WARNA - PENGLIHATAN DAN ZAT WARNA ACHMAD SYAHRANI M.A. KIMIA ORGANIK II (2-1-0 SKS) ; 1 X TM SEMESTER GASAL 2004/2005

KONSEP “CAHAYA” PERTAMA KALI DIKEMUKAKAN OLEH AL HAZAN (ABAD X) DISEBUT : “ AN NOOR” KITA DAPAT MELIHAT SUATU BENDA KARENA BENDA TERSEBUT MEMANTULKAN “CAHAYA” TEORI KOSPOSKULER NEWTON ISAAC NEWTON : REM MERUPAKAN ZARAH (PARTIKEL YANG SANGAT KECIL) YANG DIPANCARKAN KE SEGALA PENJURU DENGAN KECEPATAN TINGGI DAN MERUPAKAN PAKET ENERGI YANG DISEBUT FOTON E = h.  = h.c/ = h.c.v E = energi ; h = konstante Planck ; c = kecepatan cahaya  = frekuensi radiasi (Hertz) ; = panjang gelombang v = bilangan gelombang

TEORI GELOMBANG HUYGEN CHRYSTIAN HUYGENS : REM MERUPAKAN PANCARAN GELOMBANG YANG MERAMBAT KESELURUH PENJURU DENGAN KECEPATAN TINGGI TEORI RADIASI ELEKTRO MAGNETIK MAXWELL JAMES CLARKS MAXWELL : CAHAYA MERUPAKAN RADIASI ELEKTRO MAGNETIK – MEMPUNYAI VEKTOR LISTRIK DAN VEKTOR MAGNETIK, DIMANA KEDUANYA SALING TEGAK LURUS DENGAN ARAH RAMBATAN CAHAYA/SINAR NAMPAK ADALAH SEBAGIAN DARI RADIASI ELEKTROMAGNETIK (REM)

RADIO WAVE INFRARED RAYS VISIBLE RAYS ULTRAVIOLETS X RAYS Y RAYS COSMIC RAYS m 5 mm 0,7  = 700 m  = 700 nm 400 nm 500 A o 0,05 A o 200 nm SHORT WAVE NEAR INFRARED FAR INFRARED HEAT RAYS MICRO WAVE MEDIUM WAVE LONG WAVE FAR ULTRAVIOLET = VACUM UV NEAR ULTRAVIOLET > ENERGI

WARNA MEMPUNYAI PERAN YANG SANGAT PENTING DALAM KEHIDUPAN MANUSIA WARNA MERUPAKAN HASIL RANGKAIAN PROSES RESPON FAALI DAN PSIKOLOGIS TERHADAP RADIASI ELEKTRO MAGNETIK (REM) DENGAN PANJANG GELOMBANG 400 – 750 NM (SINAR/CAHAYA TAMPAK), YANG JATUH PADA SELAPUT JALA MATA

JIKA SEMUA RADIASI JATUH PADA SELAPUT JALA, AKAN DITERIMA/DIRASAKAN SEBAGAI WARNA PUTIH JIKA TAK SATUPUN RADIASI JATUH PADA SELAPUT JALA, AKAN DITERIMA/DIRASAKAN SEBAGAI WARNA HITAM (GELAP) JIKA RADIASI DENGAN PANJANG GELOMBANG TERTENTU (DENGAN RENTANG NM YANG SEMPIT) JATUH PADA SELAPUT JALA AKAN DITERIMA/DIRASAKAN SEBAGAI WARNA- WARNA TERTENTU SEPERTI TERLIHAT PADA TABEL BERIKUT

TABEL 1 PANJANG GELOMBANG SINAR TAMPAK DENGAN WARNA PADANANNYA SERTA WARNA KOMPLEMENTERNYA NMWARNA PADANANWARNA KOMPLEMEN 400 – 424UNGUHIJAU KUNING 424 – 491BIRUKUNING 491 – 570HIJAUMERAH 570 – 585KUNINGBIRU 585 – 647JINGGAHIJAU BIRU 647 – 700MERAHHIJAU

