BAB l

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita temukan pencemaran ataupun

kerusakan pada berbagai macam materi yang ada di sekitar kita. Salah satu yang

menyebabkan kerusakan dan pencemaran itu sendiri adalah adanya radiasi terhadap

berbagai jenis materi. Akibat dari radiasi nuklir ini sangat berbahaya bagi kehidupan

manusia di bumi, walaupun ada juga yang mempunyai manfaat.

Radiasi merupakan salah satu bencana paling mematikan di dunia, tidak hanya

menyebabkan kematian namun juga menyebabkan orang yang hidup akan terpapar

sakit dalam jangka waktu yang lama. Salah satu contoh radiasi nuklir itu sendiri

adalah radiasi sinar gamma

B. Rumusan Masalah

C. Tujuan

BAB ll

PEMBAHASAN

A. Pengertian Radiasi

Radiasi merupakan energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel maupun

gelombang elektromagnetik (foton). Cahaya tampak, sinar UV yang kita terima

dari matahari dan sinyal transmisi dari tv dan komunikasi radio adalah bentuk radiasi

yang umum dalam kehidupan sehari-hari yang merupakan jenis radiasi non pengion.

Jenis radiasi bentuk gelombang elektromagnetik ini tidak mempunyai energi yang

cukup untuk mengionisasi materi yang dilintasinya. Sedangkan radiasi yang dikenal

sebagai sinar-x, gamma, alfa,  beta, neutron dan partikel berat lainnya merupakan

radiasi pengion karena radiasi tersebut memiliki energi yang cukup besar untuk

menginduksi reaksi ionisasi saat berinteraksi dengan materi sehingga terjadi

pelepasan elektron dari atom-atom penyusun materi yang dilintasinya. Sumber:

(http://dt.tp.ac.id/doc/radiasi+nuklir#download)

Radiasi telah ada sejak terbentuknya alam semesta dan menjadi bagian dari kehidupan

makhluk hidup. Radiasi akan selalu ada di sekitar kita sepanjang waktu dan tidak

mungkin untuk dihindari. Sumber radiasi terdapat pada tanah yang kita injak, udara

yang kita hirup, makanan yang kita makan, dan sistem tata surya. Berdasarkan

sumbernya, radiasi dapat dibedakan atas radiasi alam atau latar yang sudah ada di

alam sejak pembentukannya dan radiasi buatan yang sumbernya dibuat oleh manusia

dengan sengaja. Selama hidupnya manusia paling besar menerima paparan radiasi

dari alam khususnya gas radon. Sumber utama radiasi alam adalah radiasi kosmik

yang berasal dari benda langit di dalam dan luar tata surya, radiasi terestrial yang

berasal dari kerak bumi atau tanah dan radiasi internal yang berasal dari sejumlah

radionuklida yang ada di dalam tubuh manusia.

B. Pengaruh iradiasi gamma pada zat warna basa maxilon blue dalam air

Pengaruh Iradiasi pada Serapan Larutan Zat Warna. Larutan zat warna maxilon

blue sebelum diiradiasi mempunyai puncak serapan pada 𝝀=303 nm pada daerah UV

dan 𝝀=608 nm pada daerah tampak (Gambar 2, kurva 1). Iradiasi pada larutan zat

warna menyebabkan, serapan pada 𝝀=608 nm menurun dengan tajam dengan

bertambahnya dosis iradiasi. Pada dosis 1 kGy (kurva 3), serapan pada daerah tampak

tidak terlihat lagi. Hal ini karena gugus azo (N = N) yang terikat pada cincin aromatis

putus sehingga warna dalam larutan hilang.

Pada daerah UV yaitu 𝝀=303 nm, serapan menurun sangat lambat dengan

bertambahnya dosis. Serapan pada daerah uv hampir tidak terlihat pada dosis 2 kGy

(kurva 4). Puncak serapan pada 𝝀=303 nm, merupakan serapan dari cincin aromatis.

