Radioaktif

UNSUR-UNSUR RADIOAKTIF

      I.          DEFINISI RADIOAKTIF

Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. Proses perubahan ini disebut peluruhan dan inti atom yang tak stabil disebut radionuklida. Materi yang mengandung radionuklida disebut zat radioaktif. Radioaktif berasal dari kata radio atau radiare yaitu memancar, bersinar dan aktif. Aktif sendiri adalah spontan dan dengan sendirinya. Zat radioaktif dapat diartikan sebagai alat yang mempunyai kemampuan untuk memancar dengan spontan.

Berdasarkan ketentuan International Atomic Energy Agency, zat radioaktif adalah setiap zat yang memancarkan radiasi pengion dengan aktifitas jenis lebih besar dari 70 kilo Becquerel per kilogram atau 2 nanocurie per gram. Angka 70 kBq/kg atau 2 nCi/g tersebut merupakan patokan dasar untuk suatu zat dapat disebut zat radioaktif pada umumnya. Jadi untuk radioaktif dengan aktifitas lebih kecil dapat dianggap sebagai radiasi latar belakang.

Kita telah mengetahui bahwa atom terdiri atas inti atom dan elektron-elektron yang beredar mengitarinya. Reaksi kimia biasa (seperti reaksi pembakaran dan penggaraman) hanya menyangkut perubahan pada kulit atom, terutama elektron pada kulit terluar, sedangkan inti atom tidak berubah. Reaksi yang meliputi perubahan pada inti disebut reaksi inti atau reaksi nuklir (nukleus = inti). Reaksi nuklir ada yang terjadi secara spontan ataupun buatan. Reaksi nuklir spontan terjadi pada inti-inti atom yang tidak stabil. Zat yang mengandung inti tidak stabil ini disebut zat radioaktif. Adapun reaksi nuklir tidak spontan dapat terjadi pada inti yang stabil maupun inti yang tidak stabil. Reaksi nuklir disertai perubahan energi berupa radiasi dan kalor. Berbagai jenis reaksi nuklir disertai pembebasan kalor yang sangat dasyat, lebih besar dan reaksi kimia biasa. Dewasa ini, reaksi nuklir telah banyak digunakan untuk tujuan damai (bukan tujuan militer) baik sebagai sumber radiasi maupun sebagai sumber tenaga dan pemanfaatannya dalam bidang kesehatan.

    II.          PENEMUAN KERADIOAKTIFAN

       Pada tahun 1895, W.C. Rontgen menemukan bahwa tabung sinar katoda menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus tinggi yang dapat menghitamkan film potret, walaupun film tersebut terbungkus kertas hitam. Karena belum mengenal hakekatnya, sinar ini dinamai sinar X. Ternyata sinar X adalah suatu radiasi elektromagnetik yang timbul karena benturan berkecepatan tinggi (yaitu sinar katoda dengan suatu materi (anoda). Sekarang sinar X disebut juga sinar rontgen dan digunakan untuk rongent yaitu untuk mengetahui keadaan organ tubuh bagian dalam.

Penemuan sinar X membuat  Henry Becguerel  tertarik untuk meneliti zat yang bersifat fluoresensi, yaitu zat yang dapat bercahaya setelah terlebih dahulu mendapat radiasi (disinari), Becquerel menduga bahwa sinar yang dipancarkan oleh zat seperti itu seperti sinar X. Secara kebetulan, Becquerel meneliti batuan uranium. Ternyata dugaan itu benar bahwa sinar yang dipancarkan uranium dapat menghitamkan film potret yang masih terbungkus kertas hitam. Akan tetapi, Becqueret menemukan bahwa batuan uranium memancarkan sinar berdaya tembus tinggi dengan sendirinya tanpa harus disinari terlebih dahulu. Penemuan ini terjadi pada awal bulan Maret 1986. Gejala semacam itu,  yaitu pemancaran radiasi secara spontan, disebut keradioaktifan, dan zat yang bersifat radioaktif disebut zat radioaktif. Zat radioaktif yang pertama ditemukan adalah uranium.

Dua tahun setelah itu, Marie Curie meneliti radiasi uranium dengan menggunakan alat yang dibuat oleh Pierre Curie, yaitu pengukur listrik piezo (lempengan kristal yang biasanya digunakan untuk pengukuran arus listrik lemah), dan Marie Curie berhasil membuktikan bahwa kekuatan radiasi uranium sebanding dengan jumlah kadar uranium yang dikandung dalam campuran senyawa uranium. Disamping itu, Marie Curie juga menemukan bahwa peristiwa peluruhan tersebut tidak dipengaruhi oleh suhu atau tekanan, dan radiasi uranium dipancarkan secara spontan dan terus menerus tanpa bisa dikendalikan. Marie Curie juga meneliti campuran senyawa lain, dan menemukan bahwa campuran senyawa thorium juga memancarkan radiasi yang sama dengan campuran senyawa uranium, dan sifat pemancaran radiasi seperti ini diberi nama radioaktivitas. Pada tahun 1898, ia menemukan unsur baru yang sifatnya mirip dengan bismut. Unsur baru ini dinamakan polonium diambil dari nama negara asal Marie Curie, yaitu Polandia. Setelah itu H. Becquerel dan Marie Curie melanjutkan penelitiannya dengan menganalisis pitch blend (bijih uranium). Mereka berpendapat bahwa di dalam pitch blend terdapat unsur yang radioaktivitasnya lebih kuat daripada uranium atau polonium. Pada tahun yang sama mereka mengumumkan bahwa ada unsur radioaktif yang sifatnya mirip dengan barium. Unsur baru ini dinamakan radium (Ra), yang artinya benda yang memancarkan radiasi.Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif. Semua isotop yang bernomor atom diatas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radioisotop, sedangkan isotop yang tidak radiaktif disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadi disamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan.

  III.          SIFAT-SIFAT RADIOAKTIF

Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:

1. Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.

2. Dapat mengionkan gas yang disinari.

3. Dapat menghitamkan pelat film.

4. Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).

5. Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β, dan γ.

SIFAT	SINAR ALFA	SINAR BETA	SINAR GAMMA
Umum	Merupakan Inti Helium () yang bergerak cepat	Merupakan partikel electron yang bergerak cepat	Merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang sangat tinggi
Lambang	atau	atau
Massa	4 sma	0	0
Daya Tembus	Kecil	Lebihbesar disbanding sinar alfa	Paling besar
Daya Ionisasi	Dapat mengionisasikan molekul yang dilewati	Daya ionisasinya lebih lemah daripada sinar alfa	Daya ionisasinya paling lemah diantara ketiga sinar radioaktif
Muatan	+2	-1	0

Tabel Sifat-Sifat Sinar Radioaktif

            Dalam proses perubahannya isotop radioaktif melibatkan beberapa partikel elementer (partikel subatomik) yang lain.