PENGINDERAAN WARNA DITUMBULKAN OLEH BERBAGAI PROSES FISIKA MISALNYA : WARNA KUNING JINGGA DARI NYALA NATRIUM DITIMBULKAN OLEH PANCARAN (EMISI) CAHAYA DENGAN PANJANG GELOMBANG 589 NM, PANCARAN INI DISEBABKAN OLEH KEMBALINYA ELEKTRON YANG TEREKSITASI KE ORBITAL DENGAN ENERGI LEBIH RENDAH

PRISMA MENYEBABKAN TERJADINYA DIFRAKSI CAHAYA SEHINGGA CAHAYA TERPISAH-PISAH MEMBENTUK PELANGI INTERFERENSI DIAKIBATKAN OLEH DIPANTULKANNYA CAHAYA PADA DUA PERMUKAAN FILM YANG TIPIS (GELEMBUNG SABUN). GELOMBANG CAHAYA YANG DIPANTULKAN OLEH PERMUKAAN LUAR DAN PERMUKAAN DALAM TAK SEFASE, SEHINGGA TERJADI INTERFERENSI GELOMBANG DAN PADA BEBERAPA GELOMBANG TERJADI KEADAAN SALING MEMATIKAN, SEHINGGA SEBAGAI GANTI CAHAYA PUTIH AKAN TAMPAK BEBERAPA WARNA

ABSORPSI CAHAYA DARI PANJANG GELOMBANG TERTENTU OLEH SUATU ZAT SENYAWA ORGANIK DENGAN KONJUGASI YANG EKSTENSIF MENYERAP CAHAYA DENGAN PANJANG GELOMBANG TERTENTU, KARENA ADANYA TRANSISI DARI :   * n  * YANG TAMPAK BUKANLAH WARNA YANG DISERAP MELAINKAN WARNA KOMPLEMENNYA, YANG DIPANTULKAN

WARNA KOMPLEMEN DISEBUT JUGA WARNA SUBTRAKSI (PENGURANGAN), YANG MERUPAKAN HASIL PENGURANGAN BEBERAPA PANJANG GELOMBANG NAMPAK DARI DALAM SPEKTRUM VISUAL KESELURUHAN MISALNYA PENTASENA MENYERAP PADA 575 NM, DALAM BAGIAN KUNING DARI SPEKTRUM NAMPAK. JADI PENTASENA MENYERAP CAHAYA KUNING (DAN SEDIKIT CAHAYA DI SEKITAR CAHAYA KUNING) DAN MEMANTULKAN CAHAYA DENGAN PANJANG GELOMBANG LAIN. PENTASENA TERLIHAT BERWARNA BIRU

WARNA BIRU MERUPAKAN WARNA KOMPLEMEN WARNA KUNING BEBERAPA SENYAWA NAMPAK KUNING MESKIPUN maks BERADA DALAM DAERAH ULTRAVIOLET, KARENA EKOR PITA ABSORPSI MENJOROK KE DAERAH NAMPAK DAN MENYERAP PANJANG GELOMBANG UNGU BIRU

MEKANISME PENGLIHATAN MATA MANUSIA MERUPAKAN ORGAN YANG RUMIT DAN MENGAGUMKAN, DAPAT MENGUBAH FOTON MENJADI SINYAL-SINYAL SYARAF YANG BERJALAN KE OTAK DAN MENGHASILKAN PENGLIHATAN. MEKANISME MATA SANGAT PEKA. SEKITAR SATU KUANTUM ENERGI CAHAYA SAJA YANG DIPERLUKAN UNTUK MEMACU MEKANISME YANG MENGHASILKAN SINYAL SYARAF PENGLIHATAN. MATA MANUSIA HANYA DAPAT MENDETEKSI LIMA KUANTA CAHAYA. SEBAGAI PERBANDINGAN SUATU BOLA LAMPI SENTER MEMANCARKAN SEKITAR 2 X KUANTA PER DETIK.

