BAB II TINJAUAN PUSTAKA

17

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gunung Berapi

Gunung berapi atau gunung api secara umum adalah istilah yang dapat didefinisikan sebagai suatu sistem saluran fluida panas (batuan dalam wujud cair atau lava) yang memanjang dari kedalaman sekitar 10 km di bawah permukaan bumi sampai ke permukaan bumi, termasuk endapan hasil akumulasi material yang dikeluarkan pada saat meletus. Lebih lanjut, istilah gunung api ini juga dipakai untuk menamai fenomena pembentukan ice volcanoes atau gunung api es dan mud volcanoes atau gunung api lumpur. Gunung api es biasa terjadi di daerah yang mempunyai musim dingin bersalju, sedangkan gunung api lumpur dapat kita lihat di daerah Kuwu, Grobogan, Jawa Tengah yang populer sebagai Bledug Kuwu.

Gunung berapi terdapat di seluruh dunia, tetapi lokasi gunung berapi yang paling dikenali adalah gunung berapi yang berada di sepanjang busur Cincin Api Pasifik (Pacific Ring of Fire). Busur Cincin Api Pasifik merupakan garis bergeseknya antara dua lempengan tektonik. Gunung berapi terdapat dalam beberapa bentuk sepanjang masa hidupnya. Gunung berapi yang aktif mungkin berubah menjadi separuh aktif, istirahat, sebelum akhirnya menjadi tidak aktif atau mati. Bagaimanapun gunung berapi mampu istirahat dalam waktu 610 tahun sebelum berubah menjadi aktif kembali. Oleh itu, sulit untuk menentukan keadaan sebenarnya dari suatu gunung berapi itu, apakah gunung berapi itu berada dalam keadaan istirahat atau telah mati.

Universitas Sumatera Utara

18

Apabila gunung berapi meletus, magma yang terkandung di dalam kamar magma di bawah gunung berapi meletus keluar sebagai lahar atau lava. Selain daripada aliran lava, kehancuran oleh gunung berapi disebabkan melalui berbagai cara seperti berikut: •

Aliran lava.

•

Letusan gunung berapi.

•

Aliran lumpur.

•

Abu.

•

Kebakaran hutan.

•

Gas beracun.

•

Gelombang tsunami.

•

Gempa bumi

2.1.1 Klasifikasi Gunung Berapi di Indonesia

Kalangan vulkanologi Indonesia mengelompokkan gunung berapi ke dalam tiga tipe berdasarkan catatan sejarah letusan/erupsinya. Gunung api Tipe A Gunung berapi yang tercatat pernah mengalami erupsi magmatik sekurang-kurangnya satu kali sesudah tahun 1600. Gunung api Tipe B Gunung berapi yang sesudah tahun 1600 belum tercatat lagi mengadakan erupsi magmatik namun masih memperlihatkan gejala kegiatan vulkanik seperti kegiatan solfatara. Gunung api Tipe C Gunung berapi yang sejarah erupsinya tidak diketahui dalam catatan manusia, namun masih terdapat tanda-tanda kegiatan masa lampau berupa lapangan solfatara/fumarola pada tingkah lemah (Wikipedia A, 2010)

2.2. Debu vulkanik


19

Debu vulkanik terdiri dari partikel-partikel batuan vulkanik terfragmentasi. Hal ini terbentuk selama ledakan gunung berapi, dari longsoran panas batuan yang mengalir menuruni sisi gunung berapi, atau dari merah-panas cair lava semprot. Debu bervariasi dalam penampilan tergantung pada jenis gunung berapi dan bentuk letusan

Dengan demikian, dapat berkisar dalam warna grit dari debu terang hingga hitam dan dapat bervariasi dalam ukuran dari yang seperti grit menjadi sehalus bedak. Debu menghalangi sinar matahari, mengurangi visibilitas. Besar debu deposito dapat dimasukkan ke dalam tanah yang ada dan menjadi tanah lapisan atas masa depan suatu daerah. Kesuburan tanah sekitar banyak gunung berapi ini disebabkan deposito abu tua. Ini efek menguntungkan dari vulkanisme melebihi, dari waktu ke waktu, bahaya Letusan juga dapat menghasilkan guntur dan kilat dari gesekan antara denda, partikel udara yang dapat lokal di atas gunung berapi atau menemani bulu abu besar dari letusan jarang, sehingga debu jatuh segar dapat memiliki lapisan asam yang dapat menyebabkan iritasi pada paru-paru dan mata. Lapisan asam cepat dihapus oleh hujan, yang kemudian dapat mencemari persediaan air setempat. Dalam letusan kebanyakan, debu vulkanik menyebabkan kesehatan yang relatif sedikit masalah, tetapi menimbulkan banyak kecemasan.

Debu yang keluar dari gunung yang meletus bisa merusakkan bangunan rumah warga di sekitarnya. Debu memiliki ciri – ciri seperti bergerigi kecil potongan batuan, mineral dan kaca vulkanik ukuran pasir dan lumpur (kurang dari 2 mm (1/12 inchi) di diameter) meletus oleh gunung berapi disebut debu vulkanik. Setiap partikel abu kecil bisa kurang dari 0,001 milimeter (1/25, 000 inchi) di seluruh. Debu vulkanik bukanlah produk pembakaran, seperti bahan berbulu lembut yang diciptakan oleh pembakaran kayu, daun, atau kertas. Debu vulkanik sulit, tidak larut dalam air, sangat kasar dan agak korosif, dan melakukan listrik bila basah. Gumpalan debu yang menimpa atapatap rumah ini bisa membahayakan orang-orang yang berada di dalamnya seperti mengalami cedera bahkan kematian. Bila diameter butiran debu-debu yang bertebaran di udara ukurannya sangat kecil (kurang dari 10 mikron), bisa terhirup oleh manusia dan masuk ke dalam saluran nafas dan paru, dapat menimbulkan gangguan pernafasan. Debu yang dikeluarkan oleh gunung meletus ini biasanya mengandung


20

mineral kwarsa, kristobalit atau tridimit. Mineral ini adalah kristal silika bebas yang diketahui dapat menyebabkan silicosis (kerusakan saluran nafas kecil di paru sehingga terjadi gangguan pertukaran gas di alveolus paru).

(Wikipedia B. 2010) Gambar 2.1 Debu vulkanik Gunung Sinabung

Beberapa jenis gas yang timbul akibat gunung meletus adalah uap air (H2O), diikuti oleh karbon dioksida (CO2) dan belerang dioksida (SO2). Selain itu, ditemukan juga jenis gas-gas lain dalam jumlah kecil seperti hidrogen sulfida (H2 S). hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), hidrogen klorida (HCl), hidrogen fluorida (HF) dan helium (He). Gas-gas ini pada konsentrasi tertentu bisa menyebabkan sakit kepala, pusing, diare, bronkhitis (radang saluran nafas) atau bronchopneumonia (radang jaringan paru), iritasi selaput lendir saluran pernapasan, iritasi kulit serta bisa juga mempengaruhi gigi dan tulang (untuk paparan HF). Orang-orang yang terpapar oleh debu vulkanik ini biasanya mengalami keluhan pada mata, hidung, kulit dan gejala sakit pada tenggorokannya. Gangguam kesehatan ini bisa akibat paparan jangka pendek (beberapa hari) atau pun jangka panjang (beberapa minggu sampai beberapa bulan). Potensi gangguan pernafasan yang mungkin timbul dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti konsentrasi partikel di udara, ukuran partikel tersebut dalam debu, frekuensi dan lamanya paparan, kondisi meteorologi, kondisi kesehatan dari setiap warga, ada atau tidaknya gas-gas vulkanik yang bercampur dengan abu serta


21

penggunaan alat perlindungan pernafasan. Gejala pernapasan akut yang sering dilaporkan oleh masyarakat setelah gunung mengeluarkan abu atau debu adalah iritasi selaput lendir dengan keluhan pilek dan beringus, iritasi dan sakit tenggorokan (kadang disertai batuk kering), batuk dahak, mengi, sesak napas, iritasi pada jalur pernapasan dan juga napas menjadi tidak nyaman. Debu vulkanik dengan berbagai ukuran ini dapat juga mengiritasi selaput lendir mata, sehingga mengganggu penglihatan dan dapat terjadi infeksi sekunder pada mata. Gangguan ini akan lebih mudah timbul pada orang yang menggunakan lensa kontak. Umumnya gejala yang timbul adalah merasa seolah-olah ada benda asing di mata, mata terasa nyeri, gatal atau merah, mata terasa lengket, kornea mata lecet atau terdapat goresan, adanya peradangan pada kantung conjuctival yang mengelilingi bola mata sehingga mata menjadi

merah,

terasa

seperti

terbakar

dan

sensitif

terhadap

cahaya.

