PENGGUNAAN RADIOISOTOP

PENGGUNAAN RADIOISOTOP

A. PENELITIAN REAKSI KIMIA

    Suatu isotop raioaktif (radioisotop) bersifat tidak stabil dan terus menerus meluruh menjadi isotop lain dengan memancarkan sinar radioaktif. Setiap radioisotop meluruh dengan waktu paro yang khas. Jenis dan energi sinar yang dipancarkan juga khas untuk radioisotop tertentu. Jadi pengukuran waktu paro serta energi sinar yang dipancarkan dapat digunakan sebagai alat identifikasi suatu radioisotop. 

   Sinar radioaktif yang dipancarkan oleh radioisotop mempunyai kemampuan untuk menembbus benda padat, serta dapat mengubah sifat benda yang terkena radiasi. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk pengolahan berbagai bahan meterial sehingga diperoleh produk dengan sifat lebih baik.

   Dengan betitik tolak dari hal di atas, suatu radioisotop dapat digunakan untuk berbagai tujuan yang bermanfaat, misalnya dalam bidang analisis kimia  (radiometri), penelitian mekanisme reaksi, serta sumber radiasi untuk berbagai keperluan dibidang ilmu pengetahuan dan teknologi.

   Reaksi fisi uranium pada suatu reaktor nuklir dapat menghasilkan nuklida radioisotop, seperti stontium-90, sesium-137, dan teknesium-99m. Di samping itu, neutron yang dihasilkan reaksi fisi dapat digunakan sebagai partikel penembak untuk memproduksi berbagai nuklida radioisotop, Misalnya :

₂₇ Co ⁵⁹   +  ₀ n ¹  -------->    ₂₇ Co ⁶⁰   +   ϒ

₁₆ S ³²   +   ₀ n ¹  ---------->     ₁₅ P ³⁵     +  ₁ P ¹

₃ Li ⁶     +    ₀ n ¹     --------->    ₁ H ³   +   ₂ He ⁴

₅₂ Te ¹³⁰   +   ₀ n ¹     ----------->        ₅₃ I ¹³¹   +  _-1 e ⁰

   Oleh karena suatu atom yang radioaktif akan terus menerus memancarkan sinar, maka atom tersebut dapat dipantau gerak langkahnya, sehingga atom ini dapat digunakan sebagai perunut (penelusur) mekanisme suatu reaksi.

Sebagai contoh, marilah kita perhatikan reaksi esterifikasi yang sudah kita kenal :

RCOOH   +   R'OH  ---------->   RCOOR'   + H2O

   Dari reaksi di atas timbul pertanyaan, " dari manakah asal molekul air yang terbentuk ?". Apakah dari H karboksil dan OH alkokhol, ataukah dari H alkohol dan OH karboksil? pertanyaan ini dapat dijawab dengan bantuan radioisotop oksigen ---18( ₈ O ¹⁸ ) yang kita gunakan sebagai atom perunut.

   Jika oksigen -18 kita pakai sebagai bahan karboksil, ternyata oksigen -18 kita dapatkan dari air. Akan tetapi jika oksigen-18 kita pakai sebagai bagian alkohol, ternyata oksigen-18 kita jumpai pada ester .

RCOOH   +   R'OH    -------->   RCOOR'   +   H2O(*)

RCOOH   +   R'OH    -------->   RCOOR'   +  H2O

                         (*)

   hal ini berarti bahwa pada reaksi estrifikasi gugus OH pada karboksil akan berikatan dengan atom H pada alkohol untuk membentuk molekul air.

   Perhatikan pula reaksi fotosintesis yang pasti sudah diketahui :

   6CO₂    +    6H₂O  ------->   C₆(H₂O)₆   +   6O₂

   Sepintas lalu kita menduga bahwa atom O pada O2 berasal dari atom O pada CO2, tetapi ternyata tidak demikian. Penelitian menggunakan radioisotop karbon -14 ( 6 C 14 ) membuktikan bahwa atom O pada O2 berasal dari air (H2O)

 Berapa contoh lain mengenai penggunaan radioisotop sebagai perunut adalah :

   a. natrium - 24, untuk mempelajari peredaran darah

   b. besi - 58, untuk mempelajari laju pembentukan sel darah merah

   c. iodin - 131, untuk mempelajari struktur dan cara kerja hormon tiroid

   d. fosforus - 32, untuk mempelajari ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh organisme.

   e. teknesium - 99m, untuk mempelajari lokasi tumor dalam bagian dalam tubuh manusia. 

B. PENENTUAN UMUR PURBAKALA

   

Di atmosfer senantiasa berlangsung penembakan nitrogen oleh neutron yang dihasilkan sinar kosmik, untuk membentuk karbon - 14.

  ₇ N ¹⁴    +   ₀ n ¹    ---->     ₆ C ¹⁴   +   ₁ p ¹ 

karbon - 14 bersifat radioaktif, meluruh menjadi   ₇ N ¹⁴   kembali dengan memancarkan sinar beta

  ₆ C ¹⁴     ---->        ₇ N ¹⁴    +   _-1 e ⁰

   Karbon -14 ini merupakan bagian dari siklus karbon di alam, dan ikut masuk ke dalam tubuh organisme. Pada tubuh organisme terdapat keseimbangan antara karbon -14 yang diterima dan karbon - 14 yang meluruh, hingga harga keaktifan karbon - 14 dalam tubuh oeganisme akan konstan yaitu 15 peluruhan permenit untuk tiap gram. Ketiga organisme itu mati pengambilan karbon - 14 dari lingkungan terhenti, dan harga keaktifan menurun. Dengan pengukuran keaktifan tersebut, maka umur organisme dapat dihitung, yaitu jarak waktu sejak keseimbangan karbon - 14 terputus

Contoh soal :

Dalam sebuah piramid peninggalan Fir’aun Mesir ditemukan boneka kayu, yang menunjukkan keaktifan karbon – 14 = 10 peluruhan/menit gram. Jika waktu paro adalah 5730 tahun, perkiraan umur boneka kayu tersebut (pada berapa tahun yang lampau kayu itu  dipotong dari potongannya )?