MATA MENGANDUNG DUA MACAM FOTORESEPTOR ; TONGKAT DAN KERUCUT KERUCUT BERISI FIGMEN DAN BERPERAN DALAM MELIHAT WARNA DAN PENGLIHATAN DALAM KEADAAN TERANG BENDERANG HEWAN YANG KEKURANGAN FOTORESEPTOR KERUCUT AKAN BUTA WARNA FOTORESEPTOR BENTUK TONGKAT BERPERAN DALAM PENGLIHATAN HITAM PUTIH DAN PENGLIHATAN DALAM KEADAAN SANGAT GELAP

BENTUK FOTORESEPTOR TONGKAT LEBIH BANYAK DARI BENTUK KERUCUT DALAM RESEPTOR TONGKAT, CAHAYA DIDETEKSI OLEH PIGMEN UNGU KEMERAHAN YANG DISEBUT RODOPSIN ATAU UNGU VISUAL

SENYAWA BERWARNA DAN ZAT WARNA ALAM KAYA AKAN WARNA. BEBERAPA WARNA, SEPERTI WARNA BULU BURUNG KOLIBRI ATAU BURUNG MERAK, TIMBUL DARI DIFRAKSI CAHAYA OLEH STRUKTUR YANG UNIK BULU ITU. KEBANYAKAN WARNA ALAM DISEBABKAN OLEH ABSORPSI PANJANG GELOMBANG TERTENTU CAHAYA PUTIH OLEH SENYAWA ORGANIK

SEBELUM DIKEMBANGKAN TEORI TRANSISI ELEKTRON, TELAH LAMA DIKETAHUI BAHWA BEBERAPA STRUKTUR SENYAWA ORGANIK MENIMBULKAN WARNA, SEDANGKAN YANG LAIN TIDAK. STRUKTUR PARSIAL YANG PERLU UNTUK WARNA (GUGUS TAK JENUH YANG DAPAT MENJALANI TRANSISI   * DAN n  * DISEBUT KROMOFOR (CHROMOPHORE ; BAHASA YUNANI – CHROMA = WARNA, PHOROS = MENGEMBAN) TUGAS MAHASISWA : MENCARI CONTOH MINIMAL 7 KROMOFOR

SELAIN KROMOFOR (GUGUS YANG MENGEMBAN WARNA/MENIMBULKAN WARNA) ADA BEBERAPA GUGUS LAIN YANG DAPAT MENGINTENSIFKAN WARNA. GUGUS INI DISEBUT AUKSOKROM (AUXOCHROMES ; BAHASA YUNANI – AUXANEIN = MENINGKATKAN). GUGUS AUKSOKROM ADALAH GUGUS YANG TIDAK DAPAT MENJALANI TRANSISI   * TETAPI DAPAT MENJALANI TRANSISI ELEKTRON n. TUGAS MAHASISWA : MENCARI CONTOH MINIMAL 6 GUGUS AUKSOKROM

SENYAWA BERWARNA ALAMIAH NAFTOKUINON DAN ANTRAKUINON MERUPAKAN BAHAN PEWARNA ALAM YANG BANYAK DIGUNAKAN CONTOH : JUGLON, SUATU NAFTOKUINON YANG BERPERAN DALAM PEWARNAAN BIJI WALNUT LAWSON, DENGAN STRUKTUR SERUPA JUGLON, DIGUNAKAN SEBAGAI PEWARNA MERAH RAMBUT ASAM KARMINAT, SUATU ANTRAKUINON MERUPAKAN PIGMEN DARI COCHINEAL, SUATU JENIS SERANGGA, DIGUNAKAN SEBAGAI ZAT WARNA MERAH DALAM MAKANAN TUGAS TULIS STRUKTUR : JUGLON, LAWSON DAN ASAM KARMINAT

KEBANYAKAN WARNA BUNGA MERAH ATAU BIRU DISEBABKAN GLUKOSIDA YANG DISEBUT ANTOSIANIN (ANTHOCYANS). GLUKOSIDA TERDIRI DARI BAGIAN GULA DAN BAGIAN BUKAN GULA. BAGIAN BUKAN GULA DISEBUT ANTOSIANIDIN DAN MERUPAKAN GARAM FLAVILIUM WARNA TERTENTU YANG DIBERIKAN OLEH SUATU ANTOSIANIN BERGANTUNG PADA pH BUNGA. WARNA BIRU BUNGA CORNFLOWER DAN WARNA MERAH BUNGA MAWAR DISEBABKAN OLEH ANTOSIANIN YANG SAMA YAITU SIANIN. DALAM BUNGA MAWAR SIANIN BERADA DALAM BENTUK FENOL DAN DALAM BUNGA CORNFLOWER DALAM BENTUK ANIONNYA, DENGAN HILANGNYA SEBUAH PROTON DARI SALAH SATU GUGUS FENOLNYA. DALAM HAL INI SIANIN SERUPA DENGAN INDIKATOR ASAM - BASA

ISTILAH GARAM FLAVILIUM BERASAL DARI NAMA UNTUK FLAVON, YANG MERUPAKAN SENYAWA TIDAK BERWARNA. ADISI GUGUS 3 HIDROKSIL MENGHASILKAN FLAVONOL YANG BERWARNA KUNING (BAHASA LATIN ; FLAVUS = KUNING).

ZAT WARNA ZAT WARNA ADALAH SENYAWA ORGANIK BERWARNA YANG DIGUNAKAN UNTUK MEMBERI WARNA SUATU OBYEK, MISALNYA KAIN. INDIGO MERUPAKAN ZAT WARNA TERTUA YANG DIKETAHUI, DIGUNAKAN OLEH ORANG MESIR KUNO UNTUK MEWARNAI MUMMI UNGU TIRUS, YANG DIPEROLEH DARI SIPUT MUREX, DIGUNAKAN OLEH ORANG ROMAWI UNTUK MEWARNAI JUBAH MAHARAJA. ALIZARIN (MERAH TURKI) YANG DIPEROLEH DARI AKAR POHON MADDER DIGUNAKAN UNTUK MEWARNAI BAJU MERAH PRAJURIT INGGRIS.

TERDAPAT BANYAK SEKALI SENYAWA ORGANIK BERWARNA NAMUN HANYA BEBERAPA YANG SESUAI UNTUK DIGUNAKAN SEBAGAI ZAT WARNA. AGAR DAPAT DIGUNAKAN SEBAGAI ZAT WARNA, SENYAWA ORGANIK TERSEBUT HARUS TIDAK LUNTUR, UNTUK ITU HARUS TERIKAT SECARA MOLEKULER. KAIN YANG TERBUAT DARI SERAT POLIPROPILENA ATAU HIDROKARBON SERUPA SULIT UNTUK DIWARNAI KARENA TAK MEMILIKI GUGUS FUNGSIONAL UNTUK MENARIK MOLEKUL ZAT WARNA. KAIN JENIS INI DAPAT DIWARNAI DENGAN MENAMBAHKAN SUATU SENYAWA KOMPLEKS LOGAM ZAT WARNA.

KAPAS (SELULOSA) LEBIH MUDAH DIWARNAI KARENA ADANYA IKATAN HIDROGEN ANTARA GUGUS HIDROKSI SATUAN GLUKOSA DAN GUGUS DARI MOLEKUL ZAT WARNA SERAT POLIPEPTIDA SEPERTI WOOL ATAU SUTERA MERUPAKAN TEKSTIL YANG GAMPANG UNTUK DIWARNAI KARENA MENGANDUNG BANYAK GUGUS POLAR YANG DAPAT BERIKATAN DENGAN MOLEKUL ZAT WARNA ZAT WARNA LANGSUNG (DIRECT DYE) ADALAH ZAT WARNA YANG DIAPLIKASIKAN LANGSUNG KE KAIN DARI DALAM SUATU LARUTAN AIR PANAS. KUNING MARTIUS, SUATU ZAT WARNA LANGSUNG, GUGUS FENOL YANG ASAM DALAM KUNING MARTIUS BEREAKSI DENGAN RANTAI SAMPING YANG BASA DARI WOOL ATAU SUTERA

