4 radioaktif A.
PENEMUAN SINAR RADIOAKTIF
B.
SIFAT-SIFAT SINAR RADIOAKTIF
C.
PELURUHAN RADIOAKTIF
D. REAKSI INTI E.
LAJU PELURUHAN DAN WAKTU PARO (t1/2)
F.
PENGGUNAAN DAN BAHAYA RADIOAKTIF
Kebutuhan manusia akan sumber energi semakin meningkat, karena jumlah penduduk yang semakin banyak, dan juga adanya perubahan gaya hidup manusia. Dalam memenuhi kebutuhan itu para ahli mencari sumber energi alternatif, sebagai ganti energi dari fosil yang semakin menipis persediaannya. Salah satu di antaranya adalah sumber energi nuklir, yang dapat menghasilkan energi sangat besar. Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari reaksi inti atom dengan bahan baku unsur radioaktif. Unsur radioaktif adalah unsur yang intinya tidak stabil. Unsur radioaktif disebut juga radioisotop atau radionuklida. Unsur ini berusaha menstabilkan diri dengan cara memancarkan radiasi (sinar) yang disebut sinar radioaktif.
138
KIMIA XII SMA
Dalam mempelajari zat radioaktif diharapkan anda dapat mendeskripsikan unsur-unsur radioaktif dari sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia, kegunaan, dan bahayanya. Hubungan antara konsep yang satu dengan yang lain dapat kamu perhatikan peta konsep berikut.
ZAT RADIOAKTIF berguna dalam bidang
industri
ISOTOP RADIO AKTIF
perub. inti
mengalami
mengalami bersifat
kedokteran pertanian biologi kimia
sinar-α sinar β sinar γ bersifat
muatan negatif
massa sangat kecil kecepatan tinggi
hidrologi PLTN
daya tembus besar
daya tembus sangat besar
tak bermassa
tak bermuatan
mengionkan
peluruhan laju peluruhan persamaan reaksi
daya tembus besar muatan positif massa 4 sma
A. PENEMUAN RADIOAKTIF Pada tahun 1895 Williem K. Rontgen menemukan sinar-X dengan jalan menembakkan sinar katoda pada pelat aluminium. Para ilmuwan menyadari bahwa ada beberapa unsur yang dapat memancarkan sinar tertentu, walaupun pada saat itu belum memahami tentang sifat sinar tersebut, mengapa unsur tersebut memancarkan sinar? Pada tahun 1896, Henry Becquerel mengamati garam uranium yang dapat memancarkan radiasi. Radiasi yang dipancarkan ini dapat menghitamkan
KIMIA XII SMA
pelat film meskipun film tersebut ditutup rapat dengan kertas hitam. Henry Becquerel mengatakan bahwa garam uranium memancarkan sinar secara spontan. Unsur yang memancarkan sinar secara spontan disebut unsur radioaktif dan sinar yang dipancarkan ini disebut sinar radioaktif. Kemudian pada tahun 1898 suami istri Piere Curie dan Marie Curie dapat menemukan unsur polonium (Po) dan radium (Ra) yang juga bersifat radioaktif. Pada tahun 1903 Ernest Rutherford menemukan sinar yang bermuatan positif disebut sinar alfa (α), yang merupakan inti helium (He). Rutherford juga menemukan sinar bermuatan negatif yang disebut sinar beta (β). Pada waktu itu pula Paul Ulrich Villard menemukan sinar yang tidak bermuatan disebut sinar gamma (γ). Sinar ini merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek. Pada tahun 1905 Einstein mengemukakan adanya hubungan masa dengan energi dalam rumus E = mc2
E = energi (erg) m = massa (gram)
c
= kecepatan cahaya (3 x 1010 cm/detik)
Dari rumus di atas, 1 gram materi dapat dihasilkan energi sebesar 9. 1020 erg atau setara dengan ledakan 20.000 ton TNT. Pada saat ini sudah banyak ilmuwan yang memikirkan bagaimana memanfaatkan energi yang terkandung dalam atom untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia, serta bagaimana mengatasi dampak negatif dari pemanfaatan energi tersebut.
