Kurva Kalibrasi
Indeks Bias Vs Konsentrasi
Konsentrasi Larutan Gula (%)
Indeks BIas
LAPORAN PRAKTIKUM
KIMIA FISIKA II
REFRAKTOMETRI
Oleh :
Kelompok 7
Heni Suhardini Putri / 140332600436 (**)
Intan Oktaiani / 140332602930
Irfan / 140332605200
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
SEPTEMBER 2015
PERCOBAAN 2
REFRAKTOMETRI
TUJUAN
Memahami prinsip kerja refraktometri dan menentukan konsentrasi laruan gula melalui kurva kalibrasi.
DASAR TEORI
Refraktometer adalah perangkat laboratorium atau lapangan untuk mengukur kadar atau konsentrasi bahan terlarut seperti gula, garam, protein, dan lain-lain berdasarkan pada pengukuran indeks bias cairan tersebut. Indeks bias (refraction) dihitung dari Hukum Snell dan dapat dihitung dari komposisi bahan menggunakan hubungan Gladstone-Dale. Ada empat jenis refraktometer utama yaitu:
Refraktometer genggam tradisional (tradisional handheld refractometers).
Refraktometer genggam digital (digital handheld refractometers).
Laboratorium atau refraktometer Abbe (Abbe refraktometers).
Proses refraktometer inline (inline process refrakctometers).
Refraktor Abbe ditemukan oleh Ernst Abbe (1840 – 1905) yang bekerja untuk Perusahaan Zeiss di Jena, Jerman pada akhir 1800-an. Refraktometer Abbe adalah refraktometer untuk mengukur indeks bias cairan, padatan dalam cairan atau serbuk dengan indeks bias dari 1,300 sampai 1,700 dengan ketelitian sampai 0,001 dan dapat diperkirakan sampai 0,0002 dari gelas skala di dalam dan persentase padatan 0 sampai 95%.
Indeks bias adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam udara dengan kecepatan cahaya dalam zat tersebut. Indeks bias berfungsi untuk identifikasi zat kemurnian. Umumnya alat dirancang untuk digunakan dengan cahaya putih. Untuk mencapai kestabilan, alat harus dikalibrasi dengan menggunakan plat glass standart.
Hukum pembiasan cahaya adalah sinar datang, sinar bias, dan garis normal terletak pada satu bidang. Perbandingan sinus sudut datang dan sinus sudut bias cahaya yang memasuki bidang batas dua medium yang berbeda selalu bernilai tetap (konstant). Jika cahaya masuk dari suatu medium ke medium lain frekuensi cahaya tidak berubah tetapi cepat rambatnya akan berubah.
Perbandingan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa (c) dengan cepat rambat cahaya dalam medium (v) disebut indeks bias mutlak dari medium (n). Dirumuskan sebagai berikut :
n= cv ..……..(1)
Cepat rambat dalam medium (v) lebih kecil dibandingkan cepat rambat dalam ruang hampa (c). Hali ini disebabkan oeh redaman osilasi dari atom-atom daam medium. Dengan kata lain bahwa cepat rambat cahaya (v) dittukan atom-atom dalam medium dan ini berakibat pada harga indeks bias (n). Secara atomik harga indeks bias dirumuskan :
n=1+N .e2me . 0 x fiwi ………….(2)
N = jumlah atom per satuan volume
e = elektron
me = massa elektron
wi = frekuensi krakteristik
ϵo = permitivitas ruang hampa
Dalam persamaan (2) dapat dipahami bahwa indeks bias berbanding lurus dengan jumlah atom per satuan volume. Dengan kata lain besar konsentrasi larutan, semakin besar pula indeks biasnya. Pada percobaan penentuan kadar gula pada percobaan ini didassarkan indeks bias larutan gua dengan menggunakan alat refraktometri.
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.
Pengukuran ini 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 0o – 90o, maka cahaya dibiaskan keluar dengan berbagai sudut yang besarnya berlainan untuk setiap warna cahaya.
