SKRIPSI
ALBERT DANIEL S
080801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH VARIASI TEKANAN TERHADAP KONSTANTA
KISI DEBU VULKANIK GUNUNG SINABUNG
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ALBERT DANIEL S
080801033
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH VARIASI TEKANAN TERHADAP
KONSTANTA KISI DEBU VULKANIK
GUNUNG SINABUNG
Kategori : SKRIPSI
Nama : ALBERT DANIEL SARAGIH
Nomor Induk Mahasiswa : 080801033
Program Studi : SARJANA (SI) FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, 31 Juli 2012
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Ketua,
PERNYATAAN
PENGARUH VARIASI TEKANAN TERHADAP KONSTANTA KISI DEBU VULKANIK GUNUNG SINABUNG
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2012
ALBERT DANIEL S
PENGHARGAAN
Tak berkesudahan kasih setia TUHAN, tak habis-habisnya rahmat-Nya, selalu baru tiap pagi; besar kesetiaan-Mu! (Ratapan 3 : 22-23). Hanya karena kasih karunia dan pertolongan Allah Bapa di dalam Anak-Nya Yesus Kristus sajalah sumber pengharapan dan penghiburan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini diajukan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyelesaian skripsi ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, dorongan dan masukan dalam pelaksanaan Skripsi ini.
2. Bapak Endrato (Supervisor Laboratorium PPKS), Bapak Sabar Situmorang dan Ibu Safitri (Laboratorium Material Test PTKI), Bapak Priyambodo (Laboratorium Fisika XRD UIN Syarif Hidayahtullah) yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian Skripsi ini.
3. Bapak Dr. Nasruddin M. Noor, M.Eng.Sc selaku dosen wali di Jurusan Fisika. 4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika beserta
seluruh dosen yang telah banyak membantu dan membimbing penulis serta staf pegawai (Ka Tini, Ka Yuspa dan Bang Jo) yang telah banyak membantu. 5. Terima kasih yang mendalam penulis ucapakan kepada orang tua saya yang
saya cintai dan saya sayangi Ayahanda S. Saragih dan Ibunda R. Br. Nainggolan atas doa dan dukungan yang tak henti-hentinya diberikan mulai dari awal hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Serta buat kakak Krisna Sarmianta Saragih, SE yang telah banyak memberikan dukungan dan doa kepada penulis.
6. Terima kasih Borasida Sihombing yang selalu memberikan dukungan, doa serta semangat kepada penulis.
7. Terima kasih buat teman-teman Physicreative (Stambuk 2008) : Hiras, Martin, Perdana (“The Young Leader” yang juga teman KTB penulis), Rolas, Indra, Mangara, Donal, Bheng An, Asman, Nitha, Yosephin, Roni, Nya, There, Ervina, Eben, Elizabeth, Andes, Metar, Putri, dan Zulkar dan juga adik-adik junior 2009 (Agus dkk), 2010 (Faisal dkk) serta 2011 (Togar dkk) yang telah banyak memberikan dukungan dan doa serta semangat kepada penulis.
8. Terima kasih juga buat Bang Mula Sigiro dan Bang Ferdinan selaku PKK penulis dan juga buat adik-adik kelompok (Dengsi, Wirda, Alfred, Moris, Rika, Lia, Putri dan Cuan) yang telah memberikan dukungan, doa serta semangat kepada penulis.
10.Terima kasih juga buat teman-teman kost Ampara : Martin P dkk yang telah memberikan dukungan, doa serta semangat kepada penulis.