No.	Partikel/Sinar	Massa	Muatan	Lambang	Keterangan
1.	Alfa	4	+2	,	Inti helium
2.	Beta	0	-1	,	Partikel elektron
3.	Gamma	0	0	γ	Gelombang elektromagnetik
4.	Positron	0	+1		Elektron bermuatan positif
5.	Neutron	1	0		Partikel bermuatan netral
6.	Proton	1	+1		Inti hidrogen
7.	Detron	2	1	,	Inti detrium
8.	Triton	3	1	,	Inti titrium

Tabel Beberapa Partikel yang Dipancarkan oleh Unsur Radioaktif

(Partikel Elementer)

  IV.          SINAR-SINAR RADIOAKTIF

Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif dinama sinar alfa, dan yang bermuatan negatif diberi nama sinar beta . Selanjutnya Paul U.Viillard menemukan jenis sinar yang ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gamma.

 

·     Sinar alfa ( α )

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel ini dianggap sebagai inti helium karena mirip dengan inti atom helium. Sewaktu menembus zat,sinar α menghasilkan sejumlah besar ion. Oleh karena bermuatan positif partikel α dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik. Partikel alfa memiliki daya tembus yang rendah. Partikel-partikel alfa bergerak dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1 –10 persen kecepatan cahaya.Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom  .

·     Sinar beta (β)

Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan -1e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi . Energi sinar beta sangat bervariasi mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam udara kering dan dapat menembus kulit. Berkas ini dapat menembus kertas aluminium setebal 2 hingga 3 mm. Partikel beta juga dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet , tetapi arahnya berlawanan dari partikel alfa. Selain itu partikel β mengalami pembelokan yang lebih besar dibandingkan partikel dalam medan listrik maupun dalam medan magnet. Hal itu terjadi karena partikel β mempunyai massa yang jauh lebih ringan dibandingkan partikel.

·     Sinar gamma ( γ )

Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar  γ dinyatakan dengan notasi . Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik. Beberapa proses peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel α atau β menyebabkan inti berada dalam keadaan energetik, sehingga inti selanjutnya kehilangan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik yaitu sinar gamma. Sinar gamma mempunyai daya tembus besar dan berkas sinar ini tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. Sinar gamma mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek.

    V.          STRUKTUR INTI

Dalam suatu nuklida tersusun atas nukleon-nukleon, dimana nukleon tersebut merupakan partikel-partikel penyusun inti atom/nukleus, sedangkan nuklida itu sendiri adalah isotop atom. Nukleon mengandung dua jenis partikel dasar yaitu proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan).

Suatu inti atom yang mempunyai jumlah nukleon tertentu disebut nuklida, yaitu atom tanpa elektron pada kulit-kulitnya. Suatu nuklida dapat dinyatakan  dengan lambang unsur yang dilengkapi nomor massa (jumlah nukleon), sedangkan nomor atom boleh ditulis atau tidak karena dapat dilihat pada sistem periodik. Sebagai contoh nuklida sebagai berikut : ₂₀Ca⁴⁰, ₈₀Hg²⁰⁰ .  Partikel penyusun nuklida kecuali elektron-elektron berada di nukleus. Diantara partikel-partikel penyusun nukleus yang sudah diketahui proton dan netronlah yang merupakan partikel yang bermassa besar sehingga jumlahnya sangat menentukan besar kecilnya massa nuklida. Jumlah proton dalam sebuah nuklida selalu sama dengan jumlah elektron, akan tetapi jumlah netron dapat sama atau sedikit lebih besar daripada jumlah protonnya.

Nuklida radioaktif memiliki sifat dapat meluruhkan sebagian dari massa nuklidanya menjadi bentuk energi radiasi dan bentuk energi lain. Energy radiasi hasil peluruhan nuklida radioaktif antara lain berupa radiasi alfa, radiasi beta, dan radiasi gamma. Tedapat dua nuklida radioaktif, yaitu nuklida radioaktif alami dan nuklida radioaktif buatan. Nuklida radioaktif alami ada yang dapat digolongkan ke dalam nuklida-nuklida radioaktif berat yang mempunyai nomor nuklida (Z) > 83, dan nuklida radioaktif ringan yang mempunyai nomor nuklida < 83. Nuklida-nuklida radioaktif berat berdasarkan kemampuannya meluruh secara berkelanjutan dapat diklasifikasikan ke dalam tiga deret radioaktif, yaitu deret isotop nuklida U-238, deret isotop nuklida U-235, dan deret isotop nuklida Th-232.

            Susunan nukleon dan nuklida

Susunan nucleon dan nuklida dibagi menjadi 4 yaitu,

·     Isotop adalah kelompok nuklida dengan Z (nomor atom) sama tetapi memiliki N (jumlah neutron) yang berbeda. Dengan perkataan lain isotop-isotop suatu unsur, nomor atomnya sama, tetapi bilangan massanya berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh jumlah neutron yang berbeda. Oleh karena sifat-sifat kimia suatu unsur bergantung pada nomor atomnya, maka isotop-isotop suatu unsur mempunyai sifat kimia yang sama.

 Contoh : dengan

·     Isobar adalah kelompok nuklida denga A (nomor massa) sama tetapi memiliki nomor atom yang berbeda. Oleh karena nomor atomnya berbeda, sifat-sifat kimia dan fisiknya pun berbeda.

Contoh  :  dengan   

·     Isoton adalah kelompok nuklida dengan N (jumlah neutron) sama, tetapi memiliki jumlah proton bebeda. Contoh :  dan.

Selain dari ketiga macam nuklida diatas dikenal juga Isomer inti atau nuklir yaitu kelompok nuklida dengan Z (nomor atom), A (nomor massa), dan N (jumlah netron), tetapi berbeda dalam tingkat energinya. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan susunan tingkat energy proton dan neutron dalam inti.

Berdasarkan pita kestabilan dalam proses pembentukannya di alam, nuklida dapat dikelompokkan menjadi lima kelompok yaitu sebagai berikut :

1.   Nuklida stabil adalah nuklida yang secara alamiah tidak mengalami perubahan A (nomor massa) maupun Z (nomor atom) atau tidak mengalami peluruhan. Contohnya :

    

2.   Radionuklida alam primer adalah nuklida yang terbentuk secara alamiah dan bersifat radioaktif.

     waktu paro 4,5 x 10⁹ tahun

3.    Radionuklida alam sekunder adalah nuklida radioaktif yang secar alamiah merupakan hasil peluruhan radionuklida alam primer.

