POLARIMETER

Polarimeter merupakan suatu alat yang tersusun atas polarisator dan analisator. Polarimeter adalah Polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya, sedangkan anlisator adalah Polaroid yang dapat menganalisa/mempolarisasikan cahaya.

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 berdasarkan indeks biasnya. Misalnya gula, garam, protein, dsb. Refraktometer ditemukan oleh Dr. Ernest Abbe seorang ilmuan dari German pada permulaan abad 20 (Anonim, 2010).

 

Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya adalah memanfaatkan refraksi cahaya. 

Seperti pada gambar dibawah ini, sebuah sedotan yang dicelupkan ke dalam geals yang berisi air akan terlihat terbengkok. Pada gambar kedua sebuah sedotan dielupkan ke dalam sebuah gelas yang berisi air gula. Terlihat sedotan terbengkok lebih tajam. Hali ini terjadi karena adanya refraksi cahaya. Semakin tinggi konsentrasi bahan terlarut maka sedotan akan semakin terlihat bengkok secara proposional

Alat ini sangat mudah dalam penggunaan dan perawatannya. Untuk menjaga keakuratan pembacaan dari refraktometer ini maka kita harus mengenal  tiap bagian-bagian dari alat ini.

 

• Bagian-Bagian Alat

1.        Day light plate (kaca)

Day light plate berfungsi untuk melindungi prisma dari goresan akibat debu, benda asing, atau untuk mencegah agar sampel yang diteteskan pada prisma tidak menetes atau jatuh.

2.      Prisma (biru)

Prisma merupakan bagian yang paling sensitif terhadap goresan. Prisma berfungsi untuk pembacaan skala dari zat terlarut dan mengubah cahaya polikromatis (cahaya lampu/matahari) menjadi monokromatis.

3.      Knop pengatur skala

Knop pengagtur skala berfungsi untuk mengkalibrasi skala menggunakan aquades. Cara kerjanya ialah knop diputar searah atau berlawanan arah jarum jam hinggan didapatkan skala paling kecil (0.00 untuk refraktometer salinitas, 1.000 untuk refraktometer urine).

4.      Lensa

Lensa berfungsi untuk memfokuskan cahay yang monokromatis.

5.      Handle

Handle berfungsi untuk memegang alat refraktometer dan menjaga suhu agar stabil.

6.      Biomaterial strip

Biomaterial strip teerletak pada bagian dalam alat (tidak terlihat) dan berfungsi untuk mengatur suhu sekitar 18 – 28 ^OC. Jika saat pengukuran suhunya mencapai kurang dari 18 ^OC atau melebihi 28 ^OC maka secara otomatis refraktometer akan mengatur suhunya agar sesuai dengan range yaitu 18 – 28 ^OC.

7.      Lensa pembesar

Sesuai dengan namanya, lensa pembesar berfungsi untuk memperbesar skala yang terlihat pada eye piece.

8.      Eye piece

Eye piece merupakan tempat untuk melihat skala yang ditunjukkan oleh refraktometer.

9.      Skala

Skala berguna untuk melihat , konsentrasi, dan massa jenis suatu larutan.

 

• Macam-macam refraktometer

1.      Refraktometer Abbe

-       Merupakan alat untuk determinasi sacara cepat konsentrasi, kemurnian, kualitas disperse dari sampel cair, padat dan plastik

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

-       Dapat juga digunakan untuk mengukur kadar tetapi kita harus membuat kurva standar

-       Bagian  Refraktometer Abbe : mmpunyai 2 lubang pengamatan

-       Pemeliharaan Refraktometer Abbe :

a.      Setelah dipakai prisma dibersihkan sampai kering

b.      Kalibrasi dengan Larutan bromonophtalehe yang sudah diketahui indeks biasnya

-       Contoh sampel :

a.      Larutan : alcohol, eter

b.      Minyak : wax

c.       Makanan : sari buah, sirup

2.      Refraktometer tangan ( hand Refraktometer)

-       Indeks biasnya sudah dikonversikan sehingga dapat langsung dibaca kadarnya

-       Hanya untuk mengukur kadar zat tertentu saja

-       Bagian  Hand Refraktometer : mmpunyai 1 lubang pengamatan

-       Pemeliharaan hand Refraktometer :

a.      Setelah dipakai prisma dibersihkan sampai kering

b.      Kalibrasi dengan aquades sampai batas biru putih yang menunjukan skala 0.

-       Macam-macam Hand refraktometer :

a.      Hand refraktometer brik untuk gula 0-32%

b.      Hand refraktometeruntuk salt untuk NaCl 0-28%

3.      Refraktometer brik 

• Cara Menggunakan

Cara penggunaan dari alat refraktometer ialah :

1.       Refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan tisu ke arah bawah

2.      Refraktometer ditetesi dengan  aquadest atau larutan NaCl 5% pada bagian prisma dan day light plate

3.      Refraktometer dibersihkan dengan kertas tissue sisa aquadest / NaCl yang tertinggal

4.      Sampel  cairan diteteskan pada prisma 1 – 3 tetes

5.      Skala kemudian dilihat ditempat yang bercahaya dan dibaca skalanya

6.       Kaca dan prisma dibilas dengan aquades / NaCl 5% serta dikeringkan dengan tisu, dan

7.      Refraktometer disimpan di tempat kering

 