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis tentang pengaruh variasi tekanan terhadap konstanta kisi Debu Vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) yang meletus pada tanggal 29 Agustus 2010. Dengan metode XRD (X-Ray Diffraction) dianalisis struktur Debu Vulkanik Gunung Sinabung. Dari data hasil XRD diperoleh bahwa DVGS memiliki senyawa Silikon Oksida / Quartz (SiO2) yang dominan sekitar 59,92 % dengan struktur Heksagonal ,
Sodium Aluminium Silikat / Arnorthi (Ca Na, Si Al) dengan struktur Triklinik dan Sodium Aluminium Silikat / Albite High (Ca Na, Si Al) dengan struktur Triklinik. Pengaruh tekanan dari DVGS yang mengandung SiO2 dominan yang diteliti terhadap
konstanta kisi a DVGS relatif tidak terjadi perubahan sedangkan harga konstanta kisi c DVGS terjadi penurunan dari 5,378 Å dengan tekanan 0,5 x 108 Pa menjadi 4,868 Å dengan tekanan 0,76 x 108 Pa. Sedangkan pada tekanan 0,76 x 108 Pa sampai tekanan 0,89 x 108 Pa harga konstanta kisi c tidak terjadi perubahan. Debu Vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) memiliki struktur kristal yang secara mikroskopis terlihat tajam-tajam dipinggir seperti pecahan kaca yang tidak beraturan hal inilah sangat berbahaya bagi penduduk sekitar gunung terutama pada kesehatan. Ditinjau dari logam berat, Debu vulkanik gunung sinabung mengandung logam berat seperti : Besi (Fe) 4,37 %, Seng (Zn) 0,02 %, Tembaga (Cu) 46,35 ppm, Merkury < 0,001 ppm dan logam berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) lebih kecil dari Limit of Detection (LoD) sedangkan logam berat Arsen (As) tidak terdeteksi.
THE EFFECT OF PRESSURE VARIATIONS LATTICE CONSTANT OF SINABUNG ‘S VOLCANIC ASH
ABSTRACK
The effect of pressure variations has been analyzed in lattice constant of Sinabung’s Volcanic Ash (DVGS) which erupted on August 29, 2010.The structure of Volcanic Ash Sinabung’s was anayzed by the method of XRD (X-Ray Diffraction). The results XRD obtained from the data has a compound DVGS Silicon Oxide / Quartz (SiO2) approximately 59.92% of the dominant with Hexagonal structure, Sodium Aluminum Silicate / Arnorthi (Ca Na, Si Al) with triclinic structure and Aluminium Sodium Silicate / High albite (Na Ca, Si Al) with triclinic structure. The effect of pressure of DVGS that contain SiO2 dominant that tested for lattice constant a DVGS relatively
no change while the lattice value constant c DVGS decline from 5.378 Å with the pressure 0.5 x 108 Pa to 4.868 Å with the pressure 0.76 x 108 Pa . While the pressure
from 0,76 x 108 Pa to 0.89 x 108 Pa lattice value constant c no change. Volcanic Ash of Sinabung’s (DVGS) has sharp edge such as broken glass that not uniform that crystal structure microscopy it is very dangerous for the residents around the mountain, especially on health. The observation from the heavy metals, Sinabung’s Volcanic ash contains heavy metals such as iron (Fe) 4.37%, Zinc (Zn) 0.02%, Copper (Cu) 46.35 ppm, Merkury <0.001 ppm and heavy metals Lead (Pb) and Cadmium (Cd) less than the Limit of Detection (LOD) while the heavy metals arsenic (As) are not detected.
