Zat Radioaktif : Keradioaktifan Alam

Jenis radiasi yang dapat dipancarkan zat radioaktif adalah: (a) partike1-α (alpha),  (b) partikel-β (beta), dan (c) sinar-γ (gamma). Dari hasil eksperimen maka partikel alpha bermuatan positip, partikel beta bermuatan negatip, dan sinar-gamma tidak bermuatan.
Keradioaktifan alam ditemukan oleh ahli fisika Prancis bernama Antoine Henri Becquerel pada tahun 1825-1908 (44 tahun). Dia menemukan bahwa bila garam Uranium bersentuhan dengan lempengan fotografik terjadi penghitaman sama seperti pada sinar-X. Dari hasil ini dia mengatakan bahwa uranium memancarkan secara spontan radiasi yang dapat menghitamkan lempeng fotografik. Dua temannya, Pierre dan Marie Curie, juga berhasil mengisolasi dua unsur radioaktif lainnya dari bijih uranium yaitu polonium (Po) dan radium (Ra) yang juga radioaktif. Untuk penemuan ini mereka mendapat hadiah nobel untuk fisika pada tahun 1903.
Jenis radiasi yang dapat dipancarkan zat radioaktif adalah: (a) partike1-α (alpha),  (b) partikel-β (beta), dan (c) sinar-γ (gamma). Dari hasil eksperimen maka partikel alpha bermuatan positip, partikel beta bermuatan negatip, dan sinar-gamma tidak bermuatan.
Bila suatu zat secara spontan memancarkan partikel alpha atau beta, maka terjadi perubahan muatan pada inti yang berarti perubahan nomor atom. Contohnya, isotop uranium dengan kelimpahan paling banyak, ₉₂U²³⁸, memancarkan partikel alpha secara spontan. Pemancaran satu partikel alpha mengurangi muatan 2 satuan dan massa 4 satuan dari inti. Dengan demikian pemancaran satu partikel alpha dari ₉₂U²³⁸ menghasilkan isotop _9OTh²³⁴, dan dikatakan ₉₂U²³⁸ meluruh menjadi _9OTh^234.. Perubahan yang terjadi selama reaksi inti seperti peluruhan ₉₂U²³⁸ dapat diungkapkan dengan persamaan reaksi inti. contohnya,
₉₂U²³⁸ _______ > 2He4 + 9OTh234
Bila persamaan reaksi disetimbangkan maka muatan dan massa harus disetimbangkan.
Thorium hasil peluruhan ₉₂U²³⁸ adalah radioaktif dan meluruh dengan emisi beta.Persamaan raksi intinya adalah,
9OTh234 _______ > -1EO + 9lPa234
Dan emisi partikel beta menaikkan nomor atom satu satuan tetapi tidak mempengaruhi massa. Hasil totalnya bila terjadi emisi beta adalah neutron berubah menjadi proton.
ODI ··—···· > lpl + __l€O
Radiasi gamma adalah radiasi elektromagnetik dengan energi tinggi. Emisi radiasi gamma dari suatu inti tidak mengubah muatan dan massa sehingga radiasi gamma sering diabaikan dalam parsamaan reaksi inti. Hampir semua zat radioaktif memancarkan sinar gamma.
Dalam pembahasan reaksi inti dan peluruhan radioaktif terdapat beberapa istilah yang sering digunakan yaitu;
1. Nuklida adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan inti dari isotop tertentu.
2. Radionuklida adalah inti yang bersifat radioaktif.
3. Radioisotop adalah isotop suatu atom dangan inti yang bsrsifat radioaktif.
4. Isotop induk (parent) adalah iostop yang meluruh.
5. Isotop turunan (daughter) adalah isotop yang terbentuk dari peluruhan isotop induk.
Jadi pada peluruhan uranium-238, nuklida ₉₂U²³⁸ adalah induk dan nuklida _9OTh²³⁴ adalah turunan.
4.2.1. Deret peluruhan radioaktif
Inti U²³⁸ moluruh manjadi Th²³⁴ , dan Th²³⁴ juga meluruh menjadi Pa²³⁴ . Isotop Pa²³⁴ juga tidak stabil dan me1uruh lagi manjadi U²³⁴ yang juga radioaktif, dan seterusnya. Skema keseluruhan, dimana satu isotop meluruh manjadi isotop lain dan seterusnya, disebut deret radioaktif atau deret peluruhan U²³⁸ mengalami peluruhan 14 tahap hingga menghasilkan isotop stabil Pb^2O6.
