Halaman
117Unsur RadioaktifUnsur RadioaktifBabIVDengan semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan danteknologi, unsur radioaktif semakin banyak dimanfaatkan untukmenunjang kehidupan manusia. Penemuan bibit unggul, terapi kanker,PLTN dan berbagai penelitian telah banyak memanfaatkan unsurradioaktif baik sebagai sumber radiasi maupun sebagai perunut. Reaksiinti dari unsur radioaktif dapat menghasilkan energi yang sangatdahsyat yang dapat dikendalikan dalam reaktor atom. Reaksi intiradioaktif yang tidak terkendali dapat menimbulkan bahaya dankerusakan di muka bumi serta mengancam kehidupan.Pada akhir perang dunia kedua, Amerika Serikat menjatuhkanbom atom di Hirosima dan Nagasaki yang menyebabkan ratusan ribupenduduk meninggal seketika, dua kota di Jepang tersebut hancuroleh panas yang mencapai 3000°C. Dewasa ini banyak negara-negarayang memiliki instalasi nuklir dan membuat senjata nuklir yangmencemaskan umat manusia.Akan tetapi kemajuan di bidang IPTEK (Ilmu Pengetahuan danTeknologi) khususnya nuklir yang disertai IMTAQ (Iman dan Taqwa)akan memanfaatkan energi nuklir untuk kesejahteraan umat manusia.Tujuan Pembelajaran•Setelah mempelajari bab ini, Anda dapat mendeskripsikan unsur-unsur radioaktifdari segi sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia, kegunaan, dan bahayanya.Kata Kunci• unsur radioaktif• peluruhan• sinar radioaktif• deret radioaktif• stabilitas inti•radioisotop
118Kimia SMA/MA Kelas XIIPeta KonsepSinarUnsur radioaktifmempunyai sifatFisikKimiaKegunaanBahayamempunyaiPeluruhanReaksipenembakanReaksi fisiReaksi fusiSumberradiasiPerunutSinarWaktuparuhWaktu yangdiperlukan untukmeluruhsetengahnya disebutProteksiradiasidikendalikandapat mengalamireaksiradiasi yangdipamcarkandapatsebagaiuntukmenggantisiposiDESinarJ
119Unsur RadioaktifA. Sejarah Penemuan Unsur RadioaktifBerawal dari penemuan sinar X pada tahun 1895 oleh Wilhelm KonradRontgen (1845 - 1923) bahwa beberapa unsur dapat memancarkan sinar-sinar tertentu. Para ahli tertarik untuk mengadakan penelitian tentangunsur tersebut. Setahun kemudian Antoine Henre Becquerel (1852 - 1908)mengamati garam uranik sulfat (K2UO2(SO4)2) memancarkan sinar(radiasi) secara spontan. Gejala ini dinamakan keradioaktifan, sedangkanunsur yang memancarkan radiasi disebut unsur radioaktif.Pada tahun 1898, Marie Sklodowska Curie (1867 - 1934) bersamasuaminya, Pierre Curie (1859 - 1906) berhasil menemukan dua unsurradioaktif yaitu Polonium (Po) dan Radium (Ra). Karena jasa mereka dibidang keradioaktifan pada tahun 1903, Henry Bequerel bersama Pierredan Marie Curie memperoleh hadiah nobel.B. Sinar RadioaktifSinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif memiliki sifat-sifat:1. dapat menembus lempeng logam tipis;2. dapat menghitamkan pelat film;3. dalam medan magnet terurai menjadi tiga berkas sinar.Pada tahun 1898 Paul Ulrich Villard menemukan sinar radioaktif yangtidak dipengaruhi oleh medan magnet yaitu sinar gamma (J). Setahunkemudian Ernest Rutherford berhasil menemukan dua sinar radioaktif yanglain, yaitu sinar alfa (D) dan sinar beta (E).1. Sinar Alfa ()Sinar alfa merupakan inti helium (He) dan diberi lambang D42 atau 42He.Sinar D memiliki sifat-sifat sebagai berikut:a. bermuatan positif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutubnegatif;b. daya tembusnya kecil (D < E < J);c.daya ionisasi besar (D > E > J).2. Sinar Beta ()Sinar beta merupakan pancaran elektron dengan kecepatan tinggi dandiberi lambang E01 atau 01e. Sinar beta memiliki sifat-sifat:a. bermuatan negatif sehingga dalam medan listrik dibelokkan ke kutubpositif;b. daya tembusnya lebih besar dari D;c.daya ionisasinya lebih kecil dari D.
