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