Jawab :

Tetapan peluruhan ( λ )  = 0,693/t ½     =  0,693/5730  = 1,21 x 10^-4 tahun^-1

ln N/No =   -λt

ln 10/15  = 1,21 x 10^-4 t

2,303 log 15/10 = 1,21 x 10^-4 t

0,41 = 1,21 x 10^-4 t
t  =    0,41 / 1,21.10^-4   =  3,388 tahun

C. ANALISIS RADIOMETRI

   Suatu radioisotop mempunyai harga keaktifan, yaitu jumlah peluruhan per detik. Satuannya adalah 1 becquerel ( Bq) atau 1 curie ( Ci).

1 Bq = 1 peluruhan / detik

1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq

       = 3,7 x 10¹⁰ peluruhan / detik

   Keaktifan suatu radioisotop dapat dipakai untuk menentukan kadar zat yang sangat rendah (sedikkit sekali) dalam campuran. Metode radiometri ini memiliki tingkat kepekaan yang tinggi, sehingga jumlah 10^-12  gram ternyata masih terdeteksi oleh cara ini.

    Analisis radiometri meliputi analisis pengenceran isotop serta analisis pengaktifan neutron.

1. Analisis Pengenceran Isotop

    Pada analisis pengenceran isotop, suatu zat radioaktif diencerkan dengan cara ditambahkan kepada larutan zat yang akan ditentukan kadarnya. Kemudian keaktifannya di bandingkan dengan keaktifan semula.

Contoh soal :

Untuk menentukan kadar citamin B-12 dalam vitamin B-kompleks, maka 5 mg vitamin B-kompleks dilarutkan ke dalam air. Kemudian 0,5 mg vitamin B-12 radioaktif dengan keaktifan 2,4 μCi/mg. Hitung  kadar vitamin B-12 dalam vitamin B kompleks !

Jawab :

Misalkan massa vitamin B-12 dalam 5 mg vit mg atau 250 amin B-kompleks = x

0,5 x 2,4  = ( 0,5   +  x )  x 1,6

X = 0,25mg atau 250μ
Jadi, kadar vitamin B-12  = 250/ 5   =  50 μg/mg

2. Analisis Pengaktifan neutron

   Pada analisis pengaktivan neutron, suatu unsur yang akan ditentukan kadarnya dibombardir dengan neutron agar menjadi radioisotop yang memancarkan sinar gamma. Sebagai contoh tembaga yang mengotori alumunium ditembaki dengan neutron

 ₂₉ Cu ⁶³    +   ₀ n ¹       ------->      ₂₉ Cu ⁶⁴   +   ϒ

   Dengan mengukur intensitas radiasi sinar gamma, kita dapat menentukan jumlah atom tembaga semula.

   Dalam meneliti pencemaran lingkungan, anallisis radiometri banyak manfaatnya untuk mengukur kadar zat pencemar di udara dan dalam air. Demikian pula pada bidang elekttronika, zat pengotor sekecil apa pun dalam bahan semikonduktor untuk transistor dan komputer dapat dipantau dengan bantuan radioisotop. Studi tentang komposisi batuan dari bulan, penentuan kadar lantanida dan aktinida, serta penelitian bahan kimia yang disalahgunakan dalam kriminologi, kesemuanya itu banyak melibatkan analisis radiometri.

D. BEBERAPA KEGUNAAN LAIN
   Sinar gamma dihasilkan oleh nuklidad kobalt -60 atau elektron berenergi tinggi yang dihasilkan mesin akselelator kini banyak digunakan dalam bidang sterilisasi (pembunuhan mikroorganisme). Hal ini disebabkan radiasi sinar radioaktif dapat mengubah susunan DNA (asam deoksiribonukleat) pada mikroorganisme, sehingga kehilangan kemampuan untuk membelah diri.
   Teknik sterilisasi dengan radioisotop ini banyak diterapkan pada alat kedokteran dirumah sakit, misalnya alat suntik, perlengkapan transfusi, benang bedah, kain pembalut, wadah obat dsb.
   Demikian juga pada pengawetan bahan makanan, teknik radiasi ini dapat digunakan untuk membunuh bakteri pembusuk sehingga bahan makanan dapat disimpan dalam waktu yang cukup lama. Metode pengawetan ini memiliki beberapa keuntungan. Disamping merupakan proses dingin yang tidak mempengaruhi kesegaran bahan yang diawetkan, teknik radiasi ini tidak meninggalkan residu bahan kimia yang dapat menimbulkan efek pencemaran.
   Pemakaian radioisotop dewasa ini sudah sedemikian luas sehingga tidak mungkin diuraikan satu persatu.

Materi-materi Zat Radioaktif yang berkaitan :

1. PELURUHAN RADIOAKTIF
2. PENEMBAKAN INTI
3. PENEMUAN RADIOAKTIF
4. PENGGUNAAN RADIOISOTOP
5. SIFAT SINAR RADIOAKTIF
6. WAKTU PARO
7. soal zat radioaktif

Read More

soal zat radioaktif

ZAT RADIOAKTIF

Pilihan Ganda
1. Pada Tahun 1803 John Dalton mengemukakan teori sebagai berikut :
   1) Zat terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil disebut atom
   2) Atom suatu zat berbeda dengan atom zat lain.
   3) Atom dari zat yang sama mempunyai massa yang sama.
   4) atom suatu zat tidak dapat diubah menjadi zat lain.
   5) persekutuan dua ato atau lebih akan menghasilkan molekul.
   Manakah teori atom Dalton yang harus diubah setelah ditemukan zat radioaktif ?
   A. 1            B. 2              C. 3                       D. 4                            E. 5

2. suatu unsur memancarkan satu partikel alfa dan dua partikel beta, maka....
   A. unsur itu berubah menjadi unsur lain yang nomor massanya berkurang empat.
   B. unsur itu berubah menjadi unsur lain dengan nomor massa tetap
   C. unsur itu berubah menjadi unsur lain dengan nomor massa bertambah satu
   D. unsur itu tidak berubah menjadi unsur lain dan nomor maassanya tetap.
   E. unsur itu tidak berubah menjadi unsur lain tetapi nomor massanya berkurang empat.