Untuk merusak cincin aromatis yang terdapat dalam molekul zat warna diperlukan

dosis yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan memutus ikatan azo. Hal ini karena

C-N mempunyai energi ikatan yang lebih rendah (291,6 kJ/mol) daripada C=C 607

kJ/mol (5). Hal ini berarti untuk memutus cincin aromatis diperlukan energi yang

lebih tinggi bila dibandingkan dengan gugus azo dalam molekul zat warna. Jadi pada

dosis rendah gugus azo akan terputus sehingga di dalam larutan masih tersisa senyawa

aromatis. Selanjutnya pada dosis yang lebih tinggi cincin aromatis akan pecah dan

terurai.

Pengaruh pH pada Iradiasi lanitan Zat Warna Maxilon blue. Spektrum serapan

larutan zat warna pada berbagai pH sebelum diiradiasi dapat dilihat pada Gambar 3.

Larutan zat warna mempunyai puncak serapan yang sama pada 𝝀 = 303 nm dan 𝝀 =

606 nm pada pH 3, 5 dan 7. Hal ini menunjukkan penambahan H3PO4 atau NaOH ke

dalam larutan tidak mempengaruhi Struktur molekul.. Pada pH basa (9) penambahan

NaOH ke dalam larutan menyebabkan efek hipokromik, karena intensitas serapan

pada 𝝀=608 nm menurun. Larutan dengan pH 12 di samping terjadi efek hipokromik

juga terjadi pergeseran hipsokromik, karena pergeseran panjang gelombang ke arah

yang lebih pendek yaitu dari 608 nm menjadi 425 nm (6).Hal ini menunjukkan telah

terjadi adanya perubahan Struktur molekul. Tingkat penguraian warna, A

didefinisikan sebagai

dimana a0 adalah intensitas serapan dari larutan sebelum diiradiasi pada 𝝀=303 nm,

sedangkan a adalah intensitas serapan larutan setelah diiradiasi. Gambar 4

menunjukkan hubungan antara A terhadap dosis iradiasi pada berbagai macam pH.

Kemiringan awal dari setiap kurva pada Gambar 4 merupakan nilai G (penguraian)

dari zat warna. Nilai G(penguraian) zat warna menunjukkan banyaknya molekul zat

warna yang terurai atau mengalami perubahan kimia setiap 100 eV energi yang

diserap. Nilai G (-penguraian awal larutan zat warna pada berbagai pH disajikan pada

Tabel 1.

Nilai G (penguraian) optimum (0,876) dicapai pada pH 5, meskipun pada pH 3

sampai dengan 7 zat warna tidak mengalami perubahan Struktur yang mengakibatkan

kemungkinan berkurangnya degradasi (Gambar 3). Hal ini mungkin dapat dijelaskan

dengan memakai data konstanta kecepatan reaksi spesies reaktif air dengan molekul

O2 pada pH yang berbeda. Pada pH netral reaksi spesi radikal (H, OH) dengan

molekul O2 adalah sebagai berikut (7):

Pada pH asam dan basa, akan terjadi reaksi 5 dan 6 sebagai berikut:

Dalam suasana asam radikal H dominan sehingga akan bereaksi dengan H

membentuk molekul hidrogen dan bereaksi dengan radikal OH membentuk H2O.

Pada reaksi 2 nilai konstanta kecepatan reaksinya lebih rendait bila dibandingkan

pada reaksi 8. Hal ini berarti dalam suasana asam H2O dalam larutan lebih sedikit

sehingga oksidasi lebih kecil.

Pada pH yang lebih tinggi terjadi reaksi sebagai berikut,

Terjadinya reaksi 9 dan 10, menyebabkan terjadinya deaktifasi e'> q dan OH.

Disamping itu pada pH basa telan terjadi efek hipokromik dan pergeseran

hipsokromik, karena pergeseran panjangngelombang ke arah yang lebih pendek yaitu

dari 608 nm menjadi 425 nm (Gambar 3). Hal ini berarti pada pH 12 molekul zat

warna mempunyai energi yang lebih tinggi, sehingga untuk merusak molekul zat

warna diperlukan energi yang lebih tinggi.