4.    Radionuklida alam terinduksi adalah nuklida radioaktif yang terbentuk secar kontinu dari hasil interaksi sinar kosmik dengan ¹⁴N di atmosfer.

5.    Radionuklida buatan adalah nuklida yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi transmutasi inti yang dilakukan di laboratorium.

  VI.          KESTABILAN INTI

Kestabilan inti atom dapat ditinjau dari aspek kinetika dan energitika. Kestabilan secara energitika ditinjau dari aspek energi nukleosintesis dihubungkan dengan energi komponen penyusunnya (proton dan neutron), disebut energi ikat inti. Kestabilan secara kinetika ditinjau berdasarkan kejadian inti meluruh membentuk inti yang lain, disebut peluruhan radioaktif.

Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah ”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat energinya tidak berada pada keadaan dasar. Perlu dicatat bahwa komposisi proton dan neutron yang “seimbang” atau “tidak seimbang” di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama ataupun tidak sama. Setiap inti atom mempunyai “kesetimbangan” yang berbeda.

Untuk mengetahui ciri-ciri inti yang stabil dan inti yang tidak stabil dapat ditinjau dari perbandingan antarpartikel yang terkandung di dalam inti atom, yaitu perbandingan neutron terhadap proton (N/Z). Selain nuklida 1H, semua nuklida atom memiliki proton dan neutron. Suatu nuklida dinyatakan stabil jika memiliki perbandingan neutron terhadap proton lebih besar atau sama dengan satu (N/Z ≥ 1).

Untuk nuklida ringan (Z =< 20), perbandingan (N/Z) = 1

Untuk nuklida dengan Z > 20, perbandingan (N/Z) >1

Hubungan proton dan neutron dapat diungkapkan dalam bentuk grafik yang disebut grafik pita kestabilan.

Kenaikan angka banding N/Z diyakini akibat meningkatnya tolakan muatan positif dari proton. Untuk mengurangi tolakan antarproton diperlukan neutron yang berlebih. Nuklida di luar pita kestabilan umumnya bersifat radioaktif atau nuklida tidak stabil. Nuklida yang terletak di atas pita kestabilan adalah nuklida yang memiliki neutron berlebih. Untuk mencapai keadaan inti yang stabil, nuklida ini mengubah neutron menjadi proton dan partikel beta. Nuklida yang terletak di bawah pita kestabilan adalah nuklida yang miskin neutron. Untuk mencapai keadaan yang stabil, dilakukan dengan cara memancarkan positron atau penangkapan elektron (electron capture) pada kulit K menjadi neutron.

Nuklida yang terletak di atas pita kestabilan dengan nomor atom (jumlah proton) lebih dari 83 adalah nuklida yang memiliki neutron dan proton melimpah. Untuk mencapai keadaan stabil, nuklida ini melepaskan sejumlah partikel alfa (inti atom He).

Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron maksimum 1,5 kali jumlah protonnya. Tabel periodik merupakan suatu tabel yang mencantumkan semua kemungkinan posisi nuklida baik yang stabil maupun yang tidak stabil. Nuklida-nuklida yang tidak stabil disebut sebagai radionuklida. Tabel nuklida juga dapat menunjukkan posisi dari nuklida-nuklida yang merupakan isotop yaitu petak-petak yang horisontal, misalnya Na-20, Na-21, Na-22 dan seterusnya. Isotop yang tidak stabil disebut sebagai radioisotop. Pada dasarnya, radioisotop dan radionuklida adalah istilah yang sama yaitu menunjukkan inti-inti atom yang tidak stabil. Bahan yang terdiri atas radionuklida dengan jumlah cukup banyak disebut bahan radioaktif.

           

Kestabilan inti ringan

·     Pemancaran Partikel Positron

Pada pemancaran positron, proton berubah menjadi neutron, ditunjukkan oleh persamaan berikut.

                ®  +

Pembebasan positron oleh sebuah inti atom akan menyebabkan nomor atom berkurang satu, tetapi nomor massa tetap.

Contoh:

                  ®  +

·     Penangkapan Partikel Elektron

Apabila inti menangkap elektron, umumnya ditangkap dari kulit elektron yang terdekat yaitu kulit K. Elektron tersebut akan bergabung dengan proton menjadi neutron.

                 +  ®

Penangkapan elektron oleh inti atom akan menyebabkan nomor atom berkurang satu, tetapi nomor massa tetap.

    +  ®

    +  ®

            Kestabilan inti berat

Nuklida yang memiliki terlalu banyak proton dan neutron (jumlah proton > 83) atau nuklida bermassa besar cenderung untuk melepaskan partikel α. Peristiwanya disebut peluruhan alfa. Pemancaran sinar α oleh sebuah inti atom menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat. Dalam usaha mendapatkan N/Z yang stabil dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya inti membebaskan 2 proton dan 2 neutron bersama-sama dalam bentuk pancaran partikel α

Contoh:

     ®  +

     ®  +

VII.          PELURUHAN RADIOAKTIF

Unsur radioaktif di alam berubah secara spontan menjadi isotop lain sambil memancarkan sinar alpha, beta, dan gamma. Peluruhan radioaktif adalah peristiwa spontan emisi beberapa partikel dan radiasi elektromagnetik dari suatu inti atom tidak stabil menuju inti yang stabil. Peluruhan radioaktif diketahui merupakan suatu peristiwa eksoergik (pelepasan energi). Pada proses peluruhan inti berlaku Hukum Kekekalan

Energi, Momentum, Massa, dan Muatan

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:

 ®  +

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:

 ®  +

Jika dilihat 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:

 ®  +

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.