DAFTAR ISI
Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Gunung Berapi...6
2.1.1. Klasifikasi Gunung Berapi di Indonesia………....7
2.2. Debu vulkanik………...7
2.3 Logam Berat...10
2.3.1 Pengetian Logam Berat...10
2.3.2 Karakteristik Logam Berat………11
2.3.3 Bahaya Kontaminasi Logam Berat………...11
2.3.4. Logam Berat dan Efek bagi Kesehatan………...13
2.3.4.1. Merkuri / Air Raksa (Hg)………..13
2.3.4.2. Arsenik (As)………..14
2.3.4.3. Timbal (Pb)………...15
2.3.4.4. Cadmium (Cd)………...15
2.3.4.5. Kromium (Cr)………...17
2.3.4.6. Tembaga/Cuprum (Cu)……….18
2.3.4.7. Besi/Ferrum (Fe)………...19
2.3.4.8. Nikel (Ni)………..19
2.3.4.9 Zinkum (Zn)………...20
2.4. Kristal………...…………..20
2.4.1. Pengertian Kristal...20
2.4.2. Struktur Kristal...21
2.4.3. Sifat – sifat Kristal...22
2.4.4. Sistem Kristal...23
2.4.5 Bidang – Bidang Kristal...29
2.5. Spektrofotometer Serapan Atom...30
2.5.1. Prinsip Dasar Spektrofotometer Serapan Atom………..30
2.5.2. Cara Kerja Spektrofotometer Serapan Atom………...31
2.5.4. Keuntungan Metode Spektrofotometer Serapan Atom………36
2.6. Analisis Struktur dan Mikrostruktur Kristal………..………37
2.6.1. XRD (X-Ray Diffraction)……….37
2.6.1.1. Prinsip XRD (X-Ray Diffraction)...38
2.6.2. SEM (Scanning Electron Microscope)………39
2.6.2.1. Pembentukan gambar pada SEM………...40
Bab 3. Metodologi percobaan 3.1. Alat Dan Bahan...41
3.1.1. Alat yang digunakan dalam pengujian kandungan logam berat...41
3.1.2. Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian...42
3.2 Lokasi Penelitian...42
3.3. Prosedur Analisis Sampel...42
3.3.1 XRD (X-Ray Diffraction)...42
3.3.2 SEM (Scanning Electron Microscope)...43
3.4. Analisis Komposisi Logam Berat...44
3.5. Diagram Alir Penelitian...46
Bab 4. Hasil dan pembahasan 4.1. Analisis Logam Berat...47
4.2. Analisis Struktur Akibat Pengaruh Tekanan...49
4.3 Analisis Struktur Mikro DVGS...51
Bab 5. Kesimpulan dan saran 5.1. Kesimpulan...53
5.2. Saran...54
Daftar Pustaka...55 Lampiran A (Perhitungan Konstanta Kisi DVGS)
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Debu vulkanik Gunung Sinabung...9
Gambar 2.2 Bagan Struktur Kristal...22
Gambar 2.3 Sistem Kristal Kubus...24
Gambar 2.4 Tetragonal Sederhana dan Berpusat Badan...25
Gambar 2.5 Kristal Orthorombik...26
Gambar 2.6 Kristal Monoklinik...27
Gambar 2.7 Kristal Triklinik...27
Gambar 2.8 Kristal Rombohedral...28
Gambar 2.9 Kristal Heksagonal...29
Gambar 2.10 Skema Alat Spektrofotometer Serapan Atom...37
Gambar 3.1 Skema prinsip kerja XRD…...43
Gambar 3.2 Prinsip Kerja SEM ...44
Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian...46
Gambar 4.1 Hubungan Tekanan Vs Konstanta Kisi a dan c, DVGS...50
Gambar 4.2 Foto SEM Debu vulkanik G. Sinabung, Meletus 29 Agustus 2010...51
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Sistem Kristal...23
Tabel 4.1 Komposisi Logam Berat DVGS...47
Tabel 4.2 Kondisi Optimum Analisis Unsur Cd, Cu, Pb...48
Tabel 4.3 Lineritas Konsentrasi Standard dan Batas Deteksi Pb, Cu dan Cd...49
ABSTRAK
Telah dilakukan analisis tentang pengaruh variasi tekanan terhadap konstanta kisi Debu Vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) yang meletus pada tanggal 29 Agustus 2010. Dengan metode XRD (X-Ray Diffraction) dianalisis struktur Debu Vulkanik Gunung Sinabung. Dari data hasil XRD diperoleh bahwa DVGS memiliki senyawa Silikon Oksida / Quartz (SiO2) yang dominan sekitar 59,92 % dengan struktur Heksagonal ,
Sodium Aluminium Silikat / Arnorthi (Ca Na, Si Al) dengan struktur Triklinik dan Sodium Aluminium Silikat / Albite High (Ca Na, Si Al) dengan struktur Triklinik. Pengaruh tekanan dari DVGS yang mengandung SiO2 dominan yang diteliti terhadap
konstanta kisi a DVGS relatif tidak terjadi perubahan sedangkan harga konstanta kisi c DVGS terjadi penurunan dari 5,378 Å dengan tekanan 0,5 x 108 Pa menjadi 4,868 Å dengan tekanan 0,76 x 108 Pa. Sedangkan pada tekanan 0,76 x 108 Pa sampai tekanan 0,89 x 108 Pa harga konstanta kisi c tidak terjadi perubahan. Debu Vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) memiliki struktur kristal yang secara mikroskopis terlihat tajam-tajam dipinggir seperti pecahan kaca yang tidak beraturan hal inilah sangat berbahaya bagi penduduk sekitar gunung terutama pada kesehatan. Ditinjau dari logam berat, Debu vulkanik gunung sinabung mengandung logam berat seperti : Besi (Fe) 4,37 %, Seng (Zn) 0,02 %, Tembaga (Cu) 46,35 ppm, Merkury < 0,001 ppm dan logam berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) lebih kecil dari Limit of Detection (LoD) sedangkan logam berat Arsen (As) tidak terdeteksi.
