Unsur Radioaktif1.     Perkembangan Keradioaktifan

Pada tahun 1895 W.C. Rontgen melakukan percobaan dengan sinar katode. Ia menemukan bahwa tabung sinar katoda menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus besar yang dapat menghitamkan film foto. Selanjutnya sinar itu diberi nama sinar X. Sinar X tidak mengandung elektron, tetapi merupakan gelombang elektromagnetik. Sinar X tidak dibelokkan oleh bidang magnet, serta memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya. 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.Marie Curie merasa tertarik dengan temuan Becquerel, selanjutnya dengan bantuan suaminya Piere Curie berhasil memisahkan sejumlah kecil unsur baru dari beberapa ton bijih uranium. Unsur tersebut diberi nama radium. Pasangan Currie melanjutkan penelitiannya dan menemukan bahwa unsur baru yang ditemukannya tersebut telah terurai menjadi unsur-unsur lain dengan melepaskan energi yang kuat yang disebutradioaktif.Ilmuwan Inggris, Ernest Rutherford menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida) mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah. Para ahli kimia memisahkan sinar-sinar tersebut ke dalam aliran yang berbeda dengan menggunakan medan magnet. Dan ternyata ditemukan tiga tipe radiasi nuklir yang berbeda yaitu sinar alfa, beta, dan gamma. Semua radionuklida secara alami memancarkan salah satu atau lebih dari ketiga jenis radiasi tersebut.2. Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:

1. Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.2. Dapat mengionkan gas yang disinari.3. Dapat menghitamkan pelat film.4. Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar

(fluoresensi).5. Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu

sinar α, β,dan γ.

3. Macam-macam sinar radioaktif1. 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.2. 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 α3. 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.4. Struktur Inti            Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida. Macam-macam nuklida:a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama  tetapi jumlah neutron berbeda.Contoh:b. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton berbeda.Contoh:

c. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.Contoh:

 5. Pita KestabilanUnsur-unsur dengan nomor atom rendah dan sedang kebanyakan

mempunyai nuklida stabil maupun tidak stabil (radioaktif). Contoh pada atom hidrogen, inti atom protium dan deuterium adalah stabil sedangkan inti atom tritium tidak stabil. Waktu paruh tritium sangat pendek sehingga tidak ditemukan di alam. Pada unsur-unsur dengan nomor atom tinggi tidak ditemukan inti atom yang stabil. Jadi faktor yang memengaruhi kestabilan inti atom adalah angka banding dengan proton.Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Bagi nuklida dengan Z = 20, perbandingan neutron terhadap proton (n/p) sekitar 1,0 sampai 1,1. Jika Z bertambah maka perbandingan neutron terhadap proton bertambah hingga sekitar 1,5.Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih stabil dengan cara:6. Reaksi pada IntiReaksi 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.   a. Ada kekekalan muatan dan kekekalan massa energi.   b. Mempunyai energi pengaktifan.   c. Dapat menyerap energi (endoenergik) atau melepaskan energi

(eksoenergik).  Perbedaan antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasa, antara lain seperti

berikut.a. Nomor atom berubah.b. Pada reaksi endoenergik, jumlah materi hasil reaksi lebih besar dari

pereaksi, sedangkan      dalam reaksi eksoenergik terjadi sebaliknya.c. Jumlah materi dinyatakan per partikel bukan per mol.d. 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.

Contoh         Ada dua macam partikel proyektil yaitu:

a. Partikel bermuatan seperti ,   atau atom yang lebih berat sepertib. Sinar gamma dan partikel tidak bermuatan seperti neutron.Contoh1.      Penembakan dengan partikel alfa2.  Penembakan dengan proton3. Penembakan dengan neutrona. 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.b. 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 disebut reaksi termonuklir. Energi yang dihasikan pada reaksi fusi6. Waktu paro

Waktu pro adalah waktu yang dibutuhkan unsur radioaktif untuk mengalami peluruhan sampai menjadi 1/2 kali semula (masa atau aktivitas).Rumus:Nt = massa setelah peluruhanN0 = massa mula-mulaT = waktu peluruhant( 1)/2 = waktu paruh8. Kegunaan radioaktif A. Sebagai Perunut1. Bidang Kedokteran

Digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit, antara lain:

a. 24Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.b. 59Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah.c. 11C, mengetahui metabolisme secara umum.d. 131I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.e. 32P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor

2. Bidang IndustriDigunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti pada:a. Industri makanan, sinar gama untuk mengawetkan makanan,

membunuh mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buah-buahan

b. Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara padabesi cor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan padapesawat terbang, dan lain-lain.

c. Industri kertas, mengukur ketebalan kertas.d. Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin

selama mesin bekerja.3. Bidang Hidrologi

a. 24Na dan 131I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.

b. Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.c. 14C dan 13C, menentukan umur dan asal air tanah.