Iritasi kulit merupakan kondisi yang jarang dilaporkan, biasanya masyarakat mengalami gatal-gatal, kulit memerah dan iritasi akibat debu yang ada di udara dan menempel di kulit. Kondisi ini bisa juga diakibatkan oleh perubahan kualitas air yang sudah tercemar debu vulkanik.

2.3 Logam Berat

2.3.1 Pengetian Logam Berat Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan densitas lebih besar dari 5g/cm3, terletak disudut kanan bawah pada system periodik unsur, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92, dari periode 4 sampai 7. Sebagian logam berat seperti Plumbum (Pb), Kadmium (Cd), dan Merkuri (Hg) merupakan zat pencemar yang sangat berbahaya. Afinitasnya yang tinggi terhadap S menyebabkan logam ini menyerang ikatan S dalam enzim, sehingga enzim yang bersangkutan menjadi tidak aktif. Gugus karboksilat (-COOH) dan amina (-NH2) juga bereaksi dengan logam berat. Kadmium, Plumbum, dan Tembaga terikat pada sel-sel membran yang menghambat proses transformasi melalui dinding sel. Logam berat juga mengendapkan senyawa posfat biologis atau mengkatalis penguraiannya.


22

Logam berat adalah unsur alami dari kerak bumi. Logam yang stabil dan tidak bisa rusak atau hancur, oleh karena itu mereka cenderung menumpuk dalam tanah dan sedimen. Banyak istilah logam berat telah diajukan, berdasarkan kepadatan, nomor atom, berat atom, sifat kimia atau racun. Logam berat yang dipantau meliputi: Antimony (Sb), Arsenik (As), Cadmium (Cd), Cobalt (Co), Chromium (Cr), Copper (Cu), Nickel (Ni), Lead (Pb), Mangan(Mn), Molybdenum (Mo), Scandium (Sc), Selenium (Se), Titanium (Ti), Tungsten (W), Vanadium (V), Zinc (Zn). Besi (Fe), Nikel (Ni), Stronsium (Sr), Timah (Sn).

2.3.2 Karakteristik Logam Berat

Berdasarkan daya hantar panas dan listrik, semua unsur kimia yang terdapat dalam susunan berkala unsur-unsur dapat dibagi atas dua golongan yaitu logam dan non logam. Golongan logam mempunyai daya hantar panas dan listrik yang tinggi,sedangkan golongan non logam mempunyai daya hantar listrik yang rendah. Berdasarkan densitasnya, golongan logam dibagi atas dua golongan, yaitu golongan logam ringan dan logam berat.Golongan logam ringan (light metals) mempunyai densitas <5, sedangkan logam berat (heavy metals) mempunyai densitas >5.

Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek khusus pada makhluk hidup. Dapat dikatakan bahwa semua logam berat dapat menjadi racun bagi tubuh makhluk hidup apabila melampaui ambang batas yang diizinkan. Namun sebagian dari logam berat tersebut memang dibutuhkan oleh tubuh makhluk hidup dalam jumlah tertentu (sedikit), yang juga apabila tidak terpenuhi akan berakibat fatal terhadap kelangsungan hidup dari makhluk hidup tersebut. Salah satu polutan yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia adalah logam berat.WHO (World Health Organisation) dan FAO (Food Agriculture Organisation) merekomendasikan untuk tidak mengkonsumsi makanan laut (seafood) yang tercemar logam berat.

2.3.3 Bahaya Kontaminasi Logam Berat


23

Minamata Syndrome yang menyebabkan kematian tahun 1952 begitu mengejutkan warga Jepang. Keracunan merkuri yang dialami penduduk teluk Minamata terkontiminasi limbah yang mengandung merkuri yang dibuang ke teluk Minamata tahun 1932. 20 tahun kemudian, merkuri yang terakumulasi pada makhluk laut internasional

akhirnya

menimbulkan

keracunan

dan

kematian

bagi

yang

mengkonsumsi ikan laut. Sejak itulah negeri Matahari Terbit sangat ketat mengawasi pencemaran polutan dan memiliki hukum lingkungan yang paling ketat didunia industri. Sayangnya, meskipun dunia menyadari adanya bahaya logam berat, nyatanya kontiminasi logam terus meningkat sebagaimana diungkapkan United States Environmental Protection (EPA) “ Logam berat salah satu polutan berbahaya yang jumlahnya semakin bertambah”.

Logam berat sejatinya unsur penting yang dibutuhkan setiap makluk hidup. Sebagai trace element , logam berat seperti tembaga, selenium dan seng penting untuk menjaga metabolisme tubuh manusia. Namun beberapa diantaranya bersifat racun pada kadar tertentu. EPA mencatat setidaknya 13 jenis logam berat yang berbahaya bagi lingkungan seperti arsenik (As), timbal (Pb), Merkuri atau air raksa (Hg), dan Cadmium (Cd).

Logam berat dapat berasal dari air minum yang terkontiminasi seperti timbal, kontiminasi udara di dekat sumber emisi, atau masuknya logam berat melalui rantai makanan. Selain itu, logam berat juga dapat masuk ke sumber-sumber air dari limbah industri. Bahkan mungkin saja dari hujan asam yang merusak lapisan tanah sehingga mengeluarkan logam berat bersama aliran air, danau, sungai dan air tanah. Logam berat menjadi berbahaya karena cenderung menjadi bioakumulasi. Bioakumulasi berarti peningkatan konsentrasi bahan kimia dalam organisme hidup dari waktu ke waktu, dibandingkan dengan konsentrasi bahan kimia di lingkungan. Akumulasi senyawa pada makluk hidup ini kapan saja akan diserap dan disimpan lebih cepat dari waktu untuk menghancurkan dan mengeluarkannya.

Menyadari bahaya logam berat, Indonesia pun menerapkan peraturan yang harus ditaati untuk mencegah terjadinya kontiminasi logam berat. Diantaranya dilakukan oleh BPOM ( Badan Pengawas Obat dan Makanan ). Berkaitan pengawasan


24

obat tradisional, obat tradisional pun harus memenuhi persyaratan batas logam berat. Nissan Reishi adalah satu obat tradisional berbahan baku reishi / lingzhi yang telah bebas logam berat. Selain diproduksi dan memenuhi standar pemerintah Jepang. Nissan Reishi juga telah terdaftar di BPOM. Tragedi buruk Minamata telah memberi pelajaran yang berharga orang Jepang sehingga mereka benar-benar mengawasi setiap produk yang dikeluarkan tidak terkontiminasi logam berat. (Liu, Herwanto, 2009)

2.3.4 Logam Berat dan Efek bagi Kesehatan

2.3.4.1 Merkuri / Air Raksa (Hg)

Merkuri juga dikenal sebagai air raksa, satu-satunya logam berupa cairan pada suhu normal berwarna putih abu-abu. Penggunaan merkuri sangat luas sekali dari alat rumah tangga, obat-obatan, industri hingga bahan peledak. Contohnya, penggunaan merkuri antara lain untuk thermometer, batu baterai, lampu neon, pembasmi serangga (racun tikus) dan beberapa kosmetik pun diduga menggunakan merkuri seperti pewarna bibir. Selain itu, merkuri digunakan sebagai bahan peledak.