3.Isotop ₁₁ Na ²³ meluruh menjadi ₁₀ Ne ²² dengan memancarkan....
   A. proton         B.  positron         C. neutron                  D. elektron               E. sinar alfa

4. Unsur ₈₄ Po ²¹⁰ meluruh membentuk ₈₂ Pb ²⁰⁶ dengan memancarkan
   A. proton        B. neutron            C. sinar alfa               D. sinar beta              E. sinar gamma

5. Pada reaksi peluruhan   ₉₂ U ₂₃₈  x--------->  ₉₀ Th ²³⁴         y---------->          ₉₁ Pa ²³⁴
   x dan y masing-masing adalah
   A. alfa dan gamma             C. alfa dan beta                       E. beta dan gamma
   B. beta dan alfa                  D. gamma dan beta
6. Dari radioisotop ₈₄ Po ²¹⁴    yang meluruh dengan memancarkan sinar alfa dan beta, akan terbentuk unsur dengan nomor atom....
   A. 82              B.  83                   C. 84                D. 85                    E. 86

7. Setelah 6 tahap penguraian beta dan 7 tahap pengurangan alfa, isotop ₉₀ Th ²³⁴    berubah menjadi
   A.  ₈₂ Pb ²⁰⁸             B.    ₈₃ Bi ²¹⁰               C.   ₈₁ Tl ²¹⁰                D.  ₈₃ Bi ²⁰⁶            E.₈₂ Pb ²⁰⁶

8. Untuk reaksi transmutasi  ₁₃ Al ²⁷  (α, n) _y P ^x berlaku...
   A. x = 29 ; y = 15                C.  x = 31 ; y = 14                   E. x = 31 ; y = 15
   B. x = 30 ; y = 14                D.  x = 30 ; y = 15

9. Pada reaksi inti   ₄ Be ⁹    +  α  ---------->   ₆ C ¹²  + x. maka x adalah....
   A. protron     B. positron      C.   elektron           D.  neutron         E.  sinar gamma

10. Jika unsur₇ N ¹⁴     di tembaki dean neutron, akan terbentuk ₆ C ^14.       Pada proses ini terjadi pemancaran....
   A. proton         B. sinar alfa         C. sinar beta           D. sinar gamma             E. neutron

11. Suatu isotop tidak stabil yang terletak di bawah kurva kstabilan inti akan memancartak...
   A. elektron       B. neutron           C. positron              D. sinar gamma            E. proton

12. Atom ₃ Li ⁷   akan berubah menjadi sinar alfa jika dibombardir dengan partikel ....
   A. protron         B. elektron           C. positron            D. neutron                E. ₁ H ³

13. Isotop ₈ O ¹⁶  diubah menjadi   ₆ C ¹³   dengan ditembaki neutron. Pada proses ini akan dipancarkan...
   A. sinar alfa         B. sinar beta         C. sinar gamma         D. proton            E. positron

14 Pada reaksi transmutasi    ₁₃ Al ²⁷           +   neutron           ₁₁ Na ²⁴   + x .  x adalah...
    A. sinar alfa         B. sinar beta         C. sinar gamma         D. proton            E. neutron

15. Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paro 4 jam. Dari 64 gram jumlah semula, jumlah yang masih tersisa setelah satu hari adalah....
   A. 8 gram              B.  4 gram            C. 2 gram              D. 1 gram               E. 0,5 gram

16. Setelah disimpan selama 40 hari suatu unsur radioaktif tinggal 6,25% dari jumlah semula. Waktu paro unsur tersebut adalah....
   A . 8 hari                B. 10 hari             C. 16 hari                D. 20 hari              E. 24 hari

17. Suatu unsur radioaktif dengan waktu paro 5 hari mula-mula sebanyak 16 gram. Ketika unsur itu tinggal 0,5 gram, unsur tersebut telah disimpan selama...
   A. 10 hari              B. 15 hari              C. 20 hari                D. 25 hari               E. 30 hari

18. Unsur radioaktif dengan waktu paro 30 tahun akan tinggal 10% dari jumlah semula dalam waktu....
   A. 90 tahun            B. 100 tahuhn         C. 105 tahun           D, 120 tahun         E. 150 tahun

19. Suatu unsur      memancarkan lima partikel alfa dan berubah menjadi unsur R. Banyaknya neutron yang terdapat dalam unsur R adalah...
   A. 123                  B.  129                     C. 132                    D. 135               E. 215

20. Nuklida yang paling diharapkan meluruh dengan memancarkan positron adalah...



21. Radioisotop teknisium dengan waktu paro 6 jam banyak digunakan di rumah sakit untuk terapi radiologi. Jika jarak reaktor atom kr rumah sakit ditempuh dalam 3 jam, dan rumah sakit memerlukan 10 gram teknisium, maka jumlah radioisotop minimum yang harus dikirim raktor atom  adalah...
  A. 12,5 gram             B. 14,1 gram            C. 15 gram          D. 16,6 gram          E. 20 gram

22. Pada peluruhan inti atom  ₉₂ U ²³⁸   menjadi   ₈₂ Pb ²⁰⁶      terjadi pemancaran...
   A.   8 alfa dan 6 beta                C.  7 alfa dan 4 beta              E. 6 alfa dan 6 beta
   B.   8 alfa dan 8 beta                D.  8 alfa dan 7 beta

23. Suatu unsur radioaktif berubah menjadi isotop dengan memancarkan....
   A. proton           B. positron         C.  neutron              D. elektron                 E. sinar gamma

24. Transmutasi berikut yang menjadi inti helium adalah  ...
   A. ₈₂ Pb ²¹⁴          ----->               ₈₄ Po ²¹⁸
   B. ₁₃ Al ²⁴             ------->                ₁₂ Mg ²⁴
   C.  ₉₀ Th ²³³           ------->               ₉₁ Pa ²³³
   D.  ₉₀ Th ²³⁰           ------->               ₈₈ Ra ²²⁶
   E.   ₈₃ Bi ²¹⁴            -------->              ₈₄ Po ²¹⁴

25. Pembelahan inti plutonium terjadi menurut reaksi :   ₉₄ Pu ²³⁹    +   x     ------>   2 ₄₇ Ag ¹¹⁸    +   4 ₀ n ¹
      x adalah...
   A. sinar alfa        B. sinar beta            C. proton                D. neutron             E. elektron

