REFRAKTOMETRI

REFRAKTOMETRI

I.TUJUAN PERCOBAAN

1. Untuk meningkatkan kemampuan melakukan prosedur laboratorium yang sederhana

dengan baik dan efisien

2. Untuk meningkatkan kemampuan mengukur data, melakukan pengamatan dan

pengukuran serta membuat perhitungan yang sistematis

3. Untuk mengetahui cara kerja alat refraktometer Abbe

4. Untuk mengetahui indeks bias dari berbagai macam zat cair

II. DASAR TEORI

Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena

melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Pembiasan cahaya juga dapat

didefinisikan sebagai pembelokan cahaya ketika berkas cahaya melewati bidang batas dua

medium yang berbeda indeks biasnya. Indeks bias mutlak suatu bahan adalah perbandingan

kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di bahan tersebut. Indeks bias relatif

merupakan perbandingan indeks bias dua medium berbeda. Indeks bias relatif medium kedua

terhadap medium pertama adalah perbandingan indeks bias antara medium kedua dengan indeks

bias medium pertama. Pembiasan cahaya menyebabkan kedalaman semu dan pemantulan

sempurna.

Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :

a. Mendekati garis normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat

ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air.

b. Menjauhi garis normal

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke

medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara.

Syarat-syarat terjadinya pembiasan :

1. cahaya melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya;

2. cahaya datang tidak tegaklurus terhadap bidang batas (sudut datang lebih kecil dari 90O)

Beberapa contoh gejala pembiasan yang sering dijumpai dalam kehidupan seharihari

diantaranya :

dasar kolam terlihat lebih dangkal bila dilihat dari atas.

kacamata minus (negatif) atau kacamata plus (positif) dapat membuat jelas pandangan

bagi penderita rabun jauh atau rabun dekat karena adanya pembiasan.

terjadinya pelangi setelah turun hujan.

Indeks Bias

Indeks bias pada medium didefinisikan sebagai perbandingan antara cepat rambat cahaya di

udara dengan cepat rambat cahaya di medium tersebut. Pembiasan cahaya dapat terjadi

dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat

lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian

Huygens (1629-1695) : “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya

dalam suatu zat dinamakan indeks bias.”

Secara matematis, indeks bias dapat ditulis:

n = c / cm

• n = indeks bias

• c = cepat rambat cahaya di ruang hampa (3x10^8 m/s)

• cm = cepat rambat cahaya di suatu medium

atau:

n = ʎ1/ʎ2 = sin ɑ /sin ʙ

• ʎ1 = panjang gelombang 1

• ʎ2 = panjang gelombang 2

• ɑ = sudut datang

• ʙ = sudut bias

Hukum Snelius

Hukum snelius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut

datang dan sudut bias pada cahaya atau gelembang lainnya yang melalui batas antara dua

medium isotopik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari

matematikawan Belanda Willbrord Snellius, yang merupakan salah satu penemuannya.

Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan. Hukum ini

menyebutkan bahwa nisbah sinus sudut dating dan sudut bias adalah

konstas, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang dcivalen adlah nisbah sudut

dating dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kecua medium, yang

sama dengan kebalikan nisbah indeks bias.

Pada tahun 1637, Rene Descartes secara terpisah menggunakan argument heuristic

kekekalan momentum dalam bentuk sinus dalam tulisannya Discourse On Method untuk

menjelaskan hukum ini. Cahaya dikatakan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi pada

medium yang lebih padat karena cahaya adalah gelombang yang timbul akibat terusiknya

plenum, substansi kontinu yang membentuk alam semesta. Dalam bahasa PERANCIS, hukum

snellius disebut Loide Descartesatau Loide Snell-Descartes.

Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)

Pemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat

bening yang berbeda kerapatan optiknya.

• Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara

(medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J).

• Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90° dan dalam hal ini berkas

bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi

dinamakan sudut kritis (sudut batas).

Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90° atau yang mempunyai cahaya

bias berimpit dengan bidang batas.

• Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya

biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air

(dipantulkan)(berkas L). Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat

terjadinya pemantulan internal sempurna :

1) Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih

renggang.

2) Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.

Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan

sehari-hari, diantaranya :

a. Terjadinya fatamorgana

b. Intan dan berlian tampak berkilauan

c. Teropong prisma

d. Periskop prisma

e. Serat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini

digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data

komputer.