Latihan 1 1. Apakah yang dimaksud dengan gejala keradioaktifan? 2. Sebutkan sinar atau unsur radioaktif yang ditemukan oleh: a. Rontgen b. Pierre Curie dan Marie Curie c. Ernest Rutherford d. Paul Ulrich Villard
139
140
KIMIA XII SMA
B. SIFAT-SIFAT SINAR RADIOAKTIF Meskipun tidak dapat dilihat dengan mata namun secara umum sinar radioaktif memiliki sifat-sifat: • menghitamkan pelat film, • dapat mengionkan gas yang dilewati, • memiliki daya tembus yang besar, serta • menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (mengalami fluoresensi). Sinar yang dipancarkan unsur radioaktif ada tiga macam, yaitu sinar alfa (α), sinar beta (β), dan sinar gamma (γ). Perbedaan ketiga jenis sinar tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. Sinar α Sinar β Sinar γ 1. merupakan inti - merupakan elektron - merupakan gelombang helium, bermasa 4 berkecepatan tinggi, e l e k t r o m a g n e t i k , dan bermuatan +2, tidak bermassa dan tidak bermassa dan bermuatan, simbolnya 42α atau bermuatan negatif tidak satu (-1), simbolnya simbolnya 00γ 4 He 2 0 β atau 0 e -1 -1 daya ionisasi α > β > γ - daya ionisasinya kecil 2. daya ionisasinya
besar 3. daya kecil
tembusnya - daya tembus α < β < γ
- daya tembusnya besar
Dengan jenis muatan yang dimilikinya, bila sinar radioaktif dilewatkan dalam medan magnet maka akan terurai sebagai berikut. a. Sinar alfa (α): akan tertarik ke medan magnet negatif. b. Sinar beta (β): tertarik ke medan magnet positif. c. Sinar gamma (γ): tidak dibelokkan oleh medan magnet, seperti pada gambar. γ β α
+++++ +++++ +++++ +++++ +++++
______ ______ ______ ______ ______
medan magnet
medan magnet
zat radioaktif Gambar 4.1 Pengaruh medan magnet terhadap sinar radioaktif
KIMIA XII SMA
Latihan 2 1. Sebutkan sifat sinar alfa, beta dan gamma apabila sinar tersebut didekatkan pada medan magnet! 2. Bagaimana daya tembus sinar alfa, beta dan gamma? 3. Tuliskan simbol sinar alfa, beta dan gamma!
C. PELURUHAN RADIOAKTIF 1. Kestabilan inti Inti atom terdiri atas netron dan proton. Proton bermuatan positif, sedangkan netron tidak bermuatan (netral). Netron dalam inti berfungsi menjaga gaya tolak-menolak antarproton. Oleh karena itu kestabilan inti ditentukan oleh perbandingan banyaknya proton dengan netron. Jika digambarkan grafik nomor atom (jumlah proton) terhadap jumlah netron pada inti yang stabil (tidak radioaktif), akan diperoleh suatu grafik berupa pita yang dinamakan pita kestabilan inti (stability band). C Pada grafik kestabilan inti di 209 Bi samping terlihat bahwa 83 120 • unsur dengan nomor atom 138Ba (Z) 1 sampai dengan 20 stabil 56 100 n n pita kestabilan bila =1. p =2 80 p n A (n)
neutron
p =1
60
84 Kr 36
B
40 20
40Ca 20
• Unsur dengan nomor atom (Z) 21 sampai dengan 83 n > 1 atau sekitar stabil bila p
1,5 (kurva membelok ke atas) • Unsur dengan nomor atom 20 40 60 80 lebih dari 83 (Z > 83), pita (Z) proton terputus. Hal ini menunjukA = kelebihan neotron (di atas pita kestabilan) kan bahwa semua unsur B = kelebihan proton (di bawah pita kestabilan) C = nomor atom besar (di seberang pita kestabilan) yang nomor atomnya lebih Gambar 4.2 Grafik pita kestabilan inti besar dari 83 tidak ada yang stabil (semua bersifat radioaktif). Di samping itu dari grafik pita kestabilan inti juga bisa dilihat, bahwa unsur-unsur yang tidak stabil (bersifat radioaktif) berada di luar pita kestabilan.
