LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI “DOSIMETRI FRICKE

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI
“DOSIMETRI FRICKE”
ABSTRAK
Dosimetri kimia adalah suatu zat kimia yang memberikan tanggapan yang dapat diukur berdasarkan
perubahan kimia apabila zat tersebut diiradiasi. Salah satu dosimetri kimia yang banyak dipakai adalah
dosimetri Fricke. Telah dilakukan pengukuran dosis radiasi terhadap larutan dosimeter Fricke (larutan
FeSO4) yang dibuat dari padatan (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O dan kemudian dilarutkan dengan H2SO4 0,8 N
dengan cara mengukur absorbansinya sebelum dan sesudah diiradiasi. Larutan dosimeter Fricke yang telah
dibuat diiradiasi dengan cara meletakkan larutan tersebut di atas konveyor dengan kecepatan 0,9 cm/detik.
Kemudian diiradiasi dengan berkas elektron yang dipercepat dari MBE dengan dosis sebesar 71, 8 kGy.
Analisis Fe (II) dilakukan dengan metode fenantrolina, sedangkan pengukuran absorbansi dilakukan
dengan menggunakan spektrofotometer uv-vis. Dalam percobaan ini juga dilakukan uji pengaruh efek
scavenger terhadap larutan dosimeter Fricke dengan menambahkan kitosan ke dalam larutan Fricke. Dari
hasil pengukuran dan perhitungan diperoleh nilai dosis serap untuk larutan yang telah diiradiasi yaitu untuk
larutan FeSO4 setelah iradiasi sebesar 86,53 kGy, sedangkan untuk larutan Fricke + kitosan setelah iradiasi
sebesar 9,82 kGy.
TATA KERJA
Alat
Peralatan dan fasilitas yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya adalah : Mesin Berkas Elektron
350 keV/10mA, kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Spektrofotometer dengan perangkat lunak Genesys CTA
Reader, spektrofotometer UV-Vis, berbagai piranti gelas, wadah cuplikan dari kaca berbentuk baki, neraca
analitik, dan vial-vial plastik, pH meter.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain : (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O, H2SO4 0,8 N, aquadest,
kitosan, fenantrolin, larutan basa.
Cara Kerja
1. Preparasi Sampel
Dibuat larutan sampel FeSO4 5 mM dengan cara melarutkan 0,4909 gram (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O ke
dalam H2SO4 0,8 N kemudian ditandabataskan hingga 250mL. Larutan sampel dibagi ke dalam 3 gelas
plastik (sampel tidak diiradiasi, sampel diiradiasi, sampel yang ditambah kitosan dan diiradiasi).
Kemudian ditentukan massa jenisnya.
2. Iradiasi Sampel dan Penentuan Dosis Radiasi
1 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Larutan sampel disiapkan ke dalam wadah kaca dan diberi label. Sampel diiradiasi dengan dosis iradiasi
sebesar 71,8 kGy dan tegangan 300 kV, arus disesuaikan dengan dosis yang diinginkan dan kecepatan
konveyor 0,9 cm/detik. Waktu iradiasi cuplikan kira-kira 13 detik. Iradiasi film CTA yang telah
diiradiasi didiamkan dalam suhu kamar selama 2 jam, kemudian diukur rapat optiknya (absorbansinya)
menggunakan spektrofotometer. Rapat optik CTA tersebut sebanding dengan dosis serap.
3. Analisis cuplikan hasil degradasi
Analisis kuantitatif dilakukan untuk mengetahui perubahan akibat iradiasi berdasarkan perubahan
intensitas atau pengurangan intensitas warna menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Pengukuran
intensitas warna dilakukan pada panjang gelombang tertentu pada kondisi terjadi penyerapan
maksimum.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dosimeter Fricke merupakan salah satu jenis pengukur dosis serap yang dipakai sebagai dosimeter
acuan karena absorbsinya yang tinggi dan mempunyai hubungan yang linier terhadap dosis serap. Proses
2+
irradiasi dapat mengoksidasi ion Fe
3+
menjadi ion Fe . Oksidasi ini akan menyebabkan terjadinya
perubahan rapat optik pada larutan dosimeter sehingga dapat dimanfaatkan untuk pengukuran dosis radiasi.
Jumlah ion ferri (Fe3+) yang terbentuk sebanding dengan besar perubahan rapat optik dan dapat diukur
secara teliti dengan metode spektrofotometri. Keunggulan dari dosimeter Fricke ini antara lain adalah
7
apabila laju dosis dari sumber yang diukur tidak melebihi 2.10 Gy/s dan temperatur tidak menyimpang
selama proses irradiasi, maka laju dosis sumber tidak berpengaruh terhadap hasil pengukuran.
Tingkat perubahan rapat optik pada pemantau Fricke cukup linier dengan dosis radiasi yang
diterima, sehingga perhitungan dosisnya dapat dilakukan menggunakan suatu faktor konversi yang
menunjukkan hubungan antara dosis dan tingkat perubahan rapat optik larutan.
Pada percobaan ini larutan induk yang mengandung ion ferro (Fe2+) dibuat dengan konsentrasi
sebesar 5 mM dan menggunakan pelarut H2SO4 0,8 N. Larutan ini kemudian dibagi menjadi tiga bagian.
Pertama tidak diiradiasi, kedua diiradiasi tanpa kitosan, dan yang ketiga diiradiasi menggunakan kitosan.
Kitosan disini berfungsi sebagai scavenger atau pemangsa radikal.