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 ½ =waktu paruh
λ = tetapan peluruhan

dengan:
n = waktu peluruhan/waktu paruh = t/t ½

Waktu Paruh (t1/2)	Persentase Isotop Radioaktif yang Tersisa
0	100,00
1	50,00
2	25,00
3	12,50
4	6,25
5	3,125
6	1,5625
7	0,78 (hasil pembulatan)
8	0,39 (hasil pembulatan)
9	0,19 (hasil pembulatan)
10	0,09 (hasil pembulatan)

Terdapat tiga cara utama yang menyebabkan terjadinya peluruhan isotop radioaktif secara alami, antara lain :

1.     Pemancaran partikel alfa (α)

2.     Pemancaran partikel beta (β)

3.     Pemancaran radiasi gamma (γ)

Selain itu, terdapat pula dua cara peluruhan radioaktif yang kurang umum, yaitu :

1.     Pemancaran positron (β⁺)

2.     Penangkapan elektron (e^-)

·     Pemancaran Partikel Alfa

Partikel alfa (α) didefinisikan sebagai partikel bermuatan positif pada inti helium. Partikel alfa tersusun atas dua proton dan dua neutron, sehingga dapat dinyatakan sebagai atom Helium-4 (He-4). Oleh karena partikel alfa terpecah dari inti atom radioaktif, partikel ini tidak memiliki elektron. Dengan demikian, partikel alfa memiliki muatan +2. Partikel alfa (α) merupakan partikel inti Helium yang bermuatan positif (kation dari unsur Helium, He²⁺). Akan tetapi, elektron pada dasarnya bebas, mudah untuk lepas dan muadh pula untuk didapat. Jadi, secara umum, partikel alfa (α) dapat dituliskan tanpa muatan karena akan dengan cepat mendapatkan 2 elektron dan menjadi atom Helium netral (bukan sebagai ion).

Unsur berat dan besar, seperti Uranium (U) dan Thorium (Th), cenderung melakukan pemancaran (emisi) partikel alfa. Peluruhan inti ini terjadi dengan cara membebaskan dua muatan positif (dua proton) dan empat satuan massa (dua proton + dua neutron). Suatu proses yang sangat hebat. Setiap kali partikel alfa dipancarkan (diemisikan), empat satuan massa hilang. Sebagai contoh, isotop Radon-222 (Rn-222), dapat mengalami peluruhan dan memancarkan partikel alfa. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

₈₆Rn²²² →  ₈₄Po²¹⁸ +  ₂He⁴

Dalam hal ini, isotop Radon-222 mengalami peluruhan inti dengan membebaskan partikel alfa. Isotop baru yang terbentuk pada proses peluruhan ini adalah isotop baru dengan nomor massa 218 (yang diperoleh dari 222 –  4) dan nomor atom 84 (yang diperoleh dari 86 – 2). Isotop tersebut adalah Polonium (Po).

·     Pemancaran Partikel Beta

Partikel beta (β) pada dasarnya adalah elektron yang dipancarkan dari inti. Kita tentu akan bertanya, bukankah elektron tidak terdapat di dalam inti atom?Bagaimana elektron dapat dipancarkan dari inti atom yang tidak mengandung elektron?Marilah kita mengikuti penjelasan berikut secara seksama.

Sebagai contoh, saya ingin membahas peluruhan yang terjadi pada isotop Iodin. Isotop Iodin-131 (I-131) digunakan dalam bidang medis sebagai isotop untuk mendeteksi dan mengobati kanker kelenjar gondok (tyroid). Isotop tersebut mengalami peluruhan dan memancarkan partikel beta. Reaksi yang terjadi  adalah sebagai berikut :

₅₃I¹³¹ →  ₅₄Xe¹³¹ +  _-1e⁰

Pada proses ini, isotop Iodin-131 (I-131) melepaskan partikel beta (elektron). Isotop baru yang dihasilkan memiliki nomor atom 54 dan nomor massa 131. Isotop tersebut adalah Xenon (Xe). Perhatikanlah bahwa nomor massa tidak berubah dari I-131 menjadi Xe-131. Akan tetapi, nomor atomnya naik satu (dari 53 menjadi 54). Peristiwa yang terjadi di dalam inti atom iodin adalah perubahan neutron menjadi proton dan elektron.

₀n¹ →  ₁p¹ +  _-1e⁰

Perubahan sebuah neutron menjadi sebuah proton akan diikuti dengan terbentuknya sebuah elektron. Elektron yang terbentuk dipancarkan dari inti atom sebagai partikel beta (β). Isotop dengan perbandingan n/p tinggi sering mengalami pemancaran beta (β). Hal ini terjadi karena peluruhan ini menyebabkan jumlah neutron berkurang satu dan jumlah proton bertambah satu, sehingga menurunkan perbandingan n/p.

·     Pemancaran Radiasi Gamma

Partikel alfa (α) dan partikel beta (β) mempunyai karakteristik materi. Keduanya memiliki massa tertentu dan menempati ruang. Namun, karena tidak ada perubahan massa yang berhubungan dengan pemancaran sinar gamma (γ), kita dapat menyatakan bahwa pemancaran sinar gamma (γ) sebagai pemancaran radiasi gamma (γ). Radiasi gamma (γ) sangat menyerupai sinar X, yaitu radiasi dengan energi tinggi dan memiliki panjang gelombang pendek (short wavelength). Radiasi sinar gamma umumnya disertai dengan pemancaran partikel alfa dan partikel beta. Tetapi, biasanya tidak dinyatakan pada persamaan reaksi inti yang disetarakan. Beberapa isotop, seperti Cobalt-60 (Co-60), melepaskan sejumlah besar radiasi sinar gamma. Isotop ini sering digunakan untuk pengobatan kanker dengan metode radiasi. Paramedis akan mengarahkan sinar gamma ke tumor, sehingga sinar tersebut diharapkan dapat merusaknya.

·     Pemancaran Positron

Pemancaran positron tidak terjadi pada isotop radioaktif yang meluruh secara alami, tetapi hal ini terjadi secara alami pada isotop radioaktif buatan manusia. Positron pada dasarnya merupakan elektron yang memiliki muatan positif. Positron dapat terbentuk bila proton di dalam inti atom meluruh menjadi neutron. Positron yang terbentuk ini kemudian dipancarkan dari inti atom.

Proses ini terjadi pada beberapa isotop, seperti isotop Kalium-40 (K-40). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

₁₉K⁴⁰ →  ₁₈Ar⁴⁰ +  ₊₁e⁰

Isotop K-40 memancarkan positron, dan membentuk isotop baru dengan nomor massa 40 dan nomor atom 18. Isotop Argon-40 (Ar-40) telah terbentuk. Perhatikanlah bahwa nomor massa tidak berubah dari K-40 menjadi Ar-40. Akan tetapi, nomor turun satu (dari 19 menjadi 18). Peristiwa yang terjadi di dalam inti atom kalium adalah perubahan proton menjadi neutron dan melepaskan positron.

₁p¹ →  ₀n¹ +  ₊₁e⁰

Perubahan sebuah proton menjadi sebuah neutron akan diikuti dengan terbentuknya sebuah positron. Positron yang terbentuk dipancarkan dari inti atom sebagai partikel positron (β⁺). Isotop dengan perbandingan n/p rendah sering mengalami pemancaran positron (β⁺). Hal ini terjadi karena peluruhan ini menyebabkan jumlah proton berkurang satu dan jumlah neutron bertambah satu, sehingga menaikkan perbandingan n/p.