Pengurangan warna pada Iradiasi Zat Warna Maksilon blue. Larutan zat warna

mempunyai puncak serapan yang kuat pada 𝝀 = 608 nm (Gambar 2). Pengurangan

warna akibat iradiasi diamati dengan mengukur serapan larutan pada 𝝀 = 608 nm.

Persentasi pengurangan warna untuk larutan zat warna dengan konsentrasi awal antara

10 sampai dengan 106 ppm sebagai fungsi dari dosis iradiasi dapat dilihat pada

Gambar 6.

Secara umum kenaikan dosis iradiasi dari dosis O sampai dengan 4 kGy,

menyebabkan persentasi pengurangan warna dalam larutan meningkat. Larutan zat

warna dengan konsentrasi awal 10 dan 25 ppm, setelah diiradiasi dengan dosis 0,5

kGy wamanya telah hilang lebih besar dari 90%. Larutan zat warna dengan

konsentrasi awal antara 50 sampai dengan 100,6 ppm, warna larutan hilang lebih

besar dari 90% setelah diiradiasi dengan dosis 2 kGy.

Penentuan Orde Reaksi dan Konstanta Kecepatan Reaksi. Penentuan orde reaksi dan

konstanta kecepatan reaksi zat warna yang diiradiasi dengan metode kecepatan awal,

dilakukan dengan membuat plot antara (dC/dt) terhadap konsentrasi awal (Co)

(Gambar 6).

Dari persamaan dengan nilai r = 0,995, maka diperoleh persamaan kecepatan

penguraian zat warna:

Persamaan kecepatan penguraian yang diperoleh dengan metode kecepatan,

menunjukkan bahwa penguraian zat warna mempunyai orde reaksi pseudo orde satu

dengan konstanta kecepatan reaksi 1,4 x 102 menit 1 Analisis Senyawa Hasil

Penguraian. pH larutan zat warna maxi Ion blue setelah diiradiasi secara umum

menunjukkan adanya penurunan (Gambar7). Larutan dengan pH awal 3,3; 5,0; 7,0;

9,0; dan 12,0 setelah diiradiasi dengan dosis 4 kGy, menunjukkan penurunan pH

larutan masing- masing menjadi 3,0; 3,8; 3,7; 8,5 dan 10,4. Penurunan ini terjadi

karena senyawa maxilon blue telah terurai menjadi produk yang bersifat asam yaitu

asam-asam organik. Asam-asam organik yang terbentuk diduga sebagai asam oksalat,

suksinat, formiat, asetat, dan propionat. Identifikasi larutan dilakukan dengan alat

KCKT untuk mengetahui adanya senyawa-senyawa tersebut. Gambar 8a adalah

kromatogram larutan standar asam oksalat, suksinat, formiat, asetat dan propionat

masing-masing dengan waktu retensi 4,8; 8,583; 9,642; 10,475 dan 12,467 menit.

Gambar 8b adalah kromatogram larutan sampel hasil penguraian. Pada Gambar 8b

terlihat bahwa sampel hasil iradiasi hanya mempunyai satu puncak dengan waktu

retensi 4,82 menit.

Pendekatan waktu retensi dari senyawa hasil penguraian dengan waktu retensi

senyawa standar asam organik, dapat diasumsikan bahwa puncak dengan waktu

retensi 4,82 menit adalah asam oksalat. Hasil perhitungan secara kuantitatif dari asam

oksalat yang terbentuk dapat dilihat pada Tabel 2. Terlihat bahwa makin tinggi dosis

iradiasi, konsentrasi asam oksalat makin besar.

Tabel 2. Konsentrasi asam oksalat dalam larutan hasil iradiasi, laju dosis 5 kGy/jam,

Zwo = 25 ppm.