26. Peluruhan  ₇ N ¹³  menjadi  ₆ C ¹³  disertai dengan pemancaran...
   A. positron     B.  elektron             C. neutron               D. sinar alfa             E. sinar gamma

27. Jika nuklida    ₉₂ U ²³⁹   memancarkan sinar beta, akan dihasilkan...
    A. ₂₉ Cu ⁵⁹          B. ₂₉ Cu ⁶³           C  ₂₉ Cu ⁶⁵                D  ₂₉ Cu ⁶⁷               E    ₂₉ Cu ⁶¹

28. Proses yang mengakibatkan kenaikkan nomor atom sebanyak satu-satuan adalah....
   A. emisi proton                 C. emisi sinar gamma             E. penangkapan elektron
   B. emisi sinar beta             D. emisi sinar alfa

29. Pada proses      ₉₂ U ²³⁵   +   ₀ n ¹   ------>   ₃₈ Sr ⁹⁴    +   ₅₄ Xe ¹³⁹  + .....terjadi pelepasan...
   A. satu partikel alfa            C. dua partikel beta                E. dua neutron
   B. tiga partikel beta            D. tiga neuttron

30. Transmutasi  ₁₃ Al ²⁷   menjadi   ₁₄ Si ²⁸    dapat terjadi dengan penyerapan neutron oleh alumunium disusul dengan pemancaran......
   A. proton           B. sinar beta             C. positron            D. sinar gamma        E. sinar alfa

31. Suatu radio isotop meluruh sebanyak 87,5% selama 30 hari. Waktu parobya adalah....
   A. 5 hari            B. 7,5 hari             C. 10 hari            D. 12,5 hari               E. 15 hari

32. Perhatikan kurva di bawah ini

   unsur radioaktif di daerah A akan mencapai kestabilan deangan memancarkan....
   A. sinar alfa          B. sinar beta           C. sinar gamma            D. positron           E. proton

33. Atom di bawah ini yang tidak stabil adalah...
   A.   ₇ N ¹⁴         B.          ₁₅ P ³¹      C.        ₆ C ¹²          D.       ₁₆ S ³²            E.        ₈ O ¹⁶

34. Jika  ₄ Be ⁹     +   α          ---------->    ₀ n ¹    +   x;     
            ₁₃ Al ²⁷    +    ₁ H ¹      ---------->       α   + y
        maka x dan y masing-masing adalah.....
    A. ₆ C ₁₂  dan  ₁₂ Mg ^{24                    C.}    ₆ C ₁₁  dan  ₁₂ Mg ^{24       E.}   ₆ C ₁₂  dan  ₁₂ Mg ²⁴
    B. ₆ C ₁₂  dan  ₁₁ Na ^{23                     D.}   ₆ C ₁₂  dan   ₁₁ Na ²⁴

35. Pada transformasi ₇ N ¹⁴  ( α, x) ₈ O ¹⁷; x adalah...
   A. elektron          B.  neutron           C. proton           D. positron            E. sinar gamma

36. Penembakan inti    ₇₉ Au ¹⁹⁷   oleh₆ C ¹²     akan membentuk  ₈₅ At ²⁰⁴     dengan di sertai pemancaran neutron sebanyak....
    A. 1                  B. 2                        C. 3                  D. 4                     E. 5

37 Kombinasi partikel   yang di lepaskan dari   ₉₀ Th ²²⁸   untuk menghasilkan  ₈₃ Bi ²¹²       adalah....
   A.  4α   +   1β             C. 4α   +   3β                  E.  4α   +   5β
   B. 4α   +   4β              D.4α   +   2β

38. Pemancaran sinar beta oleh unsur radioaktif akan menghasilkan...
   A. isotop unsur tersebut             C. isomer unsur tersebut            E. isoelektron unsur tersebut
   B. isobar unsur tersebut              D. isoton unsur tersebut

39. Jika suatu radioisotop mempunyai waktu paro 15 hari, maka yang masih tersisa setelah dua bulan adalah...
   A. 75%          B. 50 %                C. 25 %               D. 12,5 %              E. 6,25 %

40. Unsur dalam radium dengan waktu paro 11,4 hari akan tinggal 1% dari jumlah semula dalam waktu...
   A. 57 hari          B. 76 hari            C. 95 hari          D. 114 hari            E. 133 hari


Pelajari sumber-sumber materi berikut :

1. PELURUHAN RADIOAKTIF
2. PENEMBAKAN INTI
3. PENEMUAN RADIOAKTIF
4. PENGGUNAAN RADIOISOTOP
5. SIFAT SINAR RADIOAKTIF
6. WAKTU PARO

                 

Read More

PENEMBAKAN INTI

    ZAT RADIOAKTIF

 PENEMBAKAN INTI

Perubahan suatu unsur menjadi unsur lain dikenal  sebagai proses transmutaasi, dan peluruhan unsur radioaktif hanyalah salah satu transmutasi itu berlangsung. Cara lain untuk melaksanakan transmutasi adalah menembaki (membombardir ) atom suatu unsur dengan partikel berenergi tinggi.

Ernest Rutherford pada tahun 1919 untuk pertamakalinya berhasil melakukan penembakan inti. Partikel alfa yang dipancarkan oleh unsur radium ditembakkan pada atom nitrogen. Pada proses ini terbentuk atom oksigen disertai oleh pemancaran proton.

Penulisan suatu reaksi penembakan inti dapat dipersingkat sebagai berikut : mula-mula dituliskan nuklida yang dibombardir, kemudian didalam tanda kurung dituliskan paartikel penembak dan partikel yang dipancarkan dengan dipisahkan tanda koma, lalu diakhiri dengan penulisan hasil nuklida hasil reaksi.

Jadi reaksi Rutherford di atas dapat dituliskan :

₇ N ¹⁴  (α,p) ₈ O ¹⁷

Suatu reaksi inti dapat membentuk hasil yamng bermacam-macam, tergantung dari energi yang dikandung oleh partikel penembak. Sebagai contoh, penembakan nuklida ₁₂ Mg ²⁴ oleh partikel ₁H³ (suatu isotop hidrogen) dapat menghasilkan empat maacam nuklida baru.