120Kimia SMA/MA Kelas XII4. Sinar Gamma ()Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjanggelombang yang pendek dan diberi lambang J00. Sinar J memiliki sifat-sifat:a. tidak bermuatan listrik, sehingga tidak dipengaruhi medan listrik;b. daya tembusnya lebih besar dari D dan E;c.daya ionisasi lebih kecil dari D dan E.Selain sinar D, E dan J unsur radioaktif juga memancarkan partikelyang lain, misalnya positron (elektron positif) 01e, neutron 10n, proton 11p,detron 21D dan triton 31T.Setelah penemuan keradioaktifan ini, terbukti bahwa dengan reaksiinti suatu unsur dapat berubah menjadi unsur lain. Bila unsur-unsurradioaktif memancarkan sinar D atau E maka akan berubah menjadi unsurlain.•Bila unsur radioaktif memancarkan sinar D, akan menghasilkan unsurbaru dengan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurangempat.Contoh:22688Rao22286Rn + D42•Bila unsur radioaktif memancarkan sinar E, akan menghasilkan unsurbaru dengan nomor atom bertambah satu dan nomor massa tetap.Contoh:23490Tho23491Pa + E01Pemancaran sinar J dari unsur radioaktif tidak menghasilkan unsur baru.C. Stabilitas IntiDalam inti atom terdapat proton dan neutron yang disebut nukleon(partikel penyusun inti). Suatu inti atom (nuklida) ditandai jumlah protondan jumlah neutron. Secara umum nuklida dilambangkan dengan:Gambar 4.1 Sinar dan dipengaruhi medanlistrik.Gambar 4.2 Daya tembus sinar , dan .Ilustrasi : HaryanaDEJ(+)–zat radioaktifDEJkertasaluminiumtimbal
121Unsur RadioaktifXAZ, dimanaA = nomor massa = jumlah proton + jumlah neutronZ = nomor atom = jumlah protonKestabilan inti ditentukan oleh imbangan banyaknya proton dan neu-tron, karena neutron dalam inti berfungsi menjaga tolak-menolakantarproton. Untuk unsur yang kecil, jumlah neutron sama atau sedikitlebih banyak dari pada proton. Untuk unsur yang berat jumlah neutronlebih banyak daripada proton. Nuklida yang stabil dengan nomor atomterbesar 83 yaitu 20983Bi, sedangkan nuklida dengan Z > 83 tidak stabil.Stabilitas inti dapat digambarkan sebagai pita kestabilan (stability belt)sebagai berikut:Sampai dengan nomor atom 80 inti-inti stabil semakin besar angka ban-ding neutron dengan proton. Inti 4020Ca adalah inti stabil terberat yang angkabanding neutron-protonnya adalah 1.Inti yang tidak stabil (bersifat radioaktif) memiliki perbandingan n/p diluar pita kestabilan, yaitu:1. di atas pita kestabilan2. di bawah pita kestabilan3. di seberang pita kestabilanGambar 4.3 Grafik pita kestabilan.Ilustrasi : Haryana
122Kimia SMA/MA Kelas XIID. PeluruhanInti yang tidak stabil akan mengalami peluruhan yaitu prosesperubahan dari inti yang tidak stabil menjadi inti yang lebih stabil.Inti yang terletak di atas pita kestabilan, memiliki harga n/p terlalubesar (kelebihan neutron), akan mencapai kestabilan dengan cara:a. Memancarkan sinar (elektron)Pada proses ini terjadi perubahan neutron menjadi proton.10no11p + 01eContoh:146Co147N + 01e3516So3517Cl + 01e13755Cso13756Ba + 01eb. Memancarkan neutronProses ini jarang terjadi di alam, hanya beberapa inti radioaktifyang mengalami proses ini.Contoh:52Heo42He + 10nInti yang terletak di bawah pita kestabilan memiliki harga n/p yangterlalu kecil (kelebihan proton), akan mencapai kestabilan dengan cara:a. Memancarkan positronPada proses ini terjadi perubahan proton menjadi netron.11po10n + 01eContoh:116Co115B + 01eb. Memancarkan proton (proses ini jarang terjadi)Contoh:3316So3215P + 11pc.Menangkap elektronElektron terdekat dengan inti (elektron di kulit K) ditangkap olehinti atom sehingga terjadi perubahan 11p + 01eo10nContoh:4019K + 01eo4018Ar9042Mo + 01eo9041Nb
