Radiokimia

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kimia inti adalah ilmu yang mempelajari struktur inti dan bagaimana struktur ini mempengaruhi kestabilan inti serta peristiwa ini seperti keradioaktifan alam dan transmutasi inti. Dalam kaitan ini adalah sukar untuk membedakan antara kimia inti dan fisika inti.

Bidang ilmu kimia yang mempelajari efek radiasi dari radioisotop pada materi serta perubahan  dalam materi disebut kimia radiasi.

Penggunaan teknik-teknik kimia dalam mempelajari zat radioaktif dan pengaruh kimiawi dari zat radioaktif dapat dipelajari dalam bidang radiokimia.

1.2  Rumusan  Masalah

1.      Apa perbedaan Kimia Inti dengan Radiokimia ?

2.      Bagaimana menjelaskan  Radioaktivitas pada inti atom ?

3.      Apa saja penyusun inti pada suatu atom?

4.      Apa yang dimaksud dengan Nuklida dan pengelompokkannya?

5.      Bagaimana menjelaskan perbedaan reaksi kimia dan reaksi inti?

1.3 Tujuan

1.      Mengetahui perbedaan Kimia Inti dan Radiokimia

2.      Menjelaskan Radioaktivitas pada inti atom

3.      Mengetahui penyusun inti pada suatu atom

4.      Mengetahui definisi Nuklida beserta pengelompokkannya

5.      Menjelaskan  perbedaan reaksi kimia dan reaksi inti

BAB II

PEMBAHASAN

I.              Perbedaan Kimia Inti dengan Radiokimia

               Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti.

               Radiokimia mempelajari penggunaan teknik-teknik kimia dalam mengkaji zat radioaktif dan pengaruh kimiawi dari radiasi zat radioaktif tersebut. Semua unsur yang memiliki nomor atom lebih besar dari 83 adalah radioaktif.

               Peluruhan radioaktif terjadi melalui pemancaran partikel dasar secara spontan.

Contoh: polonium-210 meluruh spontan menjadi timbal-206 dengan memancarkan sebuah partikel α.

               Transmutasi inti dihasilkan dari pemboman inti oleh neutron, proton, atau inti lain.

Contoh: konversi nitrogen-14 atmosfer menjadi karbon-14 dan hidrogen(Anonim.2011).

II.           Radioaktivitas

1.      Definisi radioaktivitas

         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.

         Peluruhan ialah perubahan inti atom yang tak-stabil menjadi inti atom yang lain, atau berubahnya suatu unsur radioaktif menjadi unsur yang lain.

         Radioaktivitas ditemukan oleh H. Becquerel pada tahun 1896. Becquerel menamakan radiasi dengan 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.  Detail  dari penemuan ini dapat dilihat pada pokok bahasan tentang Penemuan Radioaktivitas Alam.

2.      Waktu Paro

         Waktu paro (t½) adalah waktu yang diperlukan oleh suatu radionuklida untuk meluruh sehingga jumlahnya tinggal setengahnya. Radiasi radionuklida mempunyai sifat yang khas (unik) untuk masing-masing inti. Peristiwa pemancaran radiasi suatu radionuklida sulit untuk ditentukan, tetapi untuk sekumpulan inti yang sama, keboleh jadian peluruhannya dapat diperkirakan.  Waktu paro bersifat khas terhadap setiap jenis inti.

         Laju pancaran radiasi dalam satuan waktu disebut konstanta peluruhan (ƛ) dan secara matematik hubungan antara ƛ dan t½ dinyatakan dengan

ƛ = 0,693/ t½

3.      Radioaktivitas alam dan buatan

         Berdasarkan  asalnya,  radioaktivitas  dikelompokkan  menjadi  radioaktivitas  alam dan radioaktivitas buatan, yaitu hasil kegiatan yang dilakukan manusia. Dalam radioaktivitas alam, ada yang berasal dari alam dan dari radiasi kosmik. Radioaktivitas buatan dipancarkan oleh radioisotop yang sengaja dibuat manusia, dan berbagai jenis radionuklida dibuat sesuai dengan penggunaannya.

4.      Radioaktivitas alam

4.1   Radioaktivitas primordial

               Pada litosfer, banyak terdapat inti radioaktif yang sudah ada bersamaan dengan terjadinya bumi, yang tersebar secara luas yang disebut radionuklida alam. Radionuklida alam banyak terkandung dalam berbagai macam materi dalam lingkungan, misalnya dalam air, tumbuhan, kayu, bebatuan, dan bahan bangunan. Radionuklida primordial dapat ditemukan juga di dalam tubuh mausia. Terutama radioisotop yang terkandung dalam kalium alam. Uraian lengkap mengenai radioaktivitas alam dijelaskan pada pokok bahasan "inti radioaktif alam (08-01-01-02)".