141
142
KIMIA XII SMA
Unsur-unsur yang tidak stabil tersebut, berusaha menstabilkan diri dengan cara memancarkan sinar radioaktif (meluruh). Peluruhan adalah peristiwa perubahan unsur radioaktif menjadi unsur stabil yang disertai dengan pemancaran sinar atau partikel radioaktif. Adapun partikel yang dipancarkan unsur radioaktif ini dapat berupa: proton
= 11 p
netron
= 10 n
elektron = -01 e positron = +01 e Pada reaksi peluruhan ini berlaku hukum kekekalan massa dan muatan yang dirumuskan: mA n
A B C m n
→ prB + qsC
= unsur radioaktif = unsur stabil = sinar atau partikel radioaktif =p+q =r+S
2. Jenis peluruhan Berdasarkan letaknya pada grafik pita kestabilan peluruhan unsur radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu: a. Peluruhan unsur radioaktif yang berada di atas pita kestabilan Unsur yang terletak di atas pita kestabilan mempunyai jumlah ⎛n ⎞ netron yang terlalu besar ⎜ terlalu besar⎟ , untuk mengurangi ⎝p ⎠ netron tersebut dilakukan 2 cara, yaitu: 1) Pemancaran sinar β (elektron) dengan mengubah netron menjadi proton Contoh: 10 n → 11P + -11 e 14 C 6
→ 147 N + - 01 e
2) Pemancaran netron Contoh: 25 He → 42 He + 01n 137 53 He
1 → 136 53 He + 0 n
KIMIA XII SMA
b. Peluruhan unsur radioaktif yang berada di bawah pita kestabilan Unsur yang terletak di bawah pita kestabilan mempunyai jumlah ⎛n ⎞ proton yang terlalu besar ⎜ terlalu kecil⎟ , untuk mengurangi ⎝p ⎠ proton dilakukan dengan 2 cara, yaitu: 1) Pemancaran positron (elektron yang bermuatan positif) dengan mengubah proton menjadi neutron Contoh: 11 p → 01n + +01e 11 6C
→ 115 B + +01e
2) Penangkapan elektron pada kulit K (kulit terdekat dengan inti) n akan menghasilkan kenaikan harga karena menambah p jumlah netron Contoh: 11 p → -01e + 00 n 7 4 Be
→ -01e + 73 Li
c. Peluruhan unsur radioaktif yang berada di seberang pita kestabilan Unsur yang terletak diseberang pita (Z > 83) gaya tolak-menolak antar proton sedemikian besarnya, sehingga berapapun jumlah netron tidak mampu menjaga kestabilan inti atom, maka untuk mengurangi proton dan netron dengan cara memancarkan sinar α. 234 4 Contoh: 238 92 U → 90 n + 2 He
Latihan 3 1. Stabilkah unsur di bawah ini? Berikan alasannya! a. 146 C
b. 24 12 Mg
c. 24 11Na
2. Apabila suatu unsur radioaktif terletak di atas pita kestabilan, langkahlangkah apakah yang dilakukan supaya unsur tersebut mencapai keadaan stabil? 3. Reaksi peluruhan a. 25 He → 42 He + X
207 b. 211 83 Bi → 81Ti + Y
Partikel apakah X dan Y tersebut?
143
144
KIMIA XII SMA
D. REAKSI INTI Reaksi inti adalah reaksi antara suatu inti atom dengan inti atom lain sehingga terbentuk satu atau lebih inti baru.
1. Reaksi penembakan (Reaksi transmutasi) Transmutasi adalah reaksi penembakan suatu inti atom dengan partikel dasar atau inti unsur lain sehingga berubah menjadi inti baru. Pada tahun 1919, Ernest Rutherford berhasil untuk pertama kalinya melakukan penembakan inti. Ia menembak atom nitrogen dengan partikel alfa sehingga terbentuk atom oksigen dan disertai dengan pemancaran proton. 14 4 17 1 7 He + 2 He → 8 O + 1p
Penulisan reaksi inti di atas dapat dinyatakan dengan notasi:
14 N+ 7
partikel penembak partikel yang dipancarkan 17 nuklida hasil reaksi (α, p) 8O nuklida yang ditebak
Beberapa reaksi transmutasi yang telah berhasil dilakukan: 1.
39 1 36 4 19 K + 1H → 18 Ar + 2 α
3. 126 C + 21H → 137 N + 01n
2.
9 4 12 1 4 Be + 2 He → 6 C + 0 n
4.