₁₂ Mg ²⁴   +   ₁ H ³   menjadi :

-          ₁₃ Al ²⁷     +   ϒ

-          ₁₃ Al ²⁶    +    ₀ n ¹

-          ₁₂ Mg  ²⁶    +    ₁ p ¹

-          ₁₁ Na ²³    +    ₂ He ⁴

Pada tahun 1933 Irene Curie  dan suaminya Frederic Joliot menembak paartikel alfa terhadap unsur magnesium, alumunium dan boron. Nuklida yang dihasilkan ternyata bersifat radiokatif.

₁₂ Mg ²⁴    +   ₂ He ⁴    ------>     ₁₄ Si ²⁷    +   ₀ n ¹

₁₃ Al ²⁷      +   ₂ He ⁴    ------->       ₁₅ P ³⁰     +   ₀ n ¹

₅ B ¹⁰        +      ₂ He ⁴    --------->      ₇ N ¹³      +    ₀ n ¹

Sejak itu isotop radiaktif ( yang popular dengan sebutan radioisotop) dapat diproduksi dalam jumlah yang berlimpah, sehingga manusi tidak lagi tergantung pada unsur radioaktif alam yang jumlahnya sangat tterbatas. Kegunaan radioisotop dalam berbagai bidang akan dibahas di bab Penggunaan Radioisotop.

Atas jasa mereka, Irene dan Joliot memperoleh hadiah Nobel tahun 1935. Sementara itu Enrico Fermi pada tahun 1934 membombardi unsur talium ( Z = 82 ) dengan partikel neutron, dan terbentuklah unsur timbal ( Z = 82) sesuai dengan reaksi

₈₁ Tl ²⁰⁵    +    ₀ n¹   --------->       ₈₂ Pb ²⁰⁶    +    _-1 e ⁰

Oleh karena itu reaksi ini menghasilkan unsur yang nomor atomnya bertambah satu, maka fermi berpendapat bahwa manusi dapat mensintesis unsur buatan yang lebih berat daripada uranium, unsur terberat di alam.

Pada tahun 1938 Otto Han dan Lise Meitner dari jerman membombardir uranium dengan partikel neutron untuk memujudkan pemikiran di atas. Akan tetapi bukanlah unsur baru yang mereka peroleh , melainkan sesuatu yang tidak pernah terbayangkan sebelumnya : atom uranium terbelah (mengalami fisi) menjadi dua nuklida yang lebih ringan.

₉₂ U ²³⁵    +    ₀ n 1   --------->      ₃₆ Kr ⁹²      +    ₅₆ Br ¹⁴¹      +  3 ₀ n ¹

Reaksi fisi uranium ini ternyata menghasilkan energi yang sangat besar. Energi dari reaksi fisi 1 gram uranium setara dengan energi dari pembakaran 3 ton batubara, yaitu 8,2 x 10 ¹⁰ joule. Penembakan sebutir inti atom uranium oleh sebutir inti atom uranium oleh sebutir neutron akan menghasilkan 3 x 3 butir neutron lagi, dan seterusnya. Jika proses ini tidak terkontrol terjadilah reaksi berantai yang menghasilkan energi sangat dahsyat. Inilah yang dipakai sebagai dasar  pembuatan bom atom. Akan tetapi jika proses ini dapat dikontrol, sebagaimana dilakukan pada suatu reaktor atom, maka reaksi pembelahan inti dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi yang tidak merusak.

Pembuatan unsur-unsur yang lebih berat dari uranium beru terwujud setelah ditemukan alat pemercepat partikel, yaitu siklotron, yang mampu menjadikan partikel penembak memiliki kecepatan yang fantastis dan mampu menggungguli gaya tolak Coulomb sehingga mudah bereaksi dengan inti atom.

Pada tahun 1940, Glenn Theodore Seaborg dari Universitas California di Berkeley berhasil membuat dua unsur baru yang tidak terdapat di alam, yaitu neptunium ( Z = 93) dan plutonium ( Z = 94 ), dengan cara  membombardir untu uranium.

₉₂ U 238     +    ₀ n 1   ---------->     ₉₃ Np 239     +    _-1 e 0

₉₂ U 238     +     ₁ H 1   ---------->    ₉₄ Pu 239     +    _-1 e 0

Melalui reaksi penembakan inti par ilmuwan mensintesis unsur buatan lainnya.

Pelajari materi terkait :
A. PENEMUAN KERADIOAKTIFAN

B. SIFAT SINAR RADIOAKTIF
C. PELURUHAN RADIOAKTIF
D. WAKTU PARO

Read More

WAKTU PARO

        ZAT RADIOAKTIF

A. PENEMUAN KERADIOAKTIFAN

B. SIFAT SINAR RADIOAKTIF

C. PELURUHAN RADIOAKTIF

D. WAKTU PARO

yang dimaksud dengan waktu paro ( t ½ ) adalah waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separo (setengah) dari jumlah semula.

Masing-masing unsur radioaktif mempunyai harga waktu paro yang sudah tertentu. Sebagai contoh, unsur 84 Po 214 memiliki waktu paro 1,6 x 10 -14 detik;  unsur 86 Rn 222 empat hari, unsur 6 C 14 5730 tahun; dan unsur 92 U 238 memiliki waktu paro 4,5 miliar tahun, sama dengan umur bumi.

Dengan mengetahui waktu paro unsur radioaktif, kita dapat menghitung jumlah unsur itu yang masih tersisa setelah selang waktu tertentu. Misalnya unsur radioaktif mempunyai waktu paro dua tahun. Jika pada tanggal 1 januari 2012 unsur itu berjumlah 100 gram, maka duatahun berikutnya, 1 januari 2014 unsur itu tinggal 50 gram. Lalu pada tahun 2016 mendatang unsur tersebut tinggal 25 gram dan seterusnya.