C. Pengaruh radiasi gamma pada DNA

DNA yang random. Clustered damage didefinisikan sebagai dua atau lebih kerusakan

(basa teroksidasi, basa hilang, atau  strand breaks) yang terjadi pada suatu tempat

tertentu dalam struktur heliks DNA. Dosis sangat rendah sekitar 0,01 Gy dapat

menimbulkan kerusakan  clustered DNA, yang keseluruhan terdiri dari 20% double

strand breaks dan 80% jenis kerusakan DNA lainnya. Total clustered damage akibat

radiasi pengion 3 – 4 kali lebih besar dari double strand breaks dan nampaknya tidak 

terjadi pada sel yang tidak di radiasi. Tingkat  clustered damage yang terjadi segera

setelah paparan radiasi dapat digunakan sebagai dosimeter yang relatif sensitif.

Karena kumpulan kerusakan tersebut tidak dapat diperbaiki dan terakumulasi dalam

sel, maka dapat dideteksi pada waktu yang lebih lama setelah paparan.

Kerusakan yang terjadi pada DNA dan kromosom dapat menyebabkan sel tetap hidup

atau mati yang sangat bergantung pada proses perbaikan yang terjadi secara

enzimatis. Bila proses perbaikan berlangsung dengan baik dan tepat/sempurna dan

juga tingkat kerusakan yang dialami sel tidak terlalu parah, maka sel bisa kembali

normal seperti keadaannya sebelum terpapar radiasi. Bila proses perbaikan

berlangsung tetapi tidak tepat maka akan dihasilkan sel yang tetap dapat hidup tetapi

telah mengalami perubahan. Artinya sel tersebut tidak lagi seperti sel semula, tetapi

sudah menjadi sel yang baru atau terubah/abnormal tetapi hidup. Selain itu, bila

tingkat kerusakan yang dialami sel sangat parah atau bila proses perbaikan tidak

berlangsung dengan baik maka sel akan mati.

D. Pengaruh radiasi gamma pada polimer

1. Tahapan Reaksi

Rekombinasi – tidak ada perubahan sifat

Pemotongan Rantai – kehilangan kekuatan dan pemanjangan

Pengikatan Silang- Peningkatan kekuatan dan penurunan elongasi

Kombinasi antara rekombinasi, pemotongan rantai, dan pengikatan silang.

2. Degradasi Polimer

Iradiasi Gamma terhadap spesies hidup adalah menginduksi dalam DNA

ganda dan mencegah sterilisasi replikasi heliks.

Kerusakan pada polimer akibat sinar gamma terjadi dengan mekanisme

yang sama

3. Dasar Fakta

Semua plastik dapat dipengaruhi oleh radiasi.

Beberapa efek yang menguntungkan atau diabaikan sementara yang

lainnya tidak

4. Beberapa plastik yang tidak dapat disterilkan dengan radiasi

Polyacetal (berubah menjadi debu)

Polypropylene (tidak menetap)

Teflon (berubah menadi lilin)

PVDF

5. Kerusakan akibat Radiasi

Gambar berikut menunjukkan polietilen dari non-sterile acetabular cangkir; di

bawah adalah polietilen retak

6. Cangkir disterilkan pada gambar bagian kanan sudah rapuh dan telah kehilangan

banyak kekuatannya; cangkir yang tidak steril lainnya memiliki jauh lebih besar

elongasi dan mempertahankan kekuatan dan daktilitas.

E. Pengaruh radiasi gamma pada sel tubuh manusia

Efek genetik.

Efek biologi dari radiasi ionisasi pada generasi yang belum lahir disebut efek genetik.

Efek  ini  timbul  karena  kerusakan  molekul  DNA  pada  sperma  atau ovarium 

akibat  radiasi.  Atau,  bila  radiasi  berinteraksi  dengan  makro  molekul DNA, dapat

memodifikasi struktur molekul ini dengan cara memecah kromosom atau mengubah

jumlah DNA yang terdapat dalam sel melalui perubahan informasi genetik  sel.  Tipe

ini  dapat  menimbulkan  penyakit  genetik  yang  diteruskan  ke generasi berikutnya.