·     Penangkapan Elektron

Penangkapan elektron merupakan jenis peluruhan inti yang jarang terjadi. Dalam peluruhan ini, elektron dari tingkat energi yang lebih dalam (misalkan subkulit 1s) akan ditangkap oleh inti atom. Elektron tersebut akan bergabung  dengan proton pada inti atom membentuk neutron. Akibatnya, nomor atom berkurang satu dan nomor massanya tetap sama.

₁p¹ +  _-1e⁰ →  ₀n¹

Sebagai contoh, reaksi yang terjadi saat penangkapan elektron pada Polonium-204 (Po-204) sebagai berikut :

₈₄Po²⁰⁴ +  _-1e⁰ →  ₈₃Bi²⁰⁴ +  sinar-X

Perubahan sebuah proton menjadi sebuah neutron dapat terjadi saat penangkapan sebuah elektron. Isotop dengan perbandingan n/p rendah dapat mengalami penangkapan elektron (e^-). Hal ini terjadi karena reaksi ini menyebabkan jumlah proton berkurang satu dan jumlah neutron bertambah satu, sehingga menaikkan perbandingan n/p.

Penangkapan elektron pada subkulit 1s menyebabkan kekosongan pada subkulit 1s. Elektron yang berasal dari subkulit lain dengan level energi yang lebih tinggi akan “turun” untuk mengisi kekosongan ini disertai pembebasan sejumlah energi dalam bentuk sinar X yang tidak tampak.

Partikel Dasar	Massa Relatif	Muatan	Simbol	Jenis
Alfa	4	+2	α ,	Partikel
Beta	0	-1	β- ,	Partikel
Positron	0	+1	β+ ,	Partikel
Gamma	0	0		Gelombang electromagnet
Proton	1	+1	,	Partikel
Neutron	1	0		Partikel

VIII.          DERET KERADIOAKTIFAN

Deret radioaktif merupakan kelompok unsur yang terbentuk dari satu nuklida radioaktif yang berturut-turut memancarkan partikel alfa atau partikel beta. Pada setiap pancaran radiasi terbentuk atom dari unsur yang berlainan. Deret ini dimulai dari unsur induk yang meluruh terus menerus membentuk atom baru sehingga akhirnya membentuk atom yang tidak radioaktif.

Ada tiga deret keradioaktifan alam yaitu deret thorium, deret uranium, dan deret aktinium. Deret thorium dan deret uranium diberi nama sesuai dengan nama anggota yang mempunyai waktu paro terpanjang yaitu berturut-turut 1,39 × 10¹⁰ dan 4,51 × 10⁹ tahun. Deret aktinium dimulai dari unsur uranium (U-235) dengan waktu paruh 7,1 × 10⁸ tahun yang kadang-kadang disebut aktinouranium.

Bilangan massa thorium adalah 232 merupakan kelipatan 4 yaitu 4x58. Oleh karena pada pancaran alfa bilangan massa berkurang dengan 4 dan pada pancaran beta tidak terjadi perubahan massa, maka bilangan massa setiap anggota deret thorium dapat dinyatakan dengan 4n dan n adalah angka 58 (thorium) sampai 52 (thorium D).

Deret keradioaktifan yang keempat adalah deret keradioaktifan buatan yang disebut deret neptunium. Unsur induk deret neptunium adalah neptunium dengan waktu paruh 2,20 × 10⁶ tahun. Deret  4n + 2  diberi  nama deret uranium  karena  inti induknya adalah  ²³⁸₉₂U₉₂ yang mengalami peluruhan sampai inti akhir stabil  ²⁰⁶₈₂Pb₈₂.

 

  IX.          REAKSI PADA INTI

Reaksi yang terjadi di inti atom dinamakan reaksi nuklir. Jadi Reaksi nuklir melibatkan perubahan yang tidak terjadi di kulit elektron terluar tetapi terjadi di inti atom. Reaksi nuklir memiliki persamaan dan perbedaan dengan reaksi kimia biasa. Persamaan reaksi nuklir dengan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.

a.    Ada kekekalan muatan dan kekekalan massa energi.

b.   Mempunyai energi pengaktifan.

c.    Dapat menyerap energi (endoenergik) atau melepaskan energi (eksoenergik).

Perbedaan antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasa, antara lain seperti berikut.

a.    Nomor atom berubah.

b.   Pada reaksi endoenergik, jumlah materi hasil reaksi lebih besar dari pereaksi, sedangkan dalam reaksi eksoenergik terjadi sebaliknya.

c.    Jumlah materi dinyatakan per partikel bukan per mol.

d.   Reaksi-reaksi menyangkut nuklida tertentu bukan campuran isotop.

Reaksi nuklir dapat ditulis seperti contoh di atas atau dapat dinyatakan seperti berikut. Pada awal dituliskan nuklida sasaran, kemudian di dalam tanda kurung dituliskan proyektil dan partikel yang dipancarkan dipisahkan oleh tanda koma dan diakhir perumusan dituliskan nuklida hasil reaksi.

Perbandingan antara reaksi kimia dan reaksi inti

NNo	Reaksi kimia	Reaksi Inti
1	Atom diubah susunannya melalui pemutusan dan pembentukan ikatan	Unsur (atau isotop dari unsur yang sama) dikonversi dari unsur yang satu ke lainnya
2	Hanya elektron dalam orbital atom atau molekul yang terlibat dalam pemutusan dan pembentukan ikatan	Proton, neutron, elektron dan partikel dasar lain dapat saja terlibat
3	Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan energi yang relatif kecil	Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan energi yang sangat besar
4	Laju reaksi dipengaruhi oleh suhu, tekanan, katalis dan konsentrasi	Laju reaksi biasanya tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan katalis

a.   Reaksi Pembelahan Inti (Reaksi Fisi)

Sesaat sebelum perang dunia kedua beberapa kelompok ilmuwan mempelajari hasil reaksi yang diperoleh jika uranium ditembak dengan neutron. Otto Hahn dan F. Strassman, berhasil mengisolasi suatu senyawa unsur golongan II A, yang diperoleh dari penembakan uranium dengan neutron. Mereka menemukan bahwa jika uranium ditembak dengan neutron akan menghasilkan beberapa unsur menengah yang bersifat radioaktif. Reaksi ini disebut reaksi pembelahan inti atau reaksi fisi. Proses reaksi fisi (pembelahan inti) terjadi karena inti menyerap suatu partikel. Inti yang mudah membelah adalah inti-inti berat menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan disertai pemancaran energy dan partikel elementer.