Walaupun Hg hanya terdapat dalam konsentrasi 0,08 mg/kg kerak bumi, kadar merkuri di alam terus mengikat karena berbagai aktivitas manusia melalui pembakaran bahan bakar fosil, pekerjaan tambang, peleburan dan pembakaran limbah padat. Beberapa bahkan membuang merkuri secara langsung kedalam tanah atau air. Contohnya, aplikasi pupuk pertanian dan pembuangan limbah air industri. Merkuri sebenarnya tidak ada dalam bahan makanan. Bagaimana merkuri ada dalam bahan makanan sekarang ini? Ini lantaran merkuri diserap oleh organisme lebih kecil yang dimakan manusia dalam rantai makanan. Sebagai contoh ikan. Kadar merkuri di ikan umumnya lebih tinggi dari kadar merkuri di dalam air dimana ikan itu hidup. Merkuri pun dapat masuk tubuh manusia melalui sayur-mayur dan hasil pertanian lainnya ketika pupuk/pestisida mengandung merkuri digunakan untuk pertanian. Jadi tak perlu heran bila merkuri juga terakumulasi dalam sayuran termasuk jamur.


25

Berkaitan dengan kesehatan, merkuri merupakan logam berat berbahaya yang bisa menimbulkan gangguan kesehatan. Gangguan kesehatan tersebut dapat digolongkan sebagai berikut: 1. Gangguan sistem syaraf 2. Kerusakan fungsi otak 3. Kerusakan DNA dan kromosom 4. Reaksi alergi, menghasilkan ruam kulit, kelelahan dan sakit kepala 5. Efek negatif reproduksi seperti kerusakan sperma, kecacatan pada bayi dan keguguran. Kerusakan fungsi otak dapat menyebabkan penurunan kemampuan belajar, perubahan personaliti, temor/gemetaran, gangguan penglihatan, ketulian, gangguan kordinasi otot dan kehilangan memori.

2.3.4.2 Arsenik (As)

Arsenik adalah salah satu unsur paling beracun dan dijumpai dalam tanah, udara dan air. Secara alami arsenik dihasilkan dari letusan gunung vukanik yang dapat melepaskan sekitar 3000 ton setiap tahun. Meskipun demikian aktivitas manusialah yang diduga bertanggung jawab atas pelepasan arsenik lebih dari 80.000 ton tiap tahunnya karena pembakaran bahan bakar dari fosil dan berbagai kegiatan industri.

Kadar arsenik dalam makanan relatif rendah. Tetapi kadar arsenik pada ikan dan seafood mungkin tinggi karena ikan menyerap arsenik dari air dimana ia hidup. Kontiminasi arsenik diduga dapat menyebabkan berbagai pengaruh kesehatan seperti iritasi usus dan lambung, penurunan produktivitas sel darah putih dan darah merah, perubahan kulit dan iritasi paru-paru. Disebut-sebut arsenik juga memberikan kesempatan kanker berkembang lebih cepat terutama perkembangan kanker kulit, kanker paru-paru, kanker liver dan kanker limpa. Lebih lanjut dikatakan kontak arsenik dengan kadar tinggi dapat menyebabkan kemandulan dan keguguran pada wanita. Gangguan lainnya adalah gangguan kulit, penurunan daya tahan terhadap infeksi, gangguan jantung dan kerusakan otak pada laki-laki maupun perempuan. Akhirnya, arsenik pun dapat merusak DNA.


26

2.3.4.3 Timbal (Pb)

Timbal, logam yang telah digunakan secara luas sejak 5000 SM untuk aplikasi seperti produk logam, kabel dan pipa. Selain itu juga digunakan dalam pestisida dan cat. Sayangnya, timbal adalah satu dari 4 logam yang memiliki efek paling merusak kesehatan manusia. Keberadaan timbal di lingkungan kita dapat berasal dari polusi bahan bakar kenderaan bermotor, limbah industri dan penggunaan pestisida dalam pertanian. Tanpa disadari, kontiminasi timbal juga terjadi dalam rumah kita sendiri, dari pipa air yang berkarat. Lebih mengkhawatirkan karena timbal dapat terakumulasi dalam setiap makluk hidup dan keseluruhan rantai makanan. Manusia dapat terkontiminasi logam berbahaya ini melalui makanan (65%), air (20%), maupun udara (15%). Sementara itu diketahui bahwa timbal tidak memiliki fungsi apapun bagi tubuh manusia. Jadi penyerapan timbal melalui makanan, air, udara hanyalah menimbulkan kerugian saja. Timbal dapat menyebabkan beberapa efek tak dikehendaki, seperti : 1. Gangguan biosintesis haemoglobin dan anemia 2. Kenaikan tekanan darah 3. Kerusakan Ginjal 4. Keguguran 5. Gangguan sistem syaraf 6. Kerusakan otak 7. Penurunan fertilitas pada laki-laki karena kerusakan sperma 8. Penurunan kemampuan belajar pada anak-anak 9. Gangguan perilaku anak seperti agresi, impulsive dan hiperaktif Janin dalam kandungan dapat terkontiminasi timbal melalui plasenta ibu. Lantaran itu maka sering terjadi kerusakan serius pada sistem syaraf dan otak bayi yang belum lahir.


27

2.3.4.4 Cadmium (Cd)

Cadmium ditemukan di kulit bumi ataupun hasil letusan gunung vulkanik. Selain itu cadmium dihasilkan dari berbagai aktivitas manusia, baik disengaja maupun tidak disengaja. Contoh penggunaan bahan bakar, kebakaran hutan, limbah industri maupun penggunaan pupuk dan pestisida. Yang paling sering dilakukan secara sengaja, namun kurang disadari adalah rokok sebagai sumber kontiminasi cadmium yang paling dekat dengan kita.

Merupakan golongan logam berbahaya karena berpotensi menimbulkan gangguan kesehatan seperti gangguan paru-paru, kanker hingga kematian. Manusia terkontiminasi dengan logam berat ini sebagian besar melalui makanan. Dari kasus kematian yang ada, karena adanya kontak cadmium dalam waktu lama melalui air dan makanan yang terkontiminasi sehingga cenderung meningkatkan cadmium dalam tubuh. Bahan makanan yang mungkin memiliki kadar cadmium tinggi antara lain hati, jamur, kerang-kerangan, coklat dan rumput laut kering. Cadmium mudah diserap oleh zat-zat organik dalam tanah dan menjadi sangat berbahaya jika cadmium dalam tanah tersebut diserap melalui makanan, bagaimana bisa terjadi? Tanah yang mengandung cadmium akan diserap oleh tanaman dan dimakan oleh hewan yang hidupnya tergantung pada tanaman. Cadmium dapat terakumulasi dalam tubuh hewan. Oleh karena itu, bisa saja kadar cadmium yang tinggi dalam ginjalnya karena hal ini. Sementara itu cadmium dalam ekosistem air dapat terakumulasi dalam kupang, tiram, udang, udang laut dan ikan.

Kepekaan terhadap cadmium dapat sangat bervariasi antara organisme air. Organisme air asin diketahui lebih resisten terhadap keracunan cadmium daripada organisme air tawar. Didalam tubuh, cadmium diangkut ke hati oleh darah. Selanjutnya akan membentuk ikatan dengan protein dan diangkut ke ginjal. Cadmium terakumulasi di ginjal dan mulai mengganggu fungsi ginjal dan kerusakan ginjal. Bagi perokok, nampaknya perlu berhati-hati! Diperkirakan 10% kandungan cadmium dalam rokok dihirup melalui asap rokok, padahal penyerapan cadmium dari paru-paru jauh lebih efektif dari melalui pencernaan / usus. Dan sebanyak 50% cadmium yang


28

dihirup melalui asap rokok bisa diserap. Rata-rata perokok memiliki 4 – 5 kali kadar cadmium lebih tinggi dalam darah dan 2 – 3 kali lebih tinggi kadar cadmium di ginjal dibandingkan buka perokok. Efek kesehatan lainnya yang dapat disebabkan oleh cadmium adalah : 1. Diare, sakit perut dan muntah-muntah 2. Keretakan tulang 3. Kegagalan reproduktif bahkan ketidak suburan/kemandulan 4. Kerusakan sistem syaraf pusat 5. Kerusakan sistem imunitas 6. Gangguan psikologis 7. Kerusakan DNA atau kanker Jadi selain kontak langsung dengan logam berat, sisa / limbah industri, penggunaan bahan bakar, manusia dapat keracunan logam berat melalui makanan dan air yang dikonsumsinya. Hal ini terjadi karena lingkungan seperti udara, air dan tanah terkontiminasi logam berat tersebut. Dampaknya, seluruh makluk dihidup dalam rantai makanan, termasuk tumbuhan, hewan dan manusia ikut terkontiminasi dan menderita berbagai gangguan kesehatan.