ALAT DAN BAHAN
Alat :
Refraktometer
Pipet ukur 10mL
Pipet volume 25mL
Beaker glass 50mL
Pengaduk
Tabung reaksi
Bahan :
Gula
Aquades
LANGKAH KERJA
No
Langkah Kerja
Foto
1
Ditimbang gula pasir
± 25gram
2
Dibuat larutan gula dengan konsentrasi 50% berat dengan dicampur 25gram gula dan 25 gram air
3
Diambil 40 mL larutan gula 50% dan ditambahkan aquadest 10 mL (untuk membuat larutan konsentrasi 40%).
Diambil 37,5 mL larutan gula 40% dan ditambahkan aquadest 12,5 mL (untuk membuat larutan gula 30%)
Diambil 33,3 mL larutan gula 30% dan ditambahkan aquadest 16,7 mL (untuk membuat larutan gula 20%)
Diambil 25 mL larutan gula 20%, dan ditambahkan 25 mL aquadest (untuk membuat larutan 10%)
Konsentrasi 0% digunakan aquadest biasa.
4
Dilakukan pengukuran indeks bias, dengan menguji larutan yang konsentrasinya rendah yaitu 0%, 10%, 20%, 30%, 40% dn 50%
DATA HASIL PENGAMATAN
Pada percobaan Refraktometri ini dilakukan dengan cara beberapa tahapan. Tahap yang pertama adalah dengan membuat larutan gula dengan beberapa konsentrasi yaitu 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, dan 0%. Larutan tersebut dibuat dengan cara mengencerkan atau mencampurkan 25 gram gula dengan 25 gram air (+/- 25ml air) untuk larutan gula dengan konsentrasi yang pertama yaitu 50%.
Lalu dilakukan pengenceran sebagai berikut :
Larutan gula dengan konsentrasi 40%
V2 = 50 mL M1 = 50%
M2 = 40%
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (40 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 10 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (40 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 10 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 40% . 50 mL50%
V1= 40 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 30%
V2 = 50 mL M1 = 40%
M2 = 30%
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (37,5 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 12,5 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (37,5 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 12,5 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 30% . 50 mL40%
V1= 37,5 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 20%
V2 = 50 mL M1 = 30%
M2 = 20%
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (33,3 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 16,7 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (33,3 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 16,7 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 20% . 50 mL30%
V1= 33,3 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 10%
V2 = 50 mL M1 = 20%
M2 = 10%
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (25 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 25 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 50 mL, maka V1 (25 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 25 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 10% . 50 mL20%
V1= 25 mL
Selanjutnya larutan gula dengan berbagai konsentrasi itu diamati dan dicatat indeks bias pada refraktometer, sehingga diperoleh data sebagai berikut :
No
Larutan Gula
Indeks bias (n)
Rata-rata indeks bias
1
2
3
1
50%
1,3955
1,3955
1,3955
1,3955
2
40%
1,3850
1,3850
1,3850
1,3850
3
30%
1,3730
1,3730
1,3740
1,3733
4
20%
1,3640
1,3640
1,3640
1,3640
5
10%
1,3510
1,3510
1,3510
1,3510
6
0%
1,3370
1,3370
1,3370
1,3370
7
Sampel X
1,3575
1,3570
1,3570
1,3572
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Percobaan yang dilakukan yaitu menentukan konsentrasi suatu larutan gula (Larutan X yang belum diketahui konsentrasinya) melalui kurva kalibrasi. Percoaan ini didasarkan pada prinsip bahwa penentuan kadar atau konsentrasi larutan gula didasarkan pada indeks bias larutan gula dengan menggunakan alat refrakometer.
Refraktometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kadar bahan terlarut dengan memanfaatkan rekasi cahaya. Prinsip kerja alat tersebut adalah jika 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.
Pengukuran ini 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 0o – 90o, maka cahaya dibiaskan keluar dengan berbagai sudut yang besarnya berlainan untuk setiap warna cahaya.
