View
20.289
Download
8
Category
Preview:
Citation preview
Unsur Radioaktif
1. Standar Kompetensi :Memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
2. Kompetensi DasarMendeskripsikan unsur-unsur radioaktif dari segi sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia, kegunaan, dan bahayanya.
3. Indikator
1. Menjelaskan sejarah penemuan radioaktif2. Menyebutkan macam-macam sinar radioaktif3. Mempelajari sifat-sifat sinar radioaktif baik sifat kimia maupun fisika4. Menerangkan pita kestabilan inti5. Mengemukakan peluruhan zat radioaktif6. Menjelaskan tentang waktu paruh7. Menuliskan reaksi-reaksi inti8. Menjelaskan deret radioaktif9. Mendiskripsikan kegunaan radioisotop
4. Tujuan Pembelajaran1. Siswa dapat menjelaskan sejarah penemuan radioaktif2. Siswa dapat menyebutkan macam-macam sinar radioaktif3. Siswa dapat menyebutkan sifat-sifat sinar radioaktif baik sifat kimia maupun fisika4. Siswa dapat menjelaskan pita kestabilan inti5. Siswa dapat mengemukakan peluruhan zat radioaktif6. Siswa dapat menjelaskan tentang waktu paruh7. Siswa dapat menuliskan reaksi-reaksi inti8. Siswa dapat menjelaskan deret radioaktif9. Siswa dapat mendeskripsikan kegunaan radioisotop
5. Peta Konsep dan Materi
Taslim Wahyudin083711040Tadris Kimia
A. Sejarah Penemuan Radioaktif
Pada tahun 1896, Antoine Henry Becquerel menemukan garam uranium yang
dapat memancarkan sinar yang dapat merusak plat photo yang ditutup dengan kertas
hitam. Selain itu, sinar tersebut dapat pula menembus lempengan logam yang sangat
tipis. Sinar tersebut diberi nama Sinar Radioaktif, sedangkan unsur yang dapat
memancarkan sinar radioaktif disebut Unsur Radioaktif.
Setelah ditemukan unsur Uranium, Marie Sklodowska dan Pierre Curie
menemukan unsur radioaktif lainnya yaitu polonium (Po) dan Radium (Ra). Pemberian
UNSUR RADIOAKTIF
Sejarah Penemuan
Sinar Radioakti
fKestabilan Inti Peluruhan Zat
Radioaktif
Waktu ParuhReaksi
Inti
Deret Radioakti
f
Penggunaan Radioisotop
α β γ
Reaksi Penembakan
Reaksi Fisi Reaksi Fusi Perunut
dan Sumber Radiasi
nama unsur Polonium diambil dari nama negara asal Marie Skldowska yaitu Polandia,
sedangkan nama unsur Radium diambil dari bahasa Yunani ”radiare” yang artinya
bersinar. Polonium dan Radium merupakan isotop-isotop dari unsur uranium karena
unsur-unsur tersebut merupakan hasil pemisahan dari bijih uranium. Isotop-isotop yang
berasal dari unsur radioaktif disebut Radioisotop. Sinar yang dipancarkan oleh unsur
radioaktif dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar.
Berkas sinar tersebut yaitu sinar alpha (α), sinar beta (β), dan sinar gamma (γ).
B. Sinar-sinar Radioaktif
Sifat-sifat sinar radioaktif seperti yang telah diterangkan salah satunya di atas
yaitu dapat menghitamkan plat film, selain itu sinar ini dapat menembus logam yang
tipis, dan dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar alpha,
beta, dan gamma.
Sinar Alpha ialah sinar yang dapat dibelokkan oleh medan kutub negatif, berarti sinar
alpha merupakan partikel-partikel yang bermuatan positif. Dari hasil penelitian ternyata
partikel alpha sama dengan inti Helium (He).
Sinar Beta ialah sinar sinar yang dapat dibelokkan oleh medan magnet kutub positif,
berarti sinar beta merupakan partikel-partikel yang bermuatan negatif. Dari hasil
penelitian ternyata partikel beta sama dengan partikel elektron.
Sinar Gamma ialah sinar yang tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet. Berarti sinar
gamma sama dengan sinar X dan merupakan gelombang elektroomagnet yang
mempunyai panjang gelombang pendek.
Daya tembus sinar α, β, dan γ berbeda-beda sesuai ditunjukkan dengan gambar berikut.