THE EFFECT OF PRESSURE VARIATIONS LATTICE CONSTANT OF SINABUNG ‘S VOLCANIC ASH
ABSTRACK
The effect of pressure variations has been analyzed in lattice constant of Sinabung’s Volcanic Ash (DVGS) which erupted on August 29, 2010.The structure of Volcanic Ash Sinabung’s was anayzed by the method of XRD (X-Ray Diffraction). The results XRD obtained from the data has a compound DVGS Silicon Oxide / Quartz (SiO2) approximately 59.92% of the dominant with Hexagonal structure, Sodium Aluminum Silicate / Arnorthi (Ca Na, Si Al) with triclinic structure and Aluminium Sodium Silicate / High albite (Na Ca, Si Al) with triclinic structure. The effect of pressure of DVGS that contain SiO2 dominant that tested for lattice constant a DVGS relatively
no change while the lattice value constant c DVGS decline from 5.378 Å with the pressure 0.5 x 108 Pa to 4.868 Å with the pressure 0.76 x 108 Pa . While the pressure
from 0,76 x 108 Pa to 0.89 x 108 Pa lattice value constant c no change. Volcanic Ash of Sinabung’s (DVGS) has sharp edge such as broken glass that not uniform that crystal structure microscopy it is very dangerous for the residents around the mountain, especially on health. The observation from the heavy metals, Sinabung’s Volcanic ash contains heavy metals such as iron (Fe) 4.37%, Zinc (Zn) 0.02%, Copper (Cu) 46.35 ppm, Merkury <0.001 ppm and heavy metals Lead (Pb) and Cadmium (Cd) less than the Limit of Detection (LOD) while the heavy metals arsenic (As) are not detected.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Gunung Sinabung adalah sebuah gunung di gunung berapi aktif di Sumatera Utara. Ketinggian gunung ini adalah 2.460 meter. Gunung ini menjadi puncak tertinggi di Sumatera Utara. Gunung ini belum pernah tercatat meletus sejak tahun 1600. derajat 10 menit LU, 98 derajat 23 menit BT. (Wikipedia B)
Sinabung adalah tanah yang terbentuk dari lapukan materi dari letusan gunung berapi yang subur mengandung unsur hara yang tinggi. (Sudaryo,2009)
Sejak tanggal mengeluarkan lava. Status gunung ini dinaikkan menjadi "Awas". Dua belas ribu warga disekitarnya dievakuasi dan ditampung di 8 lokasi. Abu Gunung Sinabung cenderung meluncur dari arah barat daya menuju timur laut.
