hanya mempunyai satu arah bidang getar yang disebut sebagai sinar terpolarisasi. Rotasi spesifik disimbolkan dengan [α]   sehingga dapat dirumuskan :

[α]    = α / dc

Dimana :   

α = besar sudut yang terpolarisasi oleh suatu larutan dengan konsentrasi c gram zat terlarut per mL larutan.

d = merupakan panjang lajur larutan ( dm )

c = merupakan konsentrasi ( gram/mL ).

Karena panjang gelombang yang sering digunakan adalah 589,3 nm yaitu garis D lampu natrium dan suhu standar 20^oC, maka [α]^T  ditulis menjadi [α].

Hal-hal yang dapat mempengaruhi sudut putar suatu larutan adalah sebagai berikut :

1.      Jenis zat.

Masing – masing zat memberikan sudut putaran yang berbeda terhadap bidang getar sinar terpolarisir.

2.      Panjang lajur larutan dan panjang tabung.

Jika lajur larutan diperbesar maka putarannya juga makin besar.

3.      Suhu.

Makin tinggi suhu maka sudut putarannya makin kecil, hal ini disebabkan karena zat akan memuai dengan naiknya suhu sehingga  zat yang berada dalam tabung akan berkurang.

4.      Konsentrasi zat

Konsentrasi sebanding dengan sudut putaran, jika konsentrasi dinaikkan maka putarannya semakin besar.

5.      Jenis sinar ( panjang gelombang)

Pada panjang gelombang yang berbeda zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda.

6.      Pelarut

Zat yang sama mempunyai nilai putaran yang berbeda dalam pelarut yang berbeda.

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 berukuran kecil, biasanya mempunyai ukuran panjang 0,5 ; 1 ; 2 dm. Wadah sampel ini harus dibersihkan secara hati-hati dan tidak bileh 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 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 diiamati dengan mata

 






 -->

REFRAKTOMETER

 

 

 Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar / konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein dsb. Prinsip kerja dari refractometer sesuai dengan namanya adalah dengan memanfaatkan refraksi cahaya. Seperti terlihat pada Gambar di bawah ini sebuah sedotan yang dicelupkan ke dalam gelas yang berisi air akan terlihat terbengkok. Pada Gambar kedua sebuah sedotan dicelupkan ke dalam sebuah gelas yang berisi lauran gula. Terlihat sedotan terbengkok lebih tajam. Fenomena ini terjadi karena adanya refraksi cahaya. Semakin tinggi konsentrasi bahan terlarut (Rapat Jenis Larutan), maka sedotan akan semakin terlihat bengkok secara proporsional. Besarnya sudut pembengkokan ini disebut Refractive Index (nD). Refractometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari German pada permulaan abad 20.

 

BAGIAN-BAGIAN DARI REFRAKTOMETER:

1. Probe Refraktometer : Probe berwarna biru ini merupakan bagian yang paling sensitif dari refraktometer. Probe berfungsi untuk membaca kadar garam pada air. Jangan biarkan probe tergores, karena akan mengurangi keakuratan pembacaan.

2. Penutup Probe Refraktometer : Penutup probe berwarna putih transparan, berfungsi untuk melindungi probe dari debu, atau benda-benda lain yangdapat membuat probe tergores. Selain itu penutup probe juga berfungsiuntuk menjaga air tidak tergeser/jatuh saat di teteskan ke dalam probe.Saat digunakan untuk pengukuran buka penutup probe ke arah atastetaskan air yang akan di ukur lalu turunkan penutup probe secara perlahan.

3. Mur Kalibrasi : Mur kalibrasi berfungsi untuk menyesuaikan nilai bacaandari refraktometer, di gunakan apabila refraktometer ketika membaca air aquades tidak menunjukkan nilai nol.

4. Handle/Pegangan : Handle/Pegangan berupa grid yang memanjang dari bagian mur kalibrasi sampai pengatur cahaya. Handle/ pegangan berfungsiuntuk memegang refraktometer. Grid membuat refraktometer mudahdipegang.

5. Pengatur Cahaya : pengatur cahaya berfungsi untuk mengatur cahaya yangmasuk, sehingga dalam melihat hasil bacaan menjadi lebih jelas.