C. Kestabilan Inti
Dari percobaan Rutherford, yaitu penembakan lempengan emas yang sangat tipis
dengan sinar alpha, didapat kesimpulan bahwa di dalam atom terdapat inti atom yang
bermuatan positif dan elektron yang mengelilingi inti atom yang bermuatan negatif pada
lintasan-lintasan tertentu.
Setelah Rutherford mengemukakan model atomnya, berlanjut dengan penemuan
partikel proton dalam inti atom oleh Goldstein dan partikel neutron oleh Chadwick.
Partikel-partikel proton dan neutron dalam inti atom disebut nukleon. Banyaknya proton
dalam inti atom menyatakan nomor atom (Z), sedangkan jumlah proton dan neutron
dalam inti atom menyatakan nomor massa (A). Tanda atom yang disertai dengan
penulisan nomor atom dan nomor massa disebut nuklida, dengan lambang :
Di alam terdapat tiga macam nuklida yaitu sebagai berikut:
o Isotop, yaitu nuklida yang nomor atomnya sama, tetapi nomor massanya berbeda.
Atau nuklida yang jumlah protonnya sama tetapi jumlah neutronnya berbeda.
Contoh:
o Isobar, yaitu nuklida-nuklida yang mempunyai nomor massa sama, tetapi nomor
atom berbeda.
Contoh:
o Isoton, yaitu nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.
Contoh:
Diantara isotop-isotop yang ada di alam ini ada yang bersifat stabil dan yang tak stabil.
Contohnya:
Unsur Isotop Stabil Isotop Tidak Stabil
Hidrogen 1H, 2H 3H
Kalium 39K, 41K 38K, 42K, 44K
Kobalt 59Co 57Co, 58Co, 60Co
Timbal 206Pb, 208Pb 205Pb, 207Pb
Untuk memberikan keterangan yang lebih jelas tentang kestabilan inti atom, kita bisa
melihat grafik pita kestabilan.
Dari grafik di bawah dapat disimpulkan bahwa kestabilan suatu inti atom ditentukan oleh
perbandingan jumlah neutron dan proton (n/p) dalam inti atom.
Gambar pita kestabilan
D. Peluruhan Zat Radioaktif
Unsur radioaktif di alam berubah secara spontan menjadi isotop lain sambil
memancarkan sinar alpha, beta, dan gamma.
Bila inti atom memancarkan sinar alpha atau helium, maka akan berubah menjadi isotop
baru dengan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat, misalnya: 238U92 234Th90 + 4He2
Bila inti atom memancarkan sinar beta atau partikel elektron, maka akan berubah menjadi
isotop baru yang nomor atomnya bertambah satu dan nomor massa tetap, misalnya:234Th90 234Pa91 + 0e-1
Kalau kita lihat dari reaksi peluruhan di atas, di dalam inti atom seolah-olah terdapat
partikel elektron, padahal di dalam inti hanya terdapat partikel proton dan neutron.
Sebenarnya, pemancaran partikel elektron adalah sebagai akibat dari perubahan partikel
neutron menjadi proton, dengan persamaan:1n0 1p+1 + 0e-1
Bila inti atom memancarkan sinar gamma, tidak akan dihasilkan unsur baru,
karena sinar gamma hanya merupakan energi foton yang tidak bermassa dan tidak
bermuatan.
Dari beberapa persamaan reaksi di atas dapat kita simpulkan bahwa di dalam persamaan
reaksi inti, jumlah nomor atom dan nomor massa sebelum dan sesudah reaksi adalah
tetap.
E. Waktu Paruh
Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan oleh suatu zat radioaktif untuk
meluruh separuhnya dari semula. Untuk menghitung wktu paruh dapat digunakan rumus:
Dengan :
t = waktu paruh
λ = tetapan peluruhan
Bila suatu zat radioaktif A banyaknya 2 gram, dengan waktu paruhnya 1 hari, maka:
Waktu Sisa zat Keterangan
0 hari 2 gram( )0 x 2
1 hari 1 gram( )1 x 2
2 hari ½ gram( )2 x 2
3 hari ¼ gram( )3 x 2
4 hari 1/8 gram( )4 x 2
n hari( )n x 2
t =
Jadi, sisa zat dapat dihitung dengan rumus :
Contoh Soal:
20 gram isotop Rn-222 disimpan. Setelah beberapa waktu, masih ada sisa sebanyak 5
gram Rn-222. jika waktu paruhnnya 3,8 hari, berapa lama isotop Rn-222 telah tersimpan?
Jawab :
5. Rn-222 sisa = n Rn-222 mula-mula
5 gram = n . 20 gram
n =
N log 1 – n log 2 = log 25 – log 100
0 – 0.03010 n = 1.3979 – 2
- 0.03010 n = -0.6021
n =
n = 2
jadi, Rn-222 tersimpan selama : 2 x 3,8 hari = 7,6 hari
F. Reaksi Inti
Pada tahun 1919, Ernest Rutherford memborbardir inti atom nitrogen (14N7 )
dengan sinar alpha. Reaksi inti tersebut menghasilkan isotop oksigen, 17O8
14N7 + 4He2 17O8 + 1H1
Inilah reaksi transformasi inti pertama yang berhasil dibuat oleh manusia.
Reaksi inti yang dilakukan Rutherford di atas dapat dituliskan:14N7 (α, p) 17O8
Pada tahun 1933, Irene Curie (1897-1956) dan suaminya Frederict Joliot (1900-1958)
melakukan serangkaian percobaan dengan menembakkan partikel-partikel alpha terhadap
Sisa zat = ( )n x zat semula
unsur magnesium, aluminium dan boron. Pada taraf pertama terjadi transmutasi inti
disertai dengan pemancaran netron.24Mg12 + 4He2 27Si14 + 1n0
17Al13 + 4He2 30P15 + 1n0
10B5 + 4He2 13N7 + 1n0
Nuklida-nuklida yang dihasilkan ternyata bersifat radioaktif dan segera mengalami
peluruhan dengan memancarkan positron.17Si14 13N7 + 0e+1
30P15 30Si14 + 0e+1
13N7 13C6 + 0e+1
Reaksi-reaksi Inti (perubahan satu nuklida menjadi nuklida lain) dapat dikelompokkan
menjadi:
Reaksi penembakan
Partikel penembak yang digunakan dapat berupa partikel ringan (sinar alpha, proton,
atau netron) dan dapat juga berupa partikel berat ( 12C6, 14N7 atau 16O8).
Contoh:238U92 + 4He2 239Pu94 + 3 1n0
249Cf98 + 12C6 257Un104 + 4 1n0
Reaksi Fisi (pembelahan)
Dalam hal ini suatu nuklida akan menghasilkan dua nuklida sebagai hasil reaksi:235U92 + 1n0 139Ba56 + 3 1n0
Reaksi Fusi (penggabungan)
Pada reaksi ini beberapa nuklida atau partikel bergabung untuk untuk membentuk
nuklida yang lebih besar. 2H1 + 3H1 4He2 + 1n0
G. Deret Radioaktif
Deret radioaktif adalah suatu susunan unsur-unsur hasil peluruhan suatu unsur
radioaktif yang berakhir dengan terbentuknya unsur yang stabil. Di alam ini dikenal ada 4
deret radioaktif, yaitu sebagai berikut.
Tabel macam-macam deret radioaktif
Nama deret Jenis radioaktif Dimulai Berakhir
Uranium Alam 238U92206Pb82
Aktinium Alam 235U92207Pb82
Thorium Alam 232Th90208Pb82
neptunium Alam 237Np93209Bi83
H. Penggunaan Radioisotop
1. Sebagai Perunut
Radioisotop digunakan sebagai perunut karena perpindahannya dapat diikuti
berdasarkan radiasi yang dipancarkannya.
a. Bidang kedokteran
Radioisotop digunakan untuk mendiagnosis berbagai jenis penyakit.
I-131 : mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, terapi kanker kelenjar tiroid
Na-24 : mendeteksi adanya gangguan peredaran darah
Xe-133 : mendeteksi penyakit paru-paru
Fe-59 : mempelajari pembentukan sel darah merah
b. Bidang Industri
Radioisotop digunakan untuk mengetahui kebocoran suatu bendungan/pipa dalam tanah,
juga untuk mempelajari pengaruh oli dan zat aditif pada mesin.
c. Bidang Hidrologi
Radioisotop dipakai untuk mempelajari kecepatan aliran air sungai (Na-24), sertauntuk
menyelidiki kebocoran pipa air di bawah tanah.
Bidang Ilmu Kimia dan Biologi
I-131 : mempelajari kesetimbangan dinamis
O-18 : mempelajari reaksi esterifikasi
C-14 : mempelajari mekanisme reaksi fotositesis
2. Sebagai Sumber Radiasi
Radioisotop digunakan sebagai sumber radiasi karena daya tembus radiasinya serta
akibat dari bahan yang dilaluinya.
a. Bidang Kedokteran
Radiasi digunakan untuk sterilisasi makanan/minuman kaleng dan alat –alat kedokteran.
Co-60 : pemancar gamma untuk terapi tumor/ kanker.
b. Bidang Pertanian
Radiasi dimanfaatkan untuk pembentukan bibit unggul, pemberantasan hama,
menghambat pertumbuhan tunas pada kentang dan bawang.
P-32 : untuk pemupukan tanaman
c. Bidang Industri
Di bidang industri radiasi digunakan untuk pemeriksaan benda tanpa merusak,
mengontrol ketebalan bahan, mengawetkan bahan kayu, barang-barang seni, serta
meningkatkan mutu tekstil.
I. Latihan Soal
1. Tulis persamaan inti yang setara untuk peluruhan berikut.
a. Emisi alfa oleh Pu-242
b. Tangkapan elektron oleh Ar-37.
2. Jika unsur radioaktif uranium mempunyai massa 235 dan nomor atom 92 ditembak
dengan partikel neutron akan dihasilkan radionuklida baru yang lebih sederhana yaitu
molekdenium yang mempunyai massa 103 dan nomor atom 42 serta timah putih yang
mempunyai massa 131 dan nomor atom 50 dan disertai 2 partikel neutron.
Tulislah lambang nuklida-nuklida tersebut
a. Tulislah reaksi intinya
b. Apa jenis reaksi inti tersebut
3. Atom unsur 232Th90 meluruh dengan mengemisikan lima kali pancaran alpha dan dua
kali pancaran beta. Tentukan nomor atom dan nomor massa isotop yang dihasilkan.
4. Apa yang disebut reaktor bom?
Sebutkan secara singkat fungsi utama dari perlengkapan reaktor bom?
5. Tuliskan tiga keunggulan sterilisasi dengan cara radiasi dibanding sterilisasi dengan
bahan kimia!
6. Misalkan banyaknya isotop La-140 adalah 10 gram dan waktu paruh isotop itu 40
hari. Berapa gram sisa La-140 setelah 120 hari?
7. 20 gram isotop Rn-222 disimpan. Setelah beberapa waktu, masih ada sisa sebanyak 5
gram Rn-222. jika waktu paruhnnya 3,8 hari, berapa lama isotop Rn-222 telah
tersimpan?
8. Suatu nuklida Po ditembakan dengan sinar alpha menurut reaksi :
Po + α → X + n , maka nomor atom dan bilangan massa Nuklida X adalah ?
9. Sinar alfa merupakan salah satu dari unsur radioaktif, sebutkan sifat-sifat sinar alfa?
10. Sebutkan sifat sinar beta?
11. Berikanlah contoh kegunaan unsur-unsur radioaktif dalam kehidupan?
12. Terangkanlah kegunaan unsur kalium-40 di alam?
J. Kunci Jawaban
1. a. 242Pu94 238U92 + 4α2
b. 37Ar18 + 0e-1
37Cl17
2. a. Uranium = 235U92
Molekdenium = 103Mo42
Stanum = 131Sn50
b. 235U92 + 1n0 103Mo42 + 131Sn50 + 2 1n0
c. reaksi fisi
3. 232Th90 aXb + 5
4α2 + 2 0β-1
Jumlah nomor m assa ruas kiri = nomor massa ruas kanan
232 = a + 4x5 + 2x0
a = 212
jumlah nomor atom ruas kiri = nomor atom ruas kanan
90 = b + 5x2 + 2x(-1)
b = 82
4. reaktor atom adalah tempat berlangsungnya reaksi pembelahan inti (reaksi fisi)
yang dikendalikan perlengkapan di dalam reaktor atom.
fungsi utama dari perlengkapan reaktor bom yaitu:
b. unsur radioaktif sebagai bahan bakar inti yang dapat melakukan reaksi
pembelahan ini
c. pengendali, untuk mengendalikan penyerapan neutron sehingga reaksi
pembelahab inti berjalan terkontrol.
d. Moderator, untuk mengubah energi sehingga neutron yang bekerja pada
pembelahan inti dapat bekerja dalam kondisi tertantu.
e. Pendingin yaitu alat penurun kalor
5. a. Lebih sempurna dalam mematikan organisme
b. tidak meninggalkan residu bahan kimia
c. tidak mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan dibuka
6. sisa La-140 = n mula-mula = 120/40 . 10 gram
= 3 . 10 gram = . 10 gram
= 1.25 gram La-140
7. Rn-222 sisa = n Rn-222 mula-mula
5 gram = n . 20 gram
n =
N log 1 – n log 2 = log 25 – log 100
0 – 0.03010 n = 1.3979 – 2
- 0.03010 n = -0.6021
n =
n = 2
jadi, Rn-222 tersimpan selama : 2 x 3,8 hari = 7,6 hari
8. Po + α → X + n
Po + He → X + n
nomor atom= 92, bilangan massa = 237
9. Sifat-sifat sinar alfa
a. Merupakan partikael yang bermuatan positif
b. Memiliki masa empat kali massa atom hydrogen
c. Merupakan inti ato helium yang mempunyai dua proton dan dua neutron
d. Mempunyai daya tembus yang kecil
e. Mempunyai daya jangkau di udara 2,8 cm sampai dengan 8,5 cm
f. Membelok ke arah kutub negative dalam medan listrik
g. Dapat mengionkan molekul yang dilaluinya, karena dapat menyebabkan satu
atau lebih electron suatu molekul terlepas, sehingga molekul tersebut menjadi ion.
10. 1. Bermuatan listriik negative
2. Memiliki massa kecil yaitu 5,5 x 10-4 satuan massa atom (sma)
3. Merupakan partikel yang identik dengan electron
4. Dalam medan listrik akan membelok ke kutub positif
5. Mempunyai daya tembus yang lebigh besar daripada sinar alfa. Dapat melalui
lempeng timbale setebal 1 mm dan lempeng aluminium setebal 5 mm
6. Bergerak dengan kecepatan tinggi ( electron berkecepatan tinggi )
11. kegunaan unsur-unsur radioaktif dalam kehidupan diantaranya :
Sebagai penghasil energi untuk pembangkit tenaga listrik
Penentuan umur(dating)
Analisis dalam bidang kimia
Sebagai perunut dan juga terapi kanker
Untuk pemuliaan tanaman
12. Kalium-40 bisa digunakan dalam penarikhan dalam bidang geokimia. Isotop
radioaktif kalium-40 meluruh lewat beberapa cara. Akumulasi gas argon-40
digunakan untuk menaksir umur spicemen. Ketika atom kalium-40 dalam
mineral meluruh, argon-40 terjebak dalam kisi mineral dan dapat lepas hanya
jika mineral dilelehkan. Dari perbandingan argon-40 terhadap kalium-40 dalam
mineral dan waktu paruh peluruhan kita dapat menentukan umur bantuan dalam
kisaran jutaan sampai miliaran tahun.
K. Ringkasan Materi
Pada tahun 1896, Antoine Henry Becquerel menemukan garam uranium yang
dapat memancarkan sinar yang dapat merusak plat photo yang ditutup dengan kertas
hitam. Selain itu, sinar tersebut dapat pula menembus lempengan logam yang sangat
tipis. Sinar tersebut diberi nama Sinar Radioaktif, sedangkan unsur yang dapat
memancarkan sinar radioaktif disebut Unsur Radioaktif.
Sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif dapat diuraikan oleh medan magnet
menjadi tiga berkas sinar. Berkas sinar tersebut yaitu sinar alpha (α), sinar beta (β), dan
sinar gamma (γ).
Inti atom ditentukan oleh perbandingan jumlah neutron dan proton (n/p) dalam
inti atom.
Unsur radioaktif di alam berubah secara spontan menjadi isotop lain sambil
memancarkan sinar alpha, beta, dan gamma.
Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan oleh suatu zat radioaktif untuk
meluruh separuhnya dari semula.
Reaksi-reaksi Inti (perubahan satu nuklida menjadi nuklida lain) dapat
dikelompokkan menjadi: reaksi penembakan, reaksi fisi, reaksi fusi.
Deret radioaktif adalah suatu susunan unsur-unsur hasil peluruhan suatu unsur
radioaktif yang berakhir dengan terbentuknya unsur yang stabil.
Radioisotop dapat dimanfaatkan sebagai perunut dan sebagai sumber radiasi.
L. Daftar Kepustakaan
Retnowati, Priscilla, Seribu Pena Kimia SMU Kelas 2, Jakarta : Erlangga, 1999.
Tim Penulis Kimia, Kimia SMU Kelas 2, Bandung: PT. REMAJA ROSDAKARYA,
2003.
Anshory, Irfan, Kimia Untuk SMA, Bandung:Ganeca Exact, 1986.
Chang, Raymond, Kimia Dasar, Jakarta:Erlangga, 2005
Recommended