Peluruhan ini disertai dengan memancarkan sinar beta dan gamma hingga terbentuk isotop yang stabil. Akibatnya, reaksi fisi ini akan mengakibatkan reaksi berantai sehingga menghasilkan energy besar. Reaksi fisi digunakan sebagai dasar pembuatan reactor nuklir dan bom atom. Energy yang dihasilkan disebut energi nuklir. Reaksi yang merupakan reaksi pemecahan inti atom dengan pelepasan banyak energy disebut reaksi fisi nuklir. Fisi nuklir membuktikan kebenaran bahwa materi dapat berubah menjadi energi.

Contoh reaksi fisi.

Pada reaksi fisi terjadi hal-hal berikut:

1)       Inti atom membelah menjadi dua atom lain yang massanya lebih kecil

2)       Inti atom membelokkan energi dalam jumlah yang besar

3)       Inti atom memancarkan beberapa neutron

Dari reaksi fisi telah ditemukan lebih dari 200 isotop dari 35 cara sebagai hasil pembelahan uranium-235. Ditinjau dari sudut kestabilan inti, hasil pembelahan mengandung banyak proton. Dari reaksi pembelahan inti dapat dilihat bahwa setiap pembelahan inti oleh satu neutron menghasilkan dua sampai empat neutron. Setelah satu atom uranium-235 mengalami pembelahan, neutron hasil pembelahan dapat digunakan untuk pembelahan atom uranium-235 yang lain dan seterusnya sehingga dapat menghasilkan reaksi rantai. Bahan pembelahan ini harus cukup besar sehingga neutron yang dihasilkan dapat tertahan dalam cuplikan itu. Jika cuplikan terlampau kecil, neutron akan keluar sehingga tidak terjadi reaksi rantai.

b.   Reaksi Fusi

Reaksi fusi atau penggabungan adalah reaksi penggabungan antara dua atau lebih inti ringan yang menghasilkan inti lebih berat, partikel elementer, dan pemancaran energy. Reaksi fusi terjadi pada suhu sekitar 100 juta derajat celcius. Reaksi yang terjadi pada suhu sebesar ini disebut reaksi termonuklir.

   

Secara teoritis, reaksi fusi lebih menguntungkan daripada reaksi fisi. Hal ini disebabkan energy yang dihasilkan pada reaksi fusi lebih besar daripada energy pada reaksi fisi. Inti atom hasil reaksi fusi lebih stabil sehingga pancaran radioaktif dari bahaya radiasi yang ditimbulkan dapat dihindari. Reaksi fusi terjadi pada bintang (Matahari) dan bom hidrogen.

1)      Reaksi Fusi dalam Bintang (Matahari)

Matahari adalah salah satu bintang yang merupakan sumber energi bumi. Energi yang dihasilkan oleh matahari kemudian dipancarkan ke bumi merupakan hasil dari reaksi inti. Reaksi inti yang terjadi dalam bintang termasuk Matahari merupakan reaksi fusi. Reaksi ini meliputi beberapa jenis, antara lain daur proton-proton, daur karbon, dan reaksi temperatur tinggi.

a)      Reaksi Fusi Daur Proton-Proton

Matahari yang merupakan salah satu bintang memiliki suhu terasnya 1,5 × 10⁷ K sehingga cukup untuk memulai reaksi daur proton-proton. Reaksi fusi daur proton-proton yang terjadi di Matahari dengan tahapan sebagai berikut:

1.     Reaksi pembentukan deuteron ()

 +  ®  +  + E

2.     Reaksi pembentukan ()

 +  ®  + γ + E

3.     Reaksi pembentukan inti helium ()

 +   ®  + 2 + E

                        Keterangan :  = proton

                                              = positron

b)      Reaksi Fusi Daur Karbon

Di alam terdapat bintang yang lebih besar dari matahari, sehingga memiliki suhu terasnya lebih dari 1,5 × 10⁷ K. pada bintang ini dapat terjadi reaksi fusi daur karbon dengan langkah-langkah reaksi sebagai berikut:

(1)         +  ®  + g               (4)  +  ®  + g

(2)         ®  + e⁺  + v                (5)  ®  + e⁺ + v

(3)         +  ®  + g               (6)  +  ®  +

Hasil reaksi daur karbon meliputi sebuah partikel alfa, dua positron, dan empat proton disertai pelepasan energy. Karbon  berlaku sebagai katalisator, kerena inti muncul lagi pada akhir proses.

c)       Reaksi Fusi Temperatur Tinggi

Jika semua hydrogen dalam bintang kira-kira 10% massa total bintang telah berubah menjadi helium, maka kontraksi gravitasi meningkatkan temperature teras sehingga mencapai 10⁸ K. Temperatur ini diperlukan untuk memulai fusi helium. Reaksi ini melibatkan tiga partikel alfa dari inti karbon dengan energy yang dilepaskan 7,5 Mev.

 +  +  ®

Dalam bintang yang sangat berat, temperature teras sangat tinggi, maka reaksi fusi yang melibatkan karbon mungkin terjadi. Reaksi fusi tersebut sebagai berikut:

 +  ®

 +  ®

 +  ®  +

2)      Reaksi Fusi pada Bom Hidrogen

Reaksi fusi ini merupakan dasar pembuatan bom hidrogen (bom-H). Energi yang dihasilkan bom hydrogen berasal dari pengurangan massa sebelum dan sesudah reaksi fusi (defek massa). Persamaan reaksi pada bom hidrogen dinyatakan pada persamaan berikut:

 +  ®  +  + E

c.    Reaksi Transmutasi

Transmutasi inti atau transmutasi nuklir adalah perubahan atau peristiwa peluruhan 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.

Reaksi fisi dan reaksi fusi sebenarnya juga dapat digolongkan sebagai transmutasi inti, karena dalam kedua reaksi nuklir tersebut terjadi perubahan inti atom yang dapat menyebabkan perubahan unsur kimia atau isotop.

Salah satu contoh transmutasi nuklir buatan yang menunjukkan bahwa suatu unsur kimia dapat diubah menjadi unsur kimia baru lainnya dibuktikan oleh Lord Rutherford pada tahun 1919, yaitu dengan cara membombardir unsur nitrogen dengan sinar alfa yang menghasilkan unsur oksigen dan partikel proton. Reaksi dari transmutasi ini dapat ditulis sebagai:

Berbagai transmutasi nuklir terjadi dalam sebuah reaktor nuklir, dari transmutasi nuklir tersebut ada beberapa transmutasi yang disengaja dan diperhitungkan kejadiannya untuk tujuan tertentu misalnya untuk mengubah bahan yang tidak dapat membelah menjadi bahan fisil, atau mengubah radioisotop berumur sangat panjang menjadi radioisotop yang lebih pendek umurnya atau bahkan menjadi unsur stabil yang tidak memancarkan radioaktif. Bahan yang dapat diubah menjadi bahan fisil disebut sebagai bahan fertil. Reaksi nuklir transmutasi tersebut diantaranya adalah sebagai berikut. Transmutasi bahan fertil (thorium-232 dan uranium-238) menjadi bahan fisil (U-233 dan Pu-239):

d.   Reaksi Berantai (Chain Reaction)

Pada persamaan fisi isotop U-235 (lihat reaksi di atas) digunakan sebuah neutron. Akan tetapi, reaksi kembali membentuk tiga neutron. Ketiga neutron tersebut, apabila semuanya bertemu dengan isotop U-235 lainnya, dapat memulai pemecahan (fisi) lainnya, yang akan menghasilkan lebih banyak neutron. Ini merupakan efek domino yang telah lama diketahui manusia. Dalam istilah kimia inti, serangkaian pemecahan inti ini disebut reaksi beranai (chain reaction).

Reaksi berantai ini bergantung pada banyaknya neutron yang dilepaskan, bukan pada banyaknya neutron yang digunakan selama reaksi inti. Saat kita menuliskan persamaan reaksi fisi isotop U-238 (isotop Uranium yang lebih melimpah di alam), kita hanya menggunakan satu neutron dan mendapatkan satu neutron pula. Reaksi berantai tidak dapat terjadi pada isotop U-238. Hanya isotop yang dapat menghasilkan neutron berlebihan pada pemecahannya yang dapat mengalami chain reaction. Jenis isotop ini dikatakan dapat pecah. Hanya ada dua isotop utama yang dapat dipecah selama reaksi inti, yaitu U-235 dan Pu-239.

Rahasia untuk mengendalikan reaksi berantai adalah dengan mengendalikan jumlah neutron. Apabila neutron dapat dikendalikan, energi yang dilepaskan dapat dikendalikan. Itulah yang dilakukan oleh para ilmuwan pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Dalam beberapa hal, pembangkit listrik tenaga nuklir sama dengan pembangkit listrik konvensional yang menggunakan bahan bakar fosil . Pada jenis pembangkit listrik ini, bahan bakar fosil (batu bara, minyak bumi, gas alam) dibakar, dan panasnya digunakan untuk mendidihkan air yang digunakan untuk membuat uap air. Uap airnya kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin yang disambungkan ke generator yang menghasilakn listrik.

Perbedaan nyata antara pembangkit listrik konvensional dan nuklir adalah pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan panasnya melalui reaksi berantai pemecahan inti isotop. Di Amerika, terdapat kira-kira 100 reaktor nuklir yang menghasilkan sekitar 20 persen kebutuhan listrik negara. Di Perancis, hampir 80 persen listrik negara dihasilkan melalui chain reaction. Keuntungan penggunaan tenaga nuklir adalah tidak perlu membakar bahan bakar fosil (menghemat sumber bahan bakar fosil untuk menghasilkan plastik dan obat-obatan) dan tidak ada produk hasil pembakaran seperti CO₂, SO₂, dan lainnya yang dapat mencemari air dan udara. Akan tetapi, masih terdapat sejumlah masalah yang berhubungan dengan penggunaan tenaga nuklir.

Masalah pertama adalah biaya. Masalah berikutnya adalah ketersediaan isotop U-235 sangat terbatas. Dari semua Uranium yang terdapat di alam, hanya sekitar 0,75 persennya merupakan U-235. Sebagian besar merupakan isotop U-238 yang tidak dapat dipecah. Keterbatasan jumlah bahan bakar nuklir serupa dengan keterbatasan sumber daya bahan bakar fosil yang tersedia di alam. Akan tetapi, yang menjadi masalah utama (krusial) penggunaan tenaga nuklir adalah tingkat keamanan penggunaan nuklir dan pengelolaan limbah nuklir. Reaktor nuklir harus benar-benar aman dan tidak menghasilkan radiasi yang membahayakan kesehatan para petugas maupun penduduk di area reaktor nuklir berdiri. Sebagai tambahan, limbah yang dihasilkan harus diolah sedemikian rupa agar tetap aman dan tidak membahayakan kesehatan manusia.

X.         PENGGUNAAN RADIOISOTOP

Radioisotop digunakan sebagai perunut dan sumber radiasi

Dewasa ini, penggunaan radioisotop untuk maksud-maksud damai (untuk kesejahteraan umat manusia) berkembang dengan pesat. Pusat listrik tenaga nuklir (PLTN) adalah salah satu contoh yang sangat populer. PLTN ini memanfaatkan efek panas yang dihasilkan reaksi inti suatu radioisotop , misalnya U-235. Selain untuk PLTN, radioisotop juga telah digunakan dalam berbagai bidang misalnya industri, teknik, pertanian, kedokteran, ilmu pengetahuan, hidrologi, dan lain-lain.

Pengunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada ikataan bahwa isotop radioaktif mempunyai sifat kirnia yang sama dengan isotop stabil. Jadi suatu isotop radioaktif melangsungkan reaksi kimia, yang sama seperti isotop stabilnya. Sedangkan penggunaan radioisotop sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyataan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioaktif dapat mempengaruhi materi maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan untuk memberi efek fisis: efek kimia, maupun efek biologi. Oleh karena itu, sebelum membahas pengunaan radioisotop kita akan mengupas terlebih dahulu tentang satuan radiasi dan pengaruh radiasi terhadap materi dan mahluk hidup.

·     Radioaktif Sebagai Perunut.

Sebagai perunut, radoisotop ditambahkan ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistern fisika, kimia maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang sama seperti isotop stabilnya, maka radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatu senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa itu dapat dipantau

Berbagai jenis radio isotop digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi (diagnosa) berbagai jenis penyakit al:teknesium (Tc-99), talium-201 (Ti-201), iodin 131(1-131), natrium-24 (Na-24), ksenon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang disuntikkan ke dalam pembuluh darah akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru Sebaliknya Ti-201 terutama akan diserap oleh jaringan yang sehat pada organ jantung. Oleh karena itu, kedua isotop itu digunakan secara bersama-sama untuk mendeteksi kerusakan jantung 1-131 akan diserap oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari otak. Oleh karena itu, 1-131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, hati dan untuk mendeteksi tumor otak. Larutan garam yang mengandung Na-24 disuntikkan ke dalam pembuluh darah untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah misalnya apakah ada penyumbatan dengan mendeteksi sinar gamma yang dipancarkan isotop Natrium tsb.

