Unsur Radio Aktif (kimia dasar)

Unknown | ,Jumat, Juni 19, 2015 |

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.

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

5. Bahaya Radioaktif

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.

- 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 t_{1 / 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 S_A - 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

N0 = massa/ keaktifan mula-mula
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