Rumus praktis untuk waktu paro adalah :

Nt  = jumlah zat yang tersisa

No  =  jumlah zat mula-mula

t   =  waktu peluruhan

t 1/2  =  waktu paro
Peluruhan inti radioaktif (radionuklida) merupakan peristiwa statistik, oleh karena itu tidak bisa diperkirakan inti mana yang akan meluruh pada waktu berikutnya, tetapi untuk suatu kumpulan inti, dapat diperkirakan kebolehjadian terjadinya peluruhan. Waktu paro beberapa radionuklida yang penting tertera pada table berikut ini :

Secara matematis, jumlah peluruhan radionuklida per satuan waktu sebanding dengan hasil perkalian jumlah atom pada waktu tertentu dengan konstanta peluruhan.
Jika, N adalah jumlah inti yang tidak meluruh dalam waktu t, dN adalah jumlah inti yang akan meluruh, dan N₀ adalah jumlah inti pada t = 0, maka didapat persamaan sebagai berikut,
dN/dt = - l N
N = N₀ e^{-l t}
(1/2) N₀ = N₀ ^(-l T)
l = 0,693/ t½
 
Contoh soal waktu paro:

a. Diketahui massa zat X 12,8 gram, mempunyai waktu paro 2 hari. berapa massa zat tersebut yang tersisa setelah meluruh selama 6 hari?

Jawab :
N = [1/2^{]t/t ½}  x No

 N = [1/2]^6/2  x 12,8

N = [1/2] ³  x 12,9  

N = 1/8 x 12,8   =  1,6 gram

b.Unsur ₈₆ Rn ²²² mempunyai waktu paro  4 gram, hari. Jika unsure ini mula-mula berjumlah 64gam berapa gram yang masih tersisa setelah 20 hari ?
Nt/64   = [1/2] ^20/4

Nt  = [1/2] ⁵  x 64

Nt = 1/32  x 64   =  2 gram

c. diketahui suatu zat Y telah meluruh selama 48 hari massa yang tersisa 0,32 gram. sedangkan massa mula-mula zat terebut 1,28 gram. berapa harikah waktu paru zat tersebut ?

jawab :
Nt/No  = [1/2^{] t/t½}

0,32/1,28  =  [1/2] ^48/t½

¼ = [1/2] ^48/t½

[1/2]²  = [1/2]  ^48/t½

48/ t½   =  2

t ½  = 48/2   = 24 hari

d.Unsure ₁₃₇ Cs ⁵⁵ mempunyai waktu paro 30 tahun. Berapa tahun waktu yang diperlukan untuk menjadikan unsure tersebut tinggal 25% dari jumlah semula ?
Jawab :

25/100  =  [1/2] ^t/30

¼   =   [1/2] ^t/30

t/30  =  2

t  = 60 tahun

e. unsur ₃₅Br⁸⁰ mempunyai  waktu paro 18 menit. Jika setelah meluruh 1,2 jam unsure tersisa 5 gram, berapa gram jumlah unsure tersebut mula-mula ?
Jawab :

5/No   =   [1/2] ^72/18

5/No   =   [1/2]⁴

5/No   =  1/16

No  =  80 gram

f. Suatu unsur radioaktif memerlukan waktu 30 detik untuk meluruh sehingga jumlahnya menjadi 12,5 % dari jumlah semula. Berapa waktu paro unsur tersebut ?
Jawab

12,5/100   =  [1/2] ^{30/t ½}

1/8             =  [1/2] ^{30/t ½}

30 /(t½)    =  3

T ½            =  10 detik

E. PENEMBAKAN INTI

sumber :
Acuan Pelajaran KIMIA 2 SMU untuk kelas 2, Irfan Anshori dan Hiskia Achmad, Penerbit Erlangga, 2000
https://www.batan.go.id/ensiklopedi/08/01/01/04/08-01-01-04.html 


 

Read More

PELURUHAN RADIOAKTIF

ZAT RADIOAKTIF

PELURUHAN RADIOAKTIF

Suatu ini radiokatif yang tersusun dari sejumlah nukleon tertentu disebut nuklida. Nuklida dapat ditulis sebagai berikut.

_zX^A

dengan 

A =  nomor massa yaitu jumlah nukleon ( jumlah proton   +   neutron)        B   =   nomor atom, yaitu jumlah proton

A   -   Z   =   jumlah neutron

Ada beberapa jenis istilah yang harus dipahami sebagai berikut :

a.       Isotop yaitu nuklida dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda ( Z sama, A berbeda)

Contoh :  ₁₄ Si ²⁸; ₁₄ Si ²⁹;  ₁₄ Si ³⁰

b.      Isobar yaitu nuklida dengan jumlah nukleon sama ( A sama, Z berbeda)

Contoh  :  ₁₈ Ar ⁴⁰; ₁₉ K ⁴⁰; ₂₀ Ca ⁴⁰

c.       Isoton yaitu nuklida dengan jumlah neutron sama ( A berbeda, Z berbeda, A-Z sama)

Contoh : ₈ O ¹⁸; ₉ F ¹⁹; ₁₀ Ne ²⁰

Kestabilan inti

Proton berfungsi menyediakan muatan positif bagi inti atom, sedangkan neutron berfungsi menyediakan gaya kuat inti (strong nuclear force) untuk mengimbangi gaya tolak menolak antarproton, sehingga inti atom stabil.

Bagi unsur dengan jumlah proton yang kecil ( sampai Z = 20), jumlah neutron yang diperlukan untuk kestabilan inti harus “sama atau hampir sama” dengan jumlah proton. Dengan perkataan lain harga n/p = 1 atau mendekati 1.

Jika jumlah proton semakin banyak (Z > 20), gaya tolak menolak antar proton juga meningkat sesuai dengan hukum Coulomb, sehingga jumlah neutron harus lebih banyak dari jumlah proton (n/p semakin besar) agar inti atom stabil.

Jika Z > 83, gaya tolak menolak antar proton sedemikian besarnya, sehingga neutron seberapapun banyaknya tidak mampu lagi menjaga kestabilan inti atom. Nuklida dengan harga Z > 83 merupakan nuklida yang tidak stabil, dan secara spontan akan mengalami peluruhan (desinttregasi) menjadi nuklida yang stabil dengan sara memancarkan sinar-sinar radioaktif

Pada gambar di samping terlihat bahwa pada harga Z yang rendah kurva kestabilan inti menyatakan n/p = 1. Sejak harga Z>20 kurva membelok ke atas ( n/p > 1 ), dan akhirnya kurva itu terputus pada harga Z = 83. Hal ini berarti bahwa semua isotop dengan Z > 83 tidak stabil dan merupakan unsur radioaktif.