Efek somatik

Bila organisme  (seperti manusia)  yang  terkena  radiasi mengalami kerusakan

biologi  sebagai  akibat  penyinaran,  efek  penyinaran  tersebut  diklasifikasikan

sebagai  efek somatik. Efek  ini  tergantung  pada  lamanya  terkena  radiasi  sampai

pertama timbulnya gejala kerusakan radiasi. Selanjutnya diklasifikasikan sebagai efek

somatik jangka pendek atau jangka panjang.

Efek somatik jangka pendek

Efek ini timbul dalam waktu beberapa menit, jam, atau minggu sejak penyinaran

radiasi. Efek  dari  dosis  yang  tinggi  terlihat  dengan  gejala:  mual,  lemas,  eritema 

(kemerahan abnormal  di  kulit),  epilasi  (rontoknya  rambut),  gangguan  darah, 

gangguan  entistimal, demam  dan  terkelupasnya  lapisan  luar  kulit,  berkurangnya 

jumlah  sperma  pada  pria, kemandulan  tetap  atau  sementara  dari  wanita  dan 

pria,  serta  kerusakan  sistem  syaraf pusat (pada dosis radiasi yang sangat tinggi).

Menurut  International Commision Radiation Protection (ICRP-60) untuk orang

dewasa sehat,  dosis  yang  menyebabkan  kematian  pada  50%  populasi  yang 

terpajan  radiasi seluruh tubuh dalam waktu 60 hari (Lethal Dose 50/60) berkisar

antara 2,5-5 Gray (2500-5000 rad), dengan dosis rerata sekitar 3,5 Gray (3500 rad).

Dengan demikian, seseorang diharapkan tidak akan mengalami kematian setelah

terpajan radiasi seluruh tubuh dengan dosis  di  bawah  1  Gray  (1000  rad)  selama 

individu  tersebut  tidak  dalam  kondisi  sakit sebelum terkena pajanan radiasi. Bila 

dosis  yang  diterima antara  6-10  Gray,  kebanyakan  individu  akan  mengalami

kematian,  kecuali  bila  segera mendapat  penanganan medis  yang  tepat  untuk

mencegah terjadinya infeksi dan perdarahan. Di atas 10 Gray, kematian akan terjadi

meskipsun telah dilakukan usaha seperti transplantasi sumsum tulang dari donor yang

sesuai. Agar  efek  biologis  akibat  radiasi  tidak  terjadi,  atau  bila  harus  terjadi  di 

bawah  dosis ambang,  dalam  pelaksanaan  diperlukan  prosedur  penggunaan  untuk 

menjamin terhindarnya dari pajanan radiasi.

F. Photonuklir

Dalam interaksi sebuah foton berenergi hυ>¿ beberapa MeV yang masuk dan keluar

dari inti yang kemudian teremitasi menjadi reaksi proton (γ , p) dan reksi neutron (γ , n

). Reaksi proton terkontribusi langsung.

G. Hamburan Reyleigh

adalah hamburan elastis dari cahaya atau radiasi elektromagnetik lain oleh partikel

lain dengan jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya, yang bisa berupa

suatu atom atau molekul. Hal ini dapat terjadi ketika cahaya melawati benda padat

yang transparan dan cairan, tetapi yang paling menonjol terlihat pada gas.

hamburan Rayleigh dari sinar matahari pada atmosfer yang bersih adalah alasan

utama mengapa langit berwarna biru: hamburan Rayleigh dan awan-dimediasi

berkontribusi untuk menyebarkan cahaya (sinar marahari langsung).

 

Warna biru langit disebabkan oleh hamburan cahaya matahari dari molekul atmosfer.

hamburan ini, disebut hamburan Rayleigh, lebih efektif pada panjang gelombang

pendek (ujung biru spektrum terlihat).

Nah gan

yang I itu adalah koefisien hamburan Rayleigh yang berbanding terbalik dengan

panjang gelombang pangkat 4. jadi kalo makin kecil panjang gelombang makin besr

juga koefisien hamburannya. dan gelombang terpendek yang bisa masuk melewati

atmosfer bumi adalah gelombang tampak warna biru sama ungu (tapi karena sebagian

dari gelombang ini UV jadi susah tembus atmosfer)

Perhatikan bahwa biru langit lebih jenuh ketika Anda melihat lebih jauh dari

matahari. Hamburan hampir putih di dekat matahari dapat dikaitkan dengan hamburan

Mie, yang tidak terlalu tergantung pada panjang gelombang.