4.3 Kinetika Peluruhan Radioaktif
Kecepatan reaksi dinyatakan dengan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi per satuan waktu. Untuk zat radioaktif, konsentrasi berbanding lurus dengan jumlah partikel atau sinar yang dipancarkan per satuan waktu. Emisi partikel atau sinar dapat dideteksi dengan alat yang sesuai seperti pencacah (counter) Geiger-Mu1ler. Dieksperimen, konsentrasi isotop radioaktif berbanding lurus dengan jumlah cacahan per detik (cpd) atau per menit (cpm) yang dicatat oleh pencacah.
Jika dibuat grafik dongan ordinat jumlah cacahan per detik dan absis adalah waktu maka diperoloh kurva separti pada gambar-4.1a, dan jika ordinat adalah logaritma cpd maka diperoleh garis lurus seperti gambar- 4.1b. Kedua
4.4. Pengukuran Keradioaktifan
Untuk mempelajari muatan inti perlu mengukur radiasi dan mengungkapkannya secara kuantitatif. Salah satu alat yang paling awal untuk mendeteksi emisi radioaktif adalah pencacah Geiger-Muller (gambar 4.2). Pengukuran dengan alat ini, partikel alpha atau beta lewat melalui jendela tipis disebelah kiri dan memasukp tabung yang berisi gas argon bertekanan rendah. Jika melewati argon maka radiasi mengeluarkan elektron dari atom gas menghasilkan ion positip argon dan elektron. Adanya partikel bermuatan ini menyebabkan gas tiba-tiba menjadi penghantar.
(Gambar)
Gambar 4.2 : Pencacah Geiger—Muller.
Bila bekerja dengan zat-zat radioaktif maka sangat penting untuk mengetahui jumlah radiasi yang dipancarkannya. Jumlah ini dinyatakan dengan aktivitas, yaitu jumlah disintegrasi inti per detik. Satuan lnternasional aktivitas adalah becquerel (Bq), sesuai dengan nama penemu keradioaktivan. Didefinisikan 1 Bq adalah satu disintegrasi inti per detik,
1 Bq = 1 disintegrasi/detik
Satuan lain yang lebih awal digunakan tetapi tidak satuan SI adalah curie (Ci) yaitu jumlah disintegrasi per detik dalam 1 g radium. Dengan kata lain, aktivitas dalam Ci adalah aktivitas relatif terhadap 1 g radium. Dalam 1 g radium terdapat aktivitas 3,7 disintegrasi per detik, sehingga diperoleh hubungan
1 Cl = 3,7.1010 Bq
4.5. Aplikasi Rezzksi lnti Dalam Kirnia
Salah satu aplikasi paling menarik paluruhan radio-aktif adalah pangukuran umur benda-benda purbakala sejak pembentukannya, separti batuan dan manusia. Contohnya, umur batuan yang mengandung uranium dapat ditentukan dengan pengukuran perbandingan antara U²³⁸ dengan Pb²⁰⁶, dimana Pb²⁰⁶ adalah isotop stabil hasil peluruhan terakhir dari U²³⁸. Dengan metoda ini, umur batuan tartua adalah 3,9.10⁹ tahun.
Umur batuan yang tidak mengandung uranium dapat ditentukan dengan metoda paluruhan,
₁₉K⁴⁰ + _-1e⁰ ₁₈Ar⁴⁰
dengan t_l/2 adalah 1,3.10⁹ tahun.
Umur benda yang pernah hidup seperti kayu dan tulang dapat diperkirakan dan cukup akurat dengan pengukuran perbandingan C¹⁴ terhadap C¹². Carbon-14 adalah radio-aktif dan secara konstan dihasilkan di atmosfer-atas melalui reaksi neutron kosmik dengan ₇N^l4,
₇N^l4 + ₀n¹ ₆C¹⁴ + _lp^l
Karbon-14 yang dihasilkan segera meluruh menghasilkan nitrogen-14 dengan t_l/2 = 5770 tahun. Karena karbon-14 yang terbentuk segera meluruh maka konsentrasinya tetap atau steady-state. Karbon-14 segera membentuk gas CO₂ di atmosfer, kemudian digunakan tumbuhan untuk proses photosintesis. Bila tanaman sudah mati maka jumlah karbon-14 akan berkurang karena proses peluruhan. Karena t_l/2 karbon-14 adalah 5770 tahun, maka bila dalam benda konsentrasi karbon-14 telah berkurang setengahnya, umur benda adalah 5770 tahun.