Proses iradiasi dengan MBE ini menghasilkan elektron cepat yang kemudian dapat mengionisasi
atau mengeksitasi sistem di sekitarnya. Akibat terjadinya ionisasi primer, sekunder, dan ionisasi lanjutan
yang mungkin terjadi, maka akan menyebabkan kerusakan molekul air yang terjadi dalam waktu yang
sangat singkat. Ion-ion yang terbentuk akan bereaksi dengan molekul-molekul air lain yang belum
•
•
terionisasikan dan menghasilkan ion-ion baru serta dapat terbentuk radikal bebas seperti H dan OH .
Radikal bebas ini sifatnya sangat reaktif sehingga mudah bereaksi. Radikal bebas tersebut juga ada yang
•
•
•
bersifat sebagai oksidator kuat, yaitu radikal OH . Apabila radikal OH dan OH saling bereaksi maka akan
terbentuk H2O2.
2 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
•
•
OH + OH  H2O2
H2O2 adalah peroksida yang juga bersifat sebagai oksidator kuat sehingga akan mudah menyerang molekul
lain. Dengan demikian, dosimeter Fricke dapat digunakan untuk mengukur dosis berdasarkan reaksi
oksidasi ion ferro menjadi ion ferri.
Analisis kuantitatif untuk mengetahui perubahan densitas optik, dalam hal ini absorbansi dari
larutan Fricke sebelum dan setelah diiradiasi dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer uv-vis pada
panjang gelombang 508 nm. Analisis yang dilakukan adalah dengan metode fenantrolina. Reaksi ion ferro
atau besi (II) dengan fenantrolina akan membentuk kompleks jingga-merah [(C12H8N2)3Fe]2+ sehingga
dapat dianalisis menggunakan spektrofotometer uv-vis.
Dari hasil analisis dapat diketahui bahwa terjadi perubahan absorbansi sebelum dan setelah iradiasi.
Absorbansi larutan mengalami penurunan setelah diiradiasi. Hal tersebut menunjukkan bahwa terjadi
penurunan jumlah ion ferro (Fe2+). Penurunan tersebut dikarenakan ion ferro tersebut teroksidasi menjadi
ion ferri (Fe3+) sehingga absorbansinya menurun. Dari perhitungan diperoleh hasil sebagai berikut :
Dosis serap untuk larutan FeSO4 setelah iradiasi sebesar 86,53 kGy.
Dosis serap untuk larutan FeSO4 + kitosan setelah iradiasi sebesar 9,82 kGy.
Pada percobaan ini dilakukan perlakuan yang berbeda pada larutan FeSO4 yang diiradiasi yaitu larutan
FeSO4 yang ditambah dengan kitosan dan larutan FeSO4 tanpa penambahan kitosan, dimana kedua larutan
tersebut memberikan hasil atau dosis serap yang berbeda. Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan,
diperoleh bahwa dosis serap dari larutan FeSO4 dengan penambahan kitosan lebih kecil dari pada larutan
FeSO4 tanpa penambahan kitosan. Hal ini dikarenakan kitosan tersebut berfungsi sebagai scavenger,
dimana scavenger disini bertindak sebagai pemangsa radikal yang dihasilkan dari interaksi radiasi MBE
dengan larutan FeSO4. Dengan semakin berkurangnya radikal karena dimangsa (ditarik) oleh kitosan
tersebut, maka akan menyebabkan berkurangnya ion Fe(II) yang teroksidasi menjadi ion Fe(III) karena
radikal tersebut yang menyebabkan ion ferro teroksidasi menjadi ion ferri. Semakin berkurangnya ion ferro
yang teroksidasi menunjukan dosis radiasi yang diserap oleh larutan FeSO4 tersebut akan semakin kecil, hal
ini telah dijelaskan sebelumnya bahwa ion ferro yang dioksidasi sebanding dengan dosis radiasi yang
diabsorpsi oleh larutan Fricke tersebut (larutan FeSO4).
KESIMPULAN
1.
Dosimeter Fricke merupakan salah satu jenis pengukur dosis serap yang dipakai sebagai dosimeter
acuan berdasarkan perubahan absorbansi larutan sebelum dan sesudah iradiasi akibat terjadinya
oksidasi ion Fe2+ menjadi ion Fe3+.
2.
Dosis serap untuk larutan FeSO4 setelah iradiasi sebesar 86,53 kGy.
3.
Dosis serap untuk larutan FeSO4 + kitosan setelah iradiasi sebesar 9,82 kGy.
3 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
4.
Kitosan dapat berperan sebagai scavenger atau pemangsa radikal ketika ditambahkan ke dalam larutan
FeSO4 dan kemudian diiradiasi.
DAFTAR PUSTAKA
Christina P,Maria dan Megasari,Kartini.2007.Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan dan
Contoh Aplikasinya.Yogyakarta : STTN-BATAN
Thamrin, M. Thoyib dan Mukhlis Akhadi.1997. Buletin ALARA 1 (2), 27-33 (1997) “Dosimetri Gamma
Dosis Tinggi Dalam Kegiatan Industri”.Jakarta : Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan
Radiasi - BATAN
Thamrin, M. Thoyib dkk.2004.Buletin ALARA Volume 5 No. 2 & 3 Halaman 89-96 “Pengukuran Dosis
Serap Dengan Dosimeter Kimia”.Jakarta : Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir –
BATAN
Asisten,
Yogyakarta, 19 Januari 2011
Praktikan,
Maria Christina P, S.ST
Dyah Kumala Sari
4 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215