6. Lensa : lensa berfungsi untuk mata dalam melihat hasil bacaan dari kadar garam pada air

Adapun prinsip kerja dari refractometer dapat digambarkan sebagai berikut :

1. Dari gambar dibawah ini terdapat 3 bagian yaitu : Sample, Prisma dan Papan Skala. Refractive index prisma jauh lebih besar dibandingkan dengan sample.
2. Jika sample merupakan larutan dengan konsentrasi rendah, maka sudut refraksi akan lebar dikarenakan perbedaan refraksi dari prisma dan sample besar. Maka pada papan skala sinar “a” akan jatuh pada skala rendah.
3. Jika sample merupakan larutan pekat / konsentrasi tinggi, maka sudut refraksi akan kecil karena perbedaan refraksi prisma dan sample kecil. Pada gambar terlihar sinar “b” jatuh pada skala besar.

Dari penjelasan di atas jelas bahwa konsentrasi larutan akan berpengaruh secara proporsional terhadap sudut refraksi. Pada prakteknya Refractometer akan ditera pada skala sesuai dengan penggunaannya. Sebagai contoh Refractometer yang dipakai untuk mengukur konsentrasi larutan gula akan ditera pada skala gula. Begitu juga dengan refractometer untuk larutan garam, protein dll.

Konsentrasi bahan terlarut sering dinyatakan dalam satuan Brix(%) yaitu merupakan pronsentasi dari bahan terlarut dalam sample (larutan air). Kadar bahan terlarut merupakan total dari semua bahan dalam air, termasuk gula, garam, protein, asam dsb. Pada dasarnya Brix(%) dinyatakan sebagai jumlah gram dari cane sugar yang terdapat dalam larutan 100g cane sugar. Jadi pada saat mengukur larutan gula, Brix(%) harus benar-benar tepat sesuai dengan konsentrasinya.

Ada empat jenis refraktometer utama:

1.refraktometer genggam tradisional (traditional handheld refractometers)

2.refraktometer genggam digital (digital handheld refractometers)

3.laboratorium ataurefraktometer Abbe(  Abbe refractometers) dan

4.proses refraktometer inline (inline process refractometers).

Ada juga Refractometer Rayleigh yang digunakan (biasanya) untuk mengukur indeks bias gas.

Dalam kedokteran hewan (veterinary medicine), refractometer digunakan untuk mengukur jumlah protein plasmadalam sampel darah danberat jenis urin. Dalam gemmology, refractometer digunakan untuk membantu mengidentifikasi bahan permata dengan mengukur indeks biasnya.

REFRAKTOMETER ABBE 

Alat ini pertama ditemukan oleh Ernst Abbe (1840 - 1905) yang bekerja untuk Perusahaan Zeiss di Jena, Jerman pada akhir 1800-an. Instrumen pertamat erdiri  dari  termometer  dan  air  yang  bersirkulasi  yang  berfungsi  untu kmengontrol suhu instrumen dan cairan.

Kegunaan Refraktometer Abbe:

•      Dapat digunakan untuk mengukur bermacam-macam indeks bias suatu larutan

•      Dapat digunakan untuk mengukur kadar tetapi kita harus membuat kurva standar.

Refraktometer Abbe merupakan alat untuk determinasi secara cepat konsentrasi, kemurnian, kualitas-kualitas dispersi dari sampel cair, padat dan plastik.
Syaratnya : hanya bahan yang jernih, transparan dan Opaque dapat diukur pada sinar yang ditransmisikan dan direfleksikan.
Contoh sampel :
- Larutan : alkohol, eter
- Minyak : wax
- Makanan : sari buah, syrup, lar, gula dll.
- Resin : bahan sintetik
- Kaca optik.

A = LENSA                            D = TEMPAT TERMOMETER

B = TEMPAT SAMPEL         E = SELANG

C = SKALA                           F = CERMIN

Prinsip Pengukuran

Prinsip pengukurannya adalah dengan sinar yang ditransmisikan Sinar kasa / sumber sinar prisma sampel telescope

SOP

1.       Lensa refraktometer dibersihkan dari kotoran-kotoran dengan kapas yangtelah dibasahi dengan Xylol

2.       Alirkan air melalui refraktometer agar alat berada pada suhu pembacaan(suhu ini tidak boleh berada lebih kecil/besar 20C dari suhu pembanding).