Akibat dari letusan gunung tersebut timbul kabut asap yang tebal berwarna hitam disertai hujan pasir ,dan debu vukanik yang menutupi ribuan hektar tanaman para petani yang berjarak dibawah radius enam kilometer tertutup debu tersebut. Debu vulkanik tersebut sangat panas ,sehingga tanaman petani yang berada di lereng Gunung Sinabung itu, banyak yang mati dan rusak. Diperkirakan seluas 15.341 hektar tanaman pertanian pengungsi Gunung Sinabung terancam gagal panen. Akibatnya, petani berpotensi kehilangan hasil panen pertanian sebesar Rp. 29 miliar lebih. Terlebih lagi, tanaman tidak dirawat selama 20 hari karena ditinggal pemiliknya yang mengungsi, selain itu pengaruh debu vulkanik bagi manusia dapat menyebabkan iritasi mata, hidung dan tenggorokan. Bahkan ada satu orang dilaporkan meninggal dunia karena gangguan pernapasan ketika mengungsi dari rumahnya. Pada tanggal 3 September, terjadi 2 letusan. Letusan pertama terjadi sekitar pukul 04.45 WIB sedangkan letusan kedua terjadi sekitar pukul 18.00 WIB. Letusan pertama menyemburkan debu vuklkanis setinggi 3 kilometer. Letusan kedua terjadi bersamaan dengan gempa bumi vulkanis yang dapat terasa hingga 25 kilometer di sekitar gunung ini. Pada tanggal 7 September, Gunung Sinabung kembali metelus. Ini merupakan letusan terbesar sejak gunung ini menjadi aktif pada tanggal 29 Agustus 2010. Suara letusan ini terdengar sampai jarak 8 kilometer. Debu vulkanis ini tersembur hingga 5.000 meter di udara.
mengetahui bagaimana pengaruh tekanan terhadap konstanta kisi debu vulkanik Gunung Sinabung.
1.2Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari penelitian ini adalah untuk mengetahui struktur kristal, pengaruh tekanan terhadap konstanta kisi, logam berat yang berbahaya dan mikrostruktur debu vulkanik Gunung Sinabung.
1.3 Batasan Masalah
Untuk membatasi masalah-masalah yang ada maka penulis membatasi ruang lingkup untuk mengetahui struktur kristal, pengaruh tekanan dari 0 – 0,89 x 108 Pa terhadap konstanta kisi dan logam yang berbahaya serta mikrostruktur pada debu vulkanik Gunung Sinabung
1.4Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui struktur kristal debu vulkanik Gunung Sinabung.
2. Untuk mengeahui pengaruh variasi tekanan terhadap konstanta kisi debu vulkanik Gunung Sinabung.
3. Untuk mengetahui mikrostruktur dari debu vulkanik gunung sinabung.
4. Untuk menyelidiki kandungan logam berat berbahaya yang terdapat pada debu vulkanik Gunung Sinabung
1.5 Manfaat Penelitian
1. Penelitian ini dapat diharapkan sebagai sumber informasi tentang struktur kristal dan pengaruh tekanan terhadap konstanta kisi dari struktur kristal debu vulkanik Gunung Sinabung.
2. Penelitian ini dapat diharapkan sebagai informasi tentang mikrostruktur dari debu vulkanik Gunung Sinabung.
3. Penelitian ini dapat diharapkan sebagai informasi tentang unsur logam berat berbahaya yang terdapat pada debu vulkanik Gunung Sinabung
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut: Bab I Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, tempat penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
Bab III Metode Penelitian
Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian, pengujian sampel.
Bab IV Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian.
Bab V Kesimpulan dan Saran
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gunung Berapi
Gunung berapi atau gunung api secara umum adalah istilah yang dapat didefinisikan sebagai suatu sistem saluran memanjang dari kedalaman sekitar 10 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, sedangka
Apabila gunung berapi meletus, magma di bawah gunung berapi meletus keluar sebagai daripada aliran lava, kehancuran oleh gunung berapi disebabkan melalui berbagai cara seperti berikut:
• Aliran lava.
• Letusan gunung berapi.
• Aliran lumpur.
•
• Kebakaran hutan.
• Gas beracun.
• Gelombang
•
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
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 pada tingkah lemah (Wikipedia A, 2010)
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.
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 (H2S). hidrogen
(H2), karbon monoksida (CO), hidrogen klorida (HCl), hidrogen fluorida (HF) dan
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
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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 H2O2dalam sel darah
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.
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.
2.4.1 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 bukan-kristal. 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.