• Cara Pembersihan

1.       Day light plate pada refraktometer dibuka

2.      Bersihkan sampel pada bidang prisma dengan menggunakan tissu kering dengan cara diusapkan ke sampel secara perlahan-lahan & hati-hati

3.      Refraktometr setelah dibersihkan dengan tissue lalu dibersihlkan refraktometer menggunakan kertas lensa

4.      Penutup  prisma ditutup secara perlahan-lahan dan disimpan.

TURBIDIMETER

Turbiditas merupakan pengukuran optik dari hamburan sinar yang dihasilkan. Hamburan sinar terjadi karena interaksi antara sinar yang diberikan dengan partikel suspensi yang terdispersi dalam larutan. Partikel-partikel suspensi tersebut dapat berupa lempung alga, material organik, mikroorganisme, material koloid dan bahkan molekul besar sekalipun seperti tannin dan lignin(Saidar,et.al, 2002).

Metode yang biasa digunakan untuk mengukur turbiditas suatu larutan adalah turbidimetri dengan alat turbidimeter. Dasar dari analisis turbidimetri adalah pengukuran intensitas cahaya yang ditranmisikan sebagai fungsi dari konsentrasi fase terdispersi, bilamana cahaya dilewatkan melalui suspensi maka sebagian dari energi radiasi yang jatuh dihamburkan dengan penyerapan, pemantulan, dan sisanya akan ditranmisikan (Khopkar, 2003).

Prinsip umum dari alat turbidimeter adalah sinar yang datang mengenai suatu partikel ada yang diteruskan dan ada yang dipantulkan, maka sinar yang diteruskan digunakan sebagai dasar pengukuran(Day and Underwood, 2002). Di bawah ini adalah salah satu contoh turbidimeter beserta aksesoris lainnya,

(The Hach Model 2100P Portable Turbidimeter) (Hach 15mL Sample Cells)
Keistimewaan :
• hasil pembacaan langsung bentuk digital dalam range 0-1000 NTU
• sangat ideal untuk monitoring pengatur, pengawasan proses, atau studi lapangan
• dua sistem optikal detektornya dikompensasi/diimbangi dengan warna dalam sampel, cahaya fruktuasi dan cahaya sesatan

Bagan sistem kerja dari Hach Model 2100P Portable Turbidimeter:

Sistem yang terdiri sebuah lampu tungsten-filament, detektor 90° untuk memonitor cahaya yang terhambur dan suatu detektor untuk cahaya yang dipancarkan/diteruskan. Mikro prosesor instrumen menghitung perbandingan sinyal dari detektor 90° dan detektor cahaya tranmisi. Teknik perbandingan ini untuk mengoreksi gangguan dari warna atau cahaya material pengabsorpsi ( seperti karbon yang diaktipkan) dan mengkompensasi fluktuasi di (dalam) intensitas lampu, menyediakan stabilitas kalibrasi jangka panjang. Sistem optik ini juga didesain untuk meminimalisasi cahaya sesatan dan meningkatkan akurasi pengukuran.


Berdasarkan bagan di atas mulanya sebuah lampu tungsten-filamen memancarkan sinar radiasi yang kemudian melewati lensa/cermin. Oleh lensa, sinar tersebut disaring dan diteruskan menuju sampel. Karena sampel berisi partikel suspensi, maka beberapa sinar akan dihamburkan dan sebagian lagi diteruskan/ditransmisikan. Sinar yang dihamburkan akan dideteksi oleh detektor 90° , sedangkan sinar yang diteruskan oleh sampel dideteksi oleh detektor yang lain. Rasio dari kedua sinar yang terdeteksi akan digunakan sebagai dasar pengukuran turbiditas larutan, dengan persamaan sebagai berikut:

S = Log P0/P = k.b.N
dimana, S = turbiditas larutan
P0 = intensitas sinar yang datang
P = intensitas sinar yang ditransmisikan
k = konstanta turbiditas
b = tebal media
N = jumlah partikel/mm

Prosedur pengukuran turbiditas:

Keterangan prosedur turbidimeter:


1. Tuangkan atau isikan sebagian sampel ke dalam cell hingga garis batas atas(kira-kira 15 mL)

2. Usap cell menggunakan kain atau tissue yang bersih untuk menghilangkan noda air atau bekas sidik jari

3. Tekan tombol I/O
Instrumen akan terbuka,kemudian tempatkan instrumen pada suatu permukaan (kokoh)/flat.dan jangan memegang instrumen ketika sedang melakukan pengukuran.

4. Masukkan cell sampel dalam ruang cell dengan mengorientasikan tanda garis pada bagian depan ruang cell

5. Pilih daerah/range secara manual atau otomatis dengan menekan tombol RANGE .


6. Memilih mode sinyal rata-rata dengan menekan tombol SIGNAL AVERAGE. Dan monitor akan menunjukkan SIG AVG ketika instrumen sedang menggunakan mode sinyal rata-rata

7. Tekan: READ
Monitor akan menunjukkan --- NTU,kemudian angka turbiditas akan muncul (dalam) NTU. Rekam atau catat angka turbiditas setelah simbol lampu padam

Gambar alat turbidimeter:

Skema kerja turbidimeter: