BAB I
UNSUR RADIO AKTIF
A. Latar
Belakang
Suatu
zat radioaktif (radioactive substance) dapat didefinisikan sebagai
sesuatu yang memiliki sifat untuk mengemisikan radiasi secara spontan yang
mampu berjalan melewati lembaran-lembaran logam dan zat-zat lain yang tak
tembus terhadap cahaya. Radiasi tersebut berlaku dengan cara yang sama seperti
pada cahaya terhadap suatu pelat fotografi, menyebabkan fluoresensi bertanda
dalam zat-zat tertentu dan memberikan konduktivitas listrik pada udara.
Berdasarkan
hasil penelitian W.C Rontgen tersebut, maka Henry Becquerel pada
tahun 1896 bermaksud menyelidik sinar X, tetapi secara kebetulan ia menemukan
gejala keradioaktifan. Pada penelitiannya ia menemukan bahwa garam-garam
uranium dapat merusak film foto meskipun ditutup rapat dengan kertas hitam.
Menurut Becquerel, hal ini karena garam-garam uranium tersebut dapat
memancarkan suatu sinar dengan spontan. Peristiwa ini
dinamakan radio aktivitas spontan.
B. Unsur
Radioaktif
Unsur
atau zat radioaktif adalah unsur atau zat yang mempunyai inti tidak stabil,
sehingga dapat menjadi inti atom yang lain.
Tokoh-tokoh
penemu zat radioaktif :
W.
C. Rontgen :
Penemu sinar X ( sinar Rontgen )
H.
Bacuerel :
Penemu Uranium
P.
Curie dan M. Curie :
Penemu Polonium dan Radium
1. Sinar-sinar
Radioaktif
Radiasi
yang dipancarkan oleh zat raioaktif adalah partikel alfa, beta dan gamma yang
kemudian disebut sinar alfa, beta, gamma.
Sinar-sinar
radioaktif mempunyai sifat-sifat:
-
Dapat menembus kertas atau lempengan
logam tipis.
-
Dapat mengionkan gas yang disinari.
-
Dapat menghitamkan pelat film.
-
Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS
dapat berpendar (fluoresensi).
-
Dapat diuraikan oleh medan magnet
menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β,
dan γ.
dan γ.
2. Macam-macam
sinar radioaktif
a. Sinar
Alfa (α)
Radiasi
ini terdiri dari seberkas sinar partikel alfa. Radiasi alfa terdiri dari
partikel-partikel yang bermuatan positif dengan muatan +2 dan massa atomnya 4.
Partikel ini dianggap sebagai inti helium karena mirip dengan inti atom helium.
Sewaktu menembus zat,sinar α menghasilkan sejumlah besar ion. Oleh karena
bermuatan positif partikel α dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik.
Partikel alfa memiliki daya tembus yang rendah. Partikel-partikel alfa bergerak
dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1 –10 persen
kecepatan cahaya.
b. Sinar
Beta (β)
Berkas
sinar β terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan negatif dan partikel β
identik dengan elektron. Sinar beta mempunyai daya tembus yang lebih besar
tetapi daya pengionnya lebih kecil dibandingkan sinar α . Berkas ini dapat
menembus kertas aluminium setebal 2 hingga 3 mm. Partikel beta juga dibelokkan
oleh medan listrik dan medan magnet , tetapi arahnya berlawanan dari partikel
alfa. Selain itu partikel β mengalami pembelokan yang lebih besar dibandingkan
partikel dalam medan listrik maupun dalam medan magnet. Hal itu terjadi karena
partikel β mempunyai massa yang jauh lebih ringan dibandingkan partikel α.
c. Sinar
Gamma
Beberapa
proses peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel α atau β menyebabkan inti
berada dalam keadaan energetik, sehingga inti selanjutnya kehilangan energi
dalam bentuk radiasi elektromagnetik yaitu sinar gamma. Sinar gamma mempunyai
daya tembus besar dan berkas sinar ini tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun
medan magnet. Sinar gamma mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek.
3. Partikel Dasar
Nama
|
Lambang
|
Muatan
|
Massa
|
Alfa
|
α
= He
|
+
2
|
4
|
Beta
|
β =
e
|
–
1
|
0
|
Gamma
|
Γ
|
0
|
0
|
Netron
|
N
|
0
|
1
|
Sinar
X
|
X
|
0
|
0
|
Positron
|
β =
e
|
+1
|
0
|
Proton
|
p =
H
|
+
1
|
1
|
Detron
|
p =
H
|
+
1
|
2
|
Triton
|
p =
H
|
+
1
|
3
|
4. Pita
kestabilan
Yang
dimaksud dengan pita kestabilan adalah tempat dimana isotop-isotop stabil
berada.
a. Pemancaran
sinar Beta
Peristiwa
ini terjadi jika isotop yang berada diatas pita kestabilan (nilai >
dari isotop stabilnya) ingin menycapai kestabilan.
Contoh
: F→ Ne + e
b. Pemancaran
Positron
Peristiwa
ini terjadi jika isotop yang berada dibawah pita kestabilan (nilai <
dari isotop stabilnya) ingin menycapai kestabilan.
Contoh
: F→ O + e
c. Pemancaran
Sinar Alfa
Peristiwa
ini terjadi jika isotop yang berada disembarang pita kestabilan ingin mencapai
kestabilan terjadi umumnya pada inti-inti yang mempunyai nomor atom diatas 83.
Contoh
: Rn→ Po + He
a.
Dampak
negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain:
-
Radiasi
zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat radioaktif
dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkan
kekebalan tubuh.
kekebalan tubuh.
-
Radiasi
zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan
kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.
-
Radiasi
zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih,
sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.
-
Radiasi
zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda
kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.
6.
Pengaruh
Radiasi pada Makhluk Hidup
Akibat radiasi yang melebihi dosis yang
diperkenankan dapat menimpa seluruh tubuh atau hanya lokal. Radiasi tinggi
dalam waktu singkat dapat menimbulkan efek akut atau seketika sedangkan radiasi
dalam dosis rendah dampaknya baru terlihat dalam jangka waktu yang lama atau
menimbulkan efek yang tertunda. Radiasi zat radioaktif dapat memengaruhi
kelenjarkelenjar kelamin, sehingga menyebabkan kemandulan. Berdasarkan dari
segi cepat atau lambatnya penampakan efek biologis akibat radiasi radioaktif
ini.
efek radiasi dibagi menjadi seperti berikut.
a.
Efek
segera
Efek ini muncul kurang dari satu tahun sejak
penyinaran. Gejala yang biasanya muncul adalah mual dan muntah muntah, rasa
malas dan lelah serta terjadi perubahan jumlah butir darah.
b.
Efek
tertunda
Efek ini muncul setelah lebih dari satu tahun sejak
penyinaran. Efek tertunda ini dapat juga diderita oleh turunan dari orang yang
menerima penyinaran.
BAB
II
PELURUHAN
INTI
A. Struktur
Inti
Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang
disebut nukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya
disebut nuklida. Inti atom tersusun
dari proton dan neutron. Suatu inti dengan
jumlah nucleon(proton + neutron) tertentu disebut nuklida. Suatu
nuklida dilambangkan sebagai berikut.
X
= lambing atom
A
= nomor massa = jumlah proton + neutron
Z
= nomor atom = jumlah proton
Bila ditinjau dari nomor massa, nomor atom, dan
jumlah neutronnya, nuklida dapat dikelompokan sebagai berikut.
Macam-macam
nuklida:
1. Isotop:
nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda.
2. Isobar:
nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton
berbeda.
3. Isoton:
nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.
B. Reaksi
pada Inti
Reaksi yang terjadi di inti atom
dinamakan reaksi nuklir. Jadi Reaksi nuklir melibatkan perubahan yang
tidak terjadi di kulit elektron terluar tetapi terjadi di inti atom. Reaksi
nuklir memiliki persamaan dan perbedaan dengan reaksi kimia biasa. Persamaan
reaksi nuklir dengan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.
-
Ada kekekalan muatan dan kekekalan massa
energi.
-
Mempunyai energi pengaktifan.
-
Dapat menyerap energi (endoenergik) atau
melepaskan energi (eksoenergik).
Perbedaan
antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.
-
Nomor atom berubah.
-
Pada reaksi endoenergik, jumlah materi
hasil reaksi lebih besar dari pereaksi, sedangkan dalam reaksi eksoenergik
terjadi sebaliknya.
-
Jumlah materi dinyatakan per partikel
bukan per mol.
-
Reaksi-reaksi menyangkut nuklida
tertentu bukan campuran isotop.
Reaksi nuklir dapat ditulis seperti contoh di atas
atau dapat dinyatakan seperti berikut. Pada awal dituliskan nuklida sasaran,
kemudian di dalam tanda kurung dituliskan proyektil dan partikel yang
dipancarkan dipisahkan oleh tanda koma dan diakhir perumusan dituliskan nuklida
hasil reaksi.
