unsur-unsur radioaktif

A. Zat Radioaktif dan Peluruhan Radioaktif

1. Penemuan unsur radioakti

            Zat radioaktif pertama kali ditemukan oleh W.C. Rontgen, ahli fisika dari jerman pada tahun 1895. Rontgen menemukan pancaran radiasi yang mengakibatkan fluoresensi ketika arus elektron (katode) menumbuk suatu partikel tertentu. Rontgen menamai radiasi tersebut sinar X.

            Setahun kemudian, pada tahun 1896 Antonie Henry Becquerel, kimiawan dari Prancis menemukan garam kalium uranil sulfar (K₂OU₂(So₄)₂). Garam ini dapat mengeluarkan radiasi secara spontan. Penemuan ini mengungkapkan tentang adanya radioaktivitas. Radioaktivitas adalah gejala pemancaran radiasi zat radioaktif secara spontan. Sementara itu, sinar radiasi yang dipancarkan disebut sinar radioaktif. Sinar radiasi mempunyai sifat:

a.       dapat menghitamkan pelat film

b.      dapat mengakibatkan permukaan yang dilapisi seng sulfida (ZnS) berpendar.

Pada tahun 1898, suami istri Marie Curie dan Pierre Curie Marie Curie merasa tertarik dengan temuan Becquerel, selanjutnya dengan bantuan suaminya Piere Curie berhasil memisahkan sejumlah kecil unsur baru dari beberapa ton bijih uranium. Unsur tersebut diberi nama radium. Pasangan Currie melanjutkan penelitiannya dan menemukan bahwa unsur baru yang ditemukannya tersebut telah terurai menjadi unsur-unsur lain dengan melepaskan energi yang kuat yang disebut radioaktif.

Pada tahun 1903, Ernest Rutherford, fisikawan dari selandia menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida) mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah. Para ahli kimia memisahkan sinar-sinar tersebut ke dalam aliran yang berbeda dengan menggunakan medan magnet. Dan ternyata ditemukan tiga tipe radiasi nuklir yang berbeda yaitu sinar alfa, beta, dan gamma. Semua radionuklida secara alami memancarkan salah satu atau lebih dari ketiga jenis radiasi tersebut.

2. Jenis-jenis sinar radioaktif

            Henry Becquerel menemukan bahwa sinar radioaktif dapat di uraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar yaitu α, ß, dan γ. Penguraian ketiga sinar radioaktif oleh medan magnet tersebut di tunjukkan  seperti gambar di bawah

Sifat-sifat sinar radioaktif dikelompokkan berdasarkan jenis sinar radioaktifnya.

a.     Sinar Alfar (α)

1.      Bermuatan positif.

2.      Merupakan partikel terberat di antara partikel-partikel yang dihasilkan oleh zat radioaktif.

3.      Mempunyai daya tembus paling lemah dan daya pengion paling kuat.

4.      Terdiri atas inti helium (He) bermuatan +2 dan bermassa 4 sma.

5.      Dilambangkan dengan 

6.      Dibelokan oleh medan magnet ke arah kutub negatif.

b.    Sinar Beta (ß)

1.      Bermuatan negatif

2.      Mempunyai massa 1/1.836 sma sehingga dianggap tidak bermassa karena sangat kecil.

3.      Dilambangkan 

4.      Daya pengionnya lemah dan daya tembusnya besar dari pada sinar α

5.      Dibelokkan oleh medan magnet ke arah kutub positif

c.      Sinar Gamma (γ)

1.      Tidak bermuatan dan tidak bermassa

2.      Dilambangkan 

3.      Merupakan gelombang elektromagnetik

4.      Daya tembus paling kuat dan daya pengionnya paling lemah

5.      Tidak bermuatan listrik sehingga tidak dibelokkan oleh medan listrik

                  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.

            Selain memancarkan sinar-sinar radioaktif, unsur-unsur radioaktif juga mempunyai partikel-partikel dasar sebagai berikut

3. Struktur Inti

Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida.

 Macam-macam nuklida:

a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama  tetapi jumlah neutron berbeda.

Contoh:

b. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton berbeda.

Contoh:

c. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.

Contoh:

4. Transmutasi Inti

            TRANSMUTASI INTI Peristiwa peluruhan suatu isotop menjadi isotop lain, ketika isotop tersebut ditembak dengan peluru atomik. Rumus reaksi transmutasi inti :

X + a → Y + b atau X(a,b)Y

Keterangan:

X = inti (isotop) sasaran          b = partikel hasil

a = partikel penembak             Y = inti (isotop) hasil

Jenis reaksi transmutasi inti sebagai berikut.

a. Penembakan dengan partikel Alfa

b. Penembakan dengan partikel proton

c. Penembakan dengan neutron

5. Reaksi Inti

            Reaksi inti adalah reaksi yang terjadi jika suatu inti atom ditembak dengan partikel berenergi dan menghasilkan inti baru disertai pelepasan jumlah energi.

E = m. c²

Keterangan

E = energi (sma) 1 sma = 931 MeV

m = massa reaktan - massa produk (sma)

c = cepat rambat cahaya (m/s)

Reaksi-reaksi inti dapat digolongkan seperti berikut.

a. Reaksi Penembakan

            Reaksi penembakan dilakukan dengan dua jenis partikel, yaitu partikel ringan dan partikel berat. Partikel ringan yang sering digunakan yaitu partikel alfa, proton, neutron. Adapaun partikel berat yang di gunakan Karbon (C), Nitgrogen (N) dan Oksigen (O).

b. Reaksi Fisi (Pembelahan)

            Reaksi fisi atau pembelahan pertama kali ditemukan oleh Otto Hahn dan F. Strassman. Pada reaksi pembelahan selalu dihasilkan dua unsur hasil belahan dan beberapa neutron. Proses reaksi fisi terjadi karena inti menyerap suatu partikel. Inti yang mudah membelah adalah inti-inti berat menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan disertai pemancaran energi dan partikel elementer. Reaksi fisi digunakan sebagai dasar pembuatan reaktor nuklir dan bom atom. Energi yang dihasilkan disebut energi nuklir.

            Reaksi yang merupakan reaksi pemecahan inti atom dengan pelepasan banyak energi disebut fisi nuklir. Fisi nuklir membuktikan kebenaran bahwa materi dapat berubah menjadi energi. Contoh reaksi fisi :

c. Reaksi Fusi (Penggambungan)

            Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan antara dua atau lebih inti ringan yang menghasilkan inti lebih berat, partikel elementer dan pemancaran energi. Contoh reaksi fusi:

6. Peluruhan Radioaktif

            Peluruhan merupakan perubahan spontan dari satu nuklida induk menjadi satu nuklida anak yang mungkin bersifat radioaktif ataupun tidak bersifat radioaktif dengan memancarkan satu atau lebih partikel

a. Laju Peluruhan

            Lajur peluruhan zat-zat radioaktif berbanding lurus dengan jumlah nuklida radioaktif.

b. Waktu Paruh

            Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separuh dari jumlah semula. Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh yang sudah tertentu.

            Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa besarnya waktu paruh berbanding terbalik dengan konstata laju peluruhan. Semakin besar konstanta laju peluruhan suatu radioisotop, maka sekakin kecil waktu paruh radioisotop tersebut.

            Berdasarkan data waktu paruh untuk suatu radioisotop dapat dihitung jumlah radioisotop tersebut yang masih tersisa dalam selang waktu tertentu.

Keterangan :

N_t    = jumlah zat yang tersisa setelah waktu peluruhan

N_o   = jumlah zat mula-mula

t      = waktu peluruhan

t_1/2  = waktu paruh