3.       Kemudian dicoba mengukur indeks bias air suling terlebih dahulu.

4.       Cairan yang akan ditetapkan indeks biasnya diteteskan pada lensa prismadengan pipet tetes.

5.       Setelah terlihat adanya perbedaan terang dan gelap, kemudian bacalah besarnya indeks bias pada angka yang ditunjukan oleh skala. Setelah terlihat jelas adanya perbedaan terang dan gelap pembacaan dilakukan beberapa kali dan setiap pembacaan hanya boleh dilakukan apabila suhu dalam keadaan stabilf) Angka rata-rata dari pembacaan adalah Indeks bias bahan umumnya indeks bias sudah dikonversikan oleh alat, sehingga dapat langsung dibaca kadarnya. Hanya untuk mengukur kadar zat tertentu saja dan terbatasi jika kadar tidak terbaca misalnya : terlalu pekat maka harus diencerkan. Hasil akhir dikalikan dengan pengenceran.

Cara Perawatan

•   Setelah dipakai : prisma dibersihkan sampai kering.

•   Perlu ditera / kalibrasi

       a. Lar. Bromonophtalehe yang sudah diketahui indeks biasnya.
       b. Prisma

Prosedur Kalibrasi :

•   Lensa refraktometer dibersihkan dari kotoran-kotoran dengan kapas yang telah dibasahi dengan xylol.

•   Alirkan air melalui refraktometer agar alat berada pada suhu pembacaan (suhu ini tidak boleh  berada lebih kecil/besar 20C dari suhu pembanding). Suhu disesuaikan /dikondisikan 200C.

•   Teteskan air suling pada lensa prisma dengan pipet tetes.

•    Setelah terlihat adanya perbedaan terang dan gelap, kemudian bacalah besarnya indeks bias air suling. Bila belum terlihat adanya perbedaan terang dan gelap, maka tepatkanlah menggunakan kunci sampai perbedaannya terlihat jelas.

•     Indeks bias air suling kemudian dibaca.

-->

HAND REFRAKTOMETER

 

-     Indeks bias sudah dikonversikan hinga dapat langsung dibaca kadarnya.
-     Hanya untuk mengukur kadar zat tertentu saja dan terbatasi jika kadar tidak terbaca misalnya : terlalu pekat maka harus di encerkan. Hasil akhir dikalikan dengan pengenceran.

Macam-macam Hand Refraktometer:
- Hand Refraktometer brik untuk gula 0 – 32 %
- Hand Refraktometer salt untuk NaCl 0 – 28 %

Penggunaan Refraktometer :
Larutan yan diukur indeks bias/ kadar diteteskan pada prisma Refrak. Langsung dibaca hasilnya.
Catatan : pada waktu meneteskan, jangan sampai ada gelembung udara.

Sebuah digital handheld refractometer  adalah alat untuk mengukur indeks bias dari bahan. Kebanyakan beroperasi pada sudut kritis dengan prinsip umum yang sama dengan traditional handheld refractometer . Perbedaannya adalah bahwa cahaya dari sumber cahaya LED difokuskan pada bagian bawah atau elemen prisma. Ketika sampel cair diaplikasikan pada permukaan pengukuran prisma, beberapa cahaya ditularkan / ditransmitansikan melalui larutan dan hilang, sedangkan sisanya cahaya tercermin ke linear array of  photodiodes menciptakan garis bayangan

# Hand Refraktometer :
- Mempunyai 1 lubang pengamat .
- Dibaca skala yang ditunjukan batas biru putih
- Sebelum ditetesi zat setelah ditetesi zat/ larutan

Terjadinya Pembiasan karena cahaya menembus median yang lebih rapat indeks bias dipengaruhi oleh : temperatur dan tekanan. Semakin tinggi temperatur atau semakin rendah tekanan maka kerapatan median semakin kecil.

Cara perawatan

- Setelah dipakai, bagian prisma dibersihkan sampai kering.
- Perlu ditera dengan aquades, sampai batas biru putih yang menunjukan skala 0.

Hal ini sebaiknya sebelum dipakai ditera dulu.
- Dapat dipakai : kapas/ kertas tissue untuk membersihkan prisma.