27 1 24 4 13 Al + 0 n → 11Na + 2 He
Pada reaksi penembakan, sebagai peluru (proyektil) dapat digunakan paritkel-partikel dasar seperti α, β, netron atau netron, tetapai dapat pula digunakan inti atom unsur lain seperti 126 C, 147 N , dan 168 O. Contoh: 238 24 247 92 U + 7 N → 99 Es +
(
)
24 247 501 n disingkat: 238 92 U 7 N, 5n → 99 Es
2. Reaksi fisi (Reaksi pembelahan) Pada tahun 1938, Otto Hahn (1879 – 1968) dan Lise Meitner (1878 – 1968) melakukan percobaan membombardir uranium dengan menggunakan partikel netron. Uranium ini terbelah menjadi 2 nuklida baru yang lebih ringan (mengalami fisi) dan memiliki massa hampir sama. Reaksi fisi uranium menghasilkan energi yang sangat besar disertai dengan pancaran netron. 235 1 92 141 92 U + 0 n → 36 Kr + 56 Ba +
301 n + energi
Tiga buah netron yang dihasilkan ini dapat menembak atom-atom uranium lain sehingga terjadi reaksi berantai. Jika reaksi ini terkontrol, akan terjadi reaksi seperti pada bom atom.
KIMIA XII SMA
3. Reaksi fusi (Reaksi penggabungan) Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti yang kecil menjadi satu inti lebih besar disertai dengan pemancaran energi Contoh: 21 H + 31H → 42 He + 01n + energi Reaksi yang terjadi di matahari adalah contoh reaksi fusi di alam.
Latihan 4 1. Tuliskan persamaan reaksi peluruhan dari: a. peluruhan alfa dari 242 96 Cm b. Peluruhan beta dari 24 11 Na 2. Lengkapi reaksi inti di bawah ini! a.
210 4 88 Ra → 2 He + ....
f.
246 12 96 Cm + 6 C → .... +
4 01 n
b.
49 0 25 Mn → 1e + ....
g.
235 160 72 1 92 U → 62 Sm + 30 Zn + .... 0 n
c.
218 214 85 At → 83 Bi + ....
h.
253 256 1 99 Es + ... → 110 Md + 0 n
d.
24 24 11 Na → 12 Mg + ....
i.
250 11 98 Cf + 5 B → ....
e.
109 4 47 Ag → 2 He + ....
j.
235 87 92 U → 35 Br + .... + 2n
4n
E. LAJU PELURUHAN DAN WAKTU PARO (t1⁄2) Waktu paro (t1⁄2) adalah waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separo (setengah) dari jumlah semula. Peluruhan tergolong reaksi orde satu sehingga waktu paronya tidak tergantung pada jumlah zat mula-mula, berapapun jumlah radioisotop mula-mula, selalu diperlukan waktu yang sama agar separonya meluruh. Masing-masing unsur radioaktif mempunyai harga waktu paro yang sudah tertentu, misal unsur 146 C memiliki waktu paro 5730 tahun. Unsur 214 84 Po
1,6 x 10-4 detik unsur 222 empat hari. Bila mula-mula terdapat 86 Rn
10 gram 146 C maka setelah 5730 tahun akan tersisa 5 gram, dan 5730 tahun kemudian tersisa 2,5 gram. Dari keterangan tersebut diperoleh rumus sebagai berikut.
145
146
KIMIA XII SMA
Nt ⎛ 1 ⎞ = No ⎝ 2 ⎠
n
atau 2 , 303 log
t ⎛ N⎞ n= ⎝ No ⎠ t 12
t 1 = waktu paro 2 t
= waktu peluruhan
t1 = 2
0, 693 λ
No = jumlah zat radioaktif mula-mula Nt = jumah zat radioaktif yang masih tersisa pada waktu t λ = tetapan peluruhan Contoh 1. Sebanyak 20 gram zat radioaktif mempunyai waktu paro 10 tahun disimpan selama 30 tahun. Berapa gram zat yang masih tersisa. Jawab: n=
t 30 = =3 t 1 2 10
Nt No
=
⎛ 1⎞ ⎝ 2⎠
n
→
Nt 20
Nt
=
⎛ 1⎞ ⎝ 2⎠
3
1 8 20 Nt = = 2, 5 8 20
=
Jadi, sisa zat setelah 30 tahun = 2,5 gram b. Waktu paro 210 83 Bi adalah 5 menit. Berapa hari waktu yang diperlukan untuk menjadikan unsur tersebut tinggal Jawab: Nt ⎛ 1 ⎞ = No ⎝ 2 ⎠ 1 1n = 8 2 n=3
n
t =3 5 t = 15 hari
Jadi, waktu yang diperlukan = 15 hari
1 dari jumlah semula? 8
KIMIA XII SMA
Latihan 5 1. Waktu paro Radon-222 adalah 3,823 hari. Berapakah tetapan laju peluruhan 222Rn? 2. Therapy leukemia menggunakan radioisotop posfor -32. Posfor -32 mempunyai waktu paro 14,28 hari. Berapa % sample tersisa setelah 35 hari? 3. Laju peluruhan mula-mula 41Ar adalah 34,5 desintegrasi/menit, sedangkan setelah 75 menit laju peluruhannya adalah 21,5 desintegrasi/menit. Berapa waktu paro 41Ar? 4. Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paro 5 bulan. Berapa bulan unsur tersebut meluruh jika masih tersisa 25%? 5. Waktu paro kerbon adalah 5730 tahun. Jika mula-mula terdapat karbon sebanyak 20 gram. Berapa gram karbon yang tersisa setelah 1910 tahun?