4.2   Radioaktivitas yang berasal dari radiasi kosmik

               Pada saat radiasi kosmik masuk ke dalam atmosfer bumi, terjadi interaksi dengan inti atom yang  ada  di  udara  menghasilkan  berbagai  macam  radionuklida.  Yang  paling  banyak dihasilkan adalah H-3 dan C-14.Kecepatan peluruhan dan kecepatan pembentukan radionuklida seimbang, sehingga secara teoritis jumlahnya di alam adalah tetap. Berdasarkan fenomena tersebut, maka dengan mengukur kelimpahan C-14 yang ada dalam suatu benda, dapat ditentukan umur dari benda tersebut dan metode penentuan umur ini dinamakan penanggalan karbon (Carbon Dating).

5.      Radioaktivitas Buatan

5.1   Radioaktivitas yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir

               Energi yang dihasilkan oleh proses peluruhan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga nuklir. Dalam instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir, faktor keselamatan radiasi menjadi prioritas yang utama, dan dengan berkembangnya  teknologi pembangkit listrik tenaga nuklir, maka tingkat keselamatan radiasinya pun semakin tinggi.

5.2   Radioaktivitas akibat percobaan senjata nuklir

               Radioaktivitas yang berasal dari jatuhan radioaktif akibat percobaan senjata nuklir disebut fall out. Tingkat radioaktivitas dari fall out yang paling tinggi terjadi pada tahun 1963 dan setelah itu jumlahnya terus menurun. Hal itu disebabkan pada tahun 1962 Amerika dan Rusia mengakhiri percobaan senjata nuklir di udara.

5.3   Radioaktivitas dalam kedokteran

               Radioaktivitas yang berasal dari radioisotop dalam bidang kedokteran digunakan misalnya untuk diagnosis, terapi, dan sterilisasi alat kedokteran. Uraian lengkap dari penggunaan radioaktivitas di bidang kedokteran dapat dibaca pada pokok bahasan penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran.

5.4   Radioaktivitas dalam rekayasa teknologi

               Penggunaan  radiasi  dalam  bidang  pengukuran  (gauging),  analisis  struktur  materi, pengembangan  bahan-bahan  baru,  dan  sebagai  sumber  energi  dibahas  dalam  pokok bahasan penggunaan radiasi dalam rekayasa teknologi.

5.5   Radioaktivitas dalam bidang pertanian

               Penggunaannya  dalam  bioteknologi,  pembasmian  serangga  atau  penyimpanan  bahan pangan, dan teknologi pelestarian lingkungan dibahas dalam pokok bahasan penggunaan radiasi dalam produksi pertanian, knan dan laut( Mohtar.2011).

III.        Nukleon

               Nukleon merupakan partikel-partikel penyusun inti atom/ nukleus. Nukleon mengandung dua jenis partikel dasar yaitu proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan). Massa Neutron dan   proton hampir sama (neutron sedikit lebih besar). Nukleon bermassa hampir 2000 kali massa elektron. Massa sebuah atom mendekati massa intinya sendiri (massa elektron diabaikan krn sangat kecil).

               Nukleon terikat bersama gaya tarik inti yang dinamakan gaya kuat. Gaya tarik inti kuat hanya pada jarak yg sangat pendek. Jika dua nukleon terpisah hanya dalam beberapa diameter nukleon, gaya inti yg bekerja di keduanya nyaris nol. Ini berarti, jika nukleon terikat oleh gaya kuat, mereka harus berada dalam volume yang sangat kecil. Oleh karena itu ukuran inti sangat kecil.

               Sementara itu ada gaya tolak listrik antar proton di dalam inti. Stabilitas  disebabkan oleh keseimbangan antara  kecenderungan gaya kuat untuk memaksa inti bersama dan kecenderungan gaya listrik untuk memisahkannya. Sebuah inti memerlukan keseimbangan neutron dan proton untuk kestabilannya.

               Untuk sepasang proton, yg tolak-menolak secara listrik, gaya inti tidak cukup kuat untuk menahannya bersama-sama. Ketika ada neutron, gaya kuat inti bertambah dan dapat menjaga proton- proton untuk tidak terlepas karena,  gaya tolak listrik. Semakin banyak proton berada dalam inti, semakin banyak neutron diperlukan untuk menjaganya berada dalam inti(Achmad,1992:185-186).

IV.        Nuklida

               Dalam suatu nuklida tersusun atas nukleon-nukleon, dimana nukleon tersebut merupakan partikel-partikel penyusun inti atom/nukleus, sedangkan nuklida itu sendiri adalah isotop atom. 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. Susunan nukleon dan nuklida  dibagi menjadi 3 yaitu isotop, Isobar, dann  Isoton(Achmad,1992:185-187).