1. Reaksi
Pembelahan Inti
Sesaat
sebelum perang dunia kedua beberapa kelompok ilmuwan mempelajari hasil reaksi
yang diperoleh jika uranium ditembak dengan neutron. Otto
Hahn dan F. Strassman, berhasil mengisolasi suatu senyawa unsur
golongan II A, yang diperoleh dari penembakan uranium dengan neutron. Mereka
menemukan bahwa jika uranium ditembak dengan neutron akan menghasilkan beberapa
unsur menengah yang bersifat radioaktif. Reaksi ini disebut
reaksi pembelahan inti atau reaksi fisi.
Contoh
reaksi fisi.
Dari
reaksi fisi telah ditemukan lebih dari 200 isotop dari 35 cara sebagai hasil
pembelahan uranium-235. Ditinjau dari sudut kestabilan inti, hasil pembelahan
mengandung banyak proton. Dari reaksi pembelahan inti dapat dilihat bahwa
setiap pembelahan inti oleh satu neutron menghasilkan dua sampai empat neutron.
Setelah satu atom uranium-235 mengalami pembelahan, neutron hasil pembelahan
dapat digunakan untuk pembelahan atom uranium-235 yang lain dan seterusnya
sehingga dapat menghasilkan reaksi rantai. Bahan pembelahan ini harus cukup
besar sehingga neutron yang dihasilkan dapat tertahan dalam cuplikan itu. Jika
cuplikan terlampau kecil, neutron akan keluar sehingga tidak terjadi reaksi
rantai.
2. Reaksi
Fusi
Pada
reaksi fusi, terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi
inti yang lebih berat. Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi lebih besar
daripada energy yang dihasikan reaksi fisi dari unsur berat dengan massa yang
sama. Perhatikan reaksi fusi dengan bahan dasar antara deuterium dan litium
berikut.
Reaksi-reaksi
fusi biasanya terjadi pada suhu sekitar 100 juta derajat celsius. Pada suhu ini
terdapat plasma dari inti dan elektron. Reaksi fusi yang terjadi pada suhu
tinggi ini disebutreaksi termonuklir. Energi yang dihasikan pada reaksi fusi
BAB
III
LAJU
PELURUHAN
Laju peluruhan, atau aktivitas, dari material radioaktif ditentukan oleh:
A.
Konstanta:
·Waktu paruh - simbol t1 / 2 - waktu yang
diperlukan sebuah material radioaktif untuk meluruh menjadi setengah bagian
dari sebelumnya.
·Rata-rata waktu hidup - simbol τ -
Rata-rata waktu hidup (umur hidup) sebuah material radioaktif.
·
Konstanta
peluruhan - simbol λ - konstanta peluruhan berbanding terbalik dengan
waktu hidup (umur hidup).
Perlu dicatat
meskipun konstanta, mereka terkait dengan perilaku yang secara statistik acak,
dan prediksi menggunakan kontanta ini menjadi berkurang keakuratannya untuk
material dalam jumlah kecil. Tetapi, peluruhan radioaktif yang digunakan dalam teknik penanggalan sangat
handal. Teknik ini merupakan salah satu pertaruhan yang aman dalam ilmu
pengetahuan.
B.
Variabel:
·
Aktivitas total - simbol A -
jumlah peluruhan tiap detik.
·
Aktivitas khusus - simbol SA -
jumlah peluruhan tiap detik per jumlah substansi. "Jumlah substansi" dapat berupa satuan massa atau volume.)
C. Waktu
Paruh
Waktu paruh ( t ) adalah waktu yang diperlukan oleh
suatu zat radioaktif agar massanya/ kereaktifannya berkurang setangahnya (50%).
Karena laju reaksi peluruhan adalah reaksi orde pertama, maka massa/
kereaktifan suatu zat radioaktif pada saat tertentu dapat dicari dengan
menggunakan persamaan berikut.
Nt = N0
Nt = massa/ keaktifan yang
tersisa
t = waktu peluruhan
t = waktu peluruhan
N0 = massa/ keaktifan mula-mula
t1/2 = waktu paruh
t1/2 = waktu paruh
Waktu paro adalah waktu yang dibutuhkan unsur
radioaktif untuk mengalami peluruhan sampai menjadi 1/2 kali semula (masa atau
aktivitas).
Waktu
paruh suatu unsur radiokatif diketahui sebesar 30 menit.
Dalam
waktu dua jam tentukan berapa bagian dari unsur radioaktif tersebut:
a. yang
masih tersisa
b. yang
sudah meluruh