F. PENGGUNAAN DAN BAHAYA RADIOAKTIF 1. Penggunaan Isotop Dengan menggunakan alat pencacah Geiger Muller dapat diketahui adanya radiasi atau intensitas radiasi dan juga dapat ditentukan jumlah radioisotop yang terdapat dalam suatu bahan. Dengan melihat sifatsifat radioisotop dan radiasi yang dipancarkan, maka radioisotop dapat digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, misalnya: bidang kedokteran, industri, pertanian, hidrologi, kimia, biologi, dan lain-lain. Penggunaan radioisotop dapat dibedakan menjadi radioisotop sebagai perunut dan radioisotop sebagai sumber radiasi. a. Radioisotop digunakan sebagai perunut Radioisotop sebagai perunut dapat digunakan dalam berbagai bidang, antara lain sebagai berikut. • Bidang kedokteran 1) Isotop Na-24 (dalam NaCl) untuk meneliti peredaran darah dalam tubuh manusia. 2) Isotop I-131 untuk mempelajari kerja getah tiroid yang terdapat dalam kelenjar gondok/tiroid 3) Isotop Fe-59 untuk mempelajari kecepatan pembentukan sel darah merah dalam tubuh. • Bidang pertanian 1) Untuk mempelajari cara pemupukan yang cocok pada suatu tanaman dengan isotop P-32. 2) Untuk menentukan umur tanaman yang tepat dalam pemberian pupuk.
147
148
KIMIA XII SMA
• Bidang biologi 1) Isotop C-14 dan isotop O-18 digunakan untuk mempelajari fotosintesis pada tumbuhan 2) Radioisotop Na dan K digunakan dalam penelitian permeabilitas selaput sel. • Bidang hidrologi 1) Untuk mengetahui kebocoran suatu bendungan. 2) Untuk mengukur kecepatan aliran sungai atau aliran air dalam tanah dan pembentukan sedimentasi. • Bidang industri Untuk pengujian bahan pakaian sintetis. • Bidang arkeologi Untuk mengukur umur fosil digunakan radioisotop C-14 sebagai perunut. • Radioisotop dapat digunakan dalam menentukan mekanisme reaksi kimia dan proses biologi antara lain sebagai berikut. 1) Reaksi esterifikasi Reaksi esterifikasi yaitu reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dan alkohol. Reaksinya: O O || || R – C – OH + R' – OH ← R – C – OR' + H2O → Untuk mengetahui apakah molekul air yang terjadi terbentuk dari H yang berasal dari karboksilat dan OH dari alkohol atau sebaliknya, maka dapat digunakan isotop O-18 sebagai bagian dari gugus OH pada alkohol, dan ternyata bahwa isotop O-18 terdapat pada ester. Reaksinya: O O || || R – C – OH + R' – 18O-H → R – C – 18O-R' + H2O Tetapi bila isotop O-18 sebagai bagian OH pada gugus O 18 karboksil ( − C − CH) ternyata isotop O-18 terdapat pada molekul air. Reaksinya: O O || || R – C – O18H + R' – OH → R – C – OR' + H2O18
KIMIA XII SMA
Dengan demikian jelas bahwa molekul air yang terbentuk berasal dari OH pada gugus karboksil yang berikatan dengan H dari alkohol. b) Reaksi fotosintesis Pada reaksi fotosintesis digunakan radioisotop O-18. Reaksinya: klorofil
6CO 2 + 6H 2 O18 ⎯ ⎯⎯⎯→ C6 H12 O 6 + 6O 218 sinar matahari