2.3.4.5 Kromium (Cr)

Khromium picolinate bisa merusak materi genetik pada sel-sel hewan hamster. Dr. John Vincent dari University of Alabama di Tuscaloosa menemukan, Khromium picolinate akan masuk ke dalam sel-sel secara langsung dan tinggal di sana, dan menimbulkan gangguan. Khromium picolinate berinteraksi dengan vitamin C serta antioksidan lain di dalam sel untuk memproduksi bentuk turunan dari Khromium yang bisa menyebabkan mutasi DNA, materi genetik. Kombinasi Khromium dan picolinate (khususnya bentuk turunannya) bisa memproduksi komponen berbahaya. Selain itu, picolinate akhirnya akan pecah dan menimbulkan efek yang merugikan.

Khromium Picolinate merupakan Khromium generasi baru yang telah dipatenkan dan lebih mudah diserap oleh tubuh. Khromium berperan penting pada metabolisme dan penggunaan karbohidrat, sintesa asam lemak, kolesterol dan protein.


29

Makanan ala modern yang banyak dikonsumsi masyarakat saat ini sangat sedikit kandungan Khromiumnya. Kekurangan Kromium dapat menyebabkan kelelahan, kegelisahan, diabetes, gangguan metabolisme asam amino dan meningkatkan resiko aterosklerosis. Jadi Khromium dapat menyebabkan kerusakan terhadap organ respirasi,dan dapat juga menyebabkan timbulnya kanker pada manusia 2.3.4.6 Tembaga/Kuprum (Cu)

Secara umum masuknya Tembaga kedalam tatanan lingkungan dapat terjadi secara alamiah dan dapat juga secara non alamiah. Secara alamiah tembaga masukke dalam tatanan lingkungan sebagai akibat dari berbagai peristiwa alam.Unsur ini dapat bersumber dari peristiwa erosi dari batuan mineral. Sumber lain adalah debu dan atau partikulat partikulat Cu yang ada dalam lapisan udara yang dibawa turun oleh air hujan. Melalui jalur non alamiah, Cu masuk kedalam tatanan lingkungan sebagai akibat dari aktifitas manusia. Jalur dari aktifitas manusia ini kedalam tatanan lingkungan ada bermacam macam pula. Sebagai contoh adalah buangan industri yang memakai Cu dalam proses produksinya, industri galangan kapal, karena Cu digunakan sebagai campuran bahan pengawet, industri pengolahan kayu,buangan rumah tangga dan lain sebagainya.

Tembaga masuk kedalam tatanan lingkungan perairan dapat berasal dari peristiwa-peristiwa alamiah dan sebagai efek samping dari aktifitas yang dilakukan manusia.Dalam kondisi normal keberadaan Cu di perairan ditemukan dalam bentuk -

senyawa ion CuCO3-dan CuOH . Bila dalam perairan terjadi peningkatan kelarutan Cu, sehingga melebihi ambang batas yang seharusnya. Maka akan terjadi peristiwa “biomagnifikasi”

terhadap

biota

perairan.

Peristiwa

biomagnifikasi

dapat

diidentifikasi melalui akumulasi Cu dalam tubuh biota perairan tersebut. Akumulasi dapat terjadi sebagai akibat dari terjadinya konsumsi Cu dalam jumlah berlebihan, sehingga tidak mampu dimetabolisme oleh tubuh. Gejala yang timbul pada manusia yang keracunan Cu akut adalah: mual, muntah, sakit perut, hemolisis, netrofisis, kejang, dan akhirnya mati. Pada keracunan kronis, Cu tertimbun dalam hati dan menyebabkan hemolisis. Hemolisis terjadi karena tertimbunnya H2O2 dalam sel darah merah sehingga terjadi oksidasi dari lapisan sel yang mengakibatkan sel menjadi pecah. Defisiensi suhu dapat menyebabkan anemia dan pertumbuhan terhambat.


30

2.3.4.7 Besi/Ferrum (Fe)

Besi dengan nomor atom 26 dan massa atom 55,85 dalam sistem periodik unsur terletak pada periode 4 golongan VIII B. Besi melebur pada suhu 1535oC, titik didihnya 3000oC, dan mempunyai densitas 7,87 g/cm3. Besi yang murni adalah logam berwarna putih perak, yang kukuh dan liat. Jarang terdapat besi komersial yang murni, biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silisida,fosfida, dan sulfida dari besi,serta sedikit grafit. Zat-zat pencemar ini memegang peranan penting dalam kekuatan struktur besi.

Proses biokimia dalam tubuh makhluk hidup selalu melibatkan unsur-unsur logam didalamnya. Pada suatu proses fisiologi yang normal, ion logam essensial sangat berperan aktifitasnya baik dalam ikatannya dengan protein, enzyme maupun bentuk lainnya. Manusia yang sehat dalam jaringan tubuhnya selalu ditemukan ion logam yang normal. Sedang ion logam yang ditemukan terlalu rendah pada jaringan tertentu misalnya darah (Fe), hati (Cu), dapat digunakan untuk mendiagnosa adanya kelainan pada orang yang bersangkutan yang kemungkinan menderita defisiensi atau penyakit lainnya.

Diperkirakan bahwa untuk setiap pria dewasa harus memperoleh sekitar 1 mg/hari untuk mengganti Fe yang diekskresikan melalui saluran pencernaan,urine dan kulit. Pada wanita dewasa, darah yang hilang pada saat menstruasi perlu diganti dengan 1,4-2,2 mg Fe/hari. Pada umumnya manusia memperoleh 10 % Fe dari makanan yang diabsorbsi melalui saluran pencernaan,sehingga mereka memperoleh sekitar 10-20 mg Fe/hari. Sekalipun Fe diperlukan oleh tubuh, tetapi dalam dosis besar dapat merusak dinding usus.Kematian seringkali disebabkan oleh rusaknya dinding usus ini. Debu Fe juga dapat diakumulasi didalam alverri paru-paru.


31

2.3.4.8 Nikel (Ni)

Nikel dengan nomor atom 28 dan massa atom 58,69 dalam sistem periodik insur terletak pada periode 4, golongan VIII B.Nikel adalah logam putih perak yang keras, bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh. Logam ini melebur pada 1455oC, dan bersifat sedikit magnetis. Sumber masuk ketatanan lingkungan perairan dari aktifitas manusia berupa pencucian dinding kapal, buangan industri, dan lain sebagainya. Nikel dapat terdapat sebagai unsur bebas dan juga sebagai senyawa dimana nikel nantinya dalam bentuk ion dengan valensi 2 dan 3. Nikel dapat menyebabkan kanker walaupun dalam jumlah kecil.

2.3.4.9. Zinkum (Zn)

Zinkum dengan nomor atom 30 dan massa atom 65,38 dalam Sistem Periodik Unsur terletak pada periode 4 dan golongan IIB. Zinkum adalah logam yang putih kebiruan, logam yang mudah ditempa dan liat pada suhu antara 110-150oC. Zinkum melebur pada suhu 410oC dan mendidih pada 906oC. Logamnya yang murni,melarut lambat sekali dalam asam dan dalam alkali. Zinkum masuk ketatanan lingkungan perairan melalui limbah industri, pengelasan logam, patri.Zinkum merupakan unsur penting dalam banyak metaloenzim,obat luka.