Aplikasi lain dari karadicakcifan adalah :
1.      Mutasi DNA : Dengan memberikan radiasi pada sistem dimana terdapat DNA maka dapat terjadi pembentukan radikal langsung pada DNA atau pada H₂O. Radikal DNA dapat bersaksi dengan radikal DNA atau radikal H atau OH bereaksi dengan DNA menghasilkan radikal DNA yang kemudian bersaksi lagi. Dangan demikian terjadi mutasi DNA.
2.      Mempelajari mekanisme reaksi : Contohnya reaksi antara etanol dan asam asetat. Dalam reaksi ini perlu dipelajari asal-usul oksigen pada ikatan -O- dalam molekul ester basil reaksi.
3.      Mengetahui Sifat unsur : Unsur At mempunyai waktu hidup hanya 7,5 jam, sehinga tidak cukup mempelajari sifat kimianya. Hal ini diatasi dengan mencampurkannya dengan I, dan bila melakukan reaksi yang sama maka sifat kimia At sama dengan I.
4.6. Reaksi Fisi, Fusi dau Euargi Nuklir
Reaksi ini dapat dikelompckkan atas dua bagian ;
1.      Reaksi Fisi : reaksi pembelahan inti menjadi inti yang lebih kecil. Contohnya, pembelahan 1 kg uranium-235, dapat menghasilkan energi setara dengan pembakaran 3000 ton batu bara atau 13.200 barel minyak. Proses ini terjadi pada reaktor. Hingga april tahun 1989, terdapat 414 reaktor nuklir yang beroperasi di seluruh dunia terdapat di 26 negara. Total energi yang dihasilkan adalah 298.000 MW, dan jumlah ini 16% dari total kebutuhan.
2.      Reaksi Fusi : merupakan reaksi penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar. Contohnya adalah reaksi antara isotop hydrogen-2 dangan hydrogen-3 menghasilkan helium-4. Energi yang dihasilkan sangat besar. Tetapi kondisi agar reaksi ini terjadi diparlukan temperatur kira-kira 40.000.000 °C. Pada tanggal 23 maret 1989, seorang ahli elektrokimia Univarsitas Utah, bernama Stanley Pons, dan temannya dari Inggris, Martin Flaeischmann, telah mengusulkan reaksi fusi pada temparatur kamar dalam sel elektrolisa.

Definisi : Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari unsur-unsur yang bersifat radiokatif
MACAMNYA
KERADIOAKTIFAN ALAM
- Terjadi secara spontan
Misalnya: 92238 U ®    90224 Th + 24 He
1.
Jenis peluruhan
a. Radiasi Alfa
- terdiri dari inti 24 He
- merupakan partikel yang massif
- kecepatan 0.1 C
- di udara hanya berjalan beberapa cm sebelum menumbuk
molekul udara
b. Radiasi Beta
- terdiri dari elektron -10 e atau -10 beta
- terjadi karena perubahan neutron 01 n ®   1 1 p + -10 e
- di udara kering bergerak sejauh 300 cm
c. Radiasi Gamma
- merupakan radiasi elektromagnetik yang berenergi tinggi
- berasal dari inti
- merupakan gejala spontan dari isotop radioaktif
d. Emisi Positron
- terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan hampir sama
dengan elektron
- terjadi dari proton yang berubah menjadi neutron 1 1 p ®   01
n + +10 e
e. Emisi Neutron
- tidak menghasilkan isotop unsur lain
2.
Kestabilan inti
- Pada umumnya unsur dengan nomor atom lebih besar dari 83
adalah radioaktif.
- Kestabilan inti dipengaruhi oleh perbandingan antara neutron dan
proton di dalam inti.
* isotop dengan n/p di atas pita kestabilan menjadi stabil dengan
memancarkan partikel beta.
* isotop dengan n/p di bawah pita kestabilan menjadi stabil
dengan menangkap elektron.
* emisi positron terjadi pada inti ringan.
* penangkapan elektron terjadi pada inti berat.
3.
Deret keradioaktifan
Deret radioaktif ialah suatu kumpulan unsur-unsur hasil peluruhan suatu radioaktif yang berakhir dengan terbentuknya unsur yang stabil.
a. Deret Uranium-Radium
Dimulai dengan  92 238 U dan berakhir dengan  82 206 Pb
b. Deret Thorium
Dimulai oleh peluruhan  90 232 Th dan berakhir dengan  82 208 Pb
c. Deret Aktinium
Dimulai dengan peluruhan 92 235 U dan berakhir dengan  82 207 Pb
d. Deret Neptunium
Dimulai dengan peluruhan  93 237 Np dan berakhir dengan  83 209
Bi

Posted in: kimia kelas 2, Zat Radioaktif