Konsentrasi gula yang diuji indeks biasnya yaitu 50%, 40%, 30%, 20% dan 10% serta air murni (0%) dan sampel X. Dari data yang diperoleh didapatkan nilai indeks bias rata-rata larutan gula 0% atau air murni adalah 1,3370. Indeks bias rata-rata larutan gula 10% adalah 1,3510. Indeks bias rata-rata larutan gula 20% adalah 1,3640. Indeks bias larutan gula 30% adalah 1,3733. Indeks bias lartan gula 40% adalah 1,3850. Indeks bias rata-rata larutan gula 50%adalah 1,3955.
Indeks bias rata-rata sampel X (konsentrasi sampel X belum diketahui) adalah 1,3572.
Perbedaan nilai rata-rata indeks disebabkan karena adanya perbedaan konsentrasi dari masing-masing larutan gula, jika larutan memiliki konsentrasi lebih besar akan mempunyai kerapatan antar molekul yang lebih kecil, sehingga indeks biasnya semakin besar dan begitu juga sebaliknya.
No
Larutan Gula
Indeks bias (n)
Rata-rata indeks bias
1
2
3
1
50%
1,3955
1,3955
1,3955
1,3955
2
40%
1,3850
1,3850
1,3850
1,3850
3
30%
1,3730
1,3730
1,3740
1,3733
4
20%
1,3640
1,3640
1,3640
1,3640
5
10%
1,3510
1,3510
1,3510
1,3510
6
0%
1,3370
1,3370
1,3370
1,3370
7
Sampel X
1,3575
1,3570
1,3570
1,3572
Kurva kalibrasi
Indeks bias (n)pada sumbu Y Vs Konsentrasi (%)pada sumbu X
Dari kurva kalibrasi diatas, diperoleh persamaan linier
y=0,115 x + 1,338
Persamaan ini digunakan untuk mengetahui konsentrasi sampel x dengan carasebagai berikut :
Indeks bias sampel X = 1,3572 Sumbu Y
Konsentrasi Sampel X adalah :
y=0,115 x + 1,338
n=0,115 C + 1,338
1,3572 =0,115 C + 1,338
1,3572 - 1,338=0,115 C
0,0192=0,115 C
C =0,01920,115
C =0,1669
Konsentrasi Larutan X dalam %
Konsentrasi Larutan X=0,1669 x 100%
Konsentrasi Larutan X=16,69 %
Konsentrasi Larutan Sampel X berdasarkan persamaan garis
KESIMPULAN
Menentukan kadar atau konsentrasi suatu larutan dapat dilakukan dengan menggunakan Rrefraktometer.
Konsentrasi senyawa X sebesar 16,69%
Persamaan linear y=0,115 x + 1,338
Besarnya indeks bias larutan gula sebanding dengan konsentrasinya. Semakin besar konsentrasi larutan gula, maka semakin besar pula indeks biasnya.
DAFTAR PUSTAKA
Alex. 2013. Refraktometer. (Online), (http://Praktikum KF Refraktometri/ literatur refrakto/LAPORAN REFRAKTOMETER.html), diakses tanggal 1 September 2016
Sukarjo. 1989. Kimia Fisika. Jakarta: Bina Aksara
Fernandes, Agustin. 2015. Mengukur Indeks Bias dengan Refraktometer, (Online), (Refraktometri/literatur refrakto/Mengukur Indeks Bias Senyawa Dengan Alat Refraktometer - KIMIATIP fix 1 _ Halaman Statis.htm) diakses tanggal 2 September 2016
Fina yuni. 2013. Laporan praktikum kimia fisik II. (online), (http://yunifina.blogspot.co.id/2013/10/blog-post_8.html ), diakses tanggal 3 September 2016
Oka Putra. 2013.Refraktoetri(Online), (https://www.academia.edu/8845039/ REFRAKTOMETRI), diakses tanggal 3 September 2016
Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2016. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika II. Malang : Universitas Negeri Malang
Jawaban Pertanyaan
Apa yang dimaksud dengan konsentrasi larutan, dan dapat dintakan dengan apa saja?