Bila isotop O-18 terdapat pada H2O , maka isotop O-18 akan terdapat pada O2. Dari reaksi ini menunjukkan bahwa O2 hasil fotosintesis berasal dari peruraian air (H2O). b. Radioisotop digunakan sebagai sumber radiasi. Radioisotop sebagai sumber radiasi dapat digunakan dalam berbagai bidang antara lain sebagai berikut. • Bidang kedokteran, mislanya isotop Co-60 untuk terapi penyakit kanker. • Bidang pertanian, misalnya digunakan untuk 1) Memberantas hama penyakit dengan teknik hama jantan mandul. Hama jantan disinari dengan sinar radioaktif sehingga mandul, kemudian dilepaskan di daerah yang diserang hama tersebut, sehingga perkawinan antara hama jantan yang mandul dengan betina tidak menghasilkan keturunan, maka perkembangbiakan hama akan terganggu. 2) Memperoleh bibit unggul. 3) Mengawetkan hasil pertanian bahan makaan • Bidang industri, misalnya untuk sebagai berikut. 1) Mengukur ketebalan kaca. 2) Mengukur ketebalan kertas. 3) Menguji bahan tanpa merusak bahan tersebut. 4) Mengendalikan produksi timah dalam pembuatan kaleng. • Bidang hidrologi, misalnya digunakan untuk menentukan pengendapan lumpur di sungai dan di danau. Pembuatan isotop-isotop radioaktif (radioisotop) dilakukan dalam reaktor atom dengan jalan penembakan suatu inti atom dengan netron. Contoh: 32 14 35 Pembuatan 131 53 I , 15 P , 6 C , dan 16 S
149
150
KIMIA XII SMA
a.
130 1 431 52Te + 0 n → 52 I + γ
c.
14 1 14 1 7 N + 0 n → 6 C + 1H
b.
32 1 32 1 16 S + 0 n → 15 P + 1H
d.
35 1 35 1 17 Te + 0 n → 16 S + 1H
Indonesia telah memiliki beberapa reaktor atom, antara lain: 1) Reaktor Triga Mark II di Bandung Diresmikan tahun 1972 sebagai reaktor penelitian. 2) Rekator Kartni di Yogyakarta Diresmikan tahun 1979 sebagai reaktor penelitian. 3) Reaktor serba guna siwabesi di Puspitek Serpong Jawa Barat Reaktor ini selain untuk penelitian juga untuk memproduksi isotop-isotop radioaktif dan berbagai kebutuhan yang ada kaitannya dengan keradioaktifan.
2. Bahaya Unsur Radioaktif Selain mempunyai banyak kegunaan, penggunaanradioaktif dapat juga membahayakan bagi kehidupan makhluk hidup, khususnya manusia dan lingkungan. Radiasi yang dipancarkan oleh zat radioaktif dapat merusak jaringan dan sel-sel tubuh manusia, tergantung dari jumlah intensitas yang diterima oleh tubuh. Makin banyak radiasi yang diterima oleh tubuh, maka mengakibatkan rusak atau matinya sel-sel sehingga kekebalan daya tahan tubuh menjadi berkurang. Jaringan yang paling peka terhadap radiasi adalah mata, sumsum tulang belakang, dan fungsi reproduksi. Beberapa gejala akibat radiasi zat radioaktif yang berlebihan antara lain sebagai berikut. • Kerusakan genetis Dapat berakibat makhluk menjadi mandul/steril, atau terjadi kelainan-kelainan pada keturunan misalnya wajah buruk, cacat, dan sebagainya. • Katarak (kerusakan lensa mata). • Leukemia (kanker darah). • Kerusakan kulit/sarcoma • Kerusakan sistem saraf. • Kerusakan sel pembentuk sel darah.
Latihan 6 1. Sebutkan kegunaan radioisotop sebagai: a. perunut b. sumber radiasi 2. Di bidang kimia, radioisotop dapat digunakan untuk menentukan mekanisme reaksi kimia. Beri contoh dan jelaskan!
KIMIA XII SMA
nc i u K a Ka t nuklida zat radioaktif peluruhan waktu paro pita grafik kestabilan pita kestabilan transmutasi fisi fusi sinar α sinar λ sinar γ radioisotop
RANGKUMAN • Zat/unsur radioaktif adalah unsur yang intinya tidak stabil sehingga dapat memancarkan sinar radioaktif. • Sinar radioaktif terdiri dari: sinar alfa, sinar beta dan sinar gamma. • Inti atom terdiri dari proton dan netron akan saling berinteraksi sehingga inti atom bersifat stabil. • Stabilitas inti atom ditentukan oleh perbandingan jumlah proton dan netron sehingga nuklida-nuklida dapat digolongkan menjadi nuklida yang stabil dan nuklida yang tidak stabil. • Nuklida-nuklida yang tidak stabil akan mengalami peluruhan berubah menjadi nuklida yang stabil dan dibagi 3 kelompok sebagai berikut. a. Daerah di atas pita kestabilan. b. Daerah di bawah pita kestabailan. c. Daerah di seberang pita kestabilan. • Reaksi inti ialah reaksi yang terjadi antara suatu inti atom dengan inti atom lain sehingga terbentuk satu/atau lebih inti baru • Macam-macam reaksi inti a. Transmutasi (reaksi penembakan) adalah penembakan inti atom dengan partikel dasar atau inti unsur lain menjadi unsur lain yang berbeda dengan unsur semula. b. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan suatu inti menjadi nuklida baru yang massanya hampir sama. c. Reaksi fusi (reaksi penggabungan) adalah reaksi penggabungan beberapa inti yang lebih berat disertai pemancaran energi.
151
152
KIMIA XII SMA
• Waktu paro: waktu yang diperlukan zat radioaktif untuk berkurang menjadi separo (setengah) dari jumlah semula. Rumus =
Nt ⎛ 1 ⎞ = No ⎝ 2 ⎠ t n= 1 t 2
n
• Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paro yang berbeda. • Radioisotop adalah isotop-isotop radioaktif. • Radioisotop sebagai perunut dapat digunakan dalam bidang kedokteran, pertanian, biologi, hidrologi, industri, arkeologi, dan kimia. • Radioisotop sebagai sumber radiasi dapat digunakan dalam bidang kedokteran, pertanian industri dan hidrologi. • Beberapa gejala akibat radiasi zat radioaktif antara lain: kerusakan genetis, mata katarak, kanker darah/leukemia, kulit rusak, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf. • Radioisotop dapat dibuat dalam reaktor atom dengan jalan penembakan suatu inti atom dengan netron, misalnya: 14 7N+ 32 16 N +
1 0n → 1 0n →
14 6C + 32 15 C +
1 1H 1 1H
• Kegunaan radioisotop a. Sebagai perunut dalam berbagai bidang ilmu seperti kedokteran, pertanian, biologi, kimia, arkeologi b. Sumber radiasi dalam bidang kedokteran, pertanian, industri, hidrologi. c. Sumber energi dalam PLTN
KIMIA XII SMA
P
ELATIHAN SOAL
I. Pilihlah huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat! 1. Yang pertama kali menemukan sinar radioaktif adalah .... a. Villard b. Rutherford c. Henry Becquerel d. Dalton e. Thomson 2. Berikut ini adalah sifat-sifat radioaktif: 1. dibelokkan oleh medan listrik ke kutub negatif 2. partikel bermuatan positif dua bermassa empat dan daya tembusnya paling kecil 3. bermassa satu dan tidak mempunyai muatan 4. merupakan yang identik dengan elektron dalam medan listrik 5. daya ionnya besar Yang merupakan sifat sinar radioaktif alfa adalah .... a. 1 – 3 – 4 d. 1 – 2 – 5 b. 2 – 4 – 5 e. 3 – 4 – 5 c. 2 – 3 – 5 3. Suatu unsur dikatakan bersifat radioaktif, apabila .... a. dalam medan magnet dapat terurai b. dapat memancarkan cahaya dalam gelap c. dapat memancarkan gelombang-gelombang radio d. mempunyai isotop lebih dari 2 macam e. dapat memancarkan sinar radioaktif dengan sendirinya
4. Partikel-partikel yang berperan dalam kestabilan inti adalah .... a. proton dan elektron b. proton dan neutron c. neutron dan positron d. positron dan neutron e. positron dan elektron 5. Isotop 23 meluruh menjadi 11 Na 22 10 Na
dengan memancarkan ....
a. proton d. elektron b. positron e. sinar α c. neutron 6. Suatu isotop yang tidak stabil yang terletak di bawah kurva kestabilan inti akan memancarkan .... a. elektron d. sinar γ b. neutron e. proton c. positron 7. Pada reaksi inti berikut: 68 1 65 30 Za + 0 n → 28 I +
x. Partikel x adalah .... a. neutron b. partikel α c. partikel β d. positron e. proton 8. Pada reaksi transmutasi 27 13 Al (α, n) yx p, maka harga x dan y masing-masing adalah .... a. 29 dan 15 b. 30 dan 14 c. 31 dan 14 d. 30 dan 15 e. 31 dan 15
153
154
KIMIA XII SMA
9. Perhatikan reaksi peluruhan berikut ini. A
B
238 234 234 92 U → 90Th → 91Pa
A dan B adalah .... a. β dan γ d. β dan α b. γ dan β e. α dan γ c. α dan β 10. Proses yang menyebabkan kenaikan nomor atom sebanyak satu satuan adalah .... a. emisi proton b. emisi sinar β c. emisi sinar γ d. emisi sinar α e. tingkat elektron 11. Apabila 7N14 ditembaki dengan neutron, maka inti nitrogen akan berubah menjadi 6C14 disertai pemancaran .... a. partikel neutron b. partikel proton c. sinar α d. sinar β e. sianr γ 1 94 12. Pada proses 235 92 U + 0 n → 38 Sr 139 + 54Xe
... terjadi pelepasan .... a. satu partikel α b. satu partikel β c. dua perike β d. 3 neutron e. 2 neutron 13. Apabila suatu zat radioaktif selama 120 hari hanya tinggal 6,25%, maka waktu paro adalah .... a. 8 hari d. 24 hari b. 10 hari e. 30 hari c. 16 hari
14. Sebuah fosil berupa tulang binatang diteliti di laboratorium ternyata mengandung 12,5% 14 6 C.
Jika waktu paruh (t1⁄2)
dari C-14 adalah 5730 tahun, maka umur fosil adalah .... a. 2865 tahun b. 5730 tahun c. 11460 tahun d. 17190 tahun e. 19600 tahun 15. Co-60 digunakan pada pengawetan makanan karena Co-60 adalah .... a. bersifat stabil b. memancarkan beta c. memancarkan gamma d. memancarkan positron e. memancarkan alfa 16. Pernyataan berikut menunjukkan beberapa penggunaan radioaktif .... 1. pemuliaan tanaman 2. mendeteksi jenis penyakit 3. sterilisasi alat-alat kedokteran 4. mempelajari reaksi pengesteran Yang termasuk penggunaan isotop radioaktif sebagai perunut adalah .... a. 1 – 4 d. 1 – 3 b. 2 - 4 e. 2 - 3 c. 1 – 2 17. Di bawah ini merupakan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi, kecuali .... a. mengukr ketebalan kaca b. mengukur ketebalan kertas c. mengawetkan makanan d. memperoleh bibit unggul e. mengetahui kebocoran bendungan
KIMIA XII SMA
18. Radioisotop yang digunakan untuk mempelajari kelenjar gondok adalah .... a. Na–24 d. P–32 b. Fe–58 e. Si–29 c. I–131 19. Radioisotop yang digunakan dalam penelitian peredaran darah tubuh manusia dalah ....
a Na–24 d. K–39 b. Na–23 e. O–18 c. Ca–40 20. Untuk mempelajari reaksi pengesteran digunakan isotop radioaktif .... a. C-14 d. O-16 b. O-18 e. Na-24 c. Na-23
II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini! 1. Jelaskan pengertian: a. unsur radioaktif b. sinar radioaktif c. nuklida 2. Sebutkan perbedaan antara sinar α, β dan γ! 3. Selesaikan persamaan reaksi inti berikut: a.
16 2 14 8 O + 1D → 7 N + ....
b.
239 4 ... 94 Pu + 2 He → ... N
c.
238 92 U(....,
+ +01e
4n )246 98 C
d. 199 F (p , n ) ... Ne 4. Suatu zat radioaktif diukur aktivitasnya pada tanggal 26 Desember 2005 jam10 pagi menunjukkan angka 72000 cpm. Ketika diukur lagi pada tanggal 1 Januari 2006 jam 10 pagi menunjukkan angka 900 cpm. Tentukan waktu paruh zat radioaktif tersebut! 5. Sebutkan kegunaan dari nuklida: a.
60 27 Co
b. 131 53 I c.
24 11 Na
155