ZAT WARNA TONG (VAT DYE) ADALAH SUATU ZAT WARNA YANG DIAPLIKASIKAN PADA TEKSTIL (DALAM SUATU TONG) DALAM BENTUK TERLARUT DAN KEMUDIAN DIBIARKAN BEREAKSI MENJADI BENTUK YANG TAK LARUT. INDIGO, MERUPAKAN ZAT WARNA TONG YANG KHAS. INDIGO DIPEROLEH DARI TANAMAN WOAD (ISATIS TINCTORIA) ATAU TANAMAN INDIGOFERA. MENGANDUNG GLUKOSIDA INDIAN, YANG DAPAT DIHIDROLISIS MENJADI GLUKOSA DAN INDOKSIL, SUATU PREKUSOR (ZAT PENDAHULU) YANG TAK BERWARNA DARI INDIGO. TEKSTIL DIRENDAM DALAM CAMPURAN FERMENTASI YANG MENGANDUNG INDOKSIL, KEMUDIAN DIBIARKAN KERING DI UDARA. OKSIDASI INDOKSIL OLEH UDARA MENGHASILKAN INDIGO YANG TAK LARUT (DALAM BENTUK CIS, LANGSUNG MENJADI BENTUK TRANS) DAN BERWARNA BIRU.

ZAT WARNA MORDAN ADALAH ZAT WARNA YANG DIBUAT TAK LARUT PADA TEKSTIL DENGAN MENGKOMPLEKSKAN ATAU PENYEPITAN (CHELATION) DENGAN SUATU ION LOGAM, YANG DISEBUT MORDAN (MORDANT, LATIN ; MORDERE = MENGGIGIT). MULA-MULA TEKSTIL DIOLAH DENGAN SUATU GARAM LOGAM (SEPERTI Al, Cu, Co ATAU Cr) KEMUDIAN DIOLAH DENGAN SUATU BENTUK LARUT DARI ZAT WARNA. REAKSI PENYEPITAN PADA PERMUKAAN TEKSTIL AKAN MENGHASILKAN WARNA PERMANEN. CONTOH ALIZARIN, YANG MEMBERIKAN WARNA BERLAINAN TERGANTUNG LOGAM YANG DIPAKAI, MISALNYA DENGAN Al 3+ MENJADI MERAH, DENGAN Ba 2+ MENJADI BIRU.

ZAT WARNA AZO ZAT WARNA AZO MERUPAKAN ZAT WARNA YANG PALING BANYAK DIGUNAKAN. DALAM PEWARNAAN AZO MULA-MULA TEKSTIL DIBASAHI DENGAN SENYAWA AROMATIK YANG TERAKTIFKAN TERHADAP SUBSTITUSI ELEKTROFILIK, KEMUDIAN DIOLAH DENGAN SUATU GARAM DIAZONIUM UNTUK MEMBENTUK ZAT WARNA INDIKATOR ASAM-BASA INDIKATOR ASAM-BASA ADALAH SENYAWA ORGANIK YANG BERUBAH WARNA DENGAN BERUBAHNYA pH. DIPAKAI SEBAGAI INDIKATOR TITIK AKHIR TITRASI ASAM- BASA. KERTAS pH ATAU KERTAS LAKMUS DILEMBABI DENGAN SENYAWA INI

CONTOH YANG PALING SERING DIGUNAKAN ADALAH : JINGGA METIL (METIL ORANGE) BERWARNA MERAH DALAM LARUTAN ASAM DENGAN pH < 3,1, pH DI ATAS 4,4 BERUBAH MENJADI KUNING FENOLFTALEIN BERUBAH WARNA PADA pH DIATAS 7, SAMPAI pH 8,3 FENOLFTALEIN TIDAK BERWARNA, PADA pH 10 BERWARNA MERAH. DALAM LARUTAN BASA KUAT KEMBALI MENJADI TIDAK BERWARNA. BERUBAHNYA WARNA KARENA SISTEM KROMOFORNYA BERUBAH OLEH REAKSI ASAM-BASA.

