Ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.
Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika kutub utara magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.
Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.
Tujuan Percobaan
Setelah melakukan eksperimen dan menganalisis data,Anda diharapkan untuk mampu :
Mengenal dan mempraktekan kaidah tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet pada sebuah kawat yang mengalirkan listrik
Menjelaskan Hukum Faraday tentang induksi dan bagaimana sebuah tegangan dapat dihasilkan
Mengenal Hukum Lenz dan Permeabilitas magnet
Bab II. Kajian Pustaka
A. Induksi elektromagnetik
Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks magnetic. Fluks magnetic adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.
GGL INDUKSI
Kemagnetan dan kelistrikan merupakan dua gejala alam yang prosesnya dapat dibolak-balik. Ketika H.C. Oersted membuktikan bahwa di sekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet (artinya listrik menimbulkan magnet), para ilmuwan mulai berpikir keterkaitan antara kelistrikan dan kemagnetan. Tahun 1821 Michael Faraday membuktikan bahwa perubahan medan magnet dapat menimbulkan arus listrik (artinya magnet menimbulkan listrik) melalui eksperimen yang sangat sederhana. Sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan dapat menghasilkan arus listrik pada kumparan itu. Galvanometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya arus listrik yang mengalir. Ketika sebuah magnet yang digerakkan masuk dan keluar pada kumparan (seperti kegiatan di atas), jarum galvanometer menyimpang ke kanan dan ke kiri. Bergeraknya jarum galvanometer menunjukkan bahwa magnet yang digerakkan keluar dan masuk pada kumparan menimbulkan arus listrik. Arus listrik bisa terjadi jika pada ujung-ujung kumparan terdapat GGL (gaya gerak listrik). GGL yang terjadi di ujung-ujung kumparan dinamakan GGL induksi. Arus listrik hanya timbul pada saat magnet bergerak. Jika magnet diam di dalam kumparan, di ujung kumparan tidak terjadi arus listrik.
1. Penyebab Terjadinya GGL Induksi
Ketika kutub utara magnet batang digerakkan masuk ke dalam kumparan, jumlah garis gaya-gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan bertambah banyak. Bertambahnya jumlah garis- garis gaya ini menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir menggerakkan jarum galvanometer. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan cara memerhatikan arah medan magnet yang ditimbulkannya. Pada saat magnet masuk, garis gaya dalam kumparan bertambah. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat mengurangi garis gaya itu. Dengan demikian, ujung kumparan itu merupakan kutub utara sehingga arah arus induksi
Ketika kutub utara magnet batang digerakkan keluar dari dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet yang terdapat di dalam kumparan berkurang. Berkurangnya jumlah garis-garis gaya ini juga menimbulkan GGL induksi pada ujung-ujung kumparan. GGL induksi yang ditimbulkan menyebabkan arus listrik mengalir dan menggerakkan jarum galvanometer. Sama halnya ketika magnet batang masuk ke kumparan. pada saat magnet keluar garis gaya dalam kumparan berkurang. Akibatnya medan magnet hasil arus induksi bersifat menambah garis gaya itu. Dengan demikian, ujung, kumparan itu merupakan kutub selatan, sehingga arah arus induksi .Ketika kutub utara magnet batang diam di dalam kumparan, jumlah garis-garis gaya magnet di dalam kumparan tidak terjadi perubahan (tetap). Karena jumlah garis-garis gaya tetap, maka pada ujung-ujung kumparan tidak terjadi GGL induksi. Akibatnya, tidak terjadi arus listrik dan jarum galvanometer tidak bergerak. Jadi, GGL induksi dapat terjadi pada kedua ujung kumparan jika di dalam kumparan terjadi perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). GGL yang timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan disebut GGL induksi. Arus listrik yang ditimbulkan GGL induksi disebut arus induksi. Peristiwa timbulnya GGL induksi dan arus induksi akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet disebut induksi elektromagnetik.
Faktor yang Memengaruhi Besar GGL Induksi Sebenarnya besar kecil GGL induksi dapat dilihat pada besar kecilnya penyimpangan sudut jarum galvanometer. Jika sudut penyimpangan jarum galvanometer besar, GGL induksi dan arus induksi yang dihasilkan besar. Tiga faktor yang memengaruhi GGL induksi, yaitu : a. kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik), b. jumlah lilitan, c. medan magnet
PENERAPAN INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
Pada induksi elektromagnetik terjadi perubahan bentuk energi gerak menjadi energi listrik. Induksi elektromagnetik digunakan pada pembangkit energi listrik. Pembangkit energi listrik yang menerapkan induksi elektromagnetik adalah generator dan dinamo. Di dalam generator dan dinamo terdapat kumparan dan magnet. Kumparan atau magnet yang berputar menyebabkan terjadinya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet dalam kumparan. Perubahan tersebut menyebabkan terjadinya GGL induksi pada kumparan. Energi mekanik yang diberikan generator dan dinamo diubah ke dalam bentuk energi gerak rotasi. Hal itu menyebabkan GGL induksi dihasilkan secara terus-menerus dengan pola yang berulang secara periodik
1. Generator
Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Jadi, generator AC dapat diubah menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. Sebuah generator AC kumparan berputar di antara kutub- kutub yang tak sejenis dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin. Kumparan merupakan bagian generator yang berputar (bergerak) disebut rotor. Magnet tetap merupakan bagian generator yang tidak bergerak disebut stator. Bagaimanakah generator bekerja? Ketika kumparan sejajar dengan arah medan magnet (membentuk sudut 0 derajat), belum terjadi arus listrik dan tidak terjadi GGL induksi . Pada saat kumparan berputar perlahan-lahan, arus dan GGL beranjak naik sampai kumparan membentuk sudut 90 derajat. Saat itu posisi kumparan tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan ini kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum. Selanjutnya, putaran kumparan terus berputar, arus dan GGL makin berkurang. Ketika kumparan mem bentuk sudut 180 derajat kedudukan kumparan sejajar dengan arah medan, maka GGL dan arus menjadi nol.
Putaran kumparan berikutnya arus dan tegangan mulai naik lagi dengan arah yang berlawanan. Pada saat membentuk sudut 270 derajat, terjadi lagi kumparan berarus tegak lurus dengan arah medan magnet. Pada kedudukan kuat arus dan GGL induksi menunjukkan nilai maksimum lagi, namun arahnya berbeda. Putaran kumparan selanjutnya, arus dan tegangan turun perlahanlahan hingga mencapai nol dan kumparan kembali ke posisi semula hingga memb entuk sudut 360 derajat.
2. Dinamo
Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator. Perbedaan antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin).
Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan.
C. TRANSFORMATOR
Di rumah mungkin kamu pernah dihadapkan persoalan tegangan listrik, ketika kamu akan menghidupkan radio yang memerlukan tegangan 6 V atau 12 V. Padahal tegangan listrik yang disediakan PLN 220 V. Bahkan generator pembangkit listrik menghasilkan tegangan listrik yang sangat tinggi mencapai hingga puluhan ribu volt. Kenyataannya sampai di rumah tegangan listrik tinggal 220 V. Bagaimanakah cara mengubah tegangan listrik? Alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC disebut transformator (trafo). Trafo memiliki dua terminal, yaitu terminal input dan terminal output. Terminal input terdapat pada kumparan primer. Terminal output terdapat pada kumparan sekunder. Tegangan listrik yang akan diubah dihubungkan dengan terminal input. Adapun, hasil pengubahan tegangan diperoleh pada terminal output. Prinsip kerja transformator menerapkan peristiwa induksi elektromagnetik. Jika pada kumparan primer dialiri arus AC, inti besi yang dililiti kumparan akan menjadi magnet (elektromagnet). Karena arus AC, pada elektromagnet selalu terjadi perubahan garis gaya magnet.
Perubahan garis gaya tersebut akan bergeser ke kumparan sekunder. Dengan demikian, pada kumparan sekunder juga terjadi perubahan garis gaya magnet. Hal itulah yang menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Adapun, arus induksi yang dihasilkan adalah arus AC yang besarnya sesuai dengan jumlah lilitan sekunder.
Bagian utama transformator ada tiga, yaitu inti besi yang berlapis-lapis, kumparan primer, dan kumparan sekunder. Kumparan primer yang dihubungkan dengan PLN sebagai tegangan masukan (input) yang akan dinaikkan atau diturunkan. Kumparan sekunder dihubungkan dengan beban sebagai tegangan keluaran (output).
1. Macam-Macam Transformator
Apabila tegangan terminal output lebih besar daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan berfungsi sebagai penaik tegangan. Sebaliknya apabila tegangan terminal output lebih kecil daripada tegangan yang diubah, trafo yang digunakan berfungsi sebagai penurun tegangan. Dengan demikian, transformator (trafo) dibedakan menjadi dua, yaitu trafo step up dan trafo step down. Trafo step up adalah transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan AC. Trafo ini memiliki ciri-ciri:
jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder,
tegangan primer lebih kecil daripada tegangan sekunder,
kuat arus primer lebih besar daripada kuat arus sekunder.
Trafo step down adalah transformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan AC. Trafo ini memiliki ciri-ciri:
jumlah lilitan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder,
tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder,
kuat arus primer lebih kecil daripada kuat arus sekunder.
2. Transformator Ideal
Besar tegangan dan kuat arus pada trafo bergantung banyaknya lilitan. Besar tegangan sebanding dengan jumlah lilitan. Makin banyak jumlah lilitan tegangan yang dihasilkan makin besar. Hal ini berlaku untuk lilitan primer dan sekunder.
Trafo dikatakan ideal jika tidak ada energi yang hilang menjadi kalor, yaitu ketika jumlah energi yang masuk pada kumparan primer sama dengan jumlah energi yang keluar pada kumparan sekunder.
Alat alat yang digunakan
sebuah kumparan silinder/solenoid
power supply DC yang rendah tegangannya atau baterai kering
kompas
saklar
galvanometer
sebuah magnet batang
3 lembar kertas putih
Kabel kabel penghubung
Analisis Data
A. Penyimpangan Galvanometer
1.Arah simpangan jarum relative terhadap kutub positif baterai/power supply Kiri
2. Arah simpangan setelah kutub baterai diganti ke kanan
b. Arus induksi
Simpangan Maksimum ( Pembacaan skala)
Arah arus
Gerak Magnet kearah koil
Kecepatan 1
5
kiri
Kecepatan 2 ( lebih cepat)
12
Kiri
Gerak Magnet menjauhi koil
Kecepatan 1
5
Kanan
Kecepatan 2 ( lebih cepat)
10
Kanan
Kesimpulan : jika magnet mendekati kea rah koil, maka arah arus ke kiri,begitu sebaliknya. Dan kecepatan yang biasa memiliki simpangan yang lebih kecil daripada kecepatan yang lebih cepat
Analisa dan Pertanyaan
Percobaan 08 :
1. Misalkan sebuah magnet batang dijatuhkan melalui lilitan kawat yang mendatar yang dihubungkan ke sebuah galvanometer,jelaskan arah simpangan jarum ketika magnet memasuki lilitan/loop tersebut. Begitu juga arahnya ketika berada ditengah loop dan ketika sudah keluar dari lilitan tersebut.
Jawab :
Jika magnet memasuki lilitan/loop arah simpangan jarumnya ke kiri,sedangkan ketika magnet berada ditengah loop maka arah simpangan jarumnya kembali kebentuk semula(0), dan jika magnet keluar dari lilitan maka arah simpangan jarumnya kekanan.
2. Kenapa tubuh anda dianggap sebagai hambatan yang besar ?
Jawab :
Karena pada dasarnya tubuh manusia merupakan penghantar yang baik. Hal ini disebabkan sebagian besar tubuh manusia merupakan cairan,dalam sel sel tubuh manusia sebenarnya juga terdapat tegangan yang sangat kecil yang berasal dari ion ion yang terdapat dalam tubuh.
Kesimpulan
1. Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya arus listrik akibat adanya perubahan fluks magnetic
2. Besarnya GGL induksi dipengaruhi oleh :
a. Kecepatan gerakan batang magnet
b. Jumlah lilitan pada kumparan
3. Arah arus induksi ini sedemikian rupa sehingga menghasilkan medan magnet yang menentang medan magnet,penyebab terjadinya arus induksi tersebut dikenal dengan nama hokum Lenz
4. Jika magnet dimasukan kedalam kumparan maka arah simpangannya bergerak kearah kiri, dan sebaliknya.
Daftar Pustaka
Subagya,Hari.2007. Sains Fisika 3. Jakarta : Bumi Aksara
Karengan,Marten.2007.Fisika SMA 3 . Cimahi : Erlangga
Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa yang hanya mengandung unsur karbon dan hidrogen (CxHy). Senyawa hidrokarbon dapat digolongkan berdasarkan struktur molekul dan kejenuhan ikatannya. Senyawa Hidrokarbon berdasarkan struktur molekulnya dibedakan atas tiga yaitu:
1. Senyawa Hidrokarbon Alifatik
Adalah senyawa hidrokarbon dengan struktur rantai karbon terbuka. Senyawa yang termasuk hidrokarbon alifatik adalah alkana(CnH2n+2),alkena(CnH2n),dan alkuna(CnH2n-2)
2. Senyawa hidrokarbon Alisiklik
Merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki struktur rantai karbon tertutup. Contohnya senyawa Hidrokarbon Alisiklik Siklopropana(C3H6) dan Siklobutana(C4H6).
3. Senyawa hidrokarbon Aromatis
Merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai karbon tertutup dan mengandung dua atau lebih ikatan rangkap yang letaknnya berselang seling. Contoh dari senyawa ini adalah benzena dan toluena.
Penggolongan senyawa hidrokarbon berdasarkan Kejenuhan Ikatan yaitu :
1. Senyawa hidrokarbon Jenuh
ciri antaratom C berikatan tunggal(C-C).contohnya alkana dan golongan sikloalkana
2. Senyawa hidrokarbon tak jenuh
ciri antaratom C berikatan rangkap yaitu ikatan rangkap dua(C=C) atau ikatan rangkap tiga. Contohnya golongan alkena,golongan alkuna,dan golongan aromatik
Pada tahun 1825, benzena dan senyawa turunannya pertama kali disintesis oleh Michael Faraday, dari gas yang dipakai sebagai bahan bakar lampu penerang.Sepuluh tahun kemudian, diketahui bahwa benzena memiliki rumus molekul C6H6, sehingga disimpulkan bahwa benzena memiliki ikatan rangkap yang lebih banyak daripada alkena.Ikatan rangkap pada alkena dapat mengalami reaksi adisi, sedangkan ikatan rangkap pada benzena tidak dapat diadisi, tetapi benzena dapat bereaksi secara substitusi.
Senyawa aromatis adalah senyawa siklis yg memiliki sistem ikatan ganda dua terkonjugasi dengan jumlah elektron π= (4 n + 2). Senyawa tersebut merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai karbon tertutup dan mengandung dua atau lebih ikatan rangkap yang letaknya bersealang seling.Salah satu senyawa aromatik yang dijumpai pada minyak bumi adalah senyawa fenol dan turunannya.Kadar fenol dan turunannya dalam limbah industri minyak dan gas bumi mengakibatkan tercemarnya lingkungan oleh senyawa beracun tersebut, serta memberikan ancaman terhadap lingkungan.
Menurut hukum Huckel untuk menjadi aromatis, suatu senyawa siklik dengan ikatan tunggal dan rangkap yang letaknya selang seling harus mengandung 4n+2= πe–, dimana n adalah bilangan bulat. Senyawa benzena merupakan senyawa-senyawa yang mempunyai bau (aroma) yang karakteristik, terutama yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, misalnya alkaloida, flavonoida, kumarin, anilin dan lain-lain.
Pada tahun 1872, menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°.Ikatan antaratom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi). Kekule menemukan struktur benzena yang semua ikatan C-C dalam benzena panjangnya sama, baik ikatan tunggal maupun ikatan rangkap dan mempunyai panjang ikatan 1,40 Ao.
Senyawa ini cukup distabilkan oleh delokalisasi elektron-pi.Energi resonansi suatu senyawa aromatik merupakan uluran diperolehnya kestabilan. Adanya delokalisasi elektron akan menstabilkan struktur, maka cincin benzena lebih stabil (energi rendah) dari pada hipotesa suatu trienasiklik. Energi stabilitas senyawa aromatik disebut energi resonansi, untuk benzena besarnya 36 kcal/mol. Energi resonansi untuk senyawa aromatik dapat ditentukan secara percobaan.
Manfaat senyawa aromatic begitu banyak diaplikasikan dikehidupan sehari hari begitu juga dampak yang diberikan oleh senyawa aromatis ini,oleh sebab itu penulis ingin menjelaskan secara terperinci tentang senyawa aromatis .
B. Rumusan Masalah
Apa yang dimaksud dengan senyawa benzena ?
Apakah senyawa aromatik ?
Apa saja yang termasuk senyawa aromatik dan bagaimana strukurnya?
Apa yang dimaksud dengan senyawa aromatik heterosiklik?
Apa saja syarat senyawa aromatik?
Apa saja turunan benzena?
Bagaimana penamaan senyawa benzena?
Bagaimana kesetabilan benzena?
Apa sifat fisika dan kimia senyawa aromatik?
Cara pembuatan benzena?
Apa kegunaan senyawa benzena dan dampaknya
C. Tujuan
Tujuan dalam penulisan makalah ini, antara lain:
Menjelaskan dan mendeskripsikan tentang senyawa aromatik dan turunannya.
Menerangkan cara penamaan dan reaksi pembuatan senyawa aromatik.
Mengetahui perbedaan senyawa aromatik dan non aromatik.
Menjelaskan kegunaan dan dampak dari penggunaan senyawa aromatik dalam kehidupan.
Menjelaskan bagaimana aplikasi senyawa aromatis dalam berbagai industri dan memberikan informasi terbaru dari senyawa aromatis tersebut.
Bab II. Pembahasan
A. Definisi
Senyawa benzena mempunyai rumus molekul C6H6, dan termasuk dalam golongan senyawa hidrokarbon aromatik. Nama aromatik digunakan karena senyawa tersebut berbau harum.dari rumus molekulnya dapat diketahui bahwa benzena merupakan senyawa tidak jenuh karena tidak memenuhi rumus CnH2n+2.Bila dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lain yang mengandung 6 buah atom karbon, misalnya heksana (C6H14) dan sikloheksana (C6H12), maka dapat diduga bahwa benzena mempunyai derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Dengan dasar dugaan tersebut maka dapat diperkirakan bahwa benzena memiliki ciri-ciri khas seperti yang dimiliki oleh alkena.Perkiraan tersebut ternyata jauh berbeda dengan kenyataannya, karena benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena (adisi, oksidasi, dan reduksi).Lebih khusus lagi benzena tidak dapat bereaksi dengan HBr, dan pereaksi-pereaksi lain yang lazimnya dapat bereaksi dengan alkena.Sifat-sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena.
Senyawa benzena dan sejumlah turunannya digolongkan dalam senyawa aromatik, Penggolongan ini dahulu semata-mata dilandasi oleh aroma yang dimiliki sebagian dari senyawa-senyawa tersebut. Perkembangan kimia pada tahap berikutnya menyadarkan para kimiawan bahwa klasifikasi senyawa kimia haruslah berdasarkan struktur dan kereaktifannya, dan bukan atas dasar sifat fisikanya.Saat ini istilah aromatik masih dipertahankan, tetapi mengacu pada fakta bahwa semua senyawa aromatik derajat ketidakjenuhannya tinggi dan stabil bila berhadapan dengan pereaksi yang menyerang ikatan pi (π).
Istilah senyawa aromatikpada awalnya digunakan untuk menerangkan senyawapemberi aroma seperti benzaldehid (dari buahcherries, peaches, dan almonds), toluena (dari balsam Tolu), dan benzena (dari distilat batubara). Adapun contoh struktur molekul senyawa aromatis dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Contoh senyawa aromatis
B. Senyawa Aromatis dan Strukturnya
Namun sekarang istilah senyawa aromatic digunakan untuk merujuk kelassenyawa yang mengandung enam karbon seperticincin benzena dengan tiga ikatan rangkap dua. Adapun yang termasuk senyawa aromatis yaitu:
senyawa benzena
senyawa dengan sifat kimia seperti sbenzena.
Para kimiawan membagi semua senyawa organik ke dalam dua kelas yang lebih luas, yaitu senyawa alifatik dan senyawa aromatik. Berasal dari kata alifatis berarti bersifat lemak dan aromatik berarti harum. Senyawa alifatik adalah senyawa rantai terbuka atau senyawa siklik yang sifat kimianya mirip dengan senyawa rantai terbuka, sedangkan senyawa aromatik adalah benzena atau senyawa yang sifat kimianya menyerupai benzena.
Suatu senyawa aromatik memiliki orbital terdelokalisasi (delokal) yang berbentuk cincin. Banyaknya elektron p yang terlibat dalam orbital delokal dapat ditentukan dengan rumus Huckel:
Elektron p = 4 n+ 2
Dengan n = 0, 1, 2, 3,……….
I. Ikatan Dalam Aromatis
Dalam tahun 1825 Ahli Kimia Inggris Michael Faraday mengisolasi suatu cairan berminyak dari saluran gas London. Senyawa ini ternyata mempunyai rumus molekul C2H6 dan diberi nama Benzena. 40 Tahun kemudian ahli Kimia Jerman, Friederich August Kekule menemukan struktur ini. Hampir 75 tahun kemudian baru dibentuk struktur benzen yang modern.
Persoalan pertama dalam membuat struktur benzen yang dapat diterapkan berdasarkan fakta bahwa struktur yang adekuat tak dapat digambarkan apabila memakai garis ikatan yang biasa. Sekarang kiat emngetahui bahwa enam karbon atau benzen adalah sp2yang hibrid dan disusun dalam bentuk cincin dengan 6 anggota. Tiap atom karbon mengandung sebauah elektron dalam orbit p. Kita harapkan bahwa enam elektron p ini ada dalam tiga ikatan.
Tetapi rumus bangun ini tidak menerangkan mengapa benzene tak mengalami reaksi seperti alkena.Lagi pula semua ikatan C-C dalam benzen panjangnya sama, tak mengandung tiga ikatan rangkap yang pendek dan tiga ikatan tunggal yang panjang.
Semua ikatan C-C mempunyai panjang iaktan 1,40A, ikatan antara ikatan tunggal C-C (1,54 A) dan antara ikatan rangkap C=C (1,34A).
Gambar 2.2 Struktur Rantai Benzena Gambar 2.3 Ikatan dalam Aromatis
Semua atom C dalam senyawa-senyawa di atas mempunyai hibrida sp2 dan terletak dalam satu bidang dengan orbital p yang tegak lurus pada bidang. Sejalan dengan konsep ikatan delokalisasi maka benzena mempunyai orbital terdelokalisasi yang berbentuk cincin, dan elektron p sebanyak 6 (mengikuti hokum Huckel dengan n = 1). Dalam naftalena, jumlah electron p-nya adalah 10. Hal ini mengikuti hokum Huckel dengan n = 2. Contoh senyawa aromatik adalah benzena dan naftalena. Adapun rumus strukturnya dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4Struktur Lewis Benzena dan Naftalena
Benzena merupakan termasuk dari golongan senyawa aromatis yang paling sederhana. Benzena mempunyai rumus (C6H6) di mana merupakan dari hidrokarbon tidak jenuh sehingga mudah bereaksi dengan senyawa atau unsur lain membentuk senyawa baru. Rumus molekul benzena telah ditemukan sejak tahun 1834 yaitu C6H6. Rumus molekul ini memperlihatkan ketidakjenuhan karena tidak memenuhi rumus CnH2n+2. Akan tetapi benzena tidak memperlihatkan ketidakjenuhan, benzena tidak melunturkan warna air bromin (tidak diadisi oleh bromin). Hasil percobaan menunjukkan bahwa monosubstitusi benzena, C6H5X, tidak mempunyai isomer. Hal ini mengisyaratkan bahwa keenam atom H pada benzena mempunyai kedudukan yang ekivalen.
Sementara itu, disubstitusi benzena, C6H4X2, mempunyai tiga isomer. Rumus struktur benzena menjadi persoalan bertahun-tahun yang kemudian terselesaikan atas usul Kekule tahun 1865 yang mengusulkan agar enam atom hidrogen yang terikat pada atom-atom karbon pada molekul C6H6 dibuat setara. Menurut Kekule, struktur yang paling mungkin dari C6H6 adalah struktur cincin yaitu struktur lingkar enam dengan tiga ikatan rangkap yang berkonjugasi dan berpindah-pindah ( beresonansi ) sebagai struktur benzena yang beresonansi dapat dilihat pada Gambar 2.5
Gambar 2.5Struktur Benzena yang Beresonansi
Ikatan rangkap dalam benzena selalu berpindah-pindah, maka semua ikatan karbon-karbonnya sama panjang, yaitu antara ikatan tunggal dan ikatan rangkap. Dari percobaan diketahui panjang ikatan C – C dalam benzena adalah 140 pm. Dilihat dari struktur resonansi benzena, ikatan tunggal dan ikatan rangkap antara dua atom C bergerak dinamis ( berputar ) berganti-ganti. Jadi, struktur molekul benzena seperti Gambar 2.6.
Gambar 2.6Struktur Benzen
Rumus Kekule juga dapat menjelaskan tiga jenis isomer benzena disubstitusi, C6H4X2. Ketiga isomer itu ditandai dengan ortho ( o ), meta ( m ), dan para ( p ). Adapun struktur posisi orto, para, dan meta seperti Gambar 2.7
Gambar 2.7 Posisi Orto, Para dan Meta
Dari pembehasan tentang teori atom, telah kita ketahui bahwa elektron dalam atom berada dalam orbital atom. Orbital tersebut ada yang berbentuk bola (orbital s), balon terpilin (orbital p) atau bentk baling-baling (orbital d). dalam molekul, elektron juga berada dalam orbital yaitu dalam orbital molekul (OM). Menurut teori ikatan valensi, orbital molekul terbentuk dari pertumpangtindihan orbital-orbital atom. Pertumpangtindihan orbital-orbital atom dapat terjadi menurut dua cara seperti terlihat pada Gambar 2.8 Sedangkan pembentukan ikatan phi terlihat pada Gambar 2.9
Gambar 2.8 Pertumpangtindihan Orbital-orbital
Keterangan :
1. Pertumpangtindihan ujung dengan ujung (head to head overlap). Ikatan kovalen yang terbentuk dengan pertumpangtindihan jenis ini disebut ikatan sigma (σ).
2. Pertumpangtindihan sisi dengan sisi (side to side overlap). Ikatan kovalen yang terbentuk dengan pertumpangtindihan sisi dengan sisi disebut ikatan phi (π).
Gambar 2.9Pembentukan Ikatan Phi
Salah satu syarat bagi pembentukan ikatan Phi adalah kedua orbital yang bertumpang tindih harus sebidang, ikatan pertama yang terjadi antara dua atom selalu berupa ikatan sigma, sedangkan ikatan kedua dan ketiga adalah ikatan phi.
Pada pembentukan senyawa aromatis, atom karbon dapat mengalami tiga macam hibridisasi, yaitu sp, sp2, dan sp3. Hibridisasi sp3menghasilkan empat orbital hibrida yang mempunyai susunan tetrahedral. Hibridisasi sp2menghasilkan tiga orbital hibrida yang mempunyai susunan segitiga sama sisi dan satu orbital p yang tegak lurus pada bidang segitiga tersebut. Hibridisasi sp menghasilkan dua orbital hibrida yang terbentuk linear dan dua orbital p yang tegak lurus satu sama lain, juga tegak lurus terhadap orbital hibrida sp tersebut.
Tipe hibridisasi pada suatu atom pusat tergantung pada jumlah domain elektron pada kulit luar atom pusat itu. Untuk senyawa karbon, jumlah domain elektron sama dengan jumlah ikatan sigma yang dibentuk. Setiap ikatan sigma memerlukan satu orbital hibrida. Sesuai dengan struktur Kekule, setiap atom karbon dalam benzena membentuk 3 ikatan sigma dan 1 ikatan phi. Jadi atom karbon dalam benzena mengalami hibridisasi sp2. Peta konsep terlihat pada Gambar 2.10
Pembentukan cincin benzena dapat digambarkan sebagai berikut: setiap atom karbon menggunakan dua orbital hibrida sp2untuk membentuk ikatan dengan sesama atom karbon, sedangkan satu orbital sp2digunakan untuk mengikat atom hidrogen. Keberadaan elektron-elektron yang terdelokalisasi seputar lingkaran menjadi cirri dari senyawa aromatik. Hal itu pula yang menyebabkan mengapa benzena sangat stabil dan sukar mengalami adisi. Untuk mempermudah penulisan, rumus bangun benzena dapat digambarkan berupa segienam beraturan dengan lingkaran di tengahnya. Lingkaran itu menggambarkan elektron-elektron p yang mengalami delokalisasi.
Gambar 2.10 Peta konsep
2.1.3 Aromatisasi Dan Aturan HUCKEL
Struktur benzena dan turunannya seperti disebutkan diatas memperlihatkan adanya 6 elektron π dalam sistem siklik terkonjugasi. Siklobutadiena dan siklooktatetraena juga memiliki cincin siklik dengan ikatan rangkap dua terkonjugasi
siklobutadiena siklooktatetraena
Gambar 2.11 Siklobutadiena dan Siklooktatetraena
Sekarang timbul pertanyaan yaitu apakah kedua senyawa tersebut termasuk senyawa aromatik?
Ternyata keduanya tidak memiliki sifat aromatik walaupun terdapat ikatan terdelokalisasi pada cincinnya. Menurut Huckel, senyawa aromatik adalah senyawa yang memiliki sistem ikatan rangkap dua terkonjugasi dengan jumlah elektron π = (4n + 2), dengan n adalah bilangan bulat 0, 1, 2, 3 … jadi senyawa siklik dengan ikatan rangkap dua terkonjugasi memiliki jumlah elektron π = 2, 6, 10, 14 …. Adalah aromatik. Sedangkan siklobutadiena dan siklooktatetraena dengan 4 dan 8 elektron π, tidak memenuhi rumusan 4n + 2 sehingga bukan senyawa aromatik.
a. Ion-Ion Aromatik
Mencermati definisi Huckel di atas terlihat bahwa batasan tersebut tidak mempersyaratkan bahwa banyaknya orbital p harus sama dengan jumlah elektron π. Kenyataannya kedua hal ini dapat saja berbeda. Rumusan Huckel berlaku luas terhadap berbagai jenis spesies kimia, bukan hanya terhadap hidrokarbon netral.
Contoh:
anion siklopentadienil kation sikloheptatrienil
Kedua spesies ini adalah aromatik
Gambar 2.12 Anion dan Kation Senyawa Aromatik
Molekul netral siklopentadiena sendiri tidak bersifat aromatis karena molekulnya tidak terkonjugasi penuh. Karbon gugus –CH2- dalam cincin adalah hibrida sp3, jadi menghalangi konjugasi –siklis orbital p. Akan tetapi bila satu atom H dari gugus –CH2- lepas maka karbon sp3 berubah menjadi sp2 sehingga spesies sekarang mengandung 5 orbital p. Ada 3 cara pelepasan hidrogen dari gugus –CH2-, yaitu atom H pergi dengan membawa satu elektron, atom H pergi tanpa electron, dan atom H membentuk radikal.
Gambar 2.13 Kation, Radikal dan Anion Senyawa Benzena
Teori resonasi meramalkan ketiga spesies di atas sangat stabil sebab masing-masing mempunyai 5 struktur resonasi yang ekuivalen. Sedangkan teori Huckel meramalkan bahwa hanya anion yang dengan 6 elektron p adalah aromatik. Kenyataannya kation dan radikal siklopentadienil sulit dibuat, sedangkan karbanionnya dengan mudah dibuat dan karbanion ini sangat stabil. Fakta lain yang mendukung adalah bahwa siklopentadiena adalah hidrokarbon yang paling asam di antara hidrokarbon yang lain, pKa dari kebanyakan hidrokarbon 45, sedangkan siklopentadiena mempunyai pka = 16, harga yang sebanding denganpKa air.
Siklopentadiena bersifat asam oleh karena anion yang terbentuk oleh ionisasi adalah cukup stabil. Tidak peduli bahwa anion siklopentadienil hanya mempunyai 5 orbital p.
Dengan alas an yang serupa dapat digunakan untuk meramalkan kestabilan kation, radikal dan anion sikloheptatrienil. Menurut teori resonansi ketiga spesies ini mempunyai kestabilan yang tinggi, akan tetapi menurut Huckel hanya kation sikloheptatrienil yang mempunyai kestabilan aromatik.
b. Pandangan Teori Resonansi
Pada mulanya struktur benzena dinyatakan oleh Kekule seperti berikut:
Gambar 2.14 Struktur Kekule
Akan tetapi karena panjang ikatan dalam molekul benzena semuanya sama, yaitu 1,39 A, dan benzena adalah senyawa tunggal (tidak mempunyai isomer); maka ikatan delokal dalam sistem benzena ditulis dengan struktur resonansi sebagai berikut:
Banyaknya ikatan p dan s adalah sama, karena itu dikatakan kedua struktur ekivalen dalam energi dan merupakan struktur resonansi yang penting. Masih ada struktur resonansi benzena yang lain, namun struktur resonansi tersebut tidak penting karena kandungan energinya tinggi. Misalnya yang dituliskan sebagai berikut:
Gambar 2.15 Resonansi pada Benzena
Gambar 2.16 Resonansi Benzena
Semakin banyak struktur resonansi yang dibuat untuk suatu senyawa, semakin besar pula energi resonansinya dan semakin stabil senyawa tersebut.
2.1.4Benzena
Benzena dan Turunannya Senyawa benzena pertama kali disintesis oleh Michael Faraday pada tahun 1825, dari gas yang dipakai sebagai bahan bakar lampu penerang.Sepuluh tahun kemudian diketahui bahwa benzena memiliki rumus molekul C6H6 sehingga disimpulkan bahwa benzena memiliki ikatan rangkap yang lebih banyak daripada alkena.
Dari residu berminyak yang tertimbun dalam pipa induk gas di London. Saat ini sumber utama benzena, benzena tersubtitusi dan senyawa aromatic adalah petroleum : sebelumnya dari ter batubara hamper 90% senyawa aktif bahan obat adalah senyawa aromatik : rumus struktur mempunyai inti benzena.
Energi Resonansi Pada Benzena
Untuk menghitung tentang apa yang dimaksud dengan energi resonansi, maka simaklah data panas hidrogenasi beberapa senyawa sebagai berikut
Gambar 2.17 Kalor pada Beberapa Benzena
Dari persamaan (4.1) terlihat bahwa untuk hidrogenasi satu ikatan rangkap dua dilepaskan kalor sebesar 28,6 kkal/mol. Sedangkan persamaan (4.2) menunjukkan bahwa hidrogenasi dua buah ikatan rangkap dua dilepaskan kalor sebesar 55,4 kkal/mol. Harga ini kira-kira sama dengan 2 x 28,6 kkal/mol. Dengan demikian dapat diharapkan bahwa
hidrogenasi tiga buah ikatan rangkap dua seperti struktur resonansi benzena akan melepaskan kalor sebesar 3 x 28,6 = 86 kkal/mol. Sedangkan dari persamaan (6.3) terlihat bahwa panas hidrogenasi molekul benzena yang sesungguhnya adalah 49,8 kkal/mol. Untuk lebih jelasnya harga-harga tersebut disajikan dalam diagram berikut:
Gambar 2.18 Diagram Panas Hidrogenasi Benzena
Dari diagram di atas terlihat bahwa molekul benzena yang sesungguhnya memiliki energi lebih rendah dari pada struktur resonansi yang dibuat. Hal ini berarti bahwa struktur benzena yang sesungguhnya adalah lebih stabil disbanding struktur resonansinya yang paling stabil. Pada diagram juga tampak bahwa antara struktur benzena sesungguhnya dengan struktur resonansi terdapat selisih energi sebesar 36 kkal/mol. Harga selisih energi ini dinamakan energi kestabilan atau energi resonansi. Jadi energi resonansi adalah perbedaan energi antara struktur sesungguhnya dengan struktur resonansi yang paling stabil. Semakin besar energi resonansi, maka senyawa bersangkutan semakin stabil.
2.1.5 Isomer Benzena (C6H6)
Struktur benzena yang lebih tepat memang telah ditentukan akan tetapi rumus kimia C6H6 memberikan kemungkinan lain untuk senyawa kimia. Senyawa – senyawa lain yang memiliki rumus C6H6 ini kita kenal sebagai isomer benzena. Sebelum membahas lebih jauh tentang berbagai kemungkinan struktur isomer-isomer benzena, perlu diperhatikan bahwa benzena terdiri dari enam atom karbon dengan satu atom hidrogen yang menempel pada atom karbonnya. Dengan kata lain, benzena terdiri atas enam gugus CH. Oleh karena itu isomer benzena yang memiliki enam gugus CH disebut isomer valensi (Gutman & Potgieter, 1994: 222).
Gutman & Potgieter (1994: 222) menjelaskan bahwa hidrokarbon yang memiliki rumus molekul CnHm akan memiliki r = (2n + 2 – m)/2 cincin dan atau ikatan rangkap. Hal ini berarti spesi C6H6 dapat berupa:
a. Empat cincin tanpa ikatan rangkap
b. Tiga cincin dan satu ikatan rangkap dua
c. Dua cincin dengan dua ikatan rangkap dua
d. Dua cincin dengan satu ikatan rangkap tiga
e. Satu cincin dengan tiga ikatan rangkap dua
2.1.6 Persyaratan Senyawa Aromatik
Tidak semua senyawa yang memiliki ikatan rangkap yang berselangseling dengan ikatan tunggal (memiliki ikatan rangkap terkonjugasi) dapat digolongkan sebagai senyawa aromatis dan yang termasuk senyawa aromatis syaratnya adalah:
1. molekul harus siklik dan datar.
2. memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi) bila tidak , tidak mungkin terjadi delakolasi penuh electron Phi.
3. Memiliki elektron pi = 4n + 2 (aturan Huckle) n = bilangan bulat.
Gambar 2.19 Struktur Siklooktatraena
siklooktatetraena tidak aromatik 8 elektron pi.
2.2 Sifat-sifat senyawa aromatis
2.2.1 Sifat Fisik
· Zat cair tidak berwarna
· Memiliki bau yang khas
· Mudah menguap
· Benzena digunakan sebagai pelarut.
· Tidak larut dalam pelarut polar seperti air air, tetapi larut dalam pelarut yang kurang polar atau nonpolar, seperti eter dan tetraklorometana
· Larut dalam berbagai pelarut organik.
· Benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air.
· Densitas : 0,88
· Senyawanya berupa senyawa lingkar/siklis.
· Terjadi resonansi (pergerakan elektron di dalam molekul).
· Terjadi delokalisasi elektron pada struktur benzena.
· Mempunyai aroma yang khas.
2.1Titik Didih Dan Titik Leleh Beberapa Senyawa Aromatis
TL
TD
BENZENA
5,5
80
TOLUNA
-95
111
o-XILENA
-25
144
m-XILENA
-48
139
p-XILENA
13
138
2.2.2 Sifat Kimia
· Bersifat bersifat toksik-karsinogenik (hati-hati menggunakan benzena sebagai pelarut, hanya gunakan apabila tidak ada alternatif lain misalnya toluena)
· Merupakan senyawa nonpolar
· Tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga
· Lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi.
· walaupun sukar diadisi tapi benzena masih dapat diadisi dengan katalis yang tepat, misalnya:
1. Adisi dengan hidrogen dengan katalis Ni/Pt halus.
2. Adisi dengan CL2 atau BR2 dibawah sinar matahari.
· Sukar dioksidasi dengan senyawa oksidator seperti KMnO4, K2Cr2O7, dll.
· Reaksi pada benzena harus menggunakan katalis karena kestabilan molekul benzena.
2.2.3 Sifat Fisika dan Kimia Benzena
Menurut The Chemical Abstract Service (CAS) benzena mempunyai nomor 71-43-42. Benzene merupakan senyawa hidrokarbon aromatik rantai tertutup tidak jenuh, mempunyai nama lain benzol, cyclohexatrene, phenylhydride, atau coal naphta.
Struktur Benzena
Ikatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatan rangkap pada alkena. Ikatan rangkap pada alkena dapat mengalami reaksi adisi, sedangkan ikatan rangkap pada benzena tidak dapat diadisi, tetapi benzena dapat bereaksi secara substitusi. Contoh:
Reaksi adisi : C2H4 + Cl2 –> C2H4Cl2
Reaksi substitusi : C6H6 + Cl2 –> C6H5Cl + HCl
Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°. Ikatan antaratom karbon adalah ikatan rangkap dua dan tunggal bergantian (terkonjugasi).
Gambar 2.20. Struktur Antar Atom Benzena
Analisis sinar-X terhadap struktur benzena menunjukkan bahwa panjang ikatan antaratom karbon dalam benzena sama, yaitu 0,139 nm. Adapun panjang ikatan rangkap dua C=C adalah 0,134 nm dan panjang ikatan tunggal C–C adalah 0,154 nm. Jadi, ikatan karbon-karbon pada molekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal. Hal ini menggugurkan struktur dari Kekule.
Kekulé menggambarkan struktur benzena dengan atom-atom karbon dihubungkan satu dengan yang lain membentuk suatu cincin.
Gambar 2.21 Struktur Benzena Menurut Kekule
August Kekulé pada tahun 1865 : Struktur tersebut menggambarkan bahwa struktur benzena tersusun 3 ikatan rangkap di dalam cincin 6 anggota.
• Ketiga ikatan rangkap tersebut dapat bergeser dan kembali dengan cepat sedemikian sehingga 2 bentuk yang mungkin tersebut tidak dapat dipisahkan.
Gambar 2.22 Resonansi Benzena
Orbital benzena
Gambar 2.23. Orbital Benzena
Setiap karbon pada benzena mengikat 3 atom lain menggunakan orbital hibridisasisp2 membentuk molekul yang planar. Benzena merupakan molekul simetris, berbentuk heksagonal dengan sudut ikatan 120o.
— Setiap atom C mempunyai orbital ke empat yaitu orbital p. Orbital pakan
— mengalamitumpang siuh (overlapping) membentuk awan elektron sebagai sumber elektron.
2.2.4 Senyawa Aromatik Heterosiklik
Menurut Erich Huckel, suatu senyawa yang mengandung cincin beranggota lima atau enam bersifat aromatik jika:
· semua atom penyusunnya terletak dalam bidang datar (planar)
· setiap atom yang membentuk cincin memiliki satu orbital 2p
· memiliki elektron pi dalam susunan siklik dari orbital-orbital 2p sebanyak 4n+2 (n= 0, 1, 2, 3, …)
Di samping benzena dan turunannya, ada beberapa jenis senyawa lain yang menunjukkan sifat aromatik, yaitu mempunyai ketidakjenuhan tinggi dan tidak menunjukkan reaksi-reaksi seperti alkena. Senyawa benzena termasuk dalam golongan senyawa Homosiklik, yaitu senyawa yang memiliki hanya satu jenis atom dalam sistem cincinnya.
Gambar 2.24. Struktur Piridina dan Pirimidina
Terdapat senyawa heterosiklik, yaitu senyawa yang memiliki lebih dari satu jenis atom dalam sistem cincinnya, yaitu cincin yang tersusun dari satu atau lebih atom yang bukan atom karbon.Sebagai contoh, piridina dan pirimidina adalah senyawa aromatik seperti benzena.Dalam piridina satu unit CH dari benzena digantikan oleh atom nitrogen yang terhibridisasi sp2, dan dalam pirimidina dua unit CH digantikan oleh atom-atom nitrogen yang terhibridisasi sp2.
Senyawa-senyawa heterosiklik beranggota lima seperti furan, tiofena, pirol, dan imidazol juga termasuk senyawa aromatik.
2.3 Senyawa Turunan Benzena
Kemudahan benzena mengalami reaksi substitusi elektrofilik menyebabkan benzena memiliki banyak senyawa turunan.Semua senyawa karbon yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai turunan benzena. Berikut ini beberapa turunan benzena yang umum:
Tabel 2.2 Struktur Turunan Benzena
Struktur
Nama
Toluena
p-xilena
Stirena
Anilina
Fenol
Benzaldehid
Asam Benzoat
Benzil Alkohol
Selain senyawa-senyawa di atas, masih banyak lagi senyawa turunan benzena yang terdapat di sekitar kita baik itu dengan satu substituen yang terikat pada cincin benzena, ataupun dua substituen atau lebih.
2.4 Tata Nama Senyawa Benzena
2.4.1 IUPAC
Semua senyawa yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai senyawa turunan benzena. Penataan nama senyawa turunan benzena sama seperti pada senyawa alifatik, ada tata nama umum (trivial) dan tata nama menurut IUPAC yang didasarkan pada sistem penomoran. Dengan tata nama IUPAC, atom karbon dalam cincin yang mengikat substituen diberi nomor terkecil. Menurut IUPAC, benzena dengan satu substituen diberi nama seperti pada senyawa alifatik, sebagai gugus induknya adalah benzena.
Contoh:
Gambar 2.25 Hidroksibenzena, Aminobenzena dan Nitrobenzena
Benzena dengan gugus alkil sebagai substituen, diklasifikasikan sebagai golongan arena. Penataan nama arena dibagi ke dalam dua golongan berdasarkan panjang rantai alkil. Jika gugus alkil berukuran kecil (atom C6) maka gugus alkil diambil sebagai substituen dan benzena sebagai induknya. Contoh:
Gambar 2.26 Butilbenzena dan Isopropilbenzena
Jika gugus alkil berukuran besar (atom C 6) maka benzena dinyatakan sebagai substituen dan alkil sebagai rantai induknya. Benzena sebagai substituen diberi nama fenil– (C6 H5–, disingkat –ph). Contoh:
Gambar 2.27. Benzena Sebagai Substituen
Benzena dengan dua gugus substituen diberi nama dengan awalan: orto– (o–), meta– (m–), dan para– (p–). rto– diterapkan terhadap substituen berdampingan (posisi 1 dan 2), meta– untuk posisi 1 dan 3, dan para– untuk substituen dengan posisi 1 dan 4.
Gambar 2.28 Subtituen pada Metil Benzena
Jika gugus substituen sebanyak tiga atau lebih, penataan nama menggunakan penomoran dan ditulis secara alfabet. Nomor terkecil diberikan kepada gugus fungsional (alkohol, aldehida, atau karboksilat) atau gugus dengan nomor paling kecil.
Urutan prioritas penomoran untuk beberapa substituen yang umum:
Arah tanda panah menunjukkan substituen yang semakin prioritas, maka penomorannya dengan nomor yang semakin kecil
Sedangkan jika terdapat tiga substituen atau lebih pada cincin benzena, maka sistem o, m, p tidak dapat diterapkan lagi dan hanya dapat dinyatakan dengan angka.
Semua senyawa aromatis berdasarkan benzen, C6H6, yang memiliki enam karbon.Setiap sudut dari segienam memiliki atom karbon yang terikat dengan hidrogen.
Gambar 2.29 Penamaan Senyawa Benzena
2.4.2 Trivial
a. Klorobenzen
Ini merupakan contoh sederhana dimana sebuah halogen terikat pada cincin benzen. Penamaan sudah sangat jelas. Penyederhanaannya menjadi C6H5Cl. Sehingga anda dapat (walau mungkin tidak!) menamainya fenilklorida. Setiap kalo anda menggambar cincin benzen dengan sesuatu terikat padanya sebenarnya anda menggambar fenil. Untuk mengikat sesuatu anda harus membuang sebuah hidrogen sehingga menghasilkan fenil.
b. Nitrobenzen
Golongan nitro, NO2, terikat pada rantai benzen.
Gambar 2.30 Nitrobenzen
Formula sederhananya C6H5NO2.
c. Metilbenzen
Satu lagi nama yang jelas. Benzen dengan metil terikat padanya. Golongan alkil yang lain juga mengikuti cara penamaan yang sama.Contoh, etilbenzen. Nama lama dari metilbenzen adalah toluen, anda mungkin masih akan menemui itu.
Gambar 2.31 Metilbenzena
Formula sederhananya C6H5CH3.
d. (Klorometil)benzen
Variasi dari metilbensen dimana satu atom hidrogen digantikan dengan atom klorida. Perhatikan tanda dalam kurung,(klorometil) . Ini agar anda dapat mengerti bahwa klorin adalah bagian dari metil dan bukan berikatan dengan cincin.
Gambar 2.32. Klorometil Benzena
Jika lebih dari satu hidrogen digantikan dengan klorin, penamaan akan menjadi (diklorometil)benzena atau (triklorometil) benzen. Sekali lagi perhatikan pentingnya tanda kurung.
e. asam benzoik (benzenacarboxylic acid)
Asam benzoik merupakan nama lama, namun masih umum digunakan -lebih mudah diucapkan dan ditulis. Apapun sebutannya terdapat asam karboksilik, -COOH, terikat pada cincin benzen.
Gambar 2.33 Asam Benzoat
1. Kasus dimana penamaan berdasarkan Fenil
Ingat bahwa golongan fenil adalah cincin benzen yang kehilangan satu atom karbon – C6H5.
a. fenilamine
Fenilamin adalah amin primer yang mengandung -NH2 terikat pada benzen.
Gambar 2.34. Fenilina
Nama lama dari fenilamin adalah anilin, dan anda juga dapat menamakanya aminobenzena.
b. Fenileten
Molekul eten dengan fenil berikatan padanya. Eten adalah rantai dengan dua karbon dengan ikatan rangap. Karena itu fenileten berupa:
Gambar 2.35 Fenilaten
` Nama lamanya Stiren -monomer dari polystyren.
c. Feniletanon
Mengandung rantai dengan dua karbon tanpa ikatan rangkap. Merupakan golongan adalah keton sehingga ada C=O pada bagian tengah. Terikat pada rantai karbon adalah fenil.
Gambar 2.36 Fenilaton
d. Feniletanoat
Ester dengan dasar asam etanoik. Atom hidrogen pada -COOH digantikan dengan golongan fenil.
Gambar 2.37Feniletanoat
e. fenol
Fenol memiliki -OH terikat pada benzen sehingga formulanya menjadi C6H5OH.
Gambar 2.38Fenol
2.4.3 Senyawa Aromatik dengan lebih dari suatu golongan terikat pada cincin benzen.
Menomori cincin
Salah satu golongan yang terikat pada cincin diberi nomor satu.Posisi yang lain diberi nomor 2 sampai 6. Anda dapat menomorinya searah atau berlawanan arah dengan jarum jam.Sehingga menghasilkan nomor yang terkecil. Lihat contoh untuk lebih jelas
Contoh:
Menambah atom klorin pada cincin
Lihat pada senyawa berikut:
Gambar 2.39 Chloromethylbenzene
Semuanya berdasar pada metilbenzen dan dengan itu metil menjadi nomor 1 pada cincin.
Mengapa 2-Klorometilbenzen dan bukan 6-klorometil benzen? Cincin dinamai searah jarum jamdalam kasus ini karena angka 2 lebih kcil dari angka 6.
asam 2-hidrobenzoik
Juga disebut sebagai asam 2-hidroksibenzenkarbolik. Ada -COOH terikat pada cincin dan karena penamaan berdasarkan benzoik maka golongan benzoik menjadi nomor satu. Pada posisi disampingnya terdapat hidroksi -OH dengan nomor 2.
Gambar 2.40 Asam Benzena-1,4-dikarboksilik
“di” menunjukkan adanya dua asam karboksilik dan salah satunya berada diposidi 1 sedangkan yang lainnya berada pada posisi nomor 4.
Gambar 2.41. Dua Asam Karboksilik
Berdasarkan gambar fenol dengan -OH terikat pada nomor 1 dari rantai karbon dan klorin pada posisi nomor 2,4 dan 6 dari cincin karbon.
Gambar 2.42. 2,4,6-triklorofenol
2,4,6-triklorofenol adalah antiseptik terkenal TCP.
metil 3-nitrobenzoat
Nama ini merupakan nama yang akan anda temui pada soal-soal latihan me-nitrat-kan cincin benzen. Dari namanya ditunjukkan bahwa metil 3-nitrobenzoat merupakan golongan ester (akhiran oat).Dan metil tertulis terpisah.
Ester ini berdasarkan asam T, asam 3-nitrobenzoik -dan kita mulai dari sana.
Akan ada cincin benzen dengan -COOH pada nomor satu dari cincin dan nitro pada nomor 3. untuk menghasilkan ester sebuah hidrogen pada -COOH degantikan dengan metil.
Metil 3-nitrobenzoat menjadi:
Gambar 2.43 Metil 3-nitrobenzoat
Nama trivial asli dari sejumlah senyawa aromatik yang biasa telah diterima oleh IUPAC sebagai nama sistematik. Beberapa nama trivial ditulis pada Tabel 5.1
Ada cukup banyak senyawa aromatik yang ditemukan jauh sebelum metode pemberian nama secara sistematik (IUPAC) digunakan. Oleh karena itu pemberian nama umum yang tanpa aturan yang jelas cukup banyak digunakan hingga sekarang. Beberapa contoh diantaranya adalah:
Gambar 2.44 Contoh Senyawa Aromatik
Jika diperhatikan nama tiga senyawa pertama yaitu benzena, toluene dan stirena, tampak adanya kesamaan. Sebagai satu kelompok senyawa hidrokarbon aromatik tersebut dinamakan arena.
Selain dari nama trivial biasanya kita juga memberi nama aromatik monosubstitusi dengan benzennya sebagai nama induk. Nama substitusi menjadi awalan bagi nama induk. Benzena monosubstitusi dinamakan sebagai turunan benzena, seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.45Substitusi Benzena
Dalam hal benzena tersubstitusi dua gugus, ada tiga kemungkinan isomer yaitu isomer orto (o), meta (m) dan para (p). Contohnya adalah:
Gambar 2.46. Isomer Diklorobenzena
Pada beberapa contoh di atas, kedua substituen adalah sama. Awalan orto, meta, dan para tetap digunakan walaupun kedua subtituen berbeda, seperti:
Gambar 2.47 Subtituen Berbagai Turunan Benzena
Cara lain untuk mengetahui letak substituen adalah dengan memberi nomor pada atom karbon penyusun cincin. Metode penomoran ini sangat berguna jika terdapat lebih dari dua substituen, atau dengan sistem ortho, meta, para yang menunjukkan hubungan tempat antara kedua gugusan dalam cincin misalnya:
Gambar 2.48 Subtituen Berbagai Turunan Benzena
Gugus fenil dan benzil sering digunakan pada penamaan senyawa-senyawa aromatik. Struktur kedua gugus tersebut adalah:
Gambar 2.49 Gugus Fenil dan Benzil
Gugus fenil sering dituliskan dengan lambang Ph atau PE. Sedangkan lambang Ar digunakan untuk gugus aril (aromatik). Beberapa contoh disajikan berikut ini:
Gambar 2.50 Gugus Fenil
Gambar 2.51 Bifenil, Benzil Klorida dan m-nitrobenzil Alkohol
Tabel 2.3 Nama Trivial dari Beberapa Benzena yang Bersubstitusi
Rumus bangun Nama Rumus Bangun Nama
2.5Model Resonansi Benzena
Gambar 2.52 Model Resonansi Benzena
— Panjang ikatan karbon-karbon pada benzena adalah sama, yaitu: pertengahan antara panjang ikatan tunggal dan ikatan rangkap.
— Panjang ikatan rangkap C = C adalah 1,34 Å ikatan tunggal C – C adalah 1,53 Å.
— Apabila benzena dianggap mempunyai 3 ikatan rangkap dan 3 ikatan tunggal seperti pada struktur Kekulé, maka akan didapati 3 ikatan yang pendek (1,34 Å) dan 3 ikatan yang panjang (1,53 Å). Akan tetapi analisis dengan difraksi sinar-X menunjukkan bahwa panjang ikatan C – C pada benzena sama, yaitu 1,39 Å.
2.6 Kestabilan Benzena
Berbeda dengan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap lainnya, benzena tidak mudah mengalami reaksi adisi
Tabel 2.4 Perbandingan Reagen, Sikloheksana dan Benzena
Reagen
Sikloheksena
Benzena
KMnO4 encer
Terjadi oksidasi, cepat
Tidak bereaksi
Br2/CCl4 (dlm gelap)
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
HI
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
H2 + Ni
Terjadi hidrogenasi, 25oC,20 lb/in.2
Terjadi hidrogenasi, lambat,100-200oC, 1500 lb/in.2
— Kestabilan cincin benzenasecara kuantitatif dapat dilihat dari panas hidrogenasi dan pembakarannya.
— Panas hidrogenasi dan pembakaran benzena lebih rendah dari pada harga perhitungan.
Gambar 2.53 Profil Panas Hidrogenasi Benzena
2.7 Reaksi Pembuatan
1. Memanaskan natrium benzoat kering dengan natrium hidroksida berlebih akan menghasilkan benzena.
Contoh :
Gambar 2.54 Rekasi Natrium Benzoat
2. Mereaksikan asam benzenasulfonat dengan uap air akan menghasilkan benzena.Contoh :
Gambar 2.55Reaksi Asam Benzenasulfonat
3. Mereduksi fenol dengan logam seng akan menghasilkan benzena.
Contoh:
Gambar 2.56 Reaksi Reduksi Fenol
4. Mengalirkan gas asetilena ke dalam tabung yang panas dengan katalis Fe-Cr-Si akan menghasilkan benzena.
Contoh :
Gambar 2.57 Reaksi Gas Asetilena
2.8 Reaksi Benzena (R. Substitusi)
1. Reaksi Nitrasi
Campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat dengan volume sama dikenal sebagai campuran nitrasi. Jika campuran ini ditambahkan ke dalam benzena, akan terjadi reaksi eksotermal. Jika suhu dikendalikan pada 55°C maka hasil reaksi utama adalah nitrobenzena, suatu cairan berwarna kuning pucat. Reaksinya secara umum:
2. Reaksi Sulfonasi
Sulfonasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus sulfonat. Reaksi ini terjadi apabila benzena dipanaskan dengan asam sulfat pekat sebagai pereaksi.
3. Alkilasi Benzena
Penambahan katalis AlCl3 anhidrat dalam reaksi benzena dan haloalkana atau asam klorida akan terjadi reaksi sangat eksotermis. Jenis reaksi ini dinamakan reaksi Friedel-crafts. Contoh persamaan reaksi:
Gambar 2.58 Alkilasi Benzena
4. Reaksi halogenasi
Gambar 2.59 Reaksi Halogenasi
Sebagai elektrofil adalah X+, dihasilkan dari reaksi antara X2 + FeX3.
FeX3 (misalnya FeCl3) adalah suatu asam Lewis yang berfungsi sebagai katalis. Katalis asam Lewis lain yang dapat digunakan adalah AlCl3, AlBr3.
Contoh:
Gambar 2.60Reaksi Benzena dengan Klorida
5. Reaksi Friedel-Crafts
Reaksi Friedel-Crafts meliputi reaksi alkilasi dan reaksi asilasi.
Reaksi alkilasi:
Gambar 2.61 Reaksi Alkilasi Fidel Craft
Sebagai elektrofil dalam reaksi alkilasi Friedel-Crafts adalah ion karbonium (R+).Karena melibatkan ion karbonium, maka seringkali terjadi reaksi penyusunan ulang (rearrangement) membentuk karbonium yang lebih stabil.
Contoh reaksi alkilasi:
Gambar 2.62 Reaksi Alkilasi Fidel Craft
Reaksi asilasi:
Gambar 2.63 Reaksi Asilasi
Sebagai elektrofil dalam reaksi asilasi Friedel-Crafts adalah ion asilium, terbentuk dari hasil reaksi:
Gambar 2.64 Reaksi dengan Ion Asilium
Ion asilium
Pada reaksi asilasi Friedel-Crafts tidak terjadi reaksi penataan ulang.Dalam reaksi alkilasi dan asilasi Friedel-Crafts juga digunakan katalis asam Lewis, misalnya FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3.
Contoh reaksi asilasi:
Gambar 2.65 Reaksi Asilasi
Jadi, dapat disimpulkan benzena lebih mudah mengalami reaksi substitusi daripada reaksi adisi.
2.9 Reaksi Subtitusi Benzena dengan senyawa lain
Substitusi Elektrofilik Aromatik
Perbedaan sifat kimia antara struktur aromatik dengan struktur konjugasi rantai terbuka terlihat dari reaksinya terhadap halogen. Sistem aromatik mengalami reaksi substitusi sedangkan sistem konjugasi ploena mengalami reaksi adisi.
Beberapa contoh reaksi substitusi terhadap benzena adalah sebagai berikut:
Gambar 2.66 Subtitusi Benzena
Mekanisme Substitusi Elektrofilik Aromatik
Ditinjau reaksi klorinasi benzen berikut:
Dalam reaksi ini, klor digunakan sebagai sumber elektroifil, sedangkan feriklorida yang merupakan asam Lewis sebagai katalisator.
Tahap pertama dari reaksi klorinasi tersebut adalah pembentukan elektrofil dari klor. Reaksinya adalah:
Pada tahap kedua terjadi serangan elektrofil berupa ion kloronium tersebut terhadap cincin benzena, persamaannya:
Gambar 2.67Feril Klorida
Sebagai hasil adalah terbentuknya karbokation. Orbital kosong dari karbokation segera membentuk ikatan terdelokalisasi dengan orbital p atom karbon lain pada cincin seperti halnya ikatan terdelokalisasi pada ion afilik. Struktur ikatan terdelokalisasi yang bermuatan positif ini disebut ion benzenonium. Struktur hibrida resonansinya dituliskan sebagai berikut:
Gambar 2.68 Struktur Hibrida Resonansi
Ion feCl4 yang terbentuk pada tahap pertama berada dalam keadaan kesetimbangan dengan ion klorida sesuai persamaan berikut:
Gambar 2.69Feriklorida
Adanya nukleofil berupa ion klorida tersebut menyebabkan lepasnya satu proton, dan terbentuk lagi sistem terdelokalisasi cincin benzena, persamaannya:
Gambar 2.70Delokalisasi Cincin Benzena
Beberapa macam elektrofil disajikan dalam Tabel 2.5 di bawah ini:
Tabel 2.5 Elektrofil Umum pada Substitusi Aromatik
Elektrofil
Nama
Proses
Cl+Br+NO2+SO3 atau SO3H+R+
Ion KloroniumIon bromoniumIon nitroniumIon sulfat trioksida (terprotonasi)Ion karbonium
KlorinasiBrominasiNitrasiSulfonasiAlkilasi
§ Substituen Pengaktif dan Pen-Deaktif Cincin
Diketahui struktur beberapa senyawa sebagai berikut:
Gambar 2.71 Beberapa Senyawa Benzena
Data kecepatan reaksi nitrasi (campuran HNO3 dan H2SO4) senyawa-senyawa di atas relatif terhadap benzena adalah sebagai berikut:
Toluena = 24,5
Benzena = 1,0
Klorobenzena = 0,003
Nitrobenzena = 0,0000001
Kesimpulan dari fakta tersebut adalah bahwa gugus –CH3 bersifat mengaktifkan cincin benzena terhadap substitusi elektrofilik, sedangkan gugus klor dan nitro bersifat mendeaktifkan cincin benzena terhadap reaksi elektrofilik. Gugus seperti CH3 disebut gugus pengaktif cincin, sedangkan gugus seperti klor dan nitro disebut gugus pendeaktif cincin benzena.
§ Gugus Pengarah Orto, Para Dan Meta
Apabila toluene dinitrasi maka NO2+ menyerang sebagian besar pada posisi orto dan para, sebaliknya hanya sedikit yang menyerang pada posisi meta. Reaksinya adalah:
Gambar 2.72Reaksi Toluena
Terlihat bahwa produk orto dan para lebih dominan dari pada meta. Dapatkah teori Kimia Organik menerangkan kenyataan ini?
Diketahui bahwa pada reaksi ini terbentuk zat antara reaktif yang disebut ion benzenonium. Postulat Hammond menyatakan bahwa arah dari reaksi ditentukan oleh kestabilan ion benzenonium, ion benzenonium yang terjadi pada serangan orto, para, dan meta sebagai berikut:
Serangan orto, para :
Gambar 2.73 Serangan Orto dan Para pada Toluena
Serangan meta :
Gambar 2.74Serangan Meta pada Toluena
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa ion benzenonium pada penyerangan orto dan para mempunyai hibrida resonansi dengan karbokation tersier. Hal ini tidak terjadi pada serangan meta. Dapat diartikan bahwa ion benzenonium yang terbentuk pada penyerangan orto-para lebih stabil daripada ion benzenonium pada penyerangan meta. Berdasar pada postulat Hammond, penyerangan orto-para haruslah dominan.
Selanjutnya ditinjau reaksi brominasi nitrobenzene dengan reaksi berikut:
Gambar 2.75 Reaksi Nitrobenzena
Hibrida resonansi dari ion benzenonium yang terbentuk pada serangan orto, para dan meta dapat digambarkan sebagai berikut:
Serangan meta :
Gambar 2.76Serangan Meta pada Nitrobenzena
Serangan orto, para :
Gambar 2.77 Serangan Orto dan Para pada Nitrobenzen
Terlihat bahwa ion benzenonium yang terbentuk pada serangan orto dan para memiliki karbon positif yang berikatan langsung dengan atom N yang bermuatan positif pula. Struktur demikian adalah kurang stabil karena menyebabkan lemahnya ikatan C – N. Hal serupa tidak dijumpai pada penyerangan meta. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ion benzenanonium pada penyerangan meta bersifat lebih stabil. Dengan mengacu pada prinsip Hammond di atas, maka penyerangan orto, para dan meta disajikan dalam tabel di bawah ini.
Berkaitan dengan uraian di atas, gugus pengarah orto dan para umumnya adalah gugus pengaktif cincin, Sedangkan gugus pengarah meta adalah gugus pendeaktif cincin.
Perkecualian untuk gugus berupa atom halogen (F, Cl, Br dan I), halogen adalah pengarah orto dan para namun bersifat mendeaktifkan cincin.
a. Pentingnya Gugus Pengarah Dalam Sintesis
Fungsi gugus pengarah dan pengaktif cincin adalah penting dalam merancang sintesis bertahap yang melibatkan substitusi aromatik. Sebagai contoh diberikan soal berikut:
Rancangan sintesis senyawa-senyawa berikut, dimulai dengan benzena!
a. asam m-klorobenzenasulfonat
b. p=nitrotoluena
Jawab:
a. Pembuatan asam m-klorobenzenasufonat dari benzena dimulai dengan reaksi sulfonasi terlebih dahulu, selanjutnya diikuti klorinasi. Hal ini dikerjakan mengingat gugus sulfonat adalah gugus pengarah meta, sehingga klor akan terikat pada posisi meta. Sebagai hasil dapat diperoleh senyawa seperti yang diharapkan.
Gambar 2.78 Struktur Pembuatan Asam m-Klorobenzenasulfonat
Reaksi di atas tidak dapat dibalik, seandainya dibalik yaitu klorinasi terlebih dahulu kemudian diikuti dengan sulfonasi maka akan terbentuk senyawa berbeda, yaitu asam orto dan para-klorobenzenasulfonat. Hal ini dapat terjadi karena klor adalah gugus pengarah orto dan para.
b. Mengingat metil adalah gugus orto dan para, maka sintesis p-nitrotoluena dikerjakan dengan alkilasi terlebih dahulu, kemudian diikuti dengan nitrasi.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
Gambar 2.79 Sintesis p-Nitrotoluena
Dalam hal ini hasil yang diperoleh merupakan campuran hasil substitusi orto dan para.
Jika ada dua gugus yang telah terikat pada cincin maka dalam rangka pengikatan gugus ketiga, antara keduanya dapat saling menguatkan atau saling melemahkan, tergantung pada jenis gugus yang ada tersebut.
b. Hidrokarbon Aromatik Polisiklik
Pada uraian yang terdahulu telah disebutkan konsep aromatik yaitu kestabilan yang tinggi dari sistem siklik pada benzena dan turunannya. Pada senyawa-senyawa yang telah diterangkan di atas hanya terdapat sebuah cincin siklik. Naftalena dengan rumus molekul C10H8, adalah senyawa aromatik polisiklik yang banyak ditemui dalam ter batubara. Struktur naftalena merupakan bidang datar dengan dua cincin benzena yang menyatu. Kedua cincin tersebut menggunakan bersama dua buah atom karbon. Salah satu struktur hibrida resonansinya.
Atas dasar konsep struktur delokal tersebut di atas maka resonansi hibrida naftalena dapat dituliskan sebagai berikut:
Gambar 2.80Resonansi Hibrida Naftalena
Hal ini berarti bahwa naftalena dapat menyerupai struktur alkena terbuka. Atas dasar itulah maka dapat diperkirakan bahwa naftalena lebih reaktif dari pada benzena. Beberapa senyawa aromatik polisiklik yang umum dapat dilihat pada Tabel 2.7 dan Tabel 2.8
Tabel 2.7 Senyawa Aromatik Polisiklik
Tabel 2.8 Senyawa Aromatik Polisiklik
c. Senyawa Aromatik Heterosiklik
Pada bagian ini akan diperkenalkan jenis senyawa aromatik yang penyusun cincin siklisnya bukan atom karbon saja, melainkan juga terdapat atom lain.
Atom yang sering ditemui antara lain nitrogen, oksigen, dan belerang. Perhatikan struktur berikut:
Gambar 2.81Piridin dan Pirol
Pada kedua senyawa di atas, nitrogen dalam keadaan hibrida sp2. Lima atom karbon pada piridin masing-masing menyumbang 1 (satu) electron p, sehingga untuk memenuhi jumlah 6 elektron p dibutuhkan satu elektron dari atom N. Satu elektron ini berasal dari orbital p yang tegak lurus pada orbital sp2. Dengan demikian, satu orbital sp2 terisi dua electron dari atom N tidak termasuk pada sistem delokal. Sebagai akibat orbital sp2 terisi dua elektron tersebut, dia dapat menerima proton dari asam membentuk garam ataupun membentuk ikatan hidrogen dengan air.
Sedang pada pirol hanya ada 4 atom karbon dalam keadaan sp2, sehingga untuk melengkapi jumlah 6 elektron p, atom nitrogen harus menyumbang dua electron. Untuk itu atom N harus berada dalam keadaan sp2 dengan orbital p terisi dua elektron yang tegak lurus pada bidang. Ketiga orbital sp2 dari atom N terikat oleh dua tom C dan satu atom H. Karena itulah kebasaan pirol lebih lemah disbanding piridin.
Beberapa senyawa aromatik kelompok piridin, dimana heteroatomnya hanya menyumbangkan satu elektron kepada sistem aromatik diantaranya adalah:
Gambar 2.82Pirimidin, Kuinolin dan Isokuinolin
Sedangkan beberapa contoh senyawa aromatik kelompok pirol dimana heteroatomnya hanya menyumbangkan dua electron kepada sistem delokal, diantaranya adalah:
Gambar 2.83 Imidazol, Indol, Furan dan Tiofen
2.10 Kegunaan dan Dampak Senyawa Aromatis
2.10.1 Kegunaan Senyawa Aromatis
1. Benzena digunakan sebagai pelarut.
2. Benzena juga digunakan sebagai prekursor dalam pembuatan obat, plastik, karet buatan dan pewarna.
3. Benzena digunakan untuk menaikkan angka oktana bensin.
4. Benzena digunakan sebagai pelarut untuk berbagai jenis zat. Selain itu benzena juga digunakan sebagai bahan dasar membuat stirena (bahan membuat sejenis karet sintetis) dan nilon–66.
5. Asam Salisilat
Asam salisilat adalah nama lazim dari asam o–hidroksibenzoat. Ester dari asam salisilat dengan asam asetat digunakan sebagai obat dengan nama aspirin atau asetosal.
6. Asam Benzoat
Asam benzoat digunakan sebagai pengawet pada berbagai makanan olahan.
7. Anilina
Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo. Reaksi anilina dengan asam nitrit akan menghasilkan garam diazonium, dan proses ini disebut diazotisasi.
8. Toluena
Kegunaan toluena yang penting adalah sebagai pelarut dan sebagai bahan baku pembuatan zat peledak trinitrotoluena (TNT)
9. StirenaJika stirena mengalami polimerisasi akan terbentuk polistirena, suatu jenis plastik yang banyak digunakan untuk membuat insulator listrik, bonekaboneka, sol sepatu, serta piring dan cangkir.
10. Benzaldehida
Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet serta sebagai bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang sedap.
11. Natrium Benzoat
Seperti asam benzoat, natrium benzoat juga digunakan sebagai bahan pengawet makanan dalam kaleng.
12. Fenol
Fenol (fenil alkohol) dalam kehidupan sehari-hari lebih dikenal dengan nama karbol atau lisol, dan dipergunakan sebagai zat disinfektan (pembunuh bakteri) karena dapat menyebabkan denaturasi protein
Toluena
Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat TNT (trinitotoluena), senyawa yang digunakan sebagai bahan peledak (dinamit) seperti terlihat pada Gambar 2.84
Gambar 2.84 Reaksi pembuatan TNT dari toluena
Stirena
Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan polimer sintetik polistirena melalui proses polimerisasi. Polistirena banyak digunakan untuk membuat insolator listrik, boneka, sol sepatu serta piring dan cangkir. Struktur polistirena dapat dilihat pada Gambar 2.85
Gambar 2.85 Struktur Polistirena
Anilina
Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo.Anilina dapat diubah menjadi garam diazonium dengan bantuan asam nitrit dan asam klorida.Reaksi pembentukan garam diazonium klorida dapat dilihat pada Gambar 2.86
Gambar 2.86 Reaksi pembentukan garam diazonium klorida
Garam diazonium selanjutnya diubah menjadi berbagai macam zat warna. Salah satu contohnya adalah Red No.2 yang memiliki struktur seperti dapat dilihat pada Gambar 2.87
Gambar 2.87Struktur Zat Pewarna Red No.2
Red No.2 pada awalnya digunakan seabagai pewarna minuman, tetapi ternyata bersifat sebagai mutagen.Oleh karena itu, sekarang Red No.2 hanya digunakan sebagai pewarna wol dan sutera.
Benzaldehida
Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet serta bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang khas. Benzaldehida dapat berkondensasi dengan asetaldehida (etanal), untuk menghasilkan sinamaldehida (minyak kayu manis). Reaksi pembentukan sinamaldehide dari benzaldeide dapat dilihat pada Gambar 2.88
Gambar 2.88 Reaksi pembentukan sinamaldehide dari benzaldeide
Fenol
Dalam kehidupan sehari-hari fenol dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai zat disenfektan.
Asam Benzoat dan Turunannya
Terdapat beberapa turunan dari asam benzoat yang tanpa kita sadari sering kita gunakan, diantaranya adalah:
• Asam asetil salisilat atau lebih dikenal dengan sebutan aspirin atau asetosal yang biasa digunakan sebagai obat penghilang rasa sakit (analgesik) dan penurun panas (antipiretik). Oleh karena itu aspirin juga digunakan sebagai obat sakit kepala, sakit gigi, demam dan sakit jantung.Penggunaan dalam jangka panjang dapat menyebabkan iritasi lapisan mukosa pada lambung sehingga menimbulkan sakit maag, gangguan ginjal, alergi, dan asma. Struktur molekul asam asetil salisilat dapat dilihat pada Gambar 2.89
Gambar 2.89 Asam asetil salisilat
• Natrium benzoat yang biasa digunakan sebagai pengawet makanan dalam kaleng. Struktur molekul natrium benzoat dapat dilihat pada Gambar 2.89.
Gambar 2.90Natrium Benzoat
• Metil salisilat adalah komponen utama obat gosok atau minyak angin. Struktur molekul metil salisilat dapat dilihat pada Gambar 2.91
Gambar 2.91 Metil Salisilat
• Asam tereftalat merupakan bahan serat sintetik polyester. Struktur molekul asam tereftalat dapat dilihat pada Gambar 2.92
Gambar 2.92 Asam Tereftalat
• Parasetamol (asetaminofen) memiliki fungsi yang sama dengan aspirin tetapi lebih aman bagi lambung. Hampir semua obat yang beredar dipasaran menggunakan zat aktif parasetamol.Penggunaan parasetamol yang berlebihan dapat menimbulkan gangguan ginjal dan hati. Struktur molekul parasetamol dapat dilihat pada Gambar 2.93
Gambar 2.93 Parasetamol
2.10.2 Dampak senyawa benzena
1. Benzena sangat beracun dan menyebabkan kanker (karsinogenik).
2. Benzena dapat menyebabkan kematian jika terhirup pada konsentrasi tinggi, sedangkan pada konsentrasi rendah menyebabkan sakit kepala dan menaikkan detak jantung.
2.11 Info Terkini
Bahaya hidupkan AC saat mobil baru berjalan
Tahukah anda menghidupkan AC pada mobil yang baru saja dihidupkan ternyata mengundang bahaya ?
Perlu kita ketahui bahwa udara yang ada di dalam mobil (saat parkir) mengandung Benzena/Benzol.Darimanakah Benzena itu berasal? Menurut penelitian yang dilakukan oleh UC dashboard mobil, sofa, air freshener akan memancarkan benzene, hal ini disebabkan oleh suhu ruangan yang meninggi .
Tingkat benzene yanag dapat diterima dalam ruangan adalah 50 mg per sq ft. sebuah mobil yang parkir diruangan dengan jendela tertutup akan berisi 400-800 mg dari benzena, itu berarti banyak sekali. Jika parkir di luar rumah dibawah sinar matahari pada suhu diatas 600 F, tingkat benzena itu berjalan sampai 2000-4000 mg, itu sama saja 40 kali dengan tingkat yang dapat diterima.
Bahaya benzena efek singkat menghirup high level benzena dapat menyebabkan kematian, sedangkan menghirup low level benzena dapat menyebabkan kantuk, pusing, mempercepat denyut jantung, sakit kepala, tremors, dan ketidaksadaran.
Long term efeknya bisa menyebabkan kerusakan pada sumsum tulang dan dapat menyebabkan penurunan sel darah merah yang mengarah ke anemia.benzena dapat juga menyebabkan pendarahan yang berlebihan dan menurunkan sistem kekebalan tubuh, meningkatkan kesempatan infeksi, menyebabkan leukemia dan lainsebagainya yang terkait dengan kanker darah dan pra-kanker dari darah.
Lalu bagaimana cara mengatasinya ?
Buka kaca mobil anda sebelum mengendarai mobil dan jangan terburu-buru menyalakan AC, hal ini dilakukan agar udara yang ada didalam mobil bisa segera keluar dan tergantikan dengan udara yang lebih segar.
BAB III
SOAL DAN PEMBAHASAN
1. Bagaimana Benzena bisa menaikkan bilangan oktan bensin?( Toni Arissaputra)
Kualitas bensin dinyatakan oleh bilangan oktan. Semakin tinggi bilangan oktan, maka semakin tinggi pula kualkitas bensin tersebut. Dalam kata lain bilangan oktan merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Menambahkan zat aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dahulu digunakan senyawa timbal (Pb). Namun karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Etter). Terkadang penggunaan Pb digantikan oleh senyawa benzena, sehingga kadar benzena dalam bensin semakin meningkat. Alasan dari penambahan ini adalah karena benzen dapat mengurangi ketukan yag terjadi saat pembakaran, sehingga kualitas bensin yang diperoleh bagus dalam artian bilangan oktannya tinggi.
2. Jelaskan proses pembuatan stirena ?(ikhsan fajrin)
Stirena dibuat dari subtitusi CH2=CH2 pada molekul benzena dengan katalis AlCl3 dicampur dengan HCl pada suhu 95° C
Etil benzena kemudian dipanaskan pada suhu 600°C dengan katalis logam Zn. Logam Zn berfungsi sebagai dehidrogenasi gugus etil.
3. Sebutkan contoh yang mana saja nama menurut aturan IUPAC dan Trivial ?(Rio Saputra)
1. IUPAC
Contohnya : Hidroksibenzena, Aminobenzena dan Nitrobenzena Butilbenzena dan Isopropilbenzena
Tidak semua senyawa yang memiliki ikatan rangkap yang berselangseling dengan ikatan tunggal (memiliki ikatan rangkap terkonjugasi) dapat digolongkan sebagai senyawa aromatis dan yang termasuk senyawa aromatis syaratnya adalah:
ü molekul harus siklik dan datar.
ü memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi) bila tidak , tidak mungkin terjadi delakolasi penuh electron Phi.
ü Memiliki elektron pi = 4n + 2 (aturan Huckle) n = bilangan bulat.
5. Apa saja yang menjadi urutan prioritas pada penentuan subtituen?
Urutan prioritas penomoran untuk beberapa substituen yang umum:
Arah tanda panah menunjukkan substituen yang semakin prioritas, maka penomorannya dengan nomor yang semakin kecil
6. Mengapa elektron elektron dalam molekul benzena selalu terdelokalisasi yang menyebabkan kestabilan struktur cincin benzena?
Terjadinya delokalisasi elektron dalam molekul benzena ini disebabkan oleh adanya orbital-orbital p bebas pada setiap atom C. Orbital p yang bebas ini arahnya tegak lurus terhadap cincin awan elektron yang mengapit cincin benzena disebelah atas dan bawahnya. Kestabilan cincin benzena ini didukung oleh fakta lebih mudahnya terjadi reaksi subtitusi pada benzena daripada reaksi adisi.
7. Apa saja turunan dari senyawa benzena?
1) Toluena digunakan untuk membuat bahan peledak trinitro toluena(TNT)
2) Fenol digunakan sebagai bahan untuk membuat karbol,pembuatan iodin,insektisida,bahan pencelup,dan bahan dasar obat obatan seperti aspirin
3) Anilina digunakan sebagai bahan dasra pembuatan zat warna,bahan bakar roket,dan sebagai bahan peledak
4) Asam benzoat digunakan sebagai pengawet bahan makanan dan minuman
5) Asam salisilat digunakan untuk pembuatan talk salisil spritus
6) Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan jenis plastik yang dikenal dengan nama polistirena
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa senyawa Benzena memilki Rumus Molekul C6H6 dan termasuk dalam golongan senyawa Hidrokarbon Aromatik. Dari rumus molekulnya dapat diketahui bahwa benzena merupakan senyawa tidak jenuh karena tidak memenuhi rumus CnH2n+2.Benzena memiliki enam atom C dan enam atom H,dan memiliki derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Dilihat dari struktur resonansi benzena,ikatan tunggal dan ikatan rangkap antara dua atom C bergerak dinamis(berputar) berganti gantian.
Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°. ikatan karbon-karbon pada molekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal karena terkonjugasi. Di samping benzena dan turunannya, ada beberapa jenis senyawa lain yang menunjukkan sifat aromatik, yaitu mempunyai ketidakjenuhan tinggi dan tidak menunjukkan reaksi-reaksi seperti alkena
Senyawa benzena sukar melakukan reaksi adisi bahkan lebih mudah melakukan reaksi subtitusi. Oleh sebab itulah maka dkembangkan model benzena yang ikatan rangkapnya dapat berpindah pindah tempat(resonansi). Jadi ketika benzena diadisi,elektronnya akan berpindah sehingga menghasilkan struktur molekul yang tetap sama seperti sebelum elektron berpindah. Peristiwa ini disebut resonansi.
Elektron elektron ikatan dalam molekul benzena selalu terdelokalisasi yang menyebabkan kestabilan struktur cincin benzena. Terjadinya delokalisasi elektron dalam molekul benzena ini disebabkan oleh adanya orbital p bebas pada setiap atom C.
Senyawa aromatis banyak diaplikasikan dikehidupan sehari hari,baik dalam rumah tangga maupun dalam skala industri. Salah satu contoh penerapan senyawa aromatis yang sering dipakai dalam kehidupan sehari hari yaitu asam benzoat sebagai pengawet makanan dan minuman. Selain memberikan manfaat dalam kehidupan sehari hari,senyawa aromatis juga memberikan dampak yang sangat merugikan manusia,salah satu dampaknya adalah bersifat karsinogenik.
4.2 Saran
Dalam menggunakan senyawa benzena harus berhati hati karena benzena dapat menyebabkan karsionegik dan kematian,oleh sebab itu dalam penggunaan nya harus seperlunya digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2011.Benarkah Kekule Menetapkan Rumus Inti Benzena Hanya Berdasarkan Mimpi.http://dc314.4shared.com. 17 desember 2012
Praktikum Morfologi tumbuhan ini bertujuan pembuatan herbarium.
Daftar isi
Morfologi Tumbuhan Pembuatan Herbarium
Bab I. Pendahuluan
A. Latar Belakang
Tumbuhan dimasukkan kedalam kingdom Plantae yang dibagi menjadi dua yaitu tumbuhan tingkat tinggi dan tumbuhan tingkat rendah. Tumbuhan tinggi ialah tumbuhan yang mempunyai biji (Spermatophyta) yang terbagi menjadi tumbuhan biji terbuka (Gymnospermae) dan tumbuhan biji tertutup (Angiospermae). Tumbuhan-tumbuhan tersebut mempunyai karakteristik tersendiri yang dilihat dari perbedaan warna, bentuk dan ukuran akar, batang, daun, bunga, buah dan biji. Perbedaan tersebut mengakibatkan tingkat keanekaragaman yang tinggi.
Tumbuhan dapat diketahui spesiesnya dengan cara mengidentifikasi tumbuhan tersebut dengan melihat ciri-ciri dan sifatnya, untuk itu diperlukan suatu awetan tumbuhan yang disebut herbarium. Herbarium merupakan suatu cara pengkoleksian tumbuhan dengan mengeringkan tumbuhan terlebih dahulu dan dilekatkan pada kertas. Herbarium dibuat dari spesimen tumbuhan yang telah dewasa dan tidak terserang hama, penyakit atau kerusakan fisik lain. Herbarium terbagi atas dua yaitu herbarium kering dan herbarium basah, herbarium keing digunakan untuk spesimen yang mudah dikeringkan misalnya daun, akar, batang dan bunga sedangkan herbarium basah digunakan untuk spesimen yang berair atau lembek misalnya buah.
Herbarium memiliki banyak manfaat diantaranya sebagai bahan rujukan takson tumbuhan, bahan penelitian dan bahan pembelajaran bidang botani. Manfaat herbarium yang lainnya adalah sebagai bukti autentik perjalanan dunia tumbuh-tumbuhan, acuan identifikasi untuk mengenal suatu jenis tumbuhan, bukti adanya keanekaragaman dan acuan untuk publikasi spesies baru. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dilakukan praktikum Pembuatan Herbarium.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Bagaimanakah cara pembuatan herbarium?
Bagaimanakah cara mengetahui setiap spesies yang telah dikoleksi?
C. Tujuan Praktikum
Tujuan pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Untuk mengetahui cara pembuatan herbarium?
Untuk mengetahui cara mengetahui setiap spesies yang telah dikoleksi?
D. Manfaat Praktikum
Manfaat pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Dapat mengetahui cara pembuatan herbarium.
Dapat mengetahui cara mengetahui setiap spesies yang telah dikoleksi.
Bab II. Kajian Pustaka
A. Pengertian Herbarium
Herbarium mempunyai dua pengertian pertama yaitu tempat untuk penyimpanan spesimen herbarium yang telah diproses dengan baik dan benar, dilengkapi dengan fasilitas pendukung seperti perpustakaan, peralatan dan ruang studi. Pengertian kedua herbarium yaitu sebagai material adalah berupa koleksi tumbuhan yang telah dikeringkan di label dan dimounting dan disimpan dengan baik di herbarium. Tujuan utama dari pengoleksian dan pengawetan herbarium adalah untuk melestarikan spesimen dan catatan yang melekat padanya sehingga memiliki informasi yang maksimum tentang tumbuhan yang dikoleksi (Antoni, 2015).
Herbarium berasal dari kata ”hortus dan botanicus” artinya kebun botani yang dikeringkan. Herbarium juga merupakan salah satu sumber pembelajaran yang penting dalam ilmu biologi tumbuhan. Herbarium merupakan koleksi kering yang dibuat berdasarkan prosedur-prosedur tertentu dan memiliki kriteria-kriteria tersendiri (Widiyantini, dkk., 2014).
B. Fungsi Herbarium
Fungsi dari herbarium antara lain sebagai bahan dasar untuk studi flora dan vegetasi karena pada label herbarium memuat data yang dibutuhkan untuk tujuan tersebut, bukti nyata bahwa tumbuhan tersebut pernah ada pada lokasi atau tempat dilakukan koleksi tumbuhan yang dimaksud, sarana yang penting dalam identifikasi tumbuhan, penyimpan bahan acuan, wasit nama yang benar dan bank data.
Berdasarkan penggunaannya herbarium dibedakan menjadi 4 tipe utama yaitu umum (internasional), nasional (regional), lokal dan khusus. Tipe-tipe tersebut antara satu dengan yang lainnya saling berhubungan (Murni, 2015).
C. Jenis-Jenis Herbarium
Herbarium dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan cara pembuatannya yaitu herbarium basah dan herbarium kering. Herbarium basah adalah spesiesmen tumbuhan yang telah diawetkan disimpan dalam larutan yang dibuat dari komponen macam zat dengan komposisi yang berbeda-beda. Sedangkan herbarium kering adalah awetan yang dibuat dengan cara pengeringan, namun tetap terlihat ciri-ciri morfologinya sehingga masih bisa diamati dan dijadikan perbandingan pada saat determinasi selanjutnya (Hastuti, 2012).
D. Teknik Pembuatan Herbarium
Ada dua cara yang memungkinkan dalam pembuatan herbarium yaitu cara basah dan cara kering. Langkah-langkah pembuatan herbarium dengan cara basah yaitu setelah material herbarium diberi label dimasukkan kedalam lipatan ketas koran lalu dimuat dalam kantong plastik. Herbarium yang telah disimpan dalam kantong plastik disiram alkohol 70% atau spritus hingga seluruh bagian tumbuhan tersiram secara merata, lalu ditutup rapat menggunakan selotip.
Pembuatan herbarium menggunakan cara kering dapat dilakukan dengan 2 macam proses yaitu pengeringan langsung dan pengeringan bertahap. Pengeringan langsung yaitu tumpukan material herbarium dipres dalam sasak lalu dikeringkan diatas tungku atau dalam oven, sedangkan pengeringan bertahap adalah material herbarium dicelup terlebih dahulu didalam air mendidih sekitar 3 menit lalu dipres dan dikeringkan diatas tungku pengeringan (Onrizal, 2005).
Bab III. Metode Praktikum
A. Bahan Praktikum
Bahan yang digunakan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Bahan dan Kegunaan
No.
Bahan
Kegunaan
1.
Tumbuhan
Sebagai objek pengamatan
2.
Alkohol
Untuk mengawetkan tumbuhan
3.
Koran
Untuk membungkus tumbuhan
4.
Selotip
Untuk menempelkan tumbuhan pada koran
5.
Plastik
Untuk menyimpan tumbuhan pada koran
6.
Tiket gantung
Untuk menandai tumbuhan
7.
Air
Untuk membersihkan tumbuhan
B. Alat Praktikum
Adapun alat-alat yang digunakan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Alat dan Kegunaan
No.
Alat
Kegunaan
1.
Kamera
Untuk mengambil gambar tumbuhan
2.
Sasak
Untuk mengepres tumbuhan
3.
Botol parfum
Untuk menyimpan cairan alkohol
4.
Alat tulis
Untuk mencatat hasil pengamatan
D. Prosedur Kerja
Prosedur kerja pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Menyiapkan peralatan yang akan digunakan untuk membuat herbarium.
Mencari dan memilih tumbuhan yang akan diherbariumkan sebanyak tiga spesies di sekitar Universitas Halu Oleo.
Mencatat ciri-ciri tumbuhan dan mengambil gambarnya
Mencabut tumbuhan sampai ke akar dan menyimpannya didalam kantong plastik.
Membersihkan tumbuhan dari tanah menggunakan air.
Menyemprotkan alkohol keseluruh bagian tumbuhan.
Menempatkan tumbuhan di atas koran lalu menempelkan selotip pada bagian-bagian tertentu tumbuhan agar posisinya tetap
Menyimpan tumbuhan pada sasak dan diikat menggunakan tali agar pres.
Mengeringkan tumbuhanmenggunakan oven.
Menempelkannya pada kertas karton.
Mendeskripsikan tumbuhan tersebut.
Membuat laporan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
A. Hasil Pengamatan
Hasil pengamatan praktikum ini adalah sebagai berikut dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengamatan
No.
Nama Tumbuhan
Gambar Pengamatan
Gambar Literatur
Keterangan
1.
Rambusa (Passiflora floetida L.)
(a)(b)(c)(d)-
(a)-(c)(d)(e)
a. habitus b. akar c. batang d. daun e. bunga f. buah
Herbarium merupakan koleksi tumbuhan (spesimen) yang telah dikeringkan atau diawetkan bisanya disusun berdasarkan sistem klasifikasi. Herbarium yang baik adalah tumbuhan yang diawetkan lengkap dengan organ vegetatif dan generatifnya. Organ vegetatif yang dimaksud adalah akar, batang dan daun sedangkan organ generatifnya adalah bunga, buah dan biji.
Herbarium dapat dimanfaatkan sebagai bahan rujukan atau perbandingan untuk mentakrifkan dan mengetahui takson tumbuhan, karena herbarium memiliki holotype untuk tumbuhan tersebut. Herbarium juga dapat digunakan sebagai bahan penelitian untuk para ahli botani terutama ahli bunga dan taksonomi, mendukung studi ilmiah lainnya seperti survei ekologi dan perhitungan kromosom tumbuhan, serta sebagai bahan untuk mengungkap adanya evolusi. Banyaknya manfaat yang dimiliki herbarium ini menuntut perawatan dan pengelolaan spesimen yang dilakukan dengan baik dan benar.
Pembuatan herbarium sebenarnya cukup mudah, secaa umum langkah-langkah pembuatan herbarium adalah pengumpulan bahan, pengawetan, pengeringan dan penyimpanan. Mengumpulkan tumbuhan yang dijadikan herbarium harus memperhatikan kelengkapan organnya serta organ tersebut dalam keadaan baik tidak terserang hama atau rusak. Pengawetan tumbuhan herbarium dapat dilakukan secara kering ataupun basah tergantung sifat objeknya. Pengeringan herbarium dapat dilakukan dengan dua proses yaitu pertama pengeringan langsung menggunakan oven dan yang kedua ialah pengeringan bertahap.
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan ditemukan tiga spesies tumbuhan. Spesies tumbuhan pertama ialah rambusa (Passiflora floetida L.), termasuk tumbuhan liana yang hidup didarat. Akar rambusa merupakan akar serabut (radix adventica) berwarna kuning kecoklatan dan akarnya tumbuh menjalar, akar rambusa memiliki banyak percabangandan terdapat bulu-bulu halus.Batangnya tumbuh menjalar (repens) atau memanjat (scandens) pada tumbuhan lain, tidak berkayu dan agak lunak, berwarna hijau, berpenampang bulat (teres) dan ditumbuhi rambut-rambut yang rapat.
Daun duduk tersebar secara spiral (Folium sparsa), pada buku-bukunya terdapat sulur cabang pembelit untuk memanjat. Bentuk daunnya (Circum scriptio) jantung (cordatus), ujung daun (Apex folii) runcing (acutus), pangkal daun (Basis folii) berlekuk (lobatus), tepi daun (Margo folii) berlekuk menyirip (pinnatilobus), permukaan daunnya berambut halus dan rapat, termasuk daun tunggal (Folium simplex) tidak lengkap.
Bunganya merupakan bunga tunggal (Flos sparsa) yang tumbuh dari ketiak daun (Flos axilaris), merupakan bunga sempurna (hermaprodit), helaian ganda, kelopak (calix) lonjong, benang sari jumlahnya banyak berwarna ungu, mahkota (corolla) berlepasan berbentuk oval. Buahnya merupakan buah buni (bacca), yang diselubungi oleh daun pembalut menyerupai lumut, biji (semen) berbentuk pipih dan memiliki selaput yang keras dan dikelilingi oleh daging buahnya.
Spesies tumbuhan kedua ialah palem kipas (Livistona sp.), termasuk tumbuhan berhabitus pohon yang hidup didarat. Akar palem kipas merupakan akar serabut (radix adventica). Batangnya tumbuh tegak (erectus), berkayu, bagian bawahnya licin sedangkan bagian atasnya tertutup oleh pelepah (vagina) atau berkas daun yang telah mati. Daunnya merupakan daun lengkap karena memiliki helaian (lamina), pelepah (vagina) dan tangkai daun (petiolus). Bentuk daunnya (Circum scriptio) jantung (cordata), ujung daun (Apex folii) runcing (acutus), tulang daun sejajar (rectinervis), daging daun (Intervenium) seperti perkamen (perkamenteus), memiliki duri (spina) disepanjang tepi tangkai daunnya. Bunganya berwarna hijau atau kuning dan berukuran sangat kecil, serta tumbuh diantara daun (Flos axilaris). Buahnya (fructus) keras berwarna hitam sedangkan bijinya (semen) hanya satu.
Spesies tumbuhan ketiga belum diketahui namun merupakan tumbuhan berfamili orchidaceae. Tumbuhan tersebut berhabitus liana yang tumbuh didarat (teresterial). Tumbuhan tersebut tumbuh menggantung (dependens) pada tumbuhan. Akarnya merupakan akar udara yang muncul disetiap buku atau diketiak daun. Batangnya (caulix) berpenampang bulat (teres), licin serta tidak berkayu. Daunnya berbentuk (Circum scriptio) lancet (lanceolatus), ujung daun (Apex folii) runcing (acutus), pangkal daun (Basis folii) runcing (acutus), permukaan daunnya licin (laevis) dan mengkilap (nitidus), warna daunnya hijau, daging daunnya (invermenteum) berdaging (carnosus).
Bab V. Penutup
A. Simpulan
Simpulan pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Cara pembuatan herbarium yaitu tumbuhan dibersihkan terlebih dahulu lalu disemprotkan alkohol keseluruh bagian tumbuhan (akar, batang, daun, bunga dan buah), membungkus tumbuhan dengan koran lalu dimasukkan dalam sasak agar tumbuhan menjadi pipih, selanjutnya tumbuhan dikeringan menggunakan setrika atau menjemurnya dibawah sinar matahari sampai warna tumbuhan berubah menjadi kecoklatan.
Tumbuhan yang ada disekitar kampus Universitas Halu Oleo cukup beragam terlihat dari banyaknya jenis tumbuhan yang didapat oleh setiap mahasiswa mulai dari kelompok pohon, perdu dan sebagainya. Tumbuhan yang diperoleh tersebut diambil dari beberapa tempat berbeda yakni di Kebun Raya, Kebun Pertanian, Kebun samping Fisip dan depan Kampus Universitas Halu Oleo Kendari.
Suatu spesies tumbuhan dapat diketahui dengan cara melihat dan mengamati ciri-ciri yang dimiliki tumbuhan tersebut mulai dari akar, batang, daun, serta bunga dan buahnya jika ada. Cara ini biasa disebut dengan metode determinasi, cara ini dilakukan untuk mengetahui family tumbuhan lalu selanjutnya menentukan spesies tumbuhan tersebut.
B. Saran
Saran pada praktikum ini adalah sebagai berikut:
Untuk praktikan, sebaiknya praktikan mendengarkan arahan yang diberikan asisten.
Untuk pihak laboratorium, sebaiknya peralatan yang digunakan untuk praktikum lebih dilengkapi.
Untuk asisten, sebaiknya asisten lebih memperhatikan praktikannya agar saat praktikum praktikan tidak bingung.
DAFTAR PUSTAKA
Antoni, F., 2015, Botani dan Herbarium, PT. Reki, Jambi .
Widiyantini, G. A. P. N., Meter, I. G., dan Suardika, I. W. R., 2014, Penerapan Pembelajaran Inkuiri dengan Bantuan Herbarium untuk Meningkatkan Hasil Belajar Ipa Siswa Kelas IV SDN 32 Pemecutan Kecamatan Denpasar Barat, Jurnal Mimbar, 2(1): 1-10
Hastuti, P.W., 2012, Herbarium, Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta.
Murni, P., Muswita, Harlis, Yelianti, U., dan Kartika W. D., 2015, Lokakarya Pembuatan Herbarium untuk Pengembangan Media Pembelajaran Biologi di MAN Cendekia Muaro Jambi, Jurnal Pengabdian pada Masyarakat, 30(2): 1-6
Onrizal, 2005, Teknik Pembuatan Herbarium, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatra Utara, Medan.
Pada bab bioteknologi yang berarti pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan mahluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa untuk kepentingan manusia. Bioteknologi dapat dibagi menjadi 2 macam yaitu, bioteknologi konvensional (tradisional) dan bioteknologi modern. Pada bioteknologi konvensional produk makanan yang bisa dibuat misalnya berupa, tape, tempe, oncom, dan kecap. Kami akan membuat salah satu produk bioteknologi konvensional.
Disini kami akan mencoba untuk membuat tape singkong. Alasan kami membuat tape singkong untuk praktikum bioteknologi konvensional. Karena Bahan dasar nya mudah dicari (singkong dan ragi). Proses pembuatanya juga tidak memakan waktu yang lama. Selain itu, tape juga dapat dikonsumsi secara langsung.
B. Rumusan masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
Bagaimana proses pembuatan tape singkong ?
Bagaimana proses fermentasi tape singkong
C. Tujuan praktikum
Tujuan kami melaksanakan praktikum ini agar dapat mengetahui proses
pembuatan dan proses fermentasi pada tape singkong
Bab II. Kajian Pustaka
A. Fermentasi
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi.
B. Singkong
Singkong (Manihot utilisima), merupakan tanaman yang dapat digunakan sebagai bahan makanan alternatif. Kandungan karbohidrat umbi singkong sangat tinggi, yaitu sekitar 34-38 persen, dan mengandung energi 146-157 kkal per 100 gram. Selain kandungan karbohidratnya yang tinggi, singkong mudah tumbuh di wilayah Indonesia dan hanya membutuhkan tanah yang gembur agar hasilnya dapat baik. Singkong dapat dipanen 6-24 bulan setelah ditanam. Oleh karena itu, singkong merupakan sumber energi yang cukup murah.
Bab III. Metode Praktikum
A. Alat dan bahan
Panci
Pisau
Kompor
Daun Pisang
Penyaring teh
Talam
Baskom
Singkong 1 Kg
Ragi 1 Keping
Air
Cabe
B. Langkah kerja
Bersihkan kulit ubi,kemudian dikikis hingga kulit arinya hilang
Potong ubi yang sudah dibersihkan tadi sesuai dengan ukuran,kemudian dibelah
Cuci ubi tersebut hingga bersih
Rebus ubi sampai tidak terlalu matang atau idak terlalu lunak
Lalu ubi tersebut diangkat dan didinginkan sampai benar benar dingin dalam talam luas yang dilapisi daun pisang
Haluskan ragi dengan cara ditumbuk dalam kondisi ragi masih dalam terbungkus
Jika yakin ubi sudah benar benar kering,taburkan ragi diatas ubi dengan menggunakan penyaring teh
Aduk ubi hingga raginya merata
Masukkan ubi kedalam baskom yang sudah dilapisi daun pisang ,tata rapi ubi tersebut
Jika sudah selesai letakkan cabe diatas susuna ubi tersebut
Tutup baskom menggunakan daun pisang kemudian bungkus dengan kain,pastikan benaar benar tertutup rapat
Biarkan 2 malam
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
A. Tabel Hasil Pengamatan
Sebelum diberi ragi
Sesudah di beri ragi
Hari ke-1
Hari ke-2
Hari ke-3
Kematangan
–
–
Agak matang
Matang
Rasa
–
–
Sedikit manis
Manis
Aroma
–
–
Belum tercium
Menyengat dan berbau alkohol
Warna
Putih
Putih
Putih
Putih agak kusam
Kadar air
–
–
Sedikit
Banyak
Tekstur
Agak keras
Agak keras
Sedikit lembek
Lembek
B. Pembahasan
Pembuatan tape memerlukan kecermatan dan kebersihan yang tinggi agar singkong dapat menjadi lunak karena proses fermentasi yang berlangsung dengan baik. Ragi adalah bibit jamur yang digunakan untuk membuat tape. Agar pembuatan tape berhasil dengan baik alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan harus bersih, terutama dari lemak atau minyak . Alat-alat yang berminyak jika dipakai untuk mengolah bahan tape bisa menyebabkan kegagalan fermentasi. Air yang digunakan juga harus bersih.
Perubahan biokimia yang penting pada fermentasi tape adalah hidrolisis pati menjadi glukosa dan maltosa yang akan memberikan rasa manis serta perubahan gula menjadi alkohol dan asam organik. Reaksi dalam fermentasi berbeda – beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5O H). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan. Berikut persamaan reaksi kimia nya :
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2+ 2ATP
Bab V. Penutup
A. Kesimpulan
Pembuatan tape termasuk dalam bioteknologi konvensional (tradisional) karena masih menggunakan cara-cara yang terbatas. Pada proses pembuatan tape, jamur ragi akan memakan glukosa yang ada di dalam singkong sebagai makanan untuk pertumbuhannya, sehingga singkong akan menjadi lunak, jamur tersebut akan merubah glukosa menjadi alkohol. Dalam pembuatan tape, ragi (Saccharomyces cereviceae) mengeluarkan enzim yang dapat memecah karbohidrat pada singkong menjadi gula yang lebih sederhana. Oleh karena itu, tape terasa manis apabila sudah matang walaupun tanpa diberi gula sebelumnya. Kegagalan dalam pembuatan tape biasanya dikarenakan enzim pada ragi Saccharomyces cereviceae tidak pecah apabila terdapat udara yang mengganggu proses pemecahan enzim tersebut.
B. Saran
Terdapat beberapa saran yang ingin kami sampaikan disini. Pertama, sebaiknya di praktikum selanjutnya dapat ditentukan perbandingan antara singkong dan ragi. Kedua, hendaknya pada praktikum selanjutnya dapat lebih memperhatikan prosesnya. Serta penjelasan yang lebih detail mengenai praktikum selanjutnya. Terima kasih
DAFTAR PUSTAKA
Astuty, E. D. 1991. Fermentasi Etanol Kulit Buah Pisang. UGM. Yogyakarta.
Buckle, K.A, 1985, Ilmu pangan, UI Pres, Jakarta.
Fardiaz, Winarmo, 1984. Biofermentasi dan Biosintesa Protein, Angkasa, Bandung.
Fardiaz. 1992. Mikrobiologi Pangan. Gramedia Pustaka Utam. Jakarta
Rizani, K. Z. 2000. Pengaruh Konsentrasi Gula Reduksi dan Inokulum (Saccharomyces cerevisiae) pada Proses Fermentasi Sari Kulit Nanas (Ananas comosus L. Merr) untuk Produksi Etanol. Skripsi. Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Brawijaya. Malang.
Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Bandung.
Soedirokoesoemo, Wibisono. 1993. Materi Pokok Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta.
Titik beku adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya. Titik beku larutan lebih rendah dari pada titik beku pelarut murni. Hal ini disebabkan zat pelarutnya harus membeku terlebih dahulu, baru zat terlarutnya. Jadi larutan akan membeku lebih lama dari pada pelarut. Setiap larutan memiliki titik beku yang berbeda.
Titik beku suatu cairan akan berubah jika tekanan uap berubah, biasanya diakibatkan oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain, jika cairan tersebut tidak murni, maka titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).
Seperti yang kita tahu bahwa titik beku pelarut murni berada pada suhu 0oC, tapi dengan adanya zat terlarut misalnya saja kita tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0oC lagi, melainkan akan turun menjadi dibawah 0oC, dan inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.
Dalam percobaan ini akan diteliti tentang perubahan titik beku pelarut murni (air suling ) dan Urea, serta mencoba membuktian bahwa titik beku Urea akan lebih rendah dibandingkan pelarut murninya ( air suling ).
B. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui pengaruh penambahan es dan garam terhadap proses pembekuan suatu larutan;
Untuk membandingkan titik beku air suling dan urea.
D. Rumusan Masalah
Apakah fungsi campuran butiran es dengan garm dapur?
Berapakh titiik beku air suling dalam percobaan ini? Apakah lebih tinggi atauu lebih rendah dari nol ? jelaskan mengapa dapat terjadi.!
Berapakah titik beku larutan urea dalam percobaan ini ?
Buatlah laporan berdasarkan kegiatan ini yang dilengkapi dengan analisa,pembahasan,dan kesimpulan!
Bab II. Kajian Hipotesis
A. Landasan Teori
Titik beku adalah suhu pada pelarut tertentu di mana terjadi perubahan wujud zat cair ke padat. Pada tekanan 1 atm, air membeku pada suhu 0oC karena pada suhu itu tekanan uap air sama dengan tekanan uap es. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (ΔTf = freezing point depression). Pada percobaan ini ditunjukkan bahwa penurunan titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi partikel dalam larutan.Oleh karena itu, penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.
Penurunan titik beku adalah selisih antara titik beku pelarut dan titik beku larutan dimana titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut. Titik beku pelarut murni seperti yang kita tahu adalah 0oC dengan adanya zat terlarut misalnya saja gula yang ditambahkan ke dalam air maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0oC melainkan akan menjadi lebih rendah di bawah 0oC itulah penyebab terjadinya penurunan titik beku yaitu oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain cairan tersebut menjadi tidak murni, maka akibatnya titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).
B. Hipotesis
Titik beku larutan urea akan lebih rendah dari pada air suling, hal ini dikarenakan di air suling tidak ada penambahan zat terlarut, sedangkan di larutan urea ada penambahan zat terlarut. Sehingga larutan urea mengalami proses pembekuan yang lebih lama.
Bab III. Metode Praktikum
A. Alat dan Bahan
Gelas plastik
Tabung reaksi
Pengaduk kaca
Termometer
Garam dapur
Air suling
larutan Urea
Butiran ES
B. Langkah kerja
Masukkan butiran es kedalam gelas plastic hingga tiga perempat volume gas,tersebut dan tambahkan 8 sendok garam dapur,aduk campuran es dan garam dapur tersebut
Isi tabung reaksi dengan air suling kira kira setinggi 5 cm dan celupkan tabung tersebut kedalam tabung plsik yang berisi campuran es dan garam dapur
Masukkan pengaduk kaca dalm tabung reaksi dan gerakkan naik turun sehinnga air suling dalam tabung tersebut membeku
Keluarkan tabung reaksi dari gelas plastiik dang anti pengaduk kaca dengan thermometer,ketika es dalam tabung tersebut mencair catat suhu yang terbaca dalam thermometer.suhu ini merupakan titik beku air suling murni
Ulangi langkah 1-4 untuk menentukan titik beku lrutan urea dalam air.
Bab IV. Hasil Penelitian
A. Perbandingan Titik Beku Air suling dan Urea
a. Larutan Air suling
No
Zat
Tf (Titik Beku)
1
Air Suling
0oC
2
Urea
-4oC
B. Jawaban dari rumusan masalah
Fungsi dari campuran butiran butiran es batu dengan garam pada penurunan titik beku adalah : Kalau es batu fungsinya sebagai bahan untuk membekukan larutan yang akan diperiksa titik bekunya.Sedangkan Garam fungsinya sebagai zat yang menurunkan titik beku es batu sehingga es batu tidak akan membeku pada suhu 0oC, sehingga ketika sebuah tabung reaksi diletakkan didalam gelas kimia, akan terbentuk sebuah sistem antara larutan es batu yang suhunya 0oC dengan larutan uji yang ada didalam tabung reaksi.
Titik beku Air suling dalam percobaan ini adalah = 0oC ini terjadi karena air suling merupakan pelarut murni yang tidak tercampur dengan zat zat lain. seperti yang kita ketahui pada umumnya bahwa titik beku pelarut murni (Air Suling) adalah 0oC.Kalau kita mencampurkan zat lain seperti gula atau urea kedalam larutan murni ini maka titik bekunya akan berubah menurut sifatnya masing masing.inilah yang dikatakan dengan penurunan titik beku.
Titik beku Urea dalam percobaan ini adalah = -4oC ini terjadi karena Urea telah dicampurkan dengan Air suling sehingga titik beku larutan urea menjadi lebih rendah dari nol yaitu -4oC
Bab V. Penutup
A. Kesimpulan
Dari penelitian yang kami telah lakukan, kami dapat menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
Proses terjadinya penurunan titik beku dikarenakan adanya perubahan dari tekanan uap, biasanya diakibatkan oleh masuknya suatu zat terlarut lain maka titik bekunya akan berubah (nilai titik beku akan berkurang).
Keadaan titik beku pelarut murni setelah dicampur zat terlarut akan menjadi lebih rendah dibawah titik beku pelarut murni yang semula yaitu dibawah 0°C, zat terlarut akan berpengaruh pada penurunan titik beku larutan karena pada suatu pelarut murni, zat terlarut akan menyebabkan turunnya suhu titik beku dari pelarut murni tersebut.
B. Saran
Sebiknya kita membersihkan dahulu alat-alat untuk melakukan praktikum, agar saat pengambilan data untuk laporan lebih akurat dan tepat. Teliti dalam mengambil data, menimbang bahan serta membaca thermometer yang sangat penting.
Pengaruh eksternal juga berpengaruh terhadap hasil percobaan,seperti penglihatan mata saat membaca thermometer,gangguan konsentrasi dari lingkungan sekitar,tingkat ketelitian dari peneliti,tingkat suhu es yang tidak stabil dan ukuran bahan yang akan dicoba kurang akurat.Oleh karena itu bagi para pembaca laporan hasil praktikum kimia “penurunan titik beku” agar lebih meningkatkan ketelitiaanya dalam mencoba praktikum ini.
DAFTAR PUSTAKA
Purba, Michael dan Sunardi. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII.2012. Erlangga:
Untuk membuktikan proses fotosintesis akan menghasilkan glukosa.
Mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis.
Membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan gas oksigen.
Bab II. Kajian Pustaka
Fotosintesis berasal dari kata foton yang berarti cahaya dan sintesis yang berarti penyusunan. Jadi fotosintesis adalah proses penyusunan dari zat organik H2O dan CO2 menjadi senyawa organik yang kompleks yang memerlukan cahaya. Fotosintesis hanya dapat terjadi pada tumbuhan yang mempunyai klorofil, yaitu pigmen yang berfungsi sebagai penangkap energi cahaya matahari.
REAKSI FOTOSINTESIS
6H2O+6O2 || C6H12O6 +6CO2
Pada percobaan ini terdapat dua kegiatan yaitu uji sachs untuk mengetahui apakah tanpa cahaya daun tidak berfotosintesis, dan ingenhousz untuk mengetahui hubungan intensitas cahaya dengan laju fotosintesis.
Teori Sachs (1860), membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan karbohidrat amilum. Adanya amilum dapat dibuktikan dengan pengujian memakai iodine/yodium. Reaksi antara amilum dengan iodine/yodium menghasilkan warna hitam. Ternyata amilum hanya terdapat pada daun-daun yang terkena sinar (Rasidin, 1990).
Serta dengan landasan Teori Ingenhousz (1799), membuktikan bahwa pada proses fotosintesis dilepaskan O2 (oksigen). Hal ini dibuktikan dalam percobaannya menggunakan tanaman air Hydrilla verticylata di dalam bekerglas di bawah corong terbalik yang ujungnya diletakkan sebuah tabung reaksi. Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas. Organel tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada tumbuhan. Di setiap sel terdapat 40-50 kloroplas. Di dalam kloroplas inilah penyerapan sinar oleh klorofil dimulai pada proses fotosintesis (Rasidin, 1990).
Oleh karena itu, untuk mengetahui dan memb uktikan bahwa hasil dari proses fotosintesis pada tumbuhan menghasilkan amilum atau glukosa (karbohidrat) dan oksigen (O2), maka dilakukanlah percobaan ini.
Bab III. Metode Praktikum
A. Alat
Tabung Reaksi
Tissue
Pemanas
Penjepit
Perlengkapan Mencatat
Kertas alumunium foil
Air
Cairan reaksi Alcohol
Cairan reaksi Lugol
Iodium
Daun muda
Spiritus
Pemanas air
Keladi Hias
B. Langkah Kerja
Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
Merangkai perangkat percobaan seperti pada perangkat percobaan.
Lepaskan kertas alumunium foil yang sebelumnya telah dililit untuk menutup bagian daun muda yang telah akan terkena sinar matahari selama satu minggu.
Rebus daun tersebut untuk menghilangkan klorofil daun.
Teteskan lugol pada bagian yang akan diamati.
Lakukan hal yang sama pada daun yang tidak ditutup kertas alumunium foil.
Mencatat hasil reaksi kedalam tabel pengamatan.
Menganalisa tabel hasil pengamatan.
Membuat laporan pengamatan.
Membuat kesimpulan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
A. Hasil
Tabel I. Hasil Pengamatan Proses Fotosintensis pada Daun
No.
Perlakuan
Uji fotosintesis (kondisi warna)
Air panas
Cairan alkohol
Cairan lugol
1.
Daun Tertutup
Klorofil mengelupas & hijau
Klorofil mengelupas & pucat
Keadaan netral Lebih terang
2.
Daun Terbuka
Hijau Tua
Berubah menjadi Hijau Muda
Hijau kebiru- biruan (gelap)
*) data dari penelitian langsung dengan mengamati kondisi daun terbuka maupun tertutup dan mengamati kondisi daun dengan diberikannya cairan rekasi kimia maupun air panas.
B. Analisis Penelitian
Satu minggu sebelum praktikum sebagian daun tanaman yang sehat ditutup dengan kertas aluminium Foil dan dijepit. Setelah terkena cahaya matahari selama satu minggu, kemudian daun dipetik. Daun yang diberi perlakuan dengan dipanaskan pada air mendidih untuk mematikan sel-sel pada daun kemudian daun dimasukkan dalam alkohol panas mengakibatkan pigmen daun jadi luntur.Daun yang semula berwarna hijau tua berubah menjadi hijau muda. Hal ini dimaksudkan agar ada tidaknya amilum pada daun dapat terlihat dengan jelas pada saat daun tersebut dicuci dengan larutan JKJ.
Perebusan dilakukan agar sel dalam daun mati dan menjadikan sel-sel daun lebih permeabel terhadap larutan JKJ. Memasukkan daun dalam alkohol bertujuan untuk melarutkan klorofil dan menjadikan amilum lebih mudah bereaksi dengan larutan JKJ. Larutan JKJ disini berfungsi untuk memberikan warna pada daun agar dapat dibedakan bagian daun yang mengandung amilum dan tidak. Setelah dimasukkan dalam larutan JKJ, daun yang telah ditutup sebelumnya berwarna agak kebiru-tuaan disekitar pinggir – pinggirnya dan di bagian – bagian yang tidak ditutupi lainnya, sedangkan bagian tengahnya atau bagian yang ditutupi berwarna sedikit lebih cerah. Hal ini disebabkan karena pada bagian yang ditutup tidak terjadi proses fotosintesis, sehingga dibagian tersebut tidak terdapat amilum yang ditunjukkan oleh warna biru tua kehitaman. Sedangkan pada daun yang tidak ditutup warna biru tua kehitamannya akan merata diseluruh bagiannya, karena pada seluruh bagian permukaan daun terjadi proses fotosintesis.
Bab V. Kesimpulan
A. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan di atas dapat kita simpulkan bahwa fotosintesis adalah suatu proses pembentukan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan cahaya dan zat hijau daun (klorofil). Pada proses fotosintesis intensitas cahaya dan konsentrasi CO2 akan sangat berpengaruh. Hasil dari fotosintesis adalah glukosa dan oksigen. Dari uji percobaan sachs membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan glukosa
B. Saran Untuk Pengamatan
1) Kertas alminium yang digunakan harusnya ditutup rapat pada daun dengan paper clip agar bagian daun yang ditutupi tersebut benar-benar tidak melakukan fotosintesis sehingga daun yang menjadi sampel tersebut memenuhi kriteria praktikum.
2) Sebelum melakukan percobaan sachs sebaiknya daun yang di gunakan sebagai bahan praktikum harus benar-benar di bungkus kertas alumunium foil dengan baik dan rapat agar percobaan tersebut memberikan hasil yang sesuai.
Asal usul kehidupan menurut pandangan pengetahuan belum sepenuhnya terkuak, ada hal – hal yang masih menjadi misteri. Selain itu, ada dua pandangan terpisah mengenai asal-usul kehidupan. Pandangan kreasionis yang sangat terinspirasi oleh teks asli kitab kejadian, menyatakan bahwa bumi tak lebih dari 10.000 tahun usianya. Kreasionisme saintifik, permodelan ulang pandangan tersebut oleh sejumlah ahli geologi dan insinyur konservatif memicu sejumlah pertempuran global oleh para fundamentalis.
Dari beberapa teori diatas maka lahirlah teori asal-usul tentang kehidupan yang dicetuskan oleh para ilmuwan terdahulu. Dimana telah melahirkan teori abiogenesis (Aristoteles, Anaximander, Jan Babsista Vant Kelmont dan Antinie Van Leuwenhoek), Teori biogenesis (Francisco Redi, Lazarro Spallanzani dan Louis Pasteur). Teori biogenesis modern (A. I. Oparin, Herold Urey dan Standlay Miller), teori ciptaan, teori kozmozoa, teori evolusi kimia, teori biokimia dan teori keadaan bumi.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada pembuatan laporan ini yaitu :
Bagaimana asal – usul kehidupan di bumi?
C. Tujuan
Tujuan dari pembuatan laporan ini yaitu :
Memperkenalkan konsep – konsep penting tentang asal – usul kehidupan.
Bab II. Kajian Pustaka
A. Teori Terbentuknya Bumi
Sebelum membahas teori asal usul kehidupan, terlebih dahulu akan dibahas teori terbentuknya bumi. Ada beberapa teori tentang terjadinya bumi dan benda – benda langit lainnya, antara lain teori kabut (nebula) dan teori big bang.
I. Teori Kabut
Teori kabut menyatakan bahwa terjadi ledakan benda – benda angkasa yang membentuk kabut asal atau nebula. Nebula memadat, meledak lagi menghasilkan bintang-bintang dan planet bumi.
II. Teori Big Bang
Teori big bang menyatakan bahwa terjadi kondensasi benda angkasa, menyatu, mengecil kemudian meledak. Debu dan gas membentuk bintang. Bintang meledak dan serpihannya membentuk bumi. Bumi terbentuk sekitar 5 miliar tahun yang lalu dan makhluk hidup yang pertama di bumi muncul sekitar 1 miliar tahun yang lalu.(Iwan, 2006)
B. Teori Asal – Usul Kehidupan
Teori mengenai asal-usul kehidupa dapat dibedakan menjadi dua teori pokok, yaitu teori abiogenesis dan biogenesis.
I. Teori Abiogenesis
a. Aristoteles
Aristoteles (384 – 322 SM), seorang ahli filsafat dan ilmu pengetahuan Yunani kuno lebih dari 2.000 tahun yang lalu, mengemukakan konsep bahwa kehidupan berasal dari benda mati. Teori ini dikenal dengan namageneratio spontanea atau abiogenesis. Dari penelitian Aristoteles tentang hewan – hewan yang hidup di air, ternyata ikan – ikan tertentu melakukan perkawinan, kemudian bertelur. Dari telur–telur tersebut lahir ikan – ikan yang sama dengan induknya. Akan tetapi, ia juga percaya bahwa ikan – ikan tertentu terbentuk dari lumpur.
b. Needham
Seseorang yang memercayai teori abiogenesis adalah Needham, seorang ilmuwan Inggris. Needham (1700) melakukan penelitian dengan merebus kaldu dalam wadah selama beberapa menit lalu memasukkannya dalam botol dan ditutup dengan gabus. Setelah beberapa hari ternyata tumbuh bakteri berasal dari kaldu. Oleh karena itu, Needham menyatakan bahwa bakteri berasal dari kaldu. Akan tetapi, teori Needham ini lalu dipatahkan oleh L. Spallanzani.
c. Antony van Leeuwenhoek
Pada abad ke-17, Antony van Leeuwenhoek berhasil membuat mikroskop. Dengan menggunakan mikroskop ia menemukan adanya benda-benda yang sangat kecil dalam setetes air rendaman jerami. Penemuan Leeuwenhoek ini merangsang kembali para peneliti lainnya untuk membuktikan kebenaran dari teori generatio spontanea, bahwa makhluk hidup berasal dari benda-benda mati.(Kuncoro, 2007)
II. Teori Biogenesis
Teori abiogenesis diragukan oleh aristoteles dan diragukan oleh banyak ahli, diantaranya Fransisco Redi, Lazzaro Spallanzani, dam Louis Pasteur. Mereka percaya bahwa makhluk hidup berkembang dari makhluk hidup pula. Teori mereka dinamakan teori biogenesis.
a. Percobaan Redi
Fransisco Redi (1620 – 1698), seorang fisikawan Italaia yang merupakan orang pertama yang melakukan penelitian untuk membantah teori generatio spontanea. Dia melakukan serangkain penelitian menggunakan daging segar. Redi memperhatikan bahwa ulat akan menjadi lalat dan lalat selalu berada tidak jauh dari sisa-sisa daging. Pada penelitiannya, Redi menggunakan keratin daging segar yang diletakkan dalam tiga wadah(tabung).
Percobaan Redi membuktikan makhluk hidup tidak begitu saja terbentuk dari benda-benda mati, tetapi semua makhluk hidup terbentuk oleh makhluk hidup juga. Hipotesis yang menyatakan makhluk hidup hanya berasal dari sesuatu yang hidup yang disebut teori biogenesis.
b. Percobaan Spallanzani
Sebagai bahan percobaannya, Spallanzani menggunakan air kaldu atau air rebusan daging dan dua buah labu.
Labu I diisi 70 cc air kaldu, kemudian dipanaskan 150C selama beberapa menit dan dibiarkan tetap terbuka.
Labu II diisi 70 cc air kaldu, ditutup rapat-rapat dengan sumbat gabus. Pada daerah pertemuan antara gabus dengan mulut labu dioleskan paraffin cair agar tertutup sangat rapat.
Labu dipanaskan, kemudian didinginkan. Setelah didinginkan di tempat terbuka selama seminggu, didaptkan hasil percobaan sebagai berikut.
Air kaldu pada labu I mengalami perubahan, yaitu airnya menjadi keruh dan baunya tidak enak. Setelah diteliti ternyata air kaldu pada labu I ini banyak mengandung mikroba.
Air kaldu pada labu II tidak mengalami perubahan, artinya tetap jernih seperti semula, serta tidak mengandung mikroba.
Berdasarkan hasil percobaan tersebut, Lazzaro Spallanzani menyimpulkan bahwa mikroba yang ada di dalam kaldu tersebut bukan berasal dari air kaldu (benda mati), tetapi berasal dari kontaminasi mikroba dari udara. Namun penganut teori Abiogenesis menyanggahnya dengan menyatakan bahwa untuk menghasilkan mikroba tetap dibutuhkan udara, sedangkan labu yang digunakan Spallanzani tidak memungkinkan udara untuk masuk.
c. Percobaan Pasteur
Seorang biologiawan bernama Louis Pasteur pada tahun 1864 melakukan percobaan menggunakan tabung berleher angsa. Pasteur sendiri meyakini bahwa sebuah sel pasti berasal dari sel lainnya. Dalam percobaan menggunakan tabung berleher angsa, Pasteur merebus kaldu hingga mendidih, kemudian mendiamkannya. Pada prinsipnya, udara mampu masuk ke dalam tabung, namun partikel debu akan menempel padalengkungan leher tabung. Setelah beberapa lama, ternyata tidak ada bakteri yang tumbuh. Akan tetapi, setelah Pasteur memiringkan tabung leher angsa tersebut, air kaldu di dalam tabung kemudian ditumbuhi oleh mikroba. Hal ini membuktikan bahwa kehidupan juga berasal dari kehidupn sebelumnya.
Setelah ditumbangkannya teori Abiogenesis atau generatio spontanea oleh Louis Pasteur, maka berkembanglah teori biogenesis dengan pernyataan yang terkenal “omne vivum ex ovo, omne vivum ex vivo”, yang artinya kehidupan berasal dari telur, dan telur berasal dari kehidupan. Atau yang disebut juga “omne vivum ex vivo”, yang artinya kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya. (Pratiwi, 2006).
Bab III. Metode Praktikum
A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Praktikum Pengamatan “Asal Usul Kehidupan” dilakukan pada Selasa, 13 September 2016 pukul 12.40 – 14.30 WIB di Laboratorium Biologi Dasar, Fakultas Pertanian, UPN “Veteran” Jawa Timur.
B. Alat dan Bahan
Erlenmeyer 1 buah
Tabung reaksi 2 buah
Panci 1 buah
Kompor 1 buah
Rak tabung reaksi 1 buah
Air kaldu ayam secukupnya
Kapas secukupnya
C. Cara Kerja
Menyiapkan semua alat dan bahan. Memberi label pada masing – masing tabung reaksi dengan tulisan “Terbuka” dan ‘‘Tertutup’’.
Memanaskan hingga air mendidih
Setelah air mendidih, memanaskan kaldu ayam selama 15 menit.
Menuangkan kaldu ayam ke dalam masing – masing tabung reaksi.
Kemudian, menutup dengan kapas pada tabung reaksi berlabel “Tertutup” hingga tertutup rapat.
Mengamati dan mendokumentasikan perubahan pada kaldu ayam selama 1 minggu.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
A. Hasil Pengamatan
Hari ke-1
Hari ke-2
Hari ke-3
TERBUKA
Tidak berbau
Warna bening/tidak keruh
Belum mengalami perubahan
Mulai muncul aroma yang menyengat
Warnanya mulai berubah keruh
TERTUTUP
Tidak berbau
Warna bening/tidak keruh
Belum mengalami perubahan
Mulai muncul aroma yang menyengat (lebih menyengat dari tabung terbuka)
Warnanya mulai agak keruh
Hari ke-4
Hari ke-5
Hari ke-6
TERBUKA
Aromanya bertambah menyengat
Warnana bertambah keruh
Aromanya menyengat
Warnanya semakin keruh dan agak kekuningan
Aromanya sangat menyengat Warnanya sangat keruh dan lebih kekuningan
TERTUTUP
Aromanya bertambah menyengat
Warnanya bertambah keruh
Aromanya semakin menyengat
Warnanya berubah menjadi agak hijau
Aromanya menyengat sekali (lebih menyengat daripada tabung terbuka)
Warnanya berubah menjadi lebih hijau
B. Pembahasan
Dari hasil pengamatan terhadap kaldu ayam, maka dapat dilihat bahwa :
a) Tabung Terbuka
Pada hari ke-1 setelah kaldu dipanasi, kaldu di dalam tabung tidak mengalami perubahan warna dan aroma. Pada hari ke-2, kaldu di dalam tabung tidak mengalami perubahan aroma dan warna. Pada hari ke-3, muncul perubahan warna menjadi agak keruh dan mulai tercium aroma yang menyengat. Hal ini menunjukkan mulai bertumbuhnya mikroorganisme dalam kaldu. Pada hari ke-4, aroma kaldu bertambah menyengat daripada hari ke-3 dan warnanya menjadi lebih keruh. Pada hari ke-5, aromanya semakin menyengat dan warnanya semakin keruh serta menjadi agak kekuningan. Selain itu, pada hari ke-5 mulai muncul endapan putih di dasar tabung reaksi. Pada hari ke-6, aromanya menjadi sangat menyengat sekali dan warnanya menjadi keruh serta menjadi sedikit kekuningan. Endapan putih di dalam tabung reaksi yang berisi kaldu juga semakin banyak.
b) Tabung Tertutup
Pada hari ke-1 setelah kaldu dipanasi, kaldu di dalam tabung tidak mengalami perubahan warna dan aroma. Pada hari ke-2, kaldu di dalam tabung tidak mengalami perubahan aroma dan warna. Pada hari ke-3, mulai uncul aroma yang menyengat (lebih menyengat jika dibandingkan dengan tabung reaksi yang berlabel “Terbuka”) dan warnanya mulai menjadi keruh. Pada hari ke-4, aromanya bertambah menyengat dan warnanya semakin bertambah keruh. Pada hari ke-5, aroma yang dikeluarkan kaldu semakin menyengat dan warnanya berubah menjadi agak kehijauan. Mulai muncul gumpalan putih di atas kaldu serta air kaldu mulai mengental. Pada hari ke-6, aromanya sangat menyengat bahkan bisa tercium dari luar kapas dan warnanya berubah menjadi lebih hijau. Selain itu, pada hari ke-6 terdapat endapan dengan jumlah relative sedikit di bawah atau di dasar tabung reaksi yang berisi kaldu.
Bab V. Penutup
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa pengamatan ini sesuai dengan Percobaan “Louis Pasteur” yang menyatakan bahwa “OMNE VIVUM EX VIVUM” yang berarti asal usul kehidupan dimulai dari kehidupan sebelumnya. Dalam percobaan yang telah dilakukan, hasil pengamatan pada tabung reaksi yang berlabel “Terbuka” terjadi perubahan warna dan aromanya. Hal ini menunjukkan jika di dalam kaldu telah terdapat mikroorganisme yang berasal dari udara yang telah terkontaminasi mikroorgamisme sebelumnya. Sedangkan untuk tabung eaksi yang berlabel “Tertutup” juga terdapat mikroorganisme yang seharusnya tidak terdapat dalam tabung reaksi. Hal ini disebabkan telah terjadi kesalahan proses penutupan tabung reaksi (tutup kurang rapat). Hal ini membuktikan tentang Percobaan Louis Pastur yang menyatakan “OMNE VIVUM EX VIVUM” itu memang benar adanya.
B. Saran
Mahasiswa diharapkan dapat lebih teliti dalam melakukan praktikum.
Sekiranya diberi waktu yang lebih banyak agar hasil pengamatan lebih maksimal.
Praktikum uji ingenhoust Pada Hydrilla bertujuan untuk menguji Teori Ingenhousz dengan melihat proses fotosintesis.
Daftar isi
Uji Ingenhoust Pada Hydrilla
Bab I. Pendahuluan
A. Latar Belakang
Setiap makhuk hidup memiliki beberapa ciri atau sifat dasar. Salah satu yang utama adalah makhluk hidup perlu makanan dan mengeluarkan zat sisa. Apabila kita cermati, sifat dasar tersebut mengarahkan kita kepada suatu mekanisme yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup yang disebut dengan metabolisme.
Metabolisme yang terjadi pada setiap jenis makhluk hidup tentunya tidak sama. Bergantung komponen penyusun makhluk hidup tersebut dari tingkat seluler hingga organisme. Dalam proses metabolisme terjadi berbagai reaksi kimia baik untuk menyusun maupun menguraikan senyawa tertentu. Proses penyusunan tersebut disebut anabolisme, sedang proses penguraiannya disebut katabolisme.
Salah satu contoh proses metabolisme (anabolisme) yang sering kita dengar adalah proses fotosintesis. Proses tersebut terjadi pada tumbuhan berklorofil, tepatnya pada jaringan tiang / palisade dan bunga karang pada mesofil daun. Pada sel palisade atau bunga karang, proses ini terjadi di dalam sebuah organel yaitu kloroplas. Seperti yang telah diketahui, proses ini hanya dapat terjadi pada saat ada cahaya. Cahaya itu dapat berupa cahaya matahari maupun cahaya lampu, yang penting dalam cahaya tersebut terdapat sinar putih yang merupakan spektrum cahaya dari cahaya mejikuhibiniu (merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu). Selain cahaya matahari, proses fotosintesis juga membutuhkan karbon dioksida dan air.
Pada proses fotosintesis ini akan dihasilkan dua senyawa yaitu glukosa dan oksigen.
klorofil
CO2 + H2O C6H12O6 +O2 + H2O
Untuk mengetahui kandungan glukosa sebenarnya dapat diketahui dengan percobaan Sact sedang untuk mengetahui kandungan oksigen dapat diketahui dengan menggunakan lidi yang membara seperti pada percobaan Ingenhouz. Akan tetapi pada kesempatan ini, yang akan dilihat bukanlah kandungannya, akan tetapi kecepatan proses tersebut bila diberi perlakuan yang berbeda – beda terkait suhu, intensitas cahaya, dan NaHCO3. Percobaan kami kali ini merupakan percobaan Ingenhousz.
B. Rumusan Masalah
Bagaimana pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap proses fotosintensis tumbuhan air Hydrilla verticillata?
Bagaimana prinsip kerja enzim katalase?
Bagaimanan proses fotosintesis melepaskan O2 atau oksigen dengan Teori Ingenhousz?
Mengetahui pengaruh temperatur terhadap proses fotosintesis tumbuhan air Hydrilla (Hydrilla verticillata)?
Bab II. Kajian Teori
Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki oleh tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan karbon dari udara untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan.Oleh karena itu proses pengubahan memerlukan energi cahaya, maka asimilasi zat karbon disebut fotosintesis. Fotosintesis adalah proses pengubahan zat organic H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan pertolongan cahaya. Sumber energi cahaya alami adalah matahari.Cahaya matahari terdiri atas beberapa spektrum. Masing-masing spektrum mempunyai panjang gelombang yang berbeda,sehingga pengaruh terhadap proses fotosintesis pada tumbuhan juga berbeda. Selain cahaya yang mempengaruhi fotosintesis terdapat faktor lainnya yaitu ketersediaan air, intensitas cahaya, konsentrasi CO2, serta temperatur terhadap fotosintesis tumbuhan air Hydrilla.
Pada percobaan ini terdapat dua kegiatan yaitu uji sachs untuk mengetahui apakah tanpa cahaya daun tidak berfotosintesis, dan ingenhousz untuk mengetahui hubungan intensitas cahaya dengan laju fotosintesis.
Teori Sachs (1860), membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan karbohidrat amilum. Adanya amilum dapat dibuktikan dengan pengujian memakai iodine/yodium. Reaksi antara amilum dengan iodine/yodium menghasilkan warna hitam. Ternyata amilum hanya terdapat pada daun-daun yang terkena sinar (Rasidin, 1990).
Serta dengan landasan Teori Ingenhousz (1799), membuktikan bahwa pada proses fotosintesis dilepaskan O2 (oksigen). Hal ini dibuktikan dalam percobaannya menggunakan tanaman air Hydrilla verticylata di dalam bekerglas di bawah corong terbalik yang ujungnya diletakkan sebuah tabung reaksi. Organel yang berperan dalam fotosintesis adalah kloroplas. Organel tersebut berisi pigmen klorofil yang menyebabkan warna hijau pada tumbuhan. Di setiap sel terdapat 40-50 kloroplas. Di dalam kloroplas inilah penyerapan sinar oleh klorofil dimulai pada proses fotosintesis (Rasidin, 1990).
Oleh karena itu, untuk mengetahui dan memb uktikan bahwa hasil dari proses fotosintesis pada tumbuhan menghasilkan amilum atau glukosa (karbohidrat) dan oksigen (O2), maka dilakukanlah percobaan ini.
Bab III. Metode Praktikum
A. Alat dan Bahan
Tabung Reaksi
Tissue
Stopwatch
Tumbuhan Hydrilla
Air
B. Langkah Kerja
Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan.
Cuci hingga bersih Hidrilla yang akan digunakan.
Masukan kedalam wadah glass yang telah diberi air secukupnya
Amati dengan interval waktu 5 menit pertama hingga batas 30 menit pengamatan
Mengamati gelembung udara yang terbentuk.
Mencatat hasil pengamatan kedalam tabel pengamatan.
Menganalisa dan menyusun tabel hasil pengamatan.
Membuat laporan pengamatan.
Membuat kesimpulan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Hasil Pengamatan Uji Ingenhousz Pada Hyidrilla
No.
INTERVAL GELEMBUNG
PERLAKUAN
TERANG
GELAP
1.
5 Menit
8
–
2.
10 Menit
12
–
3.
15 Menit
243
–
4.
20 Menit
952
3
5.
25 Menit
1365
5
6.
30 Menit
1984
7
*) data didapat dari penelitian langsung dengan menghitung jumlah gelembung kecil permenitnya dari tanaman hidrilla sesuai interval waktunya.
B. Pembahasan
I. Hydrilla + tanpa cahaya (teduh)
Pada percobaan pertama, pengamatan proses fotosintesis Hydrilla ditempat teduh ini, dihasilkan data bahwa pada 5 menit pertama tidak ada gelembung , 5 menit kedua masih belum muncul gelembung, dan 5 menit ketiga juga tidak ada gelembung. Hal tersebut dikarenakan tumbuhan Hydrilla tidak melakukan proses fotosintesis di tempat yang teduh bahkan tanpa cahaya matahari sehingga tidak dihasilkan gelembung yang banyak, gelembung tersebut berupa oksigen. Karena, semakin rendah intensitas cahaya, semakin rendah pula ATP (energi) yang terbentuk, sehingga memperlambat laju reaksi.Sehingga pada perlakuan pertama tidak dihasilkan satupun gelembung.
II. Hydrilla + cahaya matahari (terang)
Pada percobaan kedua, 5 menit pertama dihasilkan 8 gelembung, 5 menit kedua dihasilkan 12 gelembung, dan saat 5 menit ketiga dihasilkan 243 gelembung. Jumlah gelembung pada menit ke-5 dan menit ke 10 dihasilkan lama dan sedikit, tetapi pada menit ke 15 tiba-tiba banyak sekali gelembung yang muncul , hal tersebut dikarenakan, semakin tinggi intensitas cahaya maka semakin banyak ATP yang terbentuk, sehingga mempercepat fotosintesis. Sehingga gelembung yang dihasilkan semakin banyak.
Bab V. Kesimpulan
A. Kesimpulan
Fotosintesis adalah proses pengubahan zat organic H2O dan CO2 oleh klorofil menjadi zat organic (karbohidrat) dengan pertolongan cahaya.
Faktor yang mempengaruhi fotosintesis pada percobaan ini, adalah (1) Cahaya matahari dan (2) Konsentrasi CO2
Suhu mempengarui fotosintesis karena mempengaruhi kinerja enzim dan membuka atau menutupnya stomata, pada proses fotosintesis suhu optimum 10-38”
B. Saran
Penelitian dilakukan lebih teliti terutama saat mengitung jumlah gelembung yang dihasilkan.
Melakukan pemahaman terhadap teori-teori yang berkaitan dengan fotosintesis sebelum melakukan percobaan.
Sebaiknya pengisian air ke dalam rangkaian alat sebaiknya dilakukan dengan cepat sehingga tidak ada udara di dalam tabung reaksi.
Tanaman hidrilla yang digunakan untuk setiap tabung hendaknya disama ratakan, karena akan mempengaruhi data.
Tabung reaksi untuk mengetahui banyak gelembung sebaiknya di luruskan posisinya untuk memudahkan membedakan banyak sedikitnya gelembung yang dihasilkan.
Telah dilakukan percobaan penyearah yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh dengan tapis (filter) dan tanpa tapis.
Daftar isi
Penyearah Gelombang
Bab I. Pendahuluan
A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari dioda banyak digunakan pada alat elektronik. Misalnya, pada jenis relay diberikan dioda dengan tujuan untuk mencegah terjadinya arus balik pada rangkaian. Arus balik listrik ini dapat berasal dari induksi medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan relay. Induksi listrik ini biasanya lebih tinggi tegangannya dibandingkan dengan tegangan sumber. Untuk mencegah terjadinya kerusakan akibat terjadinya tegangan induksi ini maka pada rangkaian relay dipasangkan rangkaian dioda. Kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Umumnya ada dua jenis kapasitor yaitu kapasitor polar dan kapasitor nonpolar.
Transformator adalah suatu alat listrik yang memindahkan energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Dioda adalah suatu bahan semikonduktor (silikon) yang tersusun atas”p-n Junction”, dan didesain sedemikian rupa sehingga mempu menghasilkan arus pada satu arah saja, seperti yang terlihatpada gambar 1.(a). smbol untuk dioda dapat dilihat pada gambar 1.(b)[4].
Gambar 1.1 (a) Rangkaian dengan dioda (b) Simbol dioda
Gambar 1.2 (a) sambungan p-n; (b) sebaran rapat muatan ρ.
Peristiwa yang dilukiskan pada gambar 1.2 adalah yang terjadi jika antara ujung bahan p dan n tidak diberi sumber ggl. Sekarang antara ujung bahan p dan n dihubungkandengan suatu baterai, dengan bahan p dihubungkan dengan kutub positif dan bahan n dengan kutub negatif. Pada keadaan ini dikatakan sambungan p-n diberi panjar maju. Seperti yang terlihat pada gambar 1.3. dan jika kutub dibalik, maka terjadi panjar mundur.
Gambar 1.3 panjar maju pada sambungan p-n
Penerapan dioda yang paling banyak dijumpai adalah sebagai penyearah. Penyearah berarti mengubah arus bolak-balik (ac) menjadi arus searah (dc). Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, yaitu penyearah yang terdiri dari sebuah dioda. Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan dari skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, Vi = Vm sin ωt. Prinsip penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka dioda mendapat bias maju sehingga arus mengalir ke beban, dan sebaliknya[1].
Rangkaian gelombang penuh ada dua macam, yaitu dengan menggunakan trafo CT dan dengan sistem jembatan. Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT dapat dibuat menggunakan 2 buah dioda D1 dan D2 seperti pada gambar dibawah. Terminal sekunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus positip maka D2 mendapat sinyal siklus negatip, dan sebaliknya[2].
(a)
(b)
Gambar 1.5 (a) Rangkaian gelombang penuh dengan trafo CT; (b) Sinyal gelombang penuh
Bab III. Metode Praktikum
Langkah pada percobaan penyearah ini yang pertama peralatan disiapkan, diantaranya transformator CT 2 Ampere, dua buah dioda 1N4002, resistor 33 Ω, kapasitor 100 μF dan 1000 μF, osiloskop, kabel penghubung, dan kamera. Sebelumnya osiloskop dikalibrasi. Setelah itu, peralatan dirangkai seperti pada gambar 2.1(a) dan 2.1(b) untuk percobaan penyearah setengah gelombang daan seperti pada gambar 2.2(a) dan 2..2(b) untuk percobaan penyearah gelombang penuh. Setelah dirangkai dimulai untuk pengambilan data berupa tegangan puncak (Vp), tegangan DC rata-rata (Vav), tegangan puncak ke puncak (Vpp), periode, dan bentuk gelombang dari transformator (pada lilitan sekunder) dengan menghubungkan probe osiloskop pada kutub positif rangkaian pada titik A dan osiloskop pada titik B. Kemudian transformator dihubungkan dengan stop kontak dan data yang ditampilkan pada osiloskop dicatat dan difoto. Langkah tersebut dilakukan pula untuk titik C-D.
(a)
(b)
Gambar 2.1 rangkaian penyearah setengah gelombang (a) Tanpa tapis; (b) Dengan tapis
(a)
(b)
Gambar 2.2 Rangkaian penyearah gelombang penuh (a) Tanpa tapis; (b) Dengan tapis
Setelah diperoleh data-data tersebut maka dapat dilakukan pengolahan data yaitu sebagai berikut:
Vmaks = Vrms …………………………………………………………………………… (2.1)
Dengan Vrms dari percobaan penyearah tanpa filter
Error = x 100% ………………………………………………………………………….. (2.2)
Untuk tegangan puncak ke puncak setelah difilter untuk penyearah setengah gelombang:
Vrpp = x Vp ………………………………………………………………………………. (2.3)
Untuk penyearah gelombang penuh:
Vrpp = x Vp ………………………………………………………………………………. (2.4)
Untuk mengetahui kualitas filter maka dapat dicari nilai pprr:
pprr = ………………………………………………………………………………………. (2.5)
Bab IV. Hasil dan Pembahasan
A. Hasil
Percobaan penyearah yang dilakukan dengan menggunakan dua jenis penyearah yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh ini menggunakan prinsip dioda yang sifatnya dapat menyearahkan arus dari arus ac menjadi arus dc. Berikut data yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan.
Tabel 3.1 Data percobaan penyearah setengah gelombang tanpa tapis
Vpp (V)
Vp (V)
Vrms (V)
T (ms)
Titik
R(Ω)
16.6
7.8
5.915
20
AB
3333
16.6
7.8
5.927
20
16.8
7.8
5.95
20
16.6
7.8
5.921
20
16.6
7.8
5.93
20.1
7.4
7
3.654
20.1
CD
7.4
7
3.653
20
7.4
7
3.635
20
7.4
7
3.388
20
7.2
7
3.422
20
Tabel 3.2 Data percobaan penyearah setengah gelombang dengan tapis
Vpp (v)
Vp (v)
Vrms (v)
T (ms)
Titik
C(µF)
R(Ω)
2.6
6
4.805
19.8
CD
1000
33
2.6
6
4.767
20
2.6
6
4.675
20
2.6
6
4.742
20
2.6
6
4.765
20.2
7
7
3.525
20
CD
100
7
7
3.621
20.1
7
7
3.188
20
7
7
3.333
20.1
7
7
3.449
20
Tabel 3.3 Data percobaan penyearah gelombang penuh tanpa tapis
Vpp (V)
Vp(V)
Vrms (V)
T(ms)
Titik
R(Ω)
16.6
7.8
5.892
20
AB
33
16.6
7.8
5.893
20
16.6
7.8
5.893
20
16.6
7.8
5.926
20.1
16.6
7.8
5.896
20
7.6
7.2
4.778
9.9
CD
7.4
7.2
4.795
10
7.2
7
4.757
9.9
7.4
7.2
4.777
10.1
7.4
7.2
4.771
10.1
Tabel 3.4 Data percobaan penyearah gelombang penuh dengan tapis
Vpp (v)
Vp (v)
Vrms (v)
T (ms)
Titik
C(µF)
R(Ω)
1.6
6.4
5.544
9.5
CD
1000
33
1.6
6.4
5.599
10.5
1.4
6.2
5.534
10.1
1.4
6.2
5.503
9.7
1.4
6.2
5.534
10.5
5.2
7
4.929
10
CD
100
5.2
7
4.913
10.1
5.2
7
4.895
10.1
5.2
7
4.89
10
5.2
7
4.904
9.9
Tabel 3.5 Data hasil perhitungan dan nilai eror tegangan pada rangakaian penyearah setengah gelombang tanpa filter.
Titik
Vrms (V)
V max hitung (V)
error (%)
AB
5.915
8.3651
6.7551
5.927
8.3820
6.9439
5.95
8.4146
7.3036
5.921
8.3736
6.8496
5.93
8.3863
6.9910
CD
3.654
5.1675
35.4611
3.653
5.1661
35.4982
3.635
5.1407
36.1691
3.388
4.7914
46.0964
3.422
4.8394
44.6449
Tabel 3.6 Data hasil perhitungan dan nilai error tegangan pada rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter.
Vp (V)
Vrms (V)
C (µF)
f (Hz)
Vmak hitung (V)
Vrpp (V)
pprr
Error (%)
6
4.805
1000
50
6.795
3.636
0.757
11.70
6
4.767
50
6.742
3.636
0.763
11.00
6
4.675
50
6.611
3.636
0.778
9.25
6
4.742
50
6.706
3.636
0.767
10.53
6
4.765
50
6.739
3.636
0.763
10.96
7
3.525
100
50
4.985
42.424
12.035
40.42
7
3.621
50
5.121
42.424
11.716
36.70
7
3.188
50
4.509
42.424
13.307
55.26
7
3.333
50
4.714
42.424
12.729
48.51
7
3.449
50
4.878
42.424
12.300
43.51
Tabel 3.7 Data hasil perhitungan dan nilai error tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa filter.
Titik
Vrms (v)
V max hitung (v)
error (%)
AB
5.892
6.39
6.39
5.893
6.41
6.41
5.893
6.41
6.41
5.926
6.93
6.93
5.896
6.45
6.45
CD
4.778
6.55
6.55
4.795
6.18
6.18
4.757
4.05
4.05
4.777
6.58
6.58
4.771
6.71
6.71
Tabel 3.8 Data hasil perhitungan dan nilai error tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter
Vp (V)
Vrms (V)
C (µF)
f (Hz)
Vmak hitung (V)
Vrpp (V)
pprr
Error (%)
6.4
5.544
1000
50
7.840
5.28
1.93
18.37
6.4
5.599
50
7.918
5.28
1.93
19.17
6.4
5.534
50
7.826
5.115
1.87
20.78
6.4
5.503
50
7.782
5.115
1.87
20.33
6.4
5.534
50
7.826
5.115
1.87
20.78
7
4.929
100
50
6.971
0.578
21.21
0.42
7
4.913
50
6.948
0.578
21.21
0.75
7
4.895
50
6.923
0.578
21.21
1.12
7
4.89
50
6.916
0.578
21.21
1.22
7
4.904
50
6.935
0.578
21.21
0.93
Gambar 3.1 Sinyal luaran pada penyearah setengah gelombang tanpa filter
Gambar 3.2 Sinyal luaran pada penyearah setengah gelombang dengan filter 100μF
Gambar 3.3 Sinyal luaran pada penyearah setengah gelombang dengan filter 1000 μF
Gambar 3.4 Sinyal luaran pada penyearah gelombang penuh tanpa filter
Gambar 3.5 Sinyal luaran pada penyearah gelombang penuh dengan filter 1000 μF
Gambar 3.6 Sinyal luaran pada penyearah gelombang penuh dengan filter 100 μF
Dari gambar sinyal yang diperoleh dapat dianalisa bahwa ketika rangkaian dirangkai untuk penyearah setengah gelombang atau dengan satu dioda terdapat tampilan sinyal luaran yang tidak penuh pada bagian negatifnya. Hal ini terjadi karena dalam rangkaian terdapat dioda yang berfungsi untuk menyearahkan arus ac menjadi dc. Oleh karena itu, arus luaran yang dihasilkan hanya terdapat pada daerah positif yang disebabkan posisi kutub positif dihubungkan dengan sambungan p pada dioda. Dan ketika rangkaian dirangkai dengan dua dioda atau untuk penyearah gelombang penuh terdapat tampilan sinyal luaran arus yang penuh pada daerah positif. Hal ini terjadi karena adanya dua dioda yang memberikan sinyal positifnya saling bergantian. Artinya saat dioda 1 hidup, maka dioda 2 mati begitu seterusnya. Sehingga arus luaran yang dihasilkan adalah gabungan arus luaran dari dua dioda. Hal ini dapat terjadi karena adanya beda fase pada sambungan trafo dengan rangkaian dioda.
Ketika kedua rangkaian penyearah diberikan filter berupa kapasitor dengan variasi 100 μF dan 1000 μF akan dihasilkan sinyal luaran yang berbeda dengan tanpa filter. Dalam hal ini kapasitor berfungsi sebagai filter karena dalam proses pengisian dan pengosongan mengabitkan dapat mengurangi riak yang terjadi pada penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Pada saat proses pengisian kapasitor tegangan pada yang dihasilkan naik seperti pada puncak tegangan pada dioda dan pada saat proses pengosongan tegangan pada kapasitor turun tetapi proses teurunnnya tidak secepat proses pengisian. Hal ini yang menyebabkan adanya ripple pada sinyla luaran arus sehingga luaran sinyal arus menjadi rata. Luaran sinyal arus rata tidaknya tergantung pada besar kapasitor yang diberikan. Jika kapasitor yang diberika mempunyai kapasitansi yang besar maka akan menghasilkan sinyeal luaran arus yang lebih rata dibandingkan dengan kapasitor dengan kapasitansi yang rendah. Hal ini dapat dibuktikan dari sinylal arus luaran pada percobaan yang telah dilakukan, diamati sinyal arus luaran dengan filter 100 μF lebih rata dari pada sinyal arus luaran dengan filter 1000 μF.
Dalam percobaan ini terdapat error pada Vp karena adanya kapasitansi yang tertera pada kapasitor merupakan kapasitansi ideal sehingga tegangan yang dihasilkan belum tentu stabil.
Pada tegangan puncak ke puncak setelah difilter mempunyai perbedaan karena pada penyearah setengah gelombang hanya terdapat pada setengah gelombang. Sehingga tegangan riak akan membentuk lebih memanjang atau lebih kurang rata dibanding dengan penyearah gelombang penuh. Dan dengan adanya variasi filter yang diberikan juga mempengaruhi sinyal luaran riak pada sinyal arus luaran. Dimana filter yangkapasitansinya lebih besar akan memberikan sinyal arus luaran yang lebih rata dibandingkan dengan sinyal arus luaran penyearah setengah gelombang.
Kualitas rangkaian filter dengan kapasitor yang kapasitansi 1000 μF lebih baik dibandingkan dengan kapasitansi 100 μF. Hal ini terjadi karena daya simpan kapasitor yang lebih besar kapasitansinya lebih besar dibandingkan dengan kapasitansi yang lebih rendah sehingga tegangannya stabil.
Dalam proses pengambilan data terdapat kendala dalam menentukan rangkaian resistor yang dipakai, proses perangkaian untuk penyearah setengah gelombang ataupun gelombang penuh saat ditambah dengan filter.
Bab V. Penutup
A. Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil percobaan dan perhitungan dapat disimpulkan bahwa karakteristik dari penyearah setengah gelombang yaitu mempunyai satu siklus sinyal positif setengah gelombang yang dikeluarkan oleh satu dioda, untuk penyearah gelombang penuh akan menghasilkan arus luaran yang penuh karena adanya dua dioda yang saling bergantian memberikan setengah gelombang siklus sinyal positif, dan untuk penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh dengan menggunakan filter akan menghasilkan luaran arus yang rata akibat adanya kapasitor yang mengurangi riak tegangan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Lee, Y. S. 2011.”Power Electronics”. Elsevier: America.
[2] Surjono, Hermawan Dwi. 2007. “Elekronika : Teori dan Penerapan”. Penerbit Cerdas Ulet Kreatif: Jember.
[3] Sutrisno. 1986. “Elektronika Teori dan Penerapannya”. Penerbit ITB: Bandung.
[4] Zuhal. 2004. “Prinsip Dasar Elaktroteknik”. PT Gramedia Pustaka Utama; Jakarta.
Telah dilakukan percobaan spektrometer yang bertujuan untuk mempelajari teori spektrometer prisma dengan pendekatan eksperimental, menentukan indeks bias prisma kaca, menentukan panjang gelombang dengan menggunakan prisma yang dikalibrasi, dan mengamati spektrum warna cahaya dari panjang gelombang tertentu.
Spektometer
I. PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari untuk menjalani aktivitas diperlukan adanya suatu cahaya. Sedangkan dalam ruang hampa (vakum), kecepatan cahaya adalah sama untuk setiap panjang gelombang atau warna cahaya, artinya kecepatan cahaya biru sama dengan kecepatan cahaya infra merah. Akan tetapi, jika sebuah berkas cahaya polikromatik atau dalam hal ini adalah cahaya putih jatuh pada sebuah permukaan prisma kaca dengan membentuk sudut terhadap permukaan tersebut kemudian melewati prisma tersebut, maka cahaya putih itu akan diuraikan atau di despersikan menjadi spektrum warna. Fenomena ini membuat newton percaya bahwa cahaya putih merupakan campuran dari komponen-komponen warna. Dispersi atau penguraian warna terjadi didalam prisma karena kecepatan gelombang cahaya didalam prisma berbeda untuk setiap panjang gelombang.[3]
Cahaya merupakan gelombang transversal yang termasuk gelombang elektromagnetik. Sifat-sifat cahaya diantaranya adalah dapat mengalammi pemantulan atau yang biasa disebut dengan refleksi, pembiasan atau yang dikenal dengan sebutan refraksi, pelenturan atau biasa disebut difraksi, diserap arah getarnya atau polarisasi, dan diuraikan cahaya atau biasa disebut dengan dispersi.Dispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih atau polikromatik menjadi cahaya mono kromatik atau cahaya yang berwarna-warni. Suatu cahaya putih terdiri atas beberapa spektrum warna yang terbagi berdasarkan panjang gelombang masing-masing. Saat suatu sinar cahaya melewati suatu medium yang transparan maka akan mengalami pembiasan akibat perbedaan indeks bias medium yang dilewatinya. Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik.Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih dilewatkan pada suatu prisma sehingga membentuk spektrum cahaya. Spektrum ini dapat diamati melalui spektrometer.[2]
Pembiasan cahaya adalah pembelokkan arah rambat cahaya saat melewati bidang batas dua medium bening yang berbeda indeks biasnya. sudut bias tergantung pada laju cahaya kedua medium tersebut dan pada sudut datangnya.[3]
Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda yang bernama Willebrord Snelliu. Hukum ini juga dikenal sebagai, Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.[4]
Hukum Snellius I
Adapun bunyi Hukum Snellius I adalah :
“Jika suatu cahaya melalui perbatasan dua jenis zat cair, maka garis semula tersebut adalah garis sesudah sinar itu membias dan garis normal dititik biasnya, ketiga garis tersebut terletak dalam satu bidang datar.”
Gambar (1.1) : Pembiasan cahaya pada Hukum Snellius I.
Hukum Snellius II
Adapun bunyi Hukum Snellius II adalah :
“Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias selalu konstan. Nilai konstanta dinamakan indeks bias(n).”
Gambar (1.2) : Hukum Snellius II.
Menurut Newton sinar datang dari cahaya adalah benda-benda sangat kecil yang terpancar dari bahan yang bersinar. Teori cahaya yang lebih baru dikemukakan oleh Huygens adalah suatu gerak gelombang yang terpancar dari suatu sumber dalam semuah arah. Dan menurut Maxwell cahaya tampak adalah salah satu bentuk energi elektrimagnetik yang menjelaskan tentang penjalaran cahaya.
Sebuah prisma memisahkan cahaya putih menjadi pelangi. Hal ini di sebut dispersi prisma. Sebuah prisma dapat bekerja karena dispersi pembelokan cahaya dengan panjang gelombang berbeda ke sudut yang berbeda pula. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran air hujan. Peristiwa terurainya cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, dimana indeks cahaya merah paling kecil dan indeks bias cahaya ungu paling besar. Karena cahaya putih merupakan campuran dari panjang gelombang yang tampak dan ketika jatuh pada prisma, panjang gelombang yang berbeda tersebut di belokkan dengan derajat yang berbeda-beda. Dan cahaya ungu di belokkan paling jauh sehingga penyebaran cahaya putih menjadi spektrum.[1]
Sedangkan menurut gambar (1.3) menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.[3]
Gambar (1.3) : Pembiasan cahaya pada prisma.
Spektrometer merupakan sebuah alat untuk mengukur panjang gelombang dengan akurat menggunakan kisi difraksi atau prisma untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Kisi difraksi adalah sejumlah besar celah parallel yang bergerak sama. cahay dari sumber lampu yaitu lampu gas neon, helium, hydrogen yang melewati celah pada kolimator. Celah berada pada titik focus lensa sehingga cahaya parallel jatuh pada kisi. Teleskop dapat memfokuskan berkas-berkas cahaya. Teleskop harus di posisikan pada sudut yang sesuai dengan difraksi dari panjang gelombang yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Semakin sempit celah maka makin redup garis yang dilihat pada spektrometer.[2]
Spektrometer digunakan untuk identifikasi atom atau molekul. Ketika gas tersebut dipanaskan dan dilewati arus listrik, maka gas akan memancarkan spektrum garis yang mempunyai arti hanya cahaya dengan panjang gelombang diskrit tertentu yang di pancarkan dan berbeda untuk unsur dan senyawa yang berbeda. Spektrum garis hanya terjadi untuk gas yang bertemperatur tinggi dan bertekanan yang rendah.[4]
II. METODE
Gambar (2.1) : Rangkaian Percobaan.
Dalam melakukan percobaan spektrometer ini, diperlukan peralatan dan bahan berupa satu set spektrometer (termasuk kolimator, teleskop, dan prisma), lampu gas helium, lampu gas hidrogen, step up dan down transformator, dan power supply. Langkah awal yang harus dilakukan yaitu merangkai peralatan sesuai dengan gambar (2.1) yang ada diatas, kemudian memasang lampu gas hidrogen di depan kolimator pada satu set spectrometer, namun pada saat ini rangakaian jangan terlebih dahulu dihubungkan dengan sumber tegangan (PLN). Kemudian menghubungkan rangkaian tersebut dengan power supply dan memposisikan spektrum warna agar dapat terlihat jelas. Setelah garis-garis warna terlihat jelas dengan menggunakan teleskop, skala referensi yang tertera dalam skala ukur ditentukan, kemudian mengukur sudut deviasi yang dipancarkan pada masing-masing warna dengan membaca jarum yang tertunjuk dalam skala ukur, kemudian hasilnya dikurangi dengan skala referensi. Setelah semua sudut deviasi pada masing-masing garis terbaca, maka rangkaian tersebut dimatikan (power supply off). Kemudian di hubungkan lagi dengan sumber tegangan dan dilakukan pengulangan sebanyak 3kali. Jika pada lampu gas hidrogen sudah selesai, maka dilanjutkan dengan lampu gas helium dengan menggunakan cara yang sama seperti diatas.
Untuk mempermudah melakukan percobaan ini, dapat dilihat pada flow chart dibawah ini :
Gambar 2.2 : Flow chart percobaan spektrometer.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Data
Dari percobaan spektrometer yang telah dilakukan ini, maka akan didapatkan data-data percobaan sebagai berikut :
Tabel 3.1 : Data sudut deviasi pada lampu gas hidrogen dan helium.
Warna
Lampu gas hidrogen
Lampu gas helium
1
2
3
1
2
3
Merah
72.5
72.3
72.8
72.8
72.8
72.8
Jingga
73.2
73
73
73.3
73.3
73.2
Kuning
73.3
73.3
73.3
–
–
–
Hijau
74
74
73.8
74.3
74.3
74.5
Biru
74.5
74.4
74.4
74.3
75
75
Ungu
75.4
75
75
75.1
75.3
75.3
Tabel 3.2 : Data rata-rata sudut deviasi pada lampu gas hidrogen dan helium.
Warna
Lampu gas hidrogen
Lampu gas helium
Rata-rata sudut deviasi
Rata-rata sudut deviasi
Merah
72.53333
72.8
Jingga
73.06667
73.26667
Kuning
73.3
–
Hijau
73.93333
74.76667
Biru
74.43333
74.76667
Ungu
75.13333
75.23333
B. Perhitungan
Dari data-data yang diperoleh, maka dapat dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai dari indeks bias (n) suatu prisma dan panjang gelombang (l) spektrum warna. Untuk mencari nilai indeks bias (n) maka digunakan rumus matematis sebagai berikut:
Setelah mendapatkan nilai indeks biasnya (n), maka akan diketahui pula nilai panjang gelombangnya (lamda), dengan cara membuat grafik antara indeks bias (n) terhadap seper panjang gelombang referensi kuadratnya. Sehingga nantinya akan diperoleh suatu persamaan seperti :
dengan seperti itu, maka nantinya akan didapatkan nilai panjang gelombangnya (lamda).
jika nilai panjang gelombangnya (lamda) sudah diketahui maka akan dapat diketahui pula nilai error-nya dengan menggunakan rumus :
Dengan menggunakan persamaan rumus (3.1) maka akan diperoleh hasil perhitungan dari nilai indeks bias (n) suatu prisma, sebagai berikut :
Dari contoh perhitungan diatas, maka dapat diketahui nilai indeks bias (n) yang lain dari suatu spektrum warna pada lampu gas hidrogen dan helium yang ditunjukkan pada tabel-tabel berikut ini:
Tabel 3.3 : Indeks bias pada lampu gas hidrogen.
Warna
Lampu gas Hidrogen
Merah
1.830
1.829
1.833
1.831
Jingga
1.835
1.834
1.834
1.835
Kuning
1.836
1.836
1.836
1.836
Hijau
1.840
1.840
1.840
1.840
Biru
1.844
1.844
1.844
1.844
Ungu
1.837
1.848
1.848
1.844
Tabel 3.4 : Indeks bias pada lampu gas helium.
Warna
Lampu gas Hidrogen
Merah
1.833
1.833
1.833
1.833
Kuning
1.836
1.836
1.835
1.836
Hijau
1.843
1.843
1.844
1.843
Biru
1.843
1.848
1.848
1.846
Ungu
1.848
1.850
1.850
1.849
Pada percobaan spektrometer ini, diketahui lampu gas yang digunakan adalah lampu gas hidrogen dan lampu gas helium, dimana setiap lampu gas memiliki spektrum warna yang berbeda-beda dan disetiap spektrum warna memiliki lreferensi yang berbeda-beda pula, dimana lreferensi adalah suatu tetapan nilai panjang gelombang dari suatu spektrum warna pada suatu lampu gas, dalam percobaan ini lampu gas yang digunakan adalah lampu gas hidrogen dan helium. Dimana untuk mencari suatu nilai dari panjang gelombang (l) suatu spektrum warna, diperlukan nilai panjang gelombang referensinya (lreferensi). Berikut ini adalah nilai lreferensi, yang ditunjukkan pada tabel dibawah ini:
Tabel 3.5 : Tabel nilai lreferensi pada lampu gas hidrogen dan helium.
No
Spektrum Warna
lreferensi
Hidrogen
Helium
1
Merah
715
667.8
2
Jingga
619.5
587.6
3
Kuning
579.5
–
4
Hijau
539.5
504.8
5
Biru
492
447.1
6
Ungu
422
438.8
Setelah diketahui nilai lreferensi-nya, maka akan didapatkan nilai panjang gelombang (l) dari suatu spektrum warna dengan menggunakan persamaan rumus (3.2), sebagai berikut :
Dari contoh perhitungan diatas, maka dapat diketahui pula nilai panjang gelombang ( ) yang lain dari suatu spektrum warna pada lampu gas hidrogen dan helium yang ditunjukkan pada tabel-tabel berikut ini:
Tabel 3.6 : Panjang gelombang (lamda ) pada lampu gas hidrogen.
No
Spektrum Warna
Lampu gas hidrogen
Indeks Bias
hitung
1
Merah
1.831
787.7
2
Jingga
1.835
610.2
3
Kuning
1.836
581.8
4
Hijau
1.840
498.2
5
Biru
1.844
442.7
6
Ungu
1.844
442.7
Tabel 3.7 : Panjang gelombang ( lamda) pada lampu gas helium.
No
Spektrum Warna
Lampu gas hidrogen
Indeks Bias
hitung
1
Merah
1.833
656.3
2
Jingga
1.836
587.0
3
Kuning
–
–
4
Hijau
1.843
484.7
5
Biru
1.846
454.7
6
Ungu
1.849
429.6
Setelah diketahui nilai panjang gelombangnya baik itu hitung dan lreferensi maka dapat diketahui pula nilai kevalidan datanya atau nilai errornya, dengan menggunakan persamaan rumus (3.3) sebagai berikut :
Dari contoh perhitungan diatas, maka dapat diketahui pula nilai error-nya yang lain dari suatu spektrum warna pada lampu gas hidrogen dan helium yang ditunjukkan pada tabel-tabel berikut ini:
Tabel 3.8 : Nilai error pada lampu gas hidrogen.
No
Spektrum Warna
Lampu gas hidrogen
error
lreferensi
hitung
1
Merah
715
787.7
10.2 %
2
Jingga
619.5
610.2
1.5 %
3
Kuning
579.5
581.8
0.4 %
4
Hijau
539.5
498.2
7.7 %
5
Biru
492
442.7
10.0 %
6
Ungu
422
442.7
4.9 %
Tabel 3.9 : Nilai error pada lampu gas helium.
No
Spektrum Warna
Lampu gas helium
error
lreferensi
hitung
1
Merah
667.8
656.3
10.9 %
2
Jingga
587.6
587.0
0.1 %
3
Kuning
–
–
–
4
Hijau
504.8
484.7
4.0 %
5
Biru
447.1
454.7
1.7 %
6
Ungu
438.8
429.6
4.7 %
C. Grafik
Dari data-data yang diperoleh pada percobaan spektrometer ini, termasuk nilai indeks bias dan lreferensi yang sudah didapatkan, maka bisa juga didapatkan nilai panjang gelombang (l) dari suatu spektrum warna nantinya, dengan cara membuat grafik antara indeks bias (n) terhadap seper panjang gelombang referensi kuadratnya . Sehingga dari grafik ini, akan didapatkan nilai panjang gelombangnya (l). Berikut adalah gambar grafik dari percobaan spectrometer yang menggunakan lampu gas hidrogen dan lampu gas helium :
Tabel 3.10 : Hubungan antara nilai indeks bias prisma (n) dengan nilai lreferensi pada lampu gas hidrogen.
No
Spektrum Warna
Lampu gas hidrogen
Indeks Bias
lreferensi
1
Merah
1.831
715
2
Jingga
1.835
619.5
3
Kuning
1.836
579.5
4
Hijau
1.840
539.5
5
Biru
1.844
492
6
Ungu
1.844
422
Dari tabel 3.10 diatas, maka akan didapatkan grafik antara nilai indeks bias prisma dengan nilai lreferensi pada lampu gas hidrogen seperti gambar dibawah ini :
Gambar (3.1) : Grafik antara nilai indeks bias prisma dengan nilai lreferensi pada lampu gas hidrogen.
Tabel 3.11 : Hubungan antara nilai indeks bias prisma (n) dengan nilai lreferensi pada lampu gas helium.
No
Spektrum Warna
Lampu gas hidrogen
Indeks Bias
lreferensi
1
Merah
1.833
667.8
2
Jingga
1.836
587.6
3
Kuning
–
–
4
Hijau
1.843
504.8
5
Biru
1.846
447.1
Dari tabel 3.11 diatas, maka akan didapatkan grafik antara nilai indeks bias prisma (n) dengan nilai lreferensi pada lampu gas helium seperti gambar dibawah ini :
Gambar (3.2) : Grafik antara nilai indeks bias prisma dengan nilai lreferensi pada lampu gas helium.
D. Pembahasan
Pada percobaan ini bertujuan untuk mempelajari teori spektrometer prisma dengan pendekatan eksperimental, menentukan indeks bias prisma kaca, menentukan panjang gelombang dengan menggunakan prisma yang telah dikalibrasi, dan mengamati spektrum warna cahaya dari panjang gelombang tertentu. Percobaan ini dilakukan pada lampu gas yang bersifat diskrit karena pada gas helium dan hidrogen merupakan gas polikromatik sehingga membutuhkan energi yang sedikit untuk memecahkan menjadi gas monokromatik.
Cahaya polikromatik dapat terdispersi menjadi cahaya monokromatik bila dilewatkan pada sebuah prisma. Spektrum-spektrum warna yang terbentuk dapat diamati dengan teleskop. Dengan mengetahui skala kedudukan teropong (sudut deviasi minimum) dan sudut bias prisma, maka secara matematis indeks bias prisma dapat diketahui.
Berdasarkan data hasil percobaan pada kedua lampu gas dapat diketahui bahwa nilai sudut deviasi terendah adalah warna merah dan Sudut deviasi tertinggi adalah warna ungu. Hal ini disebabkan karena warna merah memiliki indeks bias terendah. Sedangkan warna ungu memiliki sudut deviasi tertinggi karena warna ungu memiliki indeks bias tertinggi. Berdasarkan nilai panjang gelombang pada tabel diatas, dapat diketahui bahwa nilai panjang gelombang tertinggi adalah warna merah untuk kedua lampu gas. Dan warna yang memiliki panjang gelombang terpendek adalah warna ungu. Ini disebabkan karena warna merah memiliki sudut deviasi yang paling kecil dan pada warna ungu memiliki sudut deviasi paling besar.
Berdasarkan grafik diatas dari percobaan spektrometer ini dapat disimpulkan bahwa dari kedua lampu gas yang digunakan ternyata rata-rata grafiknya adalah linear atau nilai indeks biasnya sebanding dengan nilai . Meskipun ada bebe-rapa data yang menyimpang, hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu dari faktor penghlihatan terhadap spektrum warna yang ada pada spektrometer yang kurang teliti, sehingga data yang didapat tidak stabil, dan besarnya nilai penyimpangan atau error yang didapatkan dapat dilihat pada tabel diatas.
IV. KESIMPULAN
Dari percobaan spektrometer ini, dapat disimpulkan bahwa teori spektrometer prisma dapat dilakukan dengan mengunakan gas yang bersifat polikromatik. Selain itu, dapat ditentukan indeks bias prisma yang memberikan nilai berbeda pada masing-masing panjang gelombang dengan mengetahui sudut deviasi yang dipancarkan garis-garis warna spektrum. Spektrum warna yang terjadi pada lampu gas hidrogen yaitu warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, ungu. Sedangkan pada lampu gas helium terpancar garis spektrum warna merah, jingga, hijau, biru, dan ungu yang pemancarannya secara diskrit. indeks bias kaca prisma adalah 1.838 serta panjang gelombang untuk lampu Hidrogen, warna Merah 787.7 nm, warna Jingga 610.2 nm, warna Kuning 581.8 nm, warna Hijau 498.2 nm, warna Biru 442.7 nm, dan warna Ungu adalah 442.7 nm. Sedangkan untuk lampu helium nilai indeks bias kaca prismanya sebesar 1.841 untuk panjang gelombang warna Merah adalah 656.3 nm, warna Jingga 587.0 nm, warna Hijau 484.7 nm, warna Biru 454.7 nm, dan Ungu 429.6 nm.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan trerimakasih kepada para asisten, rekan-rekan praktikum dan semua pihak yang terkait dalam praktikum Spektrometer dalam melakukan percobaan dan penyelesaian laporan ini