Jenis-jenis peluruhan

Nuklida-nuklida yang tidak stabil (terletak di luar kurva kestabilan inti) dengan sendirinya bersifat radioaktif, mengalami peluruhan atau perubahan menjadi nuklida yang lebih stabil. Pada  reaksi peluruhan inti atao berlaku hukum Kekekalan Massa dan Muatan.

Jumlah massa dan muatan sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.

Unsur radioaktif dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :

1.       Unsur diatas kurva kestabilan,

2.       Unsur di bawah kurva kstabilan

3.       Unsur di seberang kurva kestabilan ( Z > 83)

Unsur yang terletak di atas kurva kestabilan mempunyai harga n/p terlalu besar. Mereka berusaha untuk mengurangi neutron dengan 2 cara.

a.       Pemancaran sinar beta ( elektron) dengan mengubah neutron menjadi proton.

Contoh :    ₀ n ¹   ---->     ₁ p 1   +   _-1 e ⁰

            ₆ C ¹⁴   ---->  ₇ N 14   +   _-1 e ⁰

b.      Pemancaran neutron

Contoh   :   ₂ He ⁵  ----->   ₂ He ⁴   +   ₀ n ¹

Unsur yang terletak di bawah kurva kestabilan mempunyai harga n/p terlalu kecil, sehingga mereka berusaha untuk mengurangi proton dengan dua cara, yaitu :

a.       Pemancaran positron (beta positif) dengan mengubah proton menjadi neutron

₁ p ¹    +   -1 e ⁰ ------>   ₀ n ¹

₁₂ Mg ²³    +   _-1 e ⁰  ----->    ₁₁ Na ²³

b.      Penangkapan elektron dari kulit ( kulit terdekat dengan inti) sehingga terjadi reaksi :

Unsur yang terletak di seberang kurva kestabilan berusaha untuk mengurangi proton dan neutron dengan cara memancarkan sinar alfa.

Contoh   :    ₈₄ Po ²¹²   ----->     ₈₂ Pb ²⁰⁸    +   ₂ He ⁴

Dari reaksi peluruhan diatas kita dapat menaarik kesimpulan sebagai berikut.

1.       Pada pemancaran sinar alfa, terbentuk unsur baru dengan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat.

2.       Pada pemancaran sinar beta, terbentuk unsur baru dengan nomor atom bertambah satu dan nomor massa tetap

3.       Pada pemancaran positron, terbenruk unsur baru dengan nomor atom berkurang satu dan nomor massa tetap.

4.       Pada pemancaran neutron, suatu unsur berubah menjadi isotopnya

5.       Peda pemancaran sinar gamma, tidak terbentuk unsur baru.























Pelajari materi terkait :
A. PENEMUAN KERADIOAKTIFAN
B. SIFAT SINAR RADIOAKTIF
D. WAKTU PARO
E. PENEMBAKAN INTI

Read More

SIFAT SINAR RADIOAKTIF

ZAT RADIOAKTIF

SIFAT SINAR RADIOAKTIF

 

Sebagaimana telah kita ketahui, suatu atom tersusun dari inti atom yaang dikelilingi elektron. Inti atom mengandung proton-proton dan neutron, yang dikenal dengan sebutan nukleon (partikel inti). Sebutir proton memiliki massa 1.673 x 10-24 gram ( 1,007276 s.m.a), sedangkan sebutir neutron memiliki massa yang sama taitu 1 sma. Adapun sebutir elektron memiliki massa 9,11 x 10-28 gram (0,000549 sma). Maassa elektron ini sangat kecil jika dibandingkan terhadap massa suatu atom, sehingga massa elektron dapat dianggap nol.

Neutron tidak bermuatan listrik, sedangkan proton mempunyai muatan yang sama besar dengan muatan elektron tetapi berlawanan tanda, yaitu 1,602 x 10 ^-19 coulomb. Muatan proton ditetapkan +1, dan muatan elektron ditetapkan -1.

Partikel Proton      =   lambangnya  ₁ p ¹

Partikel neutron     =   ₀ n ¹

Elektron             =   _-1 n ⁰

1.       Komposisi sinar radioaktif

Sinar alfa merupakan kumpulan partikel alfa dan sebuah partikel alfa terdiri atas dua butir proton dan dua butir neutron. Oleh karena penyusun partikel alfa ini serupa dengan penyusun inti atom helium, maka lambang partikel alfa adalah 2He4.

Sinar beta merupakan kumpulan partikel beta yang tidak lain adalah elektron(-1e0). Jika di alam inti atom terjadi perubahan neutron menjadi proton, maka akan terciptalah elektron yang segera dipancarkan berupa partikel beta.

Sinar gamma merupakan kumpulan foton, yaitu partikel yang tidak bermassa dan tidak bermuatan. Sinar gamma dipancarkan oleh inti atom untuk mengurangi kelebihan energi. Sebagai contoh, ketika uranium meluruh, 77% dari inti atom memancarkan partikel alfa yang mempunyai energi 4,18 MeV, sedangkan 23% sisanya memancar partikel alfa dengan energi 4,13 MeV. Kelebihan energi sebesar 0,05 MeV dibebaskan dalam bentuk radiasi elektromagnetik berupa sinar gamma.

Parikel alfa     =    lambang ₂He⁴

Partikel beta     =   lambang _-1e⁰

Partikel gamma   =   lambang ϒ

2.       Radiasi sinar radioaktif

Sinar radioaktif memiliki daya tembus terhadap materi. Sudah tentu daya tembus ini tergantung pada massa partikel. Partikel yang massanya memiliki daya tembus yang kecil.

Dari ketiga jenis sinar radioaktif, partikel alfa mempunyai massa terbesar. Ketika dipancarkan oleh inti atom, ia hanya mampu terbang sejauh beberapa sentimeter, lalu bertabrakan dengan molekul udara, sehingga kehilangan energi kinetiknya. Partikel alfa tidak mampu menembus kulit manusia, meskipun jumlah yang cukup banyak dapat menyebabkan kulit lecet terbakar.