Tubuh yang normal membutuhkan 12-15 miligram Zinkum setiap hari. Kebanyakan orang dapat mendapatkan zat tersebut secara alami melalui makanan atau minuman yang dikonsumsi. Namun jika zat Zinkum yang masuk ke dalam tubuh berlebihan, maka dapat mengakibatkan keracunan Zinkum. Usus tertekan, muntah, kram perut, diare dan mual berkepanjangan. Gejala tersebut jika tidak segera ditangani dapat menyebabkan sakit kuning, kejang, demam, dan tekanan darah rendah, bahkan kematian.

2. 4 Kristal


32

2.4.1 Pengertian Kristal

Kristal adalah bahan padat dengan pola ulang jangkau panjang dalam ketiga arah koordinat (V. Vlanck, 1985). Sebuah kristal ideal disusun oleh satuan-satuan struktur yang identik secara berulangulang yang tak hingga di dalam ruang. Sebagian besar materi fisika zat padat adalah kristal dan elektron di dalamnya, fisika zat padat mulai dikembangkan awal abad ke 20, mengikuti penemuan difraksi sinar-x oleh kristal. Kristalografi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang ukuran (geometri), sifat-sifat dan struktur Kristal dan zat padat kristalen. (Moechtar, 1990)

2.4.2 Struktur Kristal

Bahan yang tersusun oleh deretan atom-atom yang teratur letaknya dan berulang (periodik) yang tidak berhingga dalam ruang disebut bahan kristal. Kumpulan yang berupa atom atau molekul dan sel ini terpisah sejauh 1 Å atau 2 Å. Sebaliknya, zat padat yang tidak memiliki keteraturan demikian disebut bahan amorf atau bukankristal. Kristal merupakan susunan atom-atom yang teratur dalam ruang tiga dimensi. Keteraturan susunan tersebut terjadi karena harus terpenuhinya kondisi geometris, ketentuan ikatan atom, serta susunan yang rapat. Struktur kristal dapat digambarkan dalam bentuk kisi, dimana setiap titik kisi akan ditempati oleh atom atau sekumpulan atom. Kisi kristal memiliki sifat geometri yang sama seperti kristal. Kisi yang memiliki titik-titik kisi yang ekuivalen disebut kisi bravais sehingga titik-titik kisi tersebut dalam kristal akan ditempati oleh atom-atom yang sejenis. Lattice (kisi) adalah sebuah susunan titik yang teratur dan periodik di dalam ruang sedangkan basis adalah sekumpulan atom dengan jumlah atom dalam sebuah basis dapat berisi satu atom atau lebih. Contoh :


33

(HTTP B. 2009) Gambar 2.2 Bagan Struktur Kristal Jarak antar kisi dalam arah sumbu X = → 𝑎1

Jarak antar kisi dalam arah sumbu Y = → 𝑎2

2.4.3 Sifat – sifat Kristal

Untuk gas, cairan dan zat padat amorf, sifat-sifat seperti indeks refraksi, koefisien pengembangan, daya hantar panas dan listrik, tidak tergantung kepada arah. Demikian pula untuk kristal golongan kubik. Untuk semua kristal kecuali golongan kubik, mempunyai sifat-sifat tertentu yang berubah dengan arah. Sifat semacam ini disebut anisotropik, sedangkan kristal kubik dan zat amorf mempunyai sifat isotropik, yaitu sama ke segala arah. Salah satu sifat yang tergantung pada arah kristal ialah kecepatan cahaya. Bila seberkas cahaya jatuh pada kristal anisotrop, cahaya tersebut akan terurai menjadi dua komponen dengan kecepatan berbeda serta arah yang berlainan. Peresitiwa semacam ini disebut pembiasan rangkap (prisma nicol dalam polarimeter). Sifat lain adalah daya larut. Beberapa kristal mempunyai daya larut berbeda pada permukaannya. Hal ini dapat dipakai sebagai dasar identifikasi dan perkiraan dalam analisis metalografi.

2.4.4 Sistem Kristal

Ada 230 bentuk kristal yang semuanya sudah pernah diamati. Berdasarkan simetrinya, bentuk-bentuk dari kristal dapat digolongkan ke dalam 32 kelas dan tiap-tiap kelas tersbut dapat dikembalikan menjadi tujuh sistem kristal yaitu Kubik, Tetragonal, Heksagonal, Triklinik, Monoklinik, Orthorombik, dan Rombhohedral.


34

Pada tabel 2.1 di bawah ini di tuliskan daftar dari ketujuh kristal tersebut dengan sifat karakteristik sumbunya, mkasimal simetrinya dan 14 kisi bravais dari masing – masing ketujuh kristal tersebut.

Tabel 2.1 Sistem Kristal Sistem

Sifat Sumbu

Maksimal

Kisi Bravais

Simetri 1. Kubik

a=b=c

9 bidang

Sederhana

α = β = γ = 90o

13 bumbu

Berpusat Badan Berpusat Muka

2. Tetragonal

3. Heksagonal

a=b≠c

3 bidang

Sederhana

α = β = γ = 90o

5 sumbu

Berpusat Badan

a=b≠c

7 bidang

Sederhana

α = β = 90o

7 sumbu

γ = 120 4. Rombhohedral

o

a=b=c

1 sumbu

120o > α = β = γ ≠ 90 o

lipat 3

a ≠b ≠ c

3 bidang

Sederhana

3 sumbu

Berpusat Badan

5. Orthorombik

α = β = γ = 90

o

Sederhana

Berpusat Muka Berpusat Muka A, B, atau C a ≠b ≠ c

1 bidang

Sederhana

α = γ = 90o

1 sumbu

Berpusat Muka C

a ≠b ≠ c

-

Sederhana

α ≠ β ≠ γ ≠ 90 o

-

6. Monoklinik

β ≠ 90 7. Triklinik

o

1. Sistem Kristal Kubus


35

Sistem kristal kubus memiliki panjang rusuk yang sama ( a = b = c) serta memiliki sudut (α = β = γ) sebesar 90°. Sistem kristal kubus ini dapat dibagi ke dalam 3 bentuk yaitu kubus sederhana (simple cubic/ SC), kubus berpusat badan (body-centered cubic/ BCC) dan kubus berpusat muka (Face-centered Cubic/ FCC).

Berikut bentuk dari ketiga jenis kubus tersebut: a. Kubus Sederhana, Pada bentuk kubus sederhana, masing-masing terdapat satu atom pada semua sudut (pojok) kubus. b. Pada kubus BCC, masing-masing terdapat satu atom pada semua pojok kubus, dan terdapat satu atom pada pusat kubus (yang ditunjukkan dengan atom warna biru). c. Pada kubus FCC, selain terdapat masing-masing satu atom pada semua pojok kubus, juga terdapat atom pada diagonal dari masing-masing sisi kubus (yang ditunjukkan dengan atom warna merah).

Gambar 2.3 a) Kubus Sederhana ; b) Kubus BCC ; c) Kubus FCC

2. Sistem kristal tetragonal Pada sistem kristal tetragonal, dua rusuknya yang memiliki panjang sama (a = b ≠ c ) dan semua sudut (α = β = γ) sebesar 90°. Pada sistem kristal tetragonal ini hanya memiliki dua bentuk yaitu sederhana dan berpusat badan.

Pada bentuk tetragonal sederhana, mirip dengan kubus sederhana, dimana masing-masing terdapat satu atom pada semua sudut (pojok) tetragonalnya.


36

Sedangkan pada tetragonal berpusat badan, mirip pula dengan kubus berpusat badan, yaitu memiliki 1 atom pada pusat tetragonal (ditunjukkan pada atom warna biru), dan atom lainnya berada pada pojok (sudut) tetragonal tersebut.

