KIMIA INTI DAN RADIASI

KOMPETENSI DASAR

Memahami kimia inti dan radiasi

INDIKATOR

a. Penemuan sinar radioaktif dijelaskan dengan benar

b. Sifat-sifat dari sinar radioaktif dijelaskan dengan benar

c. Peluruhan radioaktif alami dijelaskan dengan benar

d. Reaksi transmutasi buatan dijelaskan dengan benar

e. Bahaya unsur-unsur radioaktif dijelaskan dengan benar

f. Reaksi fisi dan fusi dijelaskan dengan benar

1 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

1. PENEMUAN SINAR RADIOAKTIFa. Wilhelm Conrad Roentgen

Sejarah penemuan zat radioaktif diawali

dengan ditemukannya sinar X oleh

Wilhelm Conrad Roentgen pada tahun

1895. Setelah itu, para ilmuwan

menyadari bahwa beberapa unsur dapat

memancarkan sinar-sinar tertentu,

meskipun pada waktu itu para ilmuwan

belum memahami hakikat sebenarnya dari

sinar-sinar tersebut serta mengapa unsur-

unsur memancarkannya.

b. Henri Becquerel,

Pada tahun 1896, Henri Becquerel, fisikawan

Perancis berusaha mendapatkan sinar X dari suatu

batuan yang mengandung garam uranium. Secara

tidak sengaja, batuan tersebut dibungkus dengan

kertas hitam dan diletakkan di atas plat film itu, ia

sangat terkejut karena bagian film pada tempat

garam uranium diletakkan menjadi gelap. Dari hasil

penelitiannya, diketahui bahwa penyebab gelapnya

bagian plat foto adalah radiasi berdaya tembus kuat,

bahkan lebih kuat dari sinar X, yang dipancarkan secara spontan oleh garam uranium

tanpa harus disinari terlebih dahulu. Radiasi spontan garam uranium terjadi karena

mengandung unsur uranium yang bersifat radioaktif. Peristiwa radiasi spontan ini

2 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

kemudian disebut keradioaktifan, sedangkan zat yang yang bersifat radioaktif disebut

dengan zat radioaktif.

c. MarieSklodowskaCurie

Pada tahun 1898, Marie Sklodowska Curie dan oleh

suaminya, Pierre Curie menemukan unsur radiaktof lainnya

dari mineral pitchblende yaitu polonium dan radium. Nama

unsur polonium diambil dari nama negara asal Marie

Sklodowska Curie, yaitu Polandia, sedangkan nama unsur

radium diambil dari bahasa Yunani “radiare” yang artinya

bersinar.

d. Ernest Rutherford

Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan

bahwa sinar radioaktif dapat dibedakan menjadi dua jenis

berdasarkan muatan mereka. Sinar radioaktif yang

bermuatan positif diberi nama sinar alfa, dan tersusun

dari inti-inti helium. Sinar radioaktif yang bermuatan

negatif diberi nama sinar beta, dan tersusun dari elektron-

elektron. Sementara itu, Paul Ulrich Villard menemukan

jenis sinar radioaktif yang ketiga, yaitu sinar gama yang tidak bermuatan. Sinar gama

adalah suatu bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih

pendek dari sinar X.

Adapun jenis-jenis sinar radioaktif yaitu :

1. Sinar Alfa ( α )

Sinar alfa merupakan inti helium (He) dan diberi lambang atau sinar memiliki sifat-sifat

sebagai berikut:

3 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

a. Bermuatan positif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif;

b. Daya tembusnya kecil ( < β < );

c. Daya ionisasi besar ( > β>  ).