(HTTP B. 2009)
Gambar 2.2 Bagan Struktur Kristal
Jarak antar kisi dalam arah sumbu X =
�1
→
Jarak antar kisi dalam arah sumbu Y =
�2
→
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
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 Simetri
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.
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
Gambar 2.5 Kristal Orthorombik
4. Sistem kristal monoklin
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
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 masing-masing atom berpusat muka pada dua sisi heksagonal (yang ditunjukkan atom dengan warna hijau).
2.4.5 Jarak Antar Bidang Kristal
g. Triklinik
1
�ℎ��2 = 1
�2(�11ℎ2+�22�2+�33�2+ 2�12ℎ�+ 2�23��+ 2�13ℎ�) … … … 2.13
V = abc�1−3 cosα2−cosβ2−cosγ2+ 2 cosα cosβ cosγ… … … … 2.14
dengan :
s11 = b2 c2 sin2α
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 b2c ( 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
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
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.
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.
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.
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
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
(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 ( X-Ray Diffraction) dan SEM ( Scanning Electron Microscope).
2.6.1. XRD (X-Ray Diffraction)
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.
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)
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
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat Dan Bahan
3.1.1 Alat yang digunakan dalam penelitian :
1. Spektrofotometer Serapan Atom
Alat ini digunakan untuk menentukan kandungan logam berat debu vulkanik 2. Neraca Elektronik
Alat ini digunakan untuk mengukur massa debu vulkanik 3. Kantong Plastik
Alat ini digunakan untuk menyimpan debu vulkanik 4. Sendok
Alat ini digunakan untuk mengambil sampel dari kantongan plastik 5. Kertas Whatman
Alat ini digunakan untuk menyaring sampel yang telah diencerkan 6. Erlenmeyer
Alat ini digunakan sebagai tempat sampel yang telah diencerkan 7. Sarung Tangan
Alat ini digunakan untuk melindungi tangan dari bahan kimia berbahaya 8. Alat Destruksi
Alat ini digunakan untuk mencampur debu vulkanik dari berbagai tempat 9. Cetakan Sampel berbentuk silinder
Alat ini digunakan sebagai tempat debu vulkanik saat dilakukan penekanan 10.Penekan Hidraulik
11.XRD (X-Ray Diffraction)
Alat ini digunakan untuk mengetahui struktur kristal debu vulkanik / komposisi kimia debu vulkanik
12.SEM (Scanning Electron Microscope)
Alat ini digunakan untuk mengetahui mikrostruktur debu vulkanik
3.1.2 Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Debu vulkanik Gunung Sinabung yang meletus pada tanggal 29 April 2010.
3.2 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan, Laboratorium Material Tes Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan, Laboratorium Scanning Electron Microscope (SEM) Institut Teknologi Bandung (ITB) dan Laboratorium XRD (X-Ray Diffraction) Fisika UIN Syarif Hidayahtullah Jakarta.
3.3. Prosedur Analisis Sampel
3.3.1 XRD (X-Ray Diffraction)
Karakterisasi struktur kristal dilakuan dengan menggunakan metode difraksi sinar-x. Tujuan dilakukannya pengujian analisis struktur adalah untuk mengetahui perubahan fasa struktur bahan
yang digunakan untuk menentukan struktur suatu padatan kristalin adalah metode difraksi sinar-X serbuk (X- ray powderdiffraction) seperti terlihat pada Gambar 3.1.
Pengukuran sudut difraksi untuk sampel di lakukan pada kondisi optimum. Sudut pengamatan (2θ) dibatasi dari 0o – 180o. Pertama kali dilakukan untuk sampel
debu vulkanik Gunung Sinabung tanpa tekanan lalu 5 ton, , 10 ton, 15 ton, dan 17,5 ton. Penekanan masing – masing sampel akan diamati struktur dan perubahan konstanta kisi a, b dan c dengan difraktometer sinar-X. Dari pola difraksi masing – masing sampel akan diperoleh indeks miller hkl-nya dan dari hkl tersebut akan berhubungan dengan sudut difraksi. Didapatnya data hkl dan sudut difraksi maka akan diperoleh konstanta kisi. Dengan menggunakan hukum Bragg akan diperoleh pengaruh tekanan terhadap konstanta kisi.