Gambar 2.4 Tetragonal Sederhana dan Berpusat Badan

3. Sistem kristal Ortorombik

Sistem kristal ortorombik terdiri atas 4 bentuk, yaitu : ortorombik sederhana, body center (berpusat badan) (yang ditunjukkan atom dengan warna merah), berpusat muka (yang ditunjukkan atom dengan warna biru), dan berpusat muka pada dua sisi ortorombik (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau). Panjang rusuk dari sistem kristal ortorombik ini berbeda-beda (a ≠ b≠ c), dan memiliki sudut yang sama (α = β = γ) yaitu sebesar 90°.


37

Gambar 2.5 Kristal Orthorombik

4. Sistem kristal monoklin

Sistem kristal monoklin terdiri atas 2 bentuk, yaitu : monoklin sederhana dan berpusat muka pada dua sisi monoklin (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau). Sistem kristal monoklin ini memiliki panjang rusuk yang berbeda-beda (a ≠ b≠ c ), serta sudut α = γ = 90° dan β ≠ 90°.


38

Gambar 2.6 Kristal Monoklinik

5. Sistem Kristal Triklin

Pada sistem kristal triklin, hanya terdapat satu orientasi. Sistem kristal ini memiliki panjang rusuk yang berbeda (a ≠ b ≠ c), serta memiliki besar sudut yang berbeda-beda pula yaitu α ≠ β ≠ γ ≠ 90°.

Gambar 2.7 Kristal Triklinik

6. Sistem Kristal Rombohedral atau Trigonal Pada sistem kristal ini, panjang rusuk memiliki ukuran yang sama (a = b≠ c ). sedangkan sudut-sudutnya adalah α = β = 90°dan γ =120°.


39

Gambar 2.8 Kristal Rombohedral

7. Sistem Kristal Heksagonal

Pada system kristal ini, sesuai dengan namanya heksagonal (heksa = enam), maka system ini memiliki 6 sisi yang sama. System kristal ini memiliki dua nilai sudut yaitu 90° dan 120° (α = β = 90°dan γ =120°) , sedangkan pajang rusuk-rusuknya adalah a = b ≠ c . semua atom berada pada sudut-sudut (pojok) heksagonal dan terdapat masingmasing atom berpusat muka pada dua sisi heksagonal (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau).

Gambar 2.9 Kristal Heksagonal


40

2.4.5

Jarak Antar Bidang Kristal

Besarnya jarak antar bidang dan volume unit sel untuk beberapa sistem kristal adalah a. Kubus 1 h2 + k2 + l2 = … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.1 d2 a2 V = a3 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.2

b. Tetragonal 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

=

ℎ2 + 𝑘 2 𝑙2 + … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.3 𝑎2 𝑐2

V = a2 c … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.4

c. Heksagonal 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

4 ℎ2 + ℎ𝑘 + 𝑘 2 𝑙2 = � � + 2 … … … … … … … … … … … … … … … 2.5 𝑎2 𝑐 3

V = 0,866 a2 c … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.6

d. Ortorombik 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

=

ℎ2 𝑘 2 𝑙2 + + … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.7 𝑎2 𝑏 2 𝑐 2

V = a b c … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.8 e. Rombohedral 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

(ℎ2 + 𝑘 2 + 𝑙2 )𝑠𝑖𝑛 2 𝛼 + 2(ℎ𝑘 + 𝑘𝑙 + ℎ𝑙)(𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 − cos 𝛼 ) = … … 2.9 𝑎2 (1 − 3 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 + 2 𝑐𝑜𝑠 3 𝛼 )

V = a3 �1 − 3 cos2 α + 2 cos3 α … … … … … … … … … … … … … … … … 2.10 f. Monoklinik 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

=

1 ℎ2 𝑘 2 𝑠𝑖𝑛 2 𝛽 1 2 ℎ𝑙 cos 𝛽 � + + 2− � … … … … … … … 2.11 2 2 2 𝑠𝑖𝑛 𝛽 𝑎 𝑐 𝑎𝑐 𝑏

V = a. b. c sin β … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2.12


41

g. Triklinik 1

2 𝑑ℎ𝑘𝑙

=

1 (𝑠 ℎ2 + 𝑠22 𝑘 2 + 𝑠33 𝑙2 + 2𝑠12 ℎ𝑘 + 2𝑠23 𝑘𝑙 + 2𝑠13 ℎ𝑙) … … … 2.13 𝑉 2 11

V = abc�1 − 3 cos α2 − cos β2 − cos γ2 + 2 cos α cos β cos γ … … … … 2.14

dengan : s11

= b2 c2 sin2 α

s22

= a2c2 sin2β

s33

= a2b2 sin2γ

s12

= a b c2 ( cos α cos β – cos γ )

s23

= a2 bc ( cos β cos γ – cos α )

s13

= a b2 c ( cos γ cos α – cos γ )

2.5 Spektrofotometer Serapan Atom

Spektrofotometer Serapan Atom adalah suatu metode pengukuran kuantitatif suatu unsur yang terdapat dalam cuplikan berdasarkan penerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu oleh atom-atom dalam bentuk gas dalam keadaan dasar.

2.5.1 Prinsip Dasar Spektrofotometer Serapan Atom

Spektrofotometer serapan atom (SSA) merupakan teknik analisis kuantitatif dari unsur – unsur yang pemakiannya sangat luas di berbagai bidang karena prosedurnya selektif, spesifik, biaya analisisnya relatif murah, sensitivitasnya tinggi (ppm-ppb), dapat dengan mudah membuat matriks yang sesuai dengan standart, waktu analisis sangat cepat dan mudah dilakukan. SSA pada umumnya digunakan untuk analisa unsur, spektrofotometer absorbsi atom juga dikenal sistem single beam dan double beam layaknya Spektrofotometer UV – VIS. Sebelumnya dikenal fotometer nyala yang hanya dapat menganalisis unsur yang dapat memancarkan sinar terutama unsure


42

golongan IA dan IIA. Umumnya lampu yang digunakan adalah lampu katoda cekung yang mana penggunaanya hanya untuk analisis satu unsur saja. (Chairil Anwar. 2003)

Metode SSA berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom – atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan dan tidak bergantung pada temperatur. Setiap alat SSA terdiri atas tiga komponen yaitu unit teratominasi, sumber radiasi, sistem pengukur fotometerik. Teknik SSA menjadi alat yang canggih dalam analisis. Ini disebabkan karena sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan, asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. SSA dapat digunakan untuk mengukur logam sebanyak 61 logam. Sumber cahaya pada SSA adalah sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan untuk ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Chopper digunakan untuk untuk membedakan radiasi yang berasal dari sumber radiasi, dan radiasi yang berasal dari nyala api. Detektor akan menolak arah searah arus (DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak – balik dari sumber radiasi atau sampel. Atom dari suatu unsur pada keadaan dasar akan dikenai radiasi maka atom tersebut akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat energi yang lebih tinggi atau tereksitasi. Jika suatu atom diberi energi, maka energi tersebut akan mempercepat gerakan elektron sehingga elektron tersebut akan tereksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi dan dapat kembali ke keadaan semula. Atom – atom dari sampel akan menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan energi atom terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang dibutuhkan oleh atom tersebut. (Habibi, Yusuf, 2009)

2.5.2 Cara Kerja Spektrofotometer Serapan Atom

a. Pertama – tama gas dibuka terlebih dahulu, kemudian kompresor, lalu ducting, main unit, dan komputer secara berurutan.