Jawab :
Konsentrasi suatu larutan merupakan ukuran yang digunakan untuk menyatakan kuantitas zat terlarut dalam suatu pelarut atau larutan. Konsentrasi dapat dinyatakan dalam persen massa (% w/w), persen volume (% v/v), dan persen massa/volum (% w/v), bagian per juta (ppm), bagian per miliar (ppb), dan bagian per triliun (ppt), fraksi mol (XA atau XB) dan persen mol, molaritas (M), dan molalitas (m).
Berapa mL air yang harus dicampurkan dengan 50 gram gula untuk membuat Larutan 50%?
JAWAB :
Massa larutan gula = 50 gram
Volume air yang harus ditambahkan = X massa pelarut (air)
% massa= massa gulamassa campuran x 100%
50% = 50 gram gula(50 gram+X) x 100%
50%100% = 50 gram gula(50 gram+X)
12 = 50 gram gula(50 gram+X)
1 . 50 gram+X= 2 x 50 gram gula
50 gram+X= 100 gram
X = 100 gram - 50 gram
X = 50 gram
Jadi, volume air yang harus ditambahkan adalah 50 gram air atau 50 mL air.
Berapa mL air yang harus ditambahkan pada larutan gula 50% untuk membuat larutan gula 40%, 30%, 20%, 10% ?
JAWAB :
Misal : Konsentrasi awal larutan gula 50% dibuat dari 50 gram gula dengan 50 mL air jadi volume awal 100 mL
Pengenceran dilakukan untuk membuat V2 = 100 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 40%
V2 = 100 mL M1 = 50%
M2 = 40%
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (80 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 20 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (80 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 20 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 40% . 100 mL50%
V1= 80 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 30%
V2 = 100 mL M1 = 40%
M2 = 30%
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (75 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 25 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (75 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 25 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 30% . 100 mL40%
V1= 75 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 20%
V2 = 100 mL M1 = 30%
M2 = 20%
Untuk mencapai V2 =100 mL, maka V1 (66,7 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 33,3 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 =100 mL, maka V1 (66,7 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 33,3 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 20% . 100 mL30%
V1= 66,7 mL
Larutan gula dengan konsentrasi 10%
V2 = 100 mL M1 = 20%
M2 = 10%
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (50 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 50 mLM1 . V1= M2 . V2
Untuk mencapai V2 = 100 mL, maka V1 (50 mL) ditambahkan Aquades sebanyak 50 mL
V1= M2 . V2M1
V1= 10% . 100 mL20%
V1= 50 mL
Nyatakan soal 2 dan 3 dalam Molaritas!
JAWAB :
Soal no. 2
Larutan gula 50%
Massa larutan gula = 50 gram
Volume air yang harus ditambahkan = 50 mL
Massa molar gula = 180 g/mol
M= massa gulaMm gulaV air= 50 g180 g/mol50 mL = 0,278 mol50 mL x 1000 mL1 L
M = 278 mol50 L
M = 5,56 M
Soal no 3
Larutan gula 40%
Massa larutan gula = 40 gram
Volume air yang harus ditambahkan = 60 mL
Massa molar gula = 180 g/mol
M= massa gulaMm gulaV air= 40 g180 g/mol60 mL = 0,222 mol60 mL x 1000 mL1 L
M = 222 mol60 L
M = 3,7 M
Larutan gula 30%
Massa larutan gula = 30 gram
Volume air yang harus ditambahkan = 70 mL
Massa molar gula = 180 g/mol
M= massa gulaMm gulaV air= 30 g180 g/mol70 mL = 0,167 mol70 mL x 1000 mL1 L
M = 167 mol70 L
M = 2,38 M
Larutan gula 20%
Massa larutan gula = 20 gram
Volume air yang harus ditambahkan = 80 mL
Massa molar gula = 180 g/mol
M= massa gulaMm gulaV air= 20 g180 g/mol80 mL = 0,111 mol80 mL x 1000 mL1 L
M = 111 mol80 L
M = 1,38 M
Larutan gula 10%
Massa larutan gula = 10 gram
Volume air yang harus ditambahkan = 90 mL
Massa molar gula = 180 g/mol
M= massa gulaMm gulaV air= 20 g180 g/mol80 mL = 0,055 mol90 mL x 1000 mL1 L
M = 55 mol90 L
M =0,617 M