(Jamaluddin K, 2010)
Gambar 3.1 Skema Prinsip Kerja XRD
Sampel berupa serbuk padatan kristalin yang memiliki ukuran kecil dengan diameter butiran kristalnya sekitar 10-7 – 10-4 m ditempatkan pada suatu plat kaca. Sinar-X diperoleh dari electron yang keluar dari filamen panas dalam keadaan vakum pada tegangan tinggi, dengan kecepatan tinggi menumbuk permukaan
3.3.2 SEM (Scanning Electron Microscope)
Scanning Electron Microscope (SEM) adalah alat yang dapat digunakan untuk mempelajari topografi permukaan suatu bahan. Pengamatan topografi permukaan dalam 3 dimensi, resolusi tinggi (50 Å) dan analisis kimia.
Prinsip kerja dari SEM adalah sebagai berikut:
1. Sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. 2. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju ke sampel.
3.Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai.
4. Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT).
(HTTP D. 2009)
3.4. Analisis Komposisi Logam Berat
Deret Standar
Larutan standar baku untuk Hg, Pb, Cd, Fe, Cu dan Zn adalah 1000 ppm ke dalam labu ukur 100 ml.
��������������� = ���.���������100/1000
��1000 �100%
Dengan :
Abs.Logam = harga absorber logam yang diperoleh fp = faktor pengenceran
W = massa sampel debu vulkanik gunung Sinabung
Analisis Kadar Seng (Zn), Ferum (Fe), Merkuri (Hg), Timbal (Pb), Cu
(Cuprum), dan Cadmium (Cd).
1. 1 gram sampel dimasukkan ke dalam labu ukur 500 ml, ditambahkan 10 ml Asam Nitrat 65 %
2. Dipanaskan sampai mendidih sampai asap putih muncul lalu didinginkan
3. Ditambahkan 100-200 ml Aquadest lalu dipanaskan kembali sampai larutan ± 100 ml dan didinginkan sampai suhu kamar (27oC)
4. Dilakukan pengenceran, lalu sampel dipindahkan ke labu ukur 500 ml dan disetarakan dengan aquadest sampai tanda batas
5. Lalu disaring dengan kertas Whatman 40 6. Filtrat siap untuk dianalisis
3.5 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian
Debu Vulkanik
Ayak
Cetak Berbentuk
Silinder
Variasi Tekan (0 – 0,89 x 10^8
Pa) Ditimbang
Sampel Uji
SEM XRD
AAS
Data
Hasil dan Pembahasan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Logam Berat
Data hasil analisis logam berat Debu vulkanik Gunung Sinabung dengan Spektrofotometer Serapan Atom pada lampiran dan dapat disalin kembali dari hasil penelitian (Felix, Nain Sinuhaji. 2011) seperti pada tabel 4.1 berikut ini :
Tabel 4.1 Komposisi Logam Berat Debu Vulkanik Gunung Sinabung (DVGS)
Yang Meletus Pada Tanggal 29 Agustus 2010
LoD Timbal (Pb) = < 50 ppm LoD Merkuri (Hg) = < 1 ppm LoD Kadmium (Cd) = < 10 ppm LoD Tembaga (Cu) = < 5000 ppm LoD Arsen (As) = < 10 ppm LoD Besi (Fe) = < 5000 ppm LoD Seng (Zn) = < 5000 ppm
LoD = Limit of Detection ppm = part per million
Komposisi logam berat Debu vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) yang ditampilkan pada tabel 4.1 di atas dianalisis bahwa DVGS mengandung logam berat Tembaga (Cu) = 46,35 ppm; Timbal (Pb) = < LoD; Kadmium (Cd) = < LoD; Arsen (As) = < LoD; Besi (Fe) = 4,37%; Seng (Zn) = 0,02% dan Merkury (Hg) = < 0,001 ppm. Logam berat Timbal (Pb); Kadmium (Cd); dan Arsen (As) memiliki komposisi lebih kecil dari batas deteksi (LoD). Debu vulkanik Gunung Sinabung (DVGS) mengandung logam berat Fe, Cu, Hg dan Zn dengan komposisi sangat rendah dibandingkan dengan LoD masing-masing unsur dan komposisi logam berat Pb, Cd dan As jauh lebih kecil dari LoD.