43

b. Dibuka program SSA (Spectrum Analvse Specialist), kemudian muncul perintah “apakah ingin mengganti lampu katoda, jika ingin mengganti klok YES dan jika tidak NO. c. Dipilih YES untuk masuk ke munu invidual command, dimasukkan nomor lampau katoda yang dipasang ke dalam kotak dialog, kemudian diklik setup, kemudian soket lampu katoda akan berputar menuju posisi paling atas supaya lampu katoda yang baru dapat diganti atau ditambahkan dengan mudah. d. Dipilih NO jika ingin mengganti lampu katoda yang baru. e. Pada program SAS 3.0, dipilih menu select element and working mode. Dipilih unsur yang akan dianalisis dengan mengklik langsung pada simbol unsur yang diinginkan. f. Jika telah selesai klok ok, kemudian muncul tampilan condition settings. Diatur parameter yang dianalisis dengan mensetting fuel flow : 1,2 ; measurement; concetration; number of sample : 2; unit concenttation : ppm ; umber of standart : 3; standart list : 1 ppm, 3 ppm, 9ppm. g. Diklik ok and setup, ditunggu hingga selesai warming up. h. Diklik icon bergambar burner/ pembakar, setelah pembakar dan lampu menyala alat siap digunakan untuk mengukur logam. i. Pada menu measurement pilih measure sample j. Dimasukkan blanko, didiamkan hingga garis lurus terbentuk, kemudian dipindahkan ke standar 1 ppm hingga data keluar. k. Dimasukkan balnko untuk meluruskan kurva, diukur dengan tahapan yang sama untuk standar 3 ppm dan 9 ppm. l. Jika data kurang baik akan ada perintah untuk pengukuran ulang, dilakukan pengukuran blanko, hingga kurva yang dihasilkan turun dan lurus. m.Dimasukkan ke sampel 1 hingga kurva naik dan belok baru dilakukan pengukuran. n. Dimasukkan blanko kembali dan dilakukan pengukuran sampel ke 2. o. Setelah pengkuran selesai, data dapat diperoleh dengan mengklik icont print atau pada baris menu dengan mengklik file lalu print. p. Apabila pengkuran telah selesai, aspirasikan air deionisasi untuk membilas burnner selama 10 menit, api dan lampu burner dimatikan, program pada komputer dimatikan, lalu main unit SSA, kemudian kompressor, setelah itu ducting dan terakhir gas.


44

2.5.3 Bagian-Bagian Pada Spektofotometer Serapan Atom

a. Lampu Katoda

Lampu katoda merupakan sumber cahaya pada SSA. Lampu katoda memiliki massa pakai atau umur pemakaian selama 1000 jam. Lampu katoda pada setiap unsur yang akan diuji berbeda – beda tergantung unsur yang akan diuji, seperti lampu katoda Cu, hanya bisa digunakan untuk pengukuran unsur Cu, Lampu katoda terbagi menjadi dua macam yaitu : Lampu Katoda Monologam : Digunakan untuk mengukur 1 unsur, Lampu Katoda Multilogam : Digunakan untuk pengukuran beberapa logam sekaligus, hanya saja harganya lebih mahal. Soket pada bagian lampu katoda yang hitam, yang lebih menonjol digunakan untuk memudahkan pemasangan lampu katoda pada saat lampu dimasukkan ke dalam soket pada SSA. Bagian yang hitam ini merupakan bagian yang paling menonjol dari keempat besi lainnya.

Lampu katoda berfungsi sebagai sumber cahaya untuk memberikan energi sehingga unsur logam yang akan diuji, akan mudah tereksitasi. Selotip ditambahkan, tidak ada ruang kosong untuk keluar masuknya gas dari luar dan keluarganya gas dari dalam, karena bila ada gas yang keluar dari dalam dapat menyebabkan keracunan pada lingkungan sekitar. Cara pemeliharaan lampu katoda ialah bila setelah selesai digunakan, maka lampu dilepas dari soket pada main unit SSA, dan lampu diletakkan pada tempat busanya di dalam kotaknya lagi, dan dus penyimpanan ditutup kembali. Sebaiknya setelah selesai. Sebaiknya setelah selesai penggunaan, lamanya waktu pemakaian dicatat

b. Tabung gas

Tabung gas pada SSA yang digunakan merupakan tabung gas yang berisi gas etilen. Gas etilen pada SSA memiliki kisaran suhu ± 20000K, dan ada juga tabung gas yang berisi gas N2O yang lebih panas dari gas asetilen, dengan kisaran suhu ± 30000K. Regulator pada tabunggas asetilen berfungsi untuk pengaturan banyaknya gas yang akan dikeluarkan, dan gas yang berada di dalam tabung. Spedometer pada bagian kanan regulator. Merupakan pengatur tekanan yang berada di dalam tabung. Pengujian


45

untuk mendeteksi bocor atau tidaknya tabung gas tersebut, yaitu dengan mendekatkan telinga ke dekat regulator gas dan diberi sedkit air, untuk pengecekkan. Bila terdengar suara atau udara, maka menandakan bahwa tabung gas bocor, dan ada gas yang keluar.

Hal lainnya yang bisa dilakukan yaitu dengan memberikan sedikit air sabun pada bagian atas regulator dan dilihat apakah ada gelembung udara yang terbentuk. Bila ada, maka tabung gas tersebut positif bocor. Sebaiknya pengecekkan kebocoran, jangan menggunakan minyak, karena minyak akan dapat menyebabkan saluran gas tersumbat. Gas di dalam tabung dapat keluar karena disebabkan di dalam tabung pada bagian dasar tabung aseton yang dapat membuat gas akan mudah keluar, selain gas juga memiliki tekanan

C. Ducting

Ducting merupakan bagian cerobong asap untuk menyedot asap atau sisa pembakaran pada SSA, yang langsung dihubungkan pada cerobong asap bagian luar pada atap bangunan, agar asap yang dihasilkan oleh SSA, tidak berbahaya bagi lingkungan sekitar. Asap yang dihasilkan dari pembakaran pada SSA, diolah sedemikian rupa di sekitar. Asap yang dihasilkan dari pembakaran pada SSA, diolah sedemikian rupa di dalam ducting, agar polusi yang dihasilkan tidak berbahaya.

Cara pemeliharaan ducting, yaitu dengan menutup bagian ducting secara horizontal, agar bagian atas dapat tertutup rapat, sehingga tidak akan ada serangga atau binatang lainnya yang dapat masuk ke dalam ducting. Karena bila ada serangga atau binatang lainnya yang masuk ke dalam ducting, maka dapat menyebabkan ducting tersumbat. Penggunaan ducting yaitu, menekan bagian kecil pada ducting kearah miring, karena bila lurus secara horizontal, menandakan ducting tersebut. Ducting berfungsi untuk menghisap hasil pembakaran yang terjadi pada SSA, dan mengeluarkannya melalui cerobong asap yang terhubung dengan ducting.


46

d. Kompresor

Kompresor merupakan alat yang terpisah dengan main unit, karena alat ini berfungsi untuk mensuplai kebutuhan udara yang akan digunakan oleh SSA, pada waktu pembakaran atom. Kompresor memiliki 3 tombol pengatur tekanan, dimana pada bagian yang kotak hitam merupakan tombol ON-OFF, spedo pada bagian tengah merupakan dasar kecilnya udara yang akan dikeluarkan, atau berfungsi sebagai pengatur tekanan, sedangkan tombol yang kanan merupakan tombol pengaturan untuk mengatur banyak/sedikitnya udara yang akan disemprotkan ke burner. Bagian pada belakang kompresor digunakan sebagai temapt penyimpanan udara setelah selesai penggunaan SSA. Alat ini berfungsi untuk menyaring udara dari luar, agak bersih posisi ke kanan, merupakan posisi terbuka, dan posisi ke kiri merupakan posisi tertutup. Uap air yang dikeluarkan, akan memercik kencang dan dapat mengakibatkan lantai sekitar menjadi basah, oleh karena itu sebaiknya pada saat menekan ke kanan bagian ini, sebaiknya ditampung dengan lap, agar lantai tidak menjadi basah, dan uap air akan terserap ke lap.

e. Burner

Burner merupakan bagian paling terpenting di dalam main unit, karena burner berfungsi sebagai tempat pencampuran gas etilen, dan aquabides, agar tercampur merata, dan dapat terbakar pada pemantik api secara baik dan merata. Lobang yang berada pada burner, merupakan lobang pemantik api, dimana pada lobang inilah awal dari proses pengatomisasian nyala api. Perawatan burner yaitu setelah selesai pengukuran dilakukan, selang aspirator dimasukkan ke dalam botol yang berisi aquabides selama ± 15 menit, hal ini merupakan proses pencucian pada aspirator dan burner setelah selesai pemakaian. Selang aspirator digunakan untuk menghisap atau menyedot larutan sampel dan standar yang akan diuji. Selang aspirator berada pada bagian selang yang berwarna orange di bagian kanan burner. Sedangkan selang yang kiri, merupakan selang untuk mengalirkan gas asetilen. Logam yang akan diuji merupakan logam yang berupa larutan dan harus dilarutkan telebih dahulu dengan menggunakan larutan asam nitrat pekat. Logam yang berada di dalam larutan, akan mengalami eksitasi dari energi rendah ke energi tinggi. Nilai eksitasi dari setiap logam