Partikel beta , yang massanya hanya 1/7000 dari massa partikel alfa,  dapat menempuh jarak lebih jauh, karena lebih sukar dicegat oleh molekul udara. Tergantung pada energi kinetik awalnya, partikel beta berenergi tinggi yang dapat menembus kulit manusia.

Di antara ketiga jenis sinar radioaktif, sinar gamma memiliki daya tembus paling besar, sebab tidak bermassa seperti  halnya cahaya. Sinar gamma dapat menembus tubuh manusia dan dapat merusak jaringan. Itulah sebabnya sinar gamma sering dipakai untuk mematikan sel yang  terserang kangker. Jika partikel dapat ditahan oleh selembar kertas, dan partikel beta dapat dihadang oleh sekeping papan atau lapisan tipis alumunium, maka diperlukan tembok beton atau logam timbal setebal 5 cm menyetop sinar gamma.

Pelajari materi terkait :

A. PENEMUAN KERADIOAKTIFAN

C. Peluruhan Radioaktif D. Waktu Paro E. Penembakan Inti

Read More

PENEMUAN RADIOAKTIF

      ZAT RADIOAKTIF

A.   PENEMUAN KERADIOAKTIFAN

Pada tahun 1895 Wilhem Konrad Rontgen dari jerman menemukan bahwa apabila arus elektron (saat itu namanya sinar katode, sebab eksistensi elektron baru diketahui dua tahun berikutnya) menumbuk material tertentu, misalnya anode logam, maka timbul suatu radiasi yang menyebabkan fluoresensi (pendar cahaya). Raiasi belum pernah di jumpai sebelumnya itu dinamai sinar-X oleh Rontgen, dan nama itu tertanam sampai sekarang. Sinar X ternyata mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap materi, sehingga dewasa ini digunakan untuk memotret bagian dalam suatu benda yang tida kelihatan dari luar.

Penemuan Rontgen tersebut menarik perhatian Antonie Henri Becquerel dari Perancis, yang memang mengetahui  bahwa beberapa bantuan koleksi ayahnya dapat memancarkan sinar, meskipun ia belum memahami jenis sinar tersebut dan mengapa zat itu memancarkannya. Mungkinkah batuan itu mengandung sinar X? Untuk membuktikan dugaanya Becquerel pada tahun 1896 menjemur batuan kalium uranil sulfat di atas lempeng fotografi yang diselumuti kertas hitam. Becquerel mengharapkan bahwa sinar ultraviolet matahari membangkitkan fluoresensi dari sinar X yang mungkin dikandung dalam batuan tersebut, sehingga sinar X menembus kertas dan menimbulkan bayangan hitam pada leampeng fotografi.

Akan tetapi cuaca yang mendung menyebabkan sinar matahari tidak dapat diperoleh selama berhari-hari. Ternyata Becquerel memperoleh fakta yang mengejutkan, meskipun tanpa bantuan sinar matahari dan tanpa adanya fluoresensi, batuan tersebut terus menerus memancarkan radiasi dan menghitamkan lempeng fotografi. Kemudian diketahui bahwa sumber radiasi itu adalah atom urannium yang dikandung batuan tersebut. Penelitian becquerel lebih lanjut membuktikan bahwa sinar matahari yang dipancarkan atom uranium memiliki daya tembus yang lebih besar daripada sinarX, bahkan dapat menembus lapisan tipis alumunium dan tembaga.

Penemuan Becquerel merupakan refolusi besar dalam perkembangan teori atom. Oleh karena itu uranium dapat memancarkan radiasi yang tiada lain adalah kumpulan partikel, hal ini membuktikan bahwa atom tersusun dari partikel yang lebih kecil lagi. Fakta ini membuka jalan bagi penemuan elektron oleh Joseph John Thomson dari Inggris tahun 1897, yang disusul oleh penemuan partikel subatomik lainnya.

Selain itu penemuan Becaquerel menyebabkan impian para ahli kimia pada abad pertengahan menjadi kenyataan, yaitu bahwa perubahan satu unsur menjadi unsur lain. Zaman dahulu, para ahli kimia giat berexperimen untuk mengubah besi menjadi emas. Sudah barang tentu usaha mereka sia-sia belaka, sebab yang mereka lakukan adalah reaksi kimia biasa. Baru pada tahun 1898, sepaasang ilmuwan yang termashur Marie Sklodovska Curie, dan suaminya Pierre Curie mengamati bahwa radiasi dari uranium dapat menyebabkan terbentuknya unsur baru.

Marie Currie menciptakan istilah keradioaktifan (radioactivity) bagi proses radiasi atau pemancaran sinar oleh suatu unsur. Sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif, dan unsur yang memancarkannya disebut unsur radioaktif.

Pierre dan Marrie Curie berhasil mengisolasikan dua unsur baru yang terbentuk dari peluruhan unsur uranium, masing-masing pada bulan Juli dan Desember 1898. Kedua unsur mereka dinamai polonium (dari nama Polandia negara asal Marie) dan radium (diambil dari bahasa latin  yang artinya bersinar). Sama seperti uranium, kedua unsur tersebut bersifat radioaktif.  Hasil penelitian mereka dituangkan menjadi disertasi Ph.D dari Marie Currie 1903. Barangkali inilah disertasi doktor terhebat sepanjang sejarah ilmu pengetahuan, sebab mengantarkan Marrie Currie mendapatkan dua hadiah nobel sekaligus. Tahun itu juga Marie dan Pierre Curie, bersama Becquerel, meraih hadiah nobel bidang fisika untuk jasa mereka dibidang penelitian keradioaktifan. Lalu pada tahun 1911 Marie Curie memperoleh hadiah nobel bidang kimia untuk penemuan unsur polonium dan radium.

Ernest Rutherford mengemukakan bahwa sinar radioaktif dapat dibedakan berdasarkan muatan mereka. Sinar radioaktif yang bermuatan positif dinamakan sinar alfa, sedangkan yang bermuatan negatif dinamai sinar beta. Kemudian Paul Ulrich Villard menemukan jenis radioaktif ya ng ketiga, yaitu sinar gamma yang tidak bermuatan.

B. SIFAT SINAR RADIOAKTIF

C. PELURUHAN RADIOAKTIF

D. WAKTU PARO

E. PENEMBAKAN INTI

Read More