Tabel 4.2 Kondisi Optimum Analisis Unsur Cd, Cu, Pb
PARAMETER UNSUR
Pb Cu Cd
Panjang Gelombang, nm 217,0 324,0 228,0
Lebar celah, nm 1,0 0,5 0,5
Arus Lampu, mA 5 5 4
Laju Alir Cuplikan, ml/mnt 4,5 4,5 4,5
Laju Alir Udara, l/mnt 13,5 13,5 13,5
Laju Alir Asitelin, l/mnt 1,70 2,50 1,56
Tinggi Pembakaran 14 13 14,5
Tabel 4.3 Lineritas Konsentrasi Standard dan Batas Deteksi Pb, Cu dan Cd
Unsur Lineritas
Konsentrasi
Batas Deteksi
(ppm)
Pb 0,5 - 2,5 0,18
Cu 0,1 - 0,5 0,05
Cd 0,05 – 0,25 0,02
(Supriyato, 2007)
Pada tabel 4.2 dan 4.3 masing – masing disajikan data kondisi optimum analisis, lineritas konsentrasi dan batas deteksi unsur Pb, Cu dan Cd. Kondisi optimum analisis diperoleh dengan mengukur serapan yang optimum dengan panjang gelombang masing – masing unsur pada setiap perubahan parameter lebar celah, arus lampu, laju alir cuplikan dan asetilen, dan tinggi pembakar. Lineritas konsentrasi menunjukkan daerah kerja yang optimum masing – masing unsur dan batas deteksi diperoleh berdasarkan perhitungan statistik dari kurva kalibrasi masing – masing unsur. Kelayakan alat uji yang memenuhi persyaratan dengan perolehan kepekaan <0.040 ppm dan presisi alat uji <1%. (Supriyanto, 2007)
Logam berat yang beracun bagi manusia adalah Arsen (As), Merkury (Hg), Kadmium (Cd), Timbal (Pb), Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Besi (Fe). Tetapi logam berat DVGS yang memiliki kadar logam tinggi yang pertama adalah Besi (Fe) yaitu 4,37 % dan yang kedua adalah Tembaga (Cu) adalah 46,35 ppm dan berdasarkan data dari PerMenKes 1990 dan SNI 7387:2009 debu vulkanis Gunung Sinabung berbahaya bagi manusia karena mengandung logam berat yang berbahaya.
4.2. Analisis Struktur Akibat Pengaruh Tekanan
Analisis struktur kristal DVGS dilakukan dengan menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) yang dapat dilihat pada lampiran C. Dari Spektrum XRD yang diperoleh dapat dianalisis bahwa struktur kristal DVGS mengandung SiO2 (Silikon Dioksida)
Aluminium Silikat / Albite High (Ca Na, Si Al) dengan struktur Triklinik pada tiga puncak tertinggi. Dengan diketahuinya struktur kristal DVGS hexagonal, maka nilai konstanta kisi a dan c DVGS dapat dihitung dari persamaan 2.5 (perhitungan nilai konstanta kisi masing – masing tekanan terdapat pada lampiran A) yang kemudian dilihat pengaruh variasi tekanan terhadap konstanta kisi struktur kristal Debu vulkanik Gunung Sinabung seperti yang ditampilkan pada tabel 4.4 berikut ini :
Tabel 4.4 Harga konstanta kisi sebagai fungsi tekanan DVGS
No. Tekanan ( x 108 Pa) Konstanta Kisi
Dari data pada tabel 4.4 di atas dapat dilihat pengaruh tekanan terhadap konstanta kisi struktur kristal DVGS seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.1 berikut ini :
Gambar 4.1 Hubungan Tekanan Vs Konstanta Kisi a dan c, DVGS