2. Sinar Beta (β)Sinar beta merupakan pancaran elektron dengan kecepatan tinggi dan diberi lambang ( β )

Sinar beta memiliki sifat-sifat:

a. Bermuatan negatif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutub positif;

b. Daya tembusnya lebih besar dari

c. Daya ionisasinya lebih kecil dari

3. Sinar Gamma ( γ)Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang pendek.

Sinar Gamma ( γ ) memiliki sifat-sifat:

1. Tidak bermuatan listrik, sehingga tidak dipengaruhi medan listrik;

2. Daya tembusnya lebih besar dari α dan β ;

3. Daya ionisasi lebih kecil dari α dan β .

2.   SIFAT-SIFAT SINAR RADIOAKTIF1.    Mengalami Peluruhan Radioaktif

Unsur-unsur radioaktif dapat mengalami berbagai peluruhan yaitu, sebagai

berikut.

a)   Peluruhan alfa

Peluruhan alfa atau radiasi alfa terdiri dari pancaran inti atom helium yang

disebut partikel alfa dinyatakan dengan (_2^4)He . Setelah terpancar di udara

partikel alfa bertabrakan dengan molekul udara yang netral. Partikel alfa tidak

dapat menembus kulit manusia, tetapi dapat merusak kulit.

b)   Peluruhan beta

Pada peluruhan ini, neutron berubah menjadi proton. Pada proses ini tidak terjadi

perubahan jumlah nukleon. Ada tiga macam peluruhan beta. Peluruhan negatron, Di

sini terjadi perubahan neutron menjadi proton dengan memancarkan elektron negative

4 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

atau negatron. Peluruhan positron, Penangkapan elektron, Proses ini jarang terjadi

pada isotop alam, tetapi terjadi  pada radionuklida buatan.

c) Peluruhan gamma

Proses ini seringkali disebut transisi isomer. Pada peluruhan sinar gamma tidak

dihasilkan unsur baru karena sinar gamma merupakan energi foton yang tidak bermassa

dan tidak bermuatan.

2.    Pembelahan Spontan

Proses ini hanya terjadi pada nuklida-nuklida yang nomor atomnya besar dan membelah

secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda.

3.    Mengalami Transmutasi Inti

Pada tahun 1919, Rutherford berhasil menembak gasnitrogen dengan partikel alfa dan

hydrogen dan oksigen. Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama yaitu perubahan suatu

unsur menjadi unsur lain. Pada tahun 1934, Irene Joliot Curie, putri Marie Curie, berhasil

membuat atom fosfor yang bersifat radioaktif dengan menembakkan aluminium dengan sinar

alfa yang berasal dari polonium.

3. PELURUHAN RADIOAKTIF ALAMI Definisi :

Adapun yang dimaksud dengan peluruhan radioaktif, adalah rangkaian reaksi inti yang akhirnya

menghasilkan pembentukan isotop stabil.

Jenis-jenis peluruhan radioaktif

Jenis-jenis peluruhan radioaktif meliputi; peluruhan(pemancaran) alfa, peluruhan negatron,

peluruhan positron, penangkapan elektron, peluruhan gamma, pemancaran neutron, pemancaran

neutron terlambat dan pembelahan spontan. Pembelahan spontan hanya terjadi pada nuklida-

nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya

berbeda, misal Cf-254 membelah spontan menjadi Mo-108 dan Ba-142 dengan memancarkan 4

neutron.

4. REAKSI TRANSMUTASI BUATAN

5 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

Transmutasi inti atau transmutasi nuklir adalah perubahan suatu unsur kimia atau isotop menjadi

unsur kimia atau isotop lain melalui reaksi nuklir. Di alam berlangsung transmutasi nuklir natural

yang terjadi pada unsur radioaktif yang secara spontan meluruh selama kurun waktu bertahun-

tahun dan akhirnya berubah menjadi unsur yang lebih setabil. Transmutasi nuklir buatan dapat

dilakukan dengan menggunakan reaktor fisi, reaktor fusi atau alat pemercepat partikel (particle

accelerator). Transmutasi nuklir buatan dilakukan dengan tujuan mengubah unsur kimia atau

radioisotop dengan tujuan tertentu. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari reaktor nuklir yang

mempunyai umur sangat panjang dapat saja ditransmutasikan menjadi radioisotop yang lebih

stabil dan memancarkan radioaktivitas dengan umur yang lebih pendek.