Xe-133 digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru. P-32 untuk penyakit mata, tumor dan hati. Fe-59 untuk mempelajari pembentukan sel darah merah. Kadang-kadang, radioisotop yang digunakan untuk diagnosa, juga digunakan untuk terapi yaitu dengan dosis yang lebih kuat misalnya, 1-131 juga digunakan untuk terapi kanker kelenjar tiroid.

A.  Bidang lndustri

Untuk mempelajari pengaruh oli dan afditif pada mesin selama mesin bekerja digunakan suatu isotop sebagai perunut, Dalam hal ini, piston, ring dan komponen lain dari mesin ditandai dengan isotop radioaktif dari bahan yang sama.

B.  Bidang Hidrologi.

1.Mempelajari kecepatan aliran sungai.

2.Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.

C.  Bidang Biologis

1. Mempelajari kesetimbangan dinamis.

2. Mempelajari reaksi pengesteran.

3. Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

·     Radioisotop sebagai sumber radiasi.

A.    Bidang Kedokteran

1) Sterilisasi radiasi.

Radiasi dalam dosis tertentu dapat mematikan mikroorganisme sehingga dapat digunakan untuk sterilisasi alat-alat kedokteran. Steritisasi dengan cara radiasi mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan sterilisasi konvensional (menggunakan bahan kimia), yaitu:

a)   Sterilisasi radiasi lebih sempurna dalam mematikan mikroorganisme.

b)  Sterilisasi radiasi tidak meninggalkan residu bahan kimia.

c)   Karena dikemas dulu baru disetrilkan maka alat tersebut tidak mungkin tercemar bakteri lagi sampai kemasan terbuka. Berbeda dengan cara konvensional, yaitu disterilkan dulu baru dikemas, maka dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan terkena bibit penyakit.

2) Terapi tumor atau kanker.

Berbagai jenis tumor atau kanker dapat diterapi dengan radiasi. Sebenarnya, baik sel normal maupun sel kanker dapat dirusak oleh radiasi tetapi sel kanker atau tumor ternyata lebih sensitif (lebih mudah rusak). Oleh karena itu, sel kanker atau tumor dapat dimatikan dengan mengarahkan radiasi secara tepat pada sel-sel kanker tersebut.

B.    Bidang pertanian.

1) Pemberantasan homo dengan teknik jantan mandul

Radiasi dapat mengakibatkan efek biologis, misalnya hama kubis. Di laboratorium dibiakkan hama kubis dalam bentuk jumlah yang cukup banyak. Hama tersebut lalu diradiasi sehingga serangga jantan menjadi mandul. Setelah itu hama dilepas di daerah yang terserang hama. Diharapkan akan terjadi perkawinan antara hama setempat dengan jantan mandul dilepas. Telur hasil perkawinan seperti itu tidak akan menetas. Dengan demikian reproduksi hama tersebut terganggu dan akan mengurangi populasi.

2) Pemuliaan tanaman

Pemuliaan tanaman atau pembentukan bibit unggul dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi. Misalnya pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditaman berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya.

3) Penyimpanan makanan

Kita mengetahui bahwa bahan makanan seperti kentang dan bawang jika disimpan lama akan bertunas. Radiasi dapat menghambat pertumbuhan bahan-bahan seperti itu. Jadi sebelum bahan tersebut di simpan diberi radiasi dengan dosis tertentu sehingga tidak akan bertunas, dengan dernikian dapat disimpan lebih lama.

C.    Bidang Industri

1) Pemeriksaan tanpa merusak.

Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam atau sambungan las, yaitu dengan meronsen bahan tersebut. Tehnik ini berdasarkan sifat bahwa semakin tebal bahan yang dilalui radiasi, maka intensitas radiasi yang diteruskan makin berkurang, jadi dari gambar yang dibuat dapat terlihat apakah logam merata atau ada bagian-bagian yang berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga itu film akan lebih hitam,

2) Mengontrol ketebalan bahan

Ketebalan produk yang berupa lembaran, seperti kertas film atau lempeng logam dapat dikontrol dengan radiasi. Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasi yang diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui. Detektor radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menjadi lebih tebal, maka intensitas radiasi yang diterima detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengatur penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.

3) Pengawetan hahan

Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan bahan seperti kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi juga dapat menningkatkan mutu tekstil karena inengubah struktur serat sehingga lebih kuat atau lebih baik mutu penyerapan warnanya. Berbagai jenis makanan juga dapat diawetkan dengan dosis yang aman sehingga dapat disimpan lebih lama.

  XI.          DAMPAK RADIOAKTIF

Pengertian atau arti definisi pencemaran radioaktif adalah suatu pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh debu radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom serta bom atom. Yang paling berbahaya dari pencemaran radioaktif seperti nuklir adalah radiasi sinar alpha, beta dan gamma yang sangat membahayakan makhluk hidup di sekitarnya. Selain itu partikel-partikel neutron yang dihasilkan juga berbahaya. Zat radioaktif pencemar lingkungan yang biasa ditemukan adalah 90SR merupakan karsinogen tulang dan 131J.

Apabila ada makhluk hidup yang terkena radiasi atom nuklir yang berbahaya biasanya akan terjadi mutasi gen karena terjadi perubahan struktur zat serta pola reaksi kimia yang merusak sel-sel tubuh makhluk hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan atau binatang.

Efek serta Akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif pada umat manusia seperti berikut di bawah ini :

1. Pusing-pusing
2. Nafsu makan berkurang atau hilang
3. Terjadi diare
4. Badan panas atau demam
5. Berat badan turun
6. Kanker darah atau leukimia
7. Meningkatnya denyut jantung atau nadi
8. Daya tahan tubuh berkurang sehingga mudah terserang penyakit akibat sel darah putih   yang jumlahnya berkurang

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

DAFTAR PUSTAKA

http://renideswantikimia.wordpress.com/kimia-kelas-xii-3/semester-i/3-kimia-unsur/5-unsur-radioaktif/

21/12/2012      20:18

http://ida0914.wordpress.com/2012/06/07/unsur-unsur-radioaktif-10/

21/12/2012      20:22