Refraktometer

Refraktometer adalah alat ukur untuk menentukan indeks bias cairan atau padat,

bahan transparan dan refractometry. Prinsip pengukuran dapat dibedakan, oleh cayaha,

penggembalaan kejadian, total refleksi, ini adlah pembiasan (refraksi) atau reflaksi total

cahaya yang digunakan. Sebagai prisma umum menggunakan semua tiga prinsip, satu

dengan insdeks bias dikenal (Prisma). Cahaya merambat dalam transisi antara pengukuran

prisma dan media sampel (n cairan) dengan kecepatan yang berbeda indeks bias diketahui

dari media sampel diukur dengan defleksi cahaya.

Salah satu cara untuk membedakan refraktometer berbeda. Klasifikasi dalam

indtrumen pengukuran analog dan digital, refraktometer analog tradisional sering digunakan

sebagai sumber cahaya sinar matahari atau lampu pijar untuk berpisah dengan filter warna.

Detector adalah skala yan dapat dibaca dengan system optic dengan mata

Digital menggunakan refraktometer sebagai sumber cahaya adalah LED. Detektor

adalah sensor CCD yang digunakan sebuah pengukuran temperature kompensasi indeks

bias bergantung pada suhu. Metode pengukuran apalagi refraktometer digunakan dalam

sensor mesin yang lebih kompleks, seperti sebagai sensor hujan dikendaraan atau di

perangkat detector untuk kromotografi cair kinierja tinaggi (HPLC). Disini sering bekerja

terus detector indeks bias digunakan.

Pembiasan Cahaya

Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena

melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan

menjadi dua macam yaitu :

- Mendekati Garis Normal

Cahaya dibiakan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium

optic kurang rapat kemedium optic lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari

udara kedalam air.

- Menjauhi Garis Normal

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium

optic lebih rapat kedalam optic kurang rapat, contoh cahaya merambat dari dalam air

ke udara.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat- alat :

1. Refraktometer ABBE

2. Tissue

Bahan – bahan :

1. Akuades

2. Glukosa 2,5%

3. Glukosa 5%

4. Campuran glukosa + sukrosa 10%

5. Etanol

6. Aseton

IV. CARA KERJA

1. Diuji bahwa air dari bak thermostat sedang disirkulasi melalui prisma dan temperature

kostan pada (250 + 10 )C

2. Prisma yang iluminasi dan refraksi digantung bersama- sama sepanjang satu sisi dan

diklem pada sisi yang berlawanan. Buka klem dan pisahkan prisma. Dibersihkan kedua

permukaan prisma dengan hati- hati dengan tissue yang dibubuhi alcohol. Bila

permukaan prisma sudah bersih dan kering, bawa keduanya bersama- sama dan klem

ditutup.

3. Diberi sampel (1-2 tetes) dengan pipet tetes dalam lubang isian(yang sudah terang

sepanjang persimpangan diantara dua prisma yang diklem)

4. Dengan knop logam knurled (dibawah skala) dapat memutar prisma sepanjang sumbu

horizontal dengan tetap menjaga posisi dari cermin dan teleskop. Prisma diputar sampai

batas diantara medan terang dan gelap terlihat dengan jelas pada teleskop. (jika

pengaturan kompensator Abbe tidak tepat, seberkas sinar berwarna yang tersebar dapat

terlihat pada perbatasan). Cermin diatur sebaiknya untuk dapat memantulkan sinar

sepanjang sumbu teleskop. Posisi terbaik dapat diperoleh dengan mencoba bila zat cair

sudah diberikan, dan suatu saat tidak perlu mengadakan perubahan setelah itu untuk

mendapat sumber cahaya yang mantap.

5. Pada ujung bawah teleskop, terdapat knop logam knurled yang berfungsi mengatur

kompensator Abbe. Pengaturan dianggap benar, jika terlihat batas yang tajam antara

daerah yang terang dan gelap.

6. Prisma diputar hingga batas daerah terang dan gelap tepat berhimpit dengan titik potong

dari garis silang (lensa mata pada teleskop dapat diatur dengan memutarnya) untuk

membuat garis silang berada pada focus yang tajam.

7. Indeks refraksi dapat dibaca dari skala (nD), suatu saat pengaturan yang selanjutnya telah

dibuat. Lensa mata dari pembacaan skala teleskop dapat diatur untuk membuat skal

menjadi focus yang tajam.

8. Untuk menyelesaikan pengukuran, permukaan prisma dibersihkan dan ketika kering,

klem prisma menjadi satu. Dilepaskan penutup protektif peralatan.

9. Prisma, teleskop dan cermin yang jelas dapat diputar sebagai unit tunggal sepanjang

sumbu horizontal. Dengan cara ini memungkinkan untuk membuat permukaan prisma

yang jelas menjadi posisi horizontal. Sehingga, sebagai alternative sampai pada langkah

3, setetes zat cair dapat ditansfer secara langsung ke permukaan prisma.

V. DATA PENGAMATAN

No. Larutan Suhu nD larutan

I II III

1. Aquades 1,3320 1,3320 1,3320

2. Glukosa 2,5% 1,3351 1,3351 1,3351

3. Glukosa 5% 1,3381 1,3381 1,3381

4. Campuaran

Glukosa+sukrosa 10%

300 C 1,3441 1,3441 1,3441

5. Etanol 1,3552 1,3552 1,3552

6. Aseton 1,3320 1,3320 1,3320

VI. PERHITUNGAN

1) Aquades

Menentukan tingkat ketelitian pengukuran :

1,3320 1,3320 0 0

1,3320 1,3320 0 0

1,3320 1,3320 0 0

∑ ꞊ 0

Jadi Aquades pada suhu 300 C adalah 1,3320 ± 0

Kebenaran Praktikum = 100% - 0%

= 100%

2) Glukosa 2,5%

Diketahui : α1 = 1,3351o

α2 = 1,3351o

α3 = 1,3351o

Ditanya : Indeks bias rata – rata = ….?

Jawab :

=

=

=

=

1,3351o 1,3351o 0o 0o

1,3351o 1,3351o 0o 0o

1,3351o 1,3351o 0o 0o

∑ 0o

Standar Deviasi (SD) =

=

=

=

=

Indeks bias rata – rata =

Kesalahan praktikum =

=

Kebenaran praktikum =

=

3) Glukosa 5%


α2 = 1,3381o

α3 = 1,3381o


Jawab :

=

=

=

=

1,3381o 1,3381o 0 0

1,3381o 1,3381o 0 0

1,3381o 1,3381o 0 0

∑ 0


=

=

=

=



=


=

4) Glukosa + Sukrosa 10%


α2 = 1,3441o

α3 = 1,3440o


Jawab :

=

=

=

=

1,3441o 1,3441o 00 0o

1,3441o 1,3441o 0o 0o

1,3441o 1,3441o 0 o 0o

∑ 0o


=

=

=

=



=


=

5) Aseton


α2 = 1,3552o

α3 = 1,3552o


Jawab :

=

=

=

=

1,3552o 1,3552o 0o 0o

1,3552o 1,3552o 0o 0o

1,3552o 1,3552o 0o 0o

∑ 0o


=

=

=

=



=


=

6) Etanol


α2 = 1,3320o

α3 = 1,3320o


Jawab :

=

=

=

=

1,3320o 1,3320o 0o 0o

1,3320o 1,3320o 0o 0o

1,3320o 1,3320o 0o 0o

∑ 0o


=

=

=

=



=


=

VII. PEMBAHASAN

Pada percobaan pengukuran dilaboratorium ini dilakukan pengukuran indeks bias dari

beberapa zat cair dengan menggunakan alat refraktometer Abbe. Prinsip kerja alat ini adalah

didasarkan pada pengukuran sudut kritis yaitu sudut terkecil dari luas bidang dengan garis

normal dalam medium yang indeks biasnya terbesar, dimana sinar dipantulkan seluruhnya. Pada

percobaan ini zat cair yang akan diukur indeks biasnya adalah Glukosa 2.5%, Glukosa 5%,

campuran Glukosa + Sukrosa 10%, Etanol, Aseton . Untuk masing – masing zat akan dilakukan

tiga kali pengulangan untuk memperkecil tingkat kesalahan sehingga bisa mendekati ketepatan.

Sebelum refraktometer dipakai, prisma pada refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan

tissue yang diberi etanol agar permukaan prisma bebas dari debu atau pasir yang dapat

menyebabkan kerusakan pada prisma. Untuk mengecek alat masih dalam keadaan baik dan layak

pakai dilakukan kalibrasi alat dengan menggunakan Aquadest. Hasil pengukuran indeks bias

terhadap aquadest adalah 1,3320. Berdasarkan literature diketahui bahwa indeks bias aquades

pada suhu 30 0C adalah 1,3320. Sehingga dapat disimpulakan bahawa refraktometer ini masih

layak digunakan

Setelah dilakukan percobaab diperoleh data sebagai berikut :

1. Indeks bias rata – rata untuk Aquades adalah 1,3320

2. Indeks bias rata - rata untuk Glukosa 2,5 % adalah 1,3351

3. Indeks bias rata – rata untuk Glukosa 5 % adalah 1,3381

4. Indeks bias rata – rata untuk campuran Glukosa + Sukrosa 10 % adalah 1,3441

5. Indeks bias rata – rata untuk Etanol adalah 1,3552

6. Indeks bias rata – rata untuk Aseton adalah 1,3320.

Dari data diatas dapat dilihat bahwa indeks bias semua cairan diatas lebih besar dari

indeks bias cairan yaitu 1,3320. Indeks bias tertinggi dihasilkan oleh Aseton. Tiap cairan

memiliki indeks bias yang berbeda, walaupun jenis cairannya sama dapat pula terjadi perbedaan

indeks bias seperti pada glukosa yang memiliki konsentrasi yang berbeda. Perbedaan hasil

indeks bias yang pada berbagai macam zat cair dapat disebabkan karena sudut kritis yang

dibentuk oleh zat – zat tersebut lebih besar dari sudut kritis yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar

datang dan sinar bias, yang dibentuk oleh aquadest, dimana semakin besar sudut kritis yang

dibentuk maka semakin banyak sinar datang yang dipantulkan oleh cairan tersebut. Selain itu,

perbedaan indeks bias pada zat cair tersebut dapat pula disebabkan oleh adanya perbedaan

kerapatan, dimana semakin besar kerapatannya maka volumenya akan semakin kecil, sehingga

indeks biasnya akan semakin kecil pula. Dapat pula disebabkan oleh perbandingan perbedaan

kecepatan cahaya pada masing – masing cairan dengan kecepatan cahaya di dalam hampa udara.

Dari data yang diperoleh dapat dilihat bahwa indeks bias pada cairan yang dipakai melebihi satu,

hal ini menunjukkan bahwa kecepatan cahaya dari cairan di medium lebih kecil daripada

kecepatan cahaya di ruang hampa. Dengan demikian maka dapat disimpulkan bahwa Aseton

yang memiliki indeks bias terbesar, menghasilkan sudut kritis yang paling besar diikuti oleh

Campuran Glukosa + Sukrosa 10% glukosa 5% , glukosa 2,5 % dan kemudian yang memiliki

nilai yang sama dengan aquades adalah Etanol.

VIII. KESIMPULAN

Refraktometer adalah alat untuk mengukur indeks suatu zat.

Indeks bias cahaya suatu zat adalah kecepatan cahaya didalam ruang hampa di

bagi dengan kecepatan cahaya dalam suatu zat.

Bagian-bagian dari refraktometer adalah lensa, kaca prisma, fokus, daulight

plate, dan tabung.

Indeks bias dipengaruhi oleh kerapatan, sudut kritis dan kecepatan cahaya

2. Indeks bias aquadest adalah 1,3320

3. Indeks bias rata - rata untuk Glukosa 2,5 % adalah 1,3355

4. Indeks bias rata – rata untuk Glukosa 5 % adalah 1,3372

5. Indeks bias rata – rata untuk campuran Glukosa + Sukrosa 10 % adalah 1,3355

6. Indeks bias rata – rata untuk Etanol adalah 1,3320

7. Indeks bias rata – rata untuk Aseton adalah 1,3557

8. Glukosa 5% memiliki indeks bias terbesar

9. Indeks bias dipengaruhi oleh kerapatan, sudut kritis dan kecepatan cahaya

DAFTAR PUSTAKA

James.1999.Kimia universitas.Jakarta: binarupaksara Job sheet praktikum Purba, Michael. 2000. Kimia 2000 Kelas 2. Jakarta : Erlangga Slowwinski,Emil J. 2003.Chemical Principles in the Laboratory with Qualitative

Analysis.Japan Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Fisika II. Jurusan

Kimia F.MIPA Universitas Udayana : Bukit Jimbaran http://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_refractometer http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snellius http://smpn9depok.files.wordpress.com/2008/10/pembiasan-cahaya.pdf http://swastikayana.wordpress.com/2009/04/08/pembiasan-cahaya/

http://swastikayana.wordpress.com/2009/04/08/pembiasan-cahaya/

http://smpn9depok.files.wordpress.com/2008/10/pembiasan-cahaya.pdf

http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_Snellius

http://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_refractometer

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II

REFRAKTOMETRI

Oleh :

Nama : Henu Sumekar

NIM : 1008105041

Kelompok : VB

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2012

Documents

REFRAKTOMETRI