DALAM LARUTAN ASAM, JINGGA METIL TERDAPAT SEBAGAI HIDRIDA RESONANSI SUATU STRUKTUR AZO TERPROTONKAN YANG BERWARNA MERAH. NITROGEN AZO TIDAK BERSIFAT BASA KUAT DAN GUGUS AZO TERPROTONKAN MELEPASKAN ION HIDROGEN PADA pH SEKITAR 4,4. KEHILANGAN PROTON INI MENGUBAH STRUKTUR ELEKTRONIK SENYAWA, SEHINGGA TERJADI PERUBAHAN WARNA DARI MERAH MENJADI KUNING FENOLFTALEIN MEMPUNYAI NILAI KOMERSIL SEBAGAI LAXATIVE (OBAT URUS-URUS). DALAM LARUTAN ASAM FENOLFTALEIN MEMBENTUK LAKTON YANG TAK BERBEDA DALAM KEADAAN HIBRIDA sp3 ; OLEH KARENA ITU CINCIN BENZENA TERPENCIL TIDAK TERKONYUGASI.

PADA PH > 8,3, SUATU HIDROGEN DIREBUT DARI DALAM FENOLFTALEIN, CINCIN LAKTON TERBUKA DAN PUSAT KARBON TERHIBRIDISASI sp2. DALAM BENTUK INI CINCIN BENZENA BERADA DALAM BENTUK KONJUGASI DAN SISTEM pi YANG EKSTENSIF MENIMBULKAN WARNA MERAH. DALAM LARUTAN BASA KUAT, KARBON PUSAT TERHIDROKSILKAN DAN BERUBAH KEKEADAAN sp2. REAKSI INI MEMENCILKAN KETIGA SISTEM pi DAN FENOLFTALEIN MENJADI TIDAK BERWARNA

KITA DI INDONESIA MENGENAL ZAT WARNA HIJAU DARI PANDAN, ZAT WARNA KUNING DARI KUNYIT ZAT WARNA ALAM AMAN DALAM PEMAKAIAN ZAT WARNA SINTESIS TERLARANG DIGUNAKAN SEBAGAI BAHAN OBAT DAN BAHAN TAMBAHAN MAKANAN MINUMAN KECUALI TIDAK : BERSIFAT RACUN BERSIFAT KARSINOGENIK MENYEBABKAN ALERGI MENYEBABKAN GANGGUAN METABOLISME 1906 FDA (FOOD DRUG ADMINISTRATION) USA MENGELUARAKAN PERATURAN TENTANG ZAT WARNA. TAHUN 1938 DI USA, ADA FOOD DRUG COSMETIC ACT YANG MENGATUR KATEGORI ZAT WARNA

1. FD & C COLOUR 2. D & C COLOUR 3. EXTERNAL D & C COLOUR ZAT WARNA DITANDAI DENGAN SERTIFIKAT DI INDONESIA ADA KETENTUAN YANG MENGATUR ZAT WARNA A.L. : PERMENKES 235/1979, TENTANG ZAT WARNA YANG DIIJINKAN UNTUK MAKANAN PERMENKES 359/1983, TENTANG ZAT WARNA YANG DIIJINKAN UNTUK KOSMETIK PERMENKES 239/1985, TENTANG ZAT WARNA TERTENTU YANG DINYATAKAN SEBAGAI BAHAN BERBAHAYA

PEMAKAIAN ZAT WARNA UNTUK MAKANAN MINUMAN DENGAN TUJUAN : 1.MENARIK PERHATIAN KONSUMEN 2.MEMBERI KESAN TERTENTU 3.MENGHINDARI PEMALSUAN OLEH PIHAK LAIN 4.MENJAGA KESERAGAMAN PRODUK

TUGAS MAHASISWA : MEMPELAJARI FLOURESENSI DAN KEMILUMINESENSI

FLOURESENSI DAN KEMILUMINESENSI BILA SEBUAH MOLEKUL MENYERAP CAHAYA ULTRA VIOLET ATAU NAMPAK, SEBUAH ELEKTRON DIPROMOSIKAN DARI KEADAAN DASAR KE SUATU KEADAAN SINGLET TEREKSITASI SEGERA SETELAH PROMOSI (PADA ORDER DETIK) ELEKTRON TURUN KE KEADAAN SINGLET TEREKSITASI DENGAN ENERGI