5. REAKSI FUSI DAN FISIa. Reaksi fusi (Penggabungan)

Definisi reaksi fusi adalah reaksi penggabungan beberapa inti ringan, disertai

pengeluaran energy yang sangat besar. Proses ini merupakan kebalikan dari fisi, tetapi

hasil terakhir sama yaitu energy yang dahsyat. Perbedaan fisi dan fusi adalah pada

prosesnya. Pada fisi, atom berat terbelah menjadi dua, sebaliknya pada fusi, atom ringan

bergabung menjadi satu.

Dalam hal ini (fusi) yang berperan sebagai hydrogen. Jika dua atom hydrogen

digabung akan menghasilikan unsure lain yaitu helium dan energy yang besar. Namun,

untuk menggabungkan dua unsure hydrogen sangatlah sulit, karena adanya gaya ikat inti

(elektrostatik). Oleh karenanya satu-satunya jalan adalah memanasinya lebih dahulu agar

inti atom terpisah dari electron yang mengelilingnya.

Energi yang dilepas di banyak reaksi nuklir lebih besar dari reaksi kimia, karena

energi pengikat yang mengelem kedua inti atom jauh lebih besar dari energi yang

menahan elektron ke inti atom. Contoh, energi ionisasi yang diperoleh dari penambahan

elektron ke hidrogen adalah 13.6 elektronvolt -- lebih kecil satu per sejuta dari 17 MeV

yang dilepas oleh reaksi D-T. Seperti gambar dibawah berikut.

6 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

b. Reaksi Fisi (Pembelahan)

Reaksi fisi merupakan reaksi antara neutron dengan suatu nuklida dari atom

berat, menghasilkan 2 macam nuklida lain yang lebih ringan. Pertama kali ditemukan

oleh Otto Hahn (1939). Fermi (1914) menemukan transuranium dengan cara

menembak Uranium menggunakan neutron. Neutron cepat adalah neutron yang

memiliki energi tinggi (energi kinetik) ± 14 MeV, dihasilkan dari generator neutron,

kemudian dilewatkan pada akselerator. Reaksi yang terjadi dalam reaktor : (n*,2n).

Nuklida yang bereaksi dengan neutron cepat umumnya 92U238 .

Reaksi fisi dengan neutron termal banyak dijumpai pada reaktor inti. Nuklida

92U235 paling sering bereaksi fisi dengan neutron termal. Bila 92U235 ditembak dengan

neutron termal akan menghasilkan nuklida baru dengan 2 atau 3 neutron dan energi

sebesar ± 200 MeV.

Neutron baru yang dihasilkan mempunyai energi ± 2 MeV. Jika digunakan untuk

reaksi fisi selanjutnya neutron ini masih mempunyai energi yang cukup tinggi,

sehingga perlu diperlambat dengan moderator (misalnya: air, air berat, grafit,

berilium) hingga ± 0,025 eV. Bila reaktor inti dilengkapi moderator, maka reaksinya

7 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

92U235 + n ¾ 56Ba138 + 36Kr 96 + 3n + 200 MeV

92U238 + n* ¾® 56Ba138 + 37Rb99 + 2n

dapat dikendalikan dengan batang kendali untuk menyerap neutron, dan reaksi

berlangsung secara berantai.

6. BAHAYA UNSUR RADIOAKTIF

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.

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 tertunda

Efek ini muncul setelah lebih dari satu tahun sejak penyinaran. Efek tertunda ini

dapat juga diderita oleh turunan dari orang yang menerima penyinaran.

Selain memiliki manfaat dalam berbagi bidang kehidupan, ternyata zat radioaktif

memiliki beberapa dampak negatif diantaranya :

a. Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat

radioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkan

kekebalan tubuh,

8 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i

b. Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan

kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya,

c. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah

putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukemia,

d. Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk local

dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan

sistem saraf.

9 | K i m i a I n t i d a n R a d i a s i