V.           Isotop

               Isotop adalah unsur-unsur sejenis yang memiliki nomor atom sama, tetapi memiliki massa atom berbeda atau unsur-unsur sejenis yang memiliki jumlah proton sama, tetapi jumlah neutronnya berbeda. Sebagai contoh, atom-atom oksigen di alam terdiri atas tiga jenis atom oksigen yang memiliki massa 16, 17, dan 18. Lambang atom untuk ketiga jenis isotp ini adalah ¹⁶₈ O, ¹⁷₈ O , dan ¹⁸₈ O.

                                                                      

               Semua unsure di alam terdiri atas isotop-isotop. Jumlah isotop untuk masing-masing unsur berbeda ada yang dua, tiga, bahkan timah memiliki sepuluh jenis isotp. Sifat fisik dan kimia isotop-isotop tersebut sama persis, yang membedakan mereka hanyalah massa atomnya. Perbedaan massa atom dari isotop disebabkan oleh perbedaan jumlah neuron dalam inti atomnya.

Beberapa contoh isiptop lainnya sebagai berikut:

a. Isotop H: ¹₁ H ; ²₁ H ; dan ³₁H.

b. Isotop C: ¹²₆ C ; ¹²₆ C ; dan ¹⁴₆ C.

c. Isotop Cl: ³⁷₁₇ Cl dan ³⁵₁₇ Cl.

d. Isotop ⁵⁴₂₈ Fe ; ⁵⁶₂₃ Fe ; ⁵⁷₂₈ Fe ; dan ⁵⁸₂₈ Fe.

VI.        Isobar

               Isobar adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah nomor massa yang sama. Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.

Contoh:

VII.     Isoton

               Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda),tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama.Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.

Contoh:

 (Hiskia.1992:185).

VIII.  Partikel dasar yang terlibat dalam reaksi inti dan perbedaan antara reaksi kimia dengan reaksi inti

·           Partikel dasar yang terlibat dalam reaksi inti

Partikel Dasar yang umumnya terlibat dalam reaksi inti yaitu:           

Nama	Lambang	Nomor atom	Nomor massa	Massa (sma)
Proton	P atau H	1	1	1,00728
Neutron	N	0	1	1,00867
Elektron	e	-1	0	0,000549
Negatron	Β	-1	0	0,000549
Positron	Β	+1	0	0,000549
Partikel alpha	He atau α	2	4	4,00150

Gelombang elektromagnet yang biasa terlibat dalam reaksi inti adalah γ (gamma) dengan massa 0 dan muatan 0.

·           Perbedaan antara reaksi kimia dengan reaksi inti

No	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

Aturan dalam penyetaraan reaksi inti;

1.      Jumlah total proton ditambah neutron dalam produk dan reaktan harus sama (kekekalan nomor massa)

2.      Jumlah total muatan inti dalam produk dan reaktan harus sama (kekekalan nomor atom)( Romdhoni.2012).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

                        Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Radiokimia mempelajari penggunaan teknik-teknik kimia dalam mengkaji zat radioaktif dan pengaruh kimiawi dari radiasi zat radioaktif tersebut. Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. Partikel- partikel penyusun inti yaitu proton dan neutron disebut nukleon. Nuklida adalah suatu inti atom yang mempunyai jumlah nukleon tertentu, yaitu atom tanpa elektron pada kulit – kulitnya. Nuklida dikelompokkan menjadi 3 kelompok: Isotop, Isobar dan Isoton. Partikel dasar yang ada di reaksi inti ada 4 diantaranya: proton,neutron,elektron dan foton. Dan perbedaan reaksi inti dengan reaksi kimia terletak pada susunan atom, susunan orbital. atom, reaksi yang digunakan, serta pengaruh laju reaksi.

Daftar pusataka

Achmad, Hiskia.1992.Kimia Unsur dan Radiokimia.Bandung: PT. Citra Aditya Bakti

Anonim.2011.KD2.Kimia Inti.staff.uny.ac.id/sites/default/files/KD%202.%20Kimia%20inti.pdf‎ (                    04 November 2013)

Anonim.2012.Bab 5 Kimia Inti dan Keradioaktifan. http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimia-dasar-ii/bab-5-kimia-inti-dan-keradioaktifan/.(04November2013)

Mohtar.2011.Inti Atom Radioaktivitas. mohtar.staff.uns.ac.id/files/2008/08/inti-atom-radioaktivitas.ppt‎. (04 November 2013)

Romdhoni.2012.Kimia Inti. romdhoni. staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/8895/Kimia+Inti .pdf‎. (04 November 2013 ).

Wikipedia.ac.id

www.batan.go.id