4. Bidang KimiaDigunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti:a. Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat

ditentukan asal molekul air yang terbentuk.b. Analisis pengaktifan neutron.c. Sumber radiasi dan sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.d. Pembuatan unsur-unsur baru.

5. Bidang Biologia. Mengubah sifat gen dengan cara memberikan sinar radiasi pada

gen-gen tertentu.b. Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses

fotosintesis menggunakan radioisotop C–14.\c. Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.\d. Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh

dengan menggunakan radioisotop 38F.6.Bidang Pertanian

a. 37P dan 14C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat.b. 32P, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.c. Mutasi gen atau pemuliaan tanaman.d. 14C dan 18O, mengetahui metabolisme dan proses fotosintesis.

7.Bidang Peternakana. Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.b. Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun

antikualitas pada pakan ternak.c. 32P dan 35S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein

di dalam usus besar.d. 14C dan 3H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam

lemak mudah menguap di dalam usus besar.B. Sebagai Sumber Radiasi1. Bidang Kedokteran

Digunakan untuk sterilisasi radiasi, terapi tumor dan kanker.2. Bidang IndustriDigunakan untuk:

a. Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan lebih awet.

b. Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.

c. Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas, film, dan lempeng logam.\

d. 60Co untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamak dengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa.

3. Bidang PeternakanDigunakan untuk:

a. Mutasi gen dengan radiasi untuk pemuliaan tanaman.b. Pemberantasan hama dengan meradiasi serangga jantan sehingga

mandul.c. Pengawetan bahan pangan dengan radiasi sinar-X atau gama untuk

membunuh telur atau larva.d. Menunda pertunasan pada bawang, kentang, dan umbi-umbian untuk

memperpanjang masa penyimpanan.Dampak negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain:

1. Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat radioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkankekebalan tubuh.

2. Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.

3. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.

4. Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.

9. Pengaruh Radiasi pada Makhluk HidupAkibat 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.1. 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.2. Efek tertundaEfek ini muncul setelah lebih dari satu tahun sejak penyinaran. Efek tertunda ini dapat juga diderita oleh turunan dari orang yang menerima penyinaran.

CONTOH SOALPilihlah jawaban yang tepat dari soal di bawah ini!1. Proton ditemukan oleh ….A. Marie CurrieB. Pierre CurrieC. GoldstainD. ThomsonE. Chodwick2. Nomor atom suatu unsur menyatakan .…A. jumlah proton dan neutron dalam inti atomB. jumlah neutron dalam inti atomC. jumlah proton dalam inti atomD. jumlah elektron dan proton dalam atomE. jumlah proton, neutron, dan elektron dalam atom3. Diketahui suatu unsur memiliki nomor atom dan nomor massa:1 1H4, 2H4, dan 3H4.Ketiga atom tersebut merupakan ….A. isobarB. isomerC. isotopD. isotonE. isoterm4. Suatu unsur berat akan stabil apabila perbandingan jumlah neutron terhadap jumlah protonnya lebih dari ….A. 2,5B. 1,5C. 1D. 0,5E. 05. Sifat-sifat berikut dimiliki unsur radioaktif, kecuali ….A. dapat menghitamkan pelat filmB. mempunyai daya tembus tinggiC. memiliki daya ionisasi tinggiD. mempunyai sifat radiasiE. dapat membentuk kompleks6. Sinar ϒ memiliki daya tembus tinggi karena ….A. panjang gelombangnya pendekB. energi yang dihasilkan kecilC. daya ionisasi besar

D. kecepatan lebih kecil dari kecepatan cahayaE. memiliki 2 buah proton7. Unsur stabil 81Ti207 memiliki harga N/Z ….A. < 1B. =1C. >1D. <1,5E. >1,58. Suatu inti atom unsur mengalami disintegrasi, maka inti atomnya mengalami perubahan, kecuali .…A. jumlah elektronB. jumlah kulitC. jumlah neutronD. jumlah inti atomE. jumlah proton9. Reaksi berikut yang tergolong reaksi fusi adalah ….A. 92U235 + 0n1 56Ba144

 + 36Kr89 + 3 0n1

B. 92U235 + 0n1 54Xe140 + 38Sr94 + 2 0n1 + EC. 92U235 + 0n1 54Xe140 + 38Sr94 + 2 0n1 + ϒ + ED. 92U235 + 0n1 54Xe137 + 38Sr95 + 4 0n1 + EE. 4 1H1 2He4 + 2e+ + 2 v + 2 ϒ10. Suatu unsur diketahui memiliki kelebihan jumlah proton dan memiliki nomor atom kurang dari 83. Unsur tersebut dapat mencapai kestabilan dengan ….A. neutron berubah menjadi proton dan memancarkan sinar βB. memancarkan partikel neutronC. mengubah proton menjadi neutron dan memancarkan positronD. memancarkan sinar αE. memancarkan sinar γ11. Perbandingan jumlah massa inti atom dengan jumlah massa nukleon-nukleon dalam inti atom tersebut adalah .…A. >B. = atau >C. = atau <D. <E. < dan >12. Pernyataan di bawah ini benar, kecuali ….A. reaksi penggabungan dan peleburan tergolong reaksi fusiB. reaksi fisi menghasilkan inti atom yang lebih beratC. reaksi fusi memerlukan suhu yang tinggiD. reaksi fisi terjadi dengan penembakan inti atom dengan partikel elementerE. reaksi fisi membebaskan energi13. Unsur berikut ini yang tergolong unsur radioaktif adalah ….A. unsur dengan N/ZB. unsur dengan jumlah protonC. unsur dengan nilai Z>83D. unsur dengan nilai N dan Z >20 dan N/Z>1E. unsur dengan N/Z>1,514. Pernyataan berikut sesuai dengan hukum-hukum kekekalan yang

berlaku dalam persamaan reaksi inti, kecuali ….A. jumlah nomor atom sebelum reaksi sama dengan jumlah nomor atom setelah reaksiB. jumlah nomor massa sebelum dan setelah reaksi inti adalah samaC. volume sebelum dan setelah reaksi adalah samaD. jumlah momentum sebelum reaksi sama dengan jumlah momentum setelah reaksiE. jumlah energi sebelum reaksi sama dengan jumlah energi setelah reaksi15. Berikut adalah salah satu kegunaan unsur radioaktif dalam bidang pertanian,kecuali ….A. mengetahui penyerapan fosfor oleh tanamanB. pengawetan hasil-hasil pertanianC. fermentasi karbohidratD. mengubah struktur genetik tanamanE. pemuliaan tanaman16. Bom hidrogen tergolong reaksi ….A. fusiB. fisiC. hidrogenasiD. oksidasiE. reduksi17. Suatu reaksi berlangsung menurut persamaan9B11 + 2He4 → 7N14 + aWb . Nilai a dan b adalah ….A. 0 dan 0B. 0 dan 1C. 1 dan 0D. -1 dan 0E. 4 dan 118. Suatu inti radioaktif memiliki waktu paruh 8 tahun. Apabila mula-mula terdapat 160 gram inti unsur radioaktif, maka setelah 16 tahun inti radioaktif tersebut tinggal … gram.A. 60B. 50C. 40D. 30E. 2019. Apabila x gram suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 6 tahun, maka setelah selang waktu 18 tahun massa unsur radioaktif tersebut x adalah … gram.A. xB. 1/2 xC. 1/4 xD. 1/8 xE. 1/16 x20. Zat radioaktif X meluruh dengan waktu paruh 15 hari. Apabila setelah selang waktu tertentu terdapat 1/8 bagian saja dari jumlah asal zat radioaktif X, maka diperlukan waktu peluruhan … hari.A. 25B. 30

C. 35D. 40E. 45

Kunci Jawaban Soal  RadioaktifPilihan ganda1. C 11.D2. C 12.B3. A 13.C4. C 14.C5. E 15.C6. A 16.A7. E 17.E8. B 18.C9. E 19.D10. C 20.E