47

memiliki nilai yang berbeda – beda. Warna api yang dihasilkan berbeda – beda tergantung pada tingkat konsentrasi logam yang diukur. Bila warna api merah, maka menandakan bahwa terlalu banyaknya gas.

f. Buangan pada Spektrofotometer Serapan Atom

Buangan pada spektrofotometer serapan atom disimpan di dalam drigen dan diletakkan terpisah pada SSA. Buangan dihubungkan dengan selang buangan yang dibuat melingkar sedemikian rupa, agar sisa buangan sebelumnya tidak naik lagi ke atas, karena bila hal ini terjadi dapat mematikan proses pengatomisasian nyala api pada saat pengukuran sampel, sehingga kurva yang dihasilkan akan terlihat buruk. Tempat wadah buangan (drigen) ditempatkan pada papan yang juga dilengkapi dengan lampu indicator. Bila lampu indikator menyala, menandakan bahwa alat spektrofotometer serapan atom atau api pada proses pengatomisasian menyala, dan sedang berlangsungnya proses pengatomisasian nyala api. Selain itu, papan tersebut juga berfungsi agar tempat atau wadah buangan tidak tersenggol kaki. Bila buangan sudah penuh, isi di dalam wadah jangan dibuat kosong, tetapi disisakan sedkit, agar tidak kering.

2.5.4 Keuntungan Metode Spektrofotometer Serapan Atom

Keuntungan

metode

spektrofotometer

serapan

atom

dibandingkan

dengan

spektrofotometer biasanya yaitu spesifik, batas deteksi yang rendah dari larutan yang sama bisa mengukur unsur – unsur yang berlainan, pengukurannya langsung terhadap contoh, output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak jenis unsur, batas kadar penentuan luas (dari ppm sampai %). Sedangkan kelemahannya yaitu pengaruh kimia dimana spektrofotometer serapan atom tidak mampu menguraikan zat menjadi atom misalnya pengaruh fosfat terhadap Ca, pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi (tidak hanya disosiasi) sehingga menimbulkan emisi pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriks misalnya pelarut.


48

(Sumar, 1994) Gambar 2.10 Skema Alat Spektrofotometer Serapan Atom

2.6 Analisis Struktur dan Mikrostruktur Kristal

Analisa struktur dan mikrostruktur kristal dilakukan dengan menggunakan XRD (XRay Diffraction) dan SEM ( Scanning Electron Microscope).

2.6.1. XRD (X-Ray Diffraction)

Spektroskopi difraksi sinar-X (X-ray difraction/XRD) merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Sinar X merupakan radiasi elektromagnetik yang memiliki energi tinggi sekitar 200 eV sampai 1 MeV. Sinar X dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spektrum sinar - X memilki panjang gelombang 10-5 –10 nm, berfrekuensi 1017-1020 Hz dan memiliki energi 103-106 eV. Panjang gelombang sinar X memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi kristal.


49

2.6.1.1 Prinsip XRD (X-Ray Diffraction)

Metode difraksi sinar X digunakan untuk mengetahui struktur dari lapisan tipis yang terbentuk. Sampel diletakkan pada sampel holder difraktometer sinar X. Proses difraksi sinar X dimulai dengan menyalakan difraktometer sehingga diperoleh hasil difraksi berupa difraktogram yang menyatakan hubungan antara sudut difraksi 2θ dengan intensitas sinar X yang dipantulkan. Untuk difraktometer sinar X, sinar X terpancar dari tabung sinar X. Sinar X didifraksikan dari sampel yang konvergen yang diterima dalam posisi simetris dengan respon ke fokus sinar X. Sinar X ini ditangkap oleh detektor sintilator dan diubah menjadi sinyal listrik. Sinyal tersebut, setelah dieliminasi komponen noisenya, dihitung sebagai analisa pulsa tinggi. Teknik difraksi sinar x juga digunakan untuk menentukan ukuran kristal, regangan kisi, komposisi kimia dan keadaan lain yang memiliki orde yang sama.

Keuntungan utama penggunaan sinar-X dalam karakterisasi material adalah kemampuan penetrasinya, sebab sinar-X memiliki energi sangat tinggi akibat panjang gelombangnya yang pendek. Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,5-2,0 mikron. Sinar ini dihasilkan dari penembakan logam dengan elektron berenergi tinggi. Elektron itu mengalami perlambatan saat masuk ke dalam logam dan menyebabkan elektron pada kulit atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Elektron dengan energi yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan energinya sebagai foton sinar-X.

Dari metode difraksi kita dapat mengetahui secara langsung mengenai jarak rata – rata antar bidang atom. Kemudian kita juga dapat menentukan orientasi dari kristal tunggal. Secara langsung mendeteksi struktur kristal dari suatu material yang belum diketahui komposisinya. Kemudian secara tidak langsung mengukur ukuran, bentuk dan internal stres dari suatu kristal.

Prinsip dari difraksi terjadi sebagai akibat dari pantulan elastis yang terjadi ketika sebuah sinar berinteraksi dengan sebuah target. Pantulan yang tidak terjadi kehilangan energi disebut pantulan elastis (elastic scatering). Ada dua karakteristik utama dari difraksi yaitu geometri dan intensitas. Geometri dari difraksi secara


50

sederhana dijelaskan oleh Bragg’s Law. Misalkan ada dua pantulan sinar α dan β. Secara matematis sinar β tertinggal dari sinar α sejauh xy+yz yang sama dengan 2d sinθ secara geometris. Agar dua sinar ini dalam fasa yang sama maka jarak ini harus berupa kelipatan bilangan bulat dari panjang gelombang sinar λ. Maka didapatkanlah Hukum Bragg: 2d sin θ = nλ.

(HTTP C. 2009) Gambar 2.11 Difraksi Bragg

Secara matematis, difraksi hanya terjadi ketika Hukum Bragg dipenuhi. Secara fisis jika kita mengetahui panjang gelombang dari sinar yang membentur kemudian kita bisa mengontrol sudut dari benturan maka kita bisa menentukan jarak antar atom (geometri dari latis). Persamaan ini adalah persamaan utama dalam difraksi. Secara praktis sebenarnya nilai n pada persamaan Bragg diatas nilainya 1. Sehingga cukup dengan persamaan 2d sin θ = λ . Dengan menghitung d dari rumus Bragg serta mengetahui nilai h, k, l dari masing – masing nilai d, dengan rumus – rumus yang telah ditentukan tiap – tiap bidang kristal kita bisa menentukan latis parameter (a, b dan c) sesuai dengan bentuk kristalnya.

2.6.2 SEM (Scanning Electron Microscope)

Tidak jauh dari lahirnya TEM, SEM dikembangkan pertama kali tahun 1938 oleh Manfred von Ardenne (ilmuwan Jerman). Konsep dasar dari SEM ini sebenarnya disampaikan oleh Max Knoll (penemu TEM) pada tahun 1935. SEM bekerja berdasarkan prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, yang selanjutnya


51

informasi yang didapatkan diubah menjadi gambar. Imajinasi mudahnya gambar yang didapat mirip sebagaimana gambar pada televisi.

2.6.2.1 Pembentukan Gambar Pada SEM ( Scanning Electron Microscope)

Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut discan dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi. Adapun kelemahan dari teknik SEM antara lain: 1. Memerlukan kondisi vakum 2. Hanya menganalisa permukaan 3. Resolusi lebih rendah dari TEM 4. Sampel harus bahan yang konduktif, jika tidak konduktor maka perlu dilapis logam seperti emas.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents