Skala gula internasional
Satuan di luar SI · besaran: kadar sukrosa menurut sudut putar bidang polarisasi
Larutan gula mampu memutar bidang polarisasi cahaya, dan putaran itu sebanding dengan banyaknya sukrosa yang terlarut, sehingga cukuplah menyorotkan cahaya melalui sebuah tabung dan melihat berapa derajat penganalisis harus diputar. Penemuan ini milik Biot dan dibuat pada tahun 1815, dan perdagangan menyambarnya karena optika menjawab pertanyaan yang tak dijawab areometer mana pun: berapa banyak dalam sirop itu yang justru sukrosa, bukan zat terlarut pada umumnya.
Dari sinilah pula pasangan yang elok dengan derajat Brix, yang mengukur contoh yang sama lewat massa jenis. Brix melihat segala yang terlarut — sukrosa, gula inversi, garam, zat warna — sedangkan polarisasi menyahut hampir hanya pada sukrosa, dan karena itu selisih kedua angka itulah campuran yang tak hendak dibayar pembeli. Nisbah kedua angka ini di pabrik disebut kemurnian, dan justru ia, bukan rasa manis itu sendiri, yang menetapkan harga partai.
01 · Definisi
Seratus derajat skala gula internasional diberikan kepada timbangan normal: 26,000 gram sukrosa murni, dilarutkan dan digenapkan sampai seratus mililiter, lalu disorot melalui tabung sepanjang dua ratus milimeter pada dua puluh derajat Celsius. Contoh semacam itu memutar bidang polarisasi sebesar 34,626 derajat bila disorot dengan garis kuning natrium, dan seluruh skala tak lain hanyalah sudut itu, diambil sebagai seratus lalu dibagi menjadi seratus bagian yang sama.
Kemampuan memutar polarisasi disebut keaktifan optis, dan ia bersandar pada kenyataan bahwa molekul sukrosa tidak berimpit dengan bayangan cerminnya sendiri. Putaran sebanding baik dengan kepekatan maupun dengan panjang jalan di dalam larutan, dan koefisien kesebandingan itu dinamai putaran jenis; pada sukrosa nilainya plus enam puluh enam setengah, dan plus berarti putaran ke kanan, searah jarum jam bagi pengamat yang memandang berhadapan dengan berkas.
Syarat di sini tepat sebanyak yang ada pada skala kesepakatan mana pun. Putaran jenis bergantung pada panjang gelombang, dan karena itu dalam lambang berdiri huruf D — garis kuning natrium — walaupun sakarimeter masa kini menyorot dengan garis hijau raksa, di mana seratus derajat sudah bersesuaian dengan 40,777 derajat putaran. Ia bergantung pula pada suhu dan pada kepekatan contoh itu sendiri, sehingga tabel ICUMSA menyajikan koreksinya tersendiri dan tabung ditahan dalam termostat.
Kehalusan tersendiri terletak pada kenyataan bahwa alat tidak menghitung sukrosa, melainkan jumlah putaran dari segala yang ada dalam larutan. Selama campuran asing itu tidak aktif secara optis, bacaannya jujur; tetapi begitu sukrosa terurai menjadi glukosa dan fruktosa, putaran turun bahkan berganti tanda, sebab fruktosa memutar ke kiri lebih kuat daripada glukosa ke kanan. Gejala itu disebut inversi, dan di atasnya dibangun seluruh metode penentuan sukrosa dari selisih dua pengukuran.
Penggeser menetapkan berapa banyak seluruhnya yang terlarut dalam contoh, dan tombol memilih apa persisnya yang terlarut di sana. Areometer bersama refraktometer menghitung semuanya berturut-turut dan memberi derajat Brix; polarimeter menyahut hampir hanya pada sukrosa dan memberi derajat skala gula, sehingga jarak antara kedua batang itulah yang bukan gula, yang tak seorang pun akan membayarnya.
Selama sukrosa masih utuh, putaran ke kanan bertambah seiring banyaknya. Namun bila ia pecah, dari satu zat lahir dua yang memutar ke arah berlainan: glukosa ke kanan sebesar lima puluh tiga, fruktosa ke kiri sebesar sembilan puluh dua, sehingga jumlahnya jatuh ke negatif. Justru karena pergantian tanda inilah gejala tersebut dinamai inversi, dan di atas selisih putaran sebelum dan sesudahnya dibangun metode Clerget.