 

 

http://weneveralone4ever.wordpress.com/2011/11/01/rayleigh-scattering-hamburan-

rayleigh/

Penyebab Langit Berwarna Biru, Awan Berwarna Putih dan Senja Berwarna Jingga

H.  

Mungkin pernah terlintas di pikiran kita mengapa langit berwarna biru dan awan

berwarna putih ??? oleh karena hal itulah melalui artikel ini saya akan coba

menjelaskan fenomena alam tersebut berdasarkan kajian ilmiah.

Perlu diketahui bahwa beberapa partikel kecil dan molekul dalam atmosfer

mempunyai kemampuan untuk menghamburkan (Scattering) radiasi matahari ke

segala arah. Semua partikel dan molekul yang mampu menghamburkan cahaya

disebut Penghambur / Scatterers, termasuk di dalamnya partikel yang dihasilkan oleh

industri manusia. Hamburan sendiri dapat dibagi menjadi dua, yaitu hamburan

Rayleigh dan hamburan Mie.

Langit berwarna biru disebabkan oleh hamburan Rayleigh yang merupakan hamburan

selektif dan hanya efektif menghamburkan spektrum tertentu dari cahaya. Sebagai

contoh, molekul udara seperti Oksigen dan Nitrogen adalah molekul kecil yang lebih

efektif menghamburkan spektrum violet dan biru yang merupakan gelombang visual 

terpendek dengan panjang gelombang (λ) 3800-4200 Å dan 4500-4800 Å (1Å= 10-8

cm) sehingga koefisien hamburan menjadi lebih tinggi

Hal tersebutlah yang menyebabkan langit berwarna biru karena sebagian besar gas

penyusun atmosfer bumi terdiri atas gas Oksigen dan Nitrogen dengan presentasi

Oksigen sebesar 21% dan Nitrogen 78%. Hamburan Rayleigh juga bersifat merata di

segala arah, itulah sebabnya  warna biru pada langit terlihat sama jika di lihat dari

segala arah.

Jenis hamburan yang selanjutnya adalah Mie. Hamburan Mie tidak merata. Ada 2

macam Mie:

Mie Scattering Small Particle

Penghamburan ini terjadi ketika besar jari-jari partikel di atmosfer sama dengan

besarnya panjang gelombang tenaga radiasi yang berinteraksi. Penyebab utama

hamburan mie adalah uap air dan debu di atmosfer.

Mie scaterring small particle menyebabkan langit berwarna Jingga saat senja. Udara

banyak mengandung partikel kecil seperti debu dan air sehingga partikel akan

memantulkan cahaya ke segala arah. Karena yang lebih banyak dipantulkan adalah

gelombang dengan panjang gelombang yang lebih panjang, maka terlihat gelombang

tampak warna Merah atau Orange. 

Mie Scaterring Large Particle

Penghamburan ini terjadi ketika besar jari-jari partikel di atmosfer jauh lebih besar

daripada besar panjang gelombang yang berinteraksi. Pemendaran ini disebut juga

‘Hamburan Non Selektif.

Jari-jari partikel atmosfer berkisar antara 5-10 mikrometer. Biasanya partikel ini di

atmosfer berupa air hujan. Ukuran jari-jari partikel tersebut dirasa cukup besar

mengingat besar panjang gelombang tampak yang berinteraksi berada pada rentang

0.4 – 0.7 mikrometer.

Karena dalam penghamburan mie large particle penghamburan panjang gelombang

tampak dan infra merah berjumlah kurang lebih sama maka berakibat hamburan ini

tidak selektif terhadap panjang gelombang sehingga cahaya biru, hijau dan merah

dihamburkan dengan jumlah yang sama dan menyebabkan kabut dan awan tampak

Putih.