02 · Konversi
Masukkan apa yang ditunjukkan alat
Di dalam optika, pengubahan bersifat saksama, sebab satu derajat skala tak lain adalah sudut yang dibagi dengan bilangan tetap. Penghampiran mulai di tempat orang beralih dari optika ke massa: kepekatan diperoleh dari sudut dalam gram per mililiter, sedangkan persen menurut massa menuntut massa jenis larutan, yang diambil dari tabel.
Panjang tabung dapat diubah dalam pengaturan halus lembar ini: yang lazim dua ratus milimeter, tetapi untuk sirop yang pekat warnanya diambil seratus, dan untuk larutan yang sangat encer empat ratus.
Keping kendali kuarsa itulah yang sesungguhnya menjaga skala ini. Sukrosa tak layak menjadi patokan, sebab ia menarik air, menjadi keruh, dan perlahan-lahan berinversi dengan sendirinya; sedangkan kuarsa memutar cahaya dengan kekuatan bangunnya sendiri dan melakukannya bertahun-tahun tanpa berubah, sehingga sakarimeter diuji bukan dengan gula melainkan dengan keping yang bersertifikat dalam derajat skala yang sama.
| Nilai | Catatan | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Orde besaran
putaran jenis: ke kiri dan ke kanan04 · Alat ukur
Dengan apa gula diukur
Alat ini dibangun dengan cerdik: alih-alih mengukur sudut secara langsung, ia meniadakan putaran larutan dengan putaran balik sebuah baji kuarsa, yang digeser sampai medan menjadi rata. Skalanya waktu itu sudah dibagi langsung dalam derajat skala gula, dan karena itu petugas tak perlu menghitung maupun menengok tabel.
Alat serba guna sang kimiawan, yang skalanya dibagi dengan jujur dalam derajat sudut dan yang sumbernya lampu natrium dengan garis D itu juga. Dengannya diukur putaran zat aktif optis mana pun, bukan gula saja, dan karena itu semua nilai tabel putaran jenis justru diperoleh padanya.
Alat-alat skala tetangga: yang satu menangkap pembiasan berkas pada muka prisma, yang lain hanya menimbang volume yang diketahui, dan keduanya memberi derajat Brix, yaitu jumlah segala yang terlarut. Tanpa keduanya, polarisasi tinggal sebagai angka tanpa penyebut, sebab kemurnian partai dihitung sebagai nisbah bacaan yang satu terhadap yang lain.
Satu-satunya alat yang menghitung tiap gula secara terpisah: contoh dipisahkan pada kolom dan diperoleh puncak sukrosa, glukosa, dan fruktosa yang terpisah. Pada partai yang disengketakan dan dalam arbitrase laboratorium, justru padanyalah orang percaya; sedangkan polarisasi tetap tinggal dalam perdagangan karena ia menjawab dalam semenit dan tak menuntut pereaksi maupun kolom.
05 · Aturan penulisan
Tanda putaran lebih berat daripada besarnya
Derajat skala ditulis menempel dengan huruf Latin besar, sedangkan nilainya dipisahkan dengan satu spasi. Pada putaran jenis, tandanya tak terhindarkan, sebab tanpanya tak diketahui ke arah mana bidang berputar; dan dalam lambang disebutkan panjang gelombang serta suhu: huruf D bertanggung jawab atas garis kuning natrium, dan indeks atas atas dua puluh derajat Celsius. Derajat skala gula bahkan untuk larutan murni pun tak boleh disamakan dengan derajat Brix: angkanya boleh berimpit, tetapi yang diukur berbeda.
Penulisan kedua telah menghilangkan tanda, dan tanpanya besaran kehilangan separuh maknanya: sukrosa dan fruktosa berbeda bukan begitu pada angka melainkan pada arah. Yang ketiga menaruh tanda sama dengan antara polarisasi dan massa jenis, padahal berimpitnya angka hanya mungkin pada sukrosa murni dan tak membuktikan apa pun. Yang keempat berbicara tentang «gula» secara umum, meskipun polarimeter hanya melihat sukrosa dan menghitung gula inversi dengan tanda berlawanan, artinya menguranginya.
06 · Satuan tetangga
Kerabat terdekatnya adalah derajat Brix — yang membaca contoh yang sama lewat massa jenis — dan derajat Plato, yang dibangun serupa hanya saja untuk wort bir. Kedua skala menjawab pertanyaan «berapa banyak seluruhnya yang terlarut», sedangkan skala gula menjawab pertanyaan «berapa banyak dari itu yang sukrosa», dan karena itu di pabrik keduanya selalu disimpan bersama.
hanya sukrosa
seluruh bahan kering
kemurnian partai
Di antara lembar-lembar Simetrium di sebelahnya berdiri derajat Brix dan derajat Plato, skala areometer °Bé / °Tw / °API, tempat massa jenis yang sama dibaca menurut cara orang minyak, kadar alkohol, tempat gula pergi setelah peragian, dan massa jenis dalam kg/m³ sebagai dasar bersama semua skala ini.
07 · Bagian sejarah
Dari putaran cahaya ke harga partai
Jean-Baptiste Biot menemukan bahwa bidang polarisasi diputar bukan hanya oleh hablur melainkan juga oleh larutan, dan bahwa besarnya putaran bertambah seiring kepekatan. Penjelasan kimia waktu itu tak ada, tetapi seketika jelas bahwa optika mampu menengok ke dalam suatu zat tanpa merusak contohnya, dan hal itu ternyata lebih penting daripada teorinya sendiri.
Karl Ventzke terpikir untuk membagi alat bukan dalam derajat sudut melainkan langsung dalam persen gula, dengan mengambil putaran suatu timbangan tertentu sebagai seratus. Sejak itu petugas tak perlu lagi menghitung maupun mengerti optika: ia membaca sebuah angka yang dapat disalin ke surat muatan, dan pabrik gula memperoleh alat ukurnya yang pertama yang sungguh-sungguh.
Clerget memahami bahwa pergantian tanda pada penguraian sukrosa bukanlah rintangan melainkan perkakas: jika contoh diukur sebelum inversi dan sesudahnya, selisih putaran hanya bergantung pada sukrosa, sedangkan segala yang lain dalam larutan saling meniadakan. Metode polarisasi ganda seketika membuat bacaan itu tepercaya, bahkan untuk sirop pabrik yang keruh.
Skala-skala nasional berabad-abad berpisah pada angka ketiga, dan Komisi Internasional untuk Metode Seragam Analisis Gula menyatukannya menjadi satu, dengan mengikatkan seratus itu pada timbangan normal dan pada garis hijau raksa. Sejak itu kontrak bursa gula mentah ditulis dalam derajat ini, dan tambahan harga untuk sepersepuluh derajat berarti hal yang sama di London maupun di São Paulo.
Skala gula dijaga oleh kuarsa, bukan oleh gula
Orang akan mengira bahwa patokan skala semacam ini seharusnya sukrosa itu sendiri, namun untuk peran itu ia sama sekali tak layak: sukrosa menarik air dari udara, keruh oleh campuran sekecil apa pun, dan terurai dengan sendirinya, sedangkan larutannya hidup beberapa hari yang terhitung. Kuarsa sebaliknya memutar bidang polarisasi dengan kekuatan bangunnya sendiri, melakukannya bertahun-tahun tanpa berubah, dan tak menuntut timbangan maupun labu; karena itu sakarimeter diuji dengan keping kuarsa yang bersertifikat dalam derajat skala yang sama.
Maka ternyata bahwa suatu besaran yang dinamai menurut gula dan direka untuk perdagangan gula terikat pada sebuah mineral, pada sebuah panjang gelombang, dan pada bentuk sebuah tabung; sedangkan gula itu sendiri muncul dalam rantai ini baru di ujungnya, ketika alat memandang contoh. Justru susunan semacam inilah yang menjadikannya skala kesepakatan dan bukan tetapan alam: yang dihasilkan ulang di sini bukanlah gula melainkan kesesuaian antaralat, dan karena itu ICUMSA menulis ulang bukan alam melainkan sebuah tata cara.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan besaran di luar sistem yang tanpanya teknik maupun penanggalan tidak akan berjalan.