123Unsur RadioaktifSoal Kompetensi 4.1a.Alfab.Betac.Gammad.Protone.Neutronf.PositronSinar/PartikelMassa(sma)MuatanLambang/SimbolJenis Partikel/ RadiasiElektron MagnetikInti yang terletak di seberang pita kestabilan (Z > 83) mencapaikestabilan dengan cara memancarkan alfa.Contoh:21684Poo21282Pb + D421. Lengkapilah tabel berikut dengan benar!2. Pada setiap reaksi kimia berlaku hukum kekekalan massa. Apayang terjadi bila:a.21284Po memancarkan sinar Db.148C memancarkan sinar Ec.6027Comemancarkan sinar J3. Unsur radioaktif x menempati golongan VIII A dalam SPU. Bilaunsur tersebut memancarkan sinar D, maka tentukan nomorgolongan unsur yang baru dalam SPU!4. Jika nuklida 23490Th memancarkan partikel alfa dan beta sehinggamenjadi 20682Pb. Berapa jumlah masing-masing partikel yangdipancarkan?5. Perhatikan grafik pita kestabilan berikut!Dengan cara bagaimanakah radionuklida di daerah A mencapaikestabilan?protonprotonAB
124Kimia SMA/MA Kelas XIIE. Kecepatan PeluruhanTelah kita pelajari bersama bahwa nuklida yang tidak stabil akanmengalami peluruhan menjadi nuklida yang lebih stabil. Kecepatanpeluruhan tiap nuklida berbeda-beda tergantung jenis nuklidanya. Biladitinjau dari segi orde reaksi, peluruhan nuklida radioaktif mengikuti reaksiorde satu. Hal ini dapat kita gambarkan sebagai berikut:Bila N adalah jumlah zat radioaktif pada waktu t, maka jumlah yangterurai tiap satuan waktu dapat dinyatakan dengan persamaan diferensial,yaitu:O dNNdt, dimana O = tetapan peluruhan, yang besarnya tergantung jeniszat radioaktif. Bila persamaan di atas diintegralkan akan menjadi:O ³³00NtNdNdtdtO 0lnNtNN = N0e-Ot, dengan N0 = jumlah zat radioaktif pada saat t = 0 (mula-mula).Pada gambar di atas tampak bahwa setelah waktu t jumlah zatradioaktif menjadi 12 dari jumlah semula. Dalam hal ini kita mengenalwaktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk meluruh menjadi separuh(setengah) dari jumlah semula, yang dikenal dengan waktu paruh (t12).Jadi, pada saat t = t12, maka N = 12N0 , sehinggaO 0lnNtN0lnNtNO, saat t = t12 , N = 12N0O001ln122NtNtt
125Unsur RadioaktifContoh Soal 4.1t12 = O1 × 00ln12NNt12 = O1 ln 2t12 = O0, 693Bila jumlah zat radioaktif mula-mula = N0 dan waktu paruh = t12,maka setelah waktu paruh per-tama jumlah zat radioaktif tinggal12N0 dan setelah waktu paruhkedua tinggal 14N0. Setelah zatradioaktif meluruh selama waktut, maka zat radioaktif yang tinggal (N), dapat dirumuskan dengan:N = §·u ̈ ̧©¹12012ttNSuatu zat radioaktif x sebanyak 12,8 gram dan memiliki waktu paruh2 tahun. Berapa gram zat radioaktif x yang tersisa setelah 6 tahun?Jawab:Diketahui: N0 = 12,8 gram, t12 = 2 tahun, t = 6 tahunDitanyakan: A = ...N = §·u ̈ ̧©¹12012ttNN = §·u ̈ ̧©¹62112, 82N = §·u ̈ ̧©¹3112, 82N = u112, 88 = 1,6 gramGambar 4.4 Grafik peluruhan radioaktif (orde 1)diilustrasikan dengankonsep waktu paruh. Mula-mula banyaknya zat radioaktif N0 setelah waktu paruhpertama menjadi 1/2 a, setelah waktu paruh keduamenjadi , dan seterusnya.Sumber : Ilustrasi Haryana
126Kimia SMA/MA Kelas XIISoal Kompetensi 4.21. Setelah disimpan selama 40 hari, massa unsur radioaktif tinggal6,25% dari massa semula. Berapa hari waktu paruh unsurradioaktif tersebut?2. Sebanyak 64 gram suatu nuklida radioaktif memiliki waktuparuh 25 hari, berapa gram yang tersisa setelah disimpan 100hari?3. Suatu isotop radioaktif pada tanggal 14 Juli 2006 menunjukkanaktivitas 40.000 dps. Berapa dps aktivitas radioaktif tersebutpada tanggal 25 Agustus 2006 pada jam yang sama?4. Suatu mineral uranium tersusun dari 0,790 gram U-238 dan0,205 gram Pb-206 yang berasal dari peluruhan U-238. Bilawaktu paruh U-238 adalah 4,5 × 109 tahun, tentukan umurmineral tersebut!5. Manuskrip kuno bila diukur aktivitas C-14nya 150 cpm. Bilaaktivitas C-14 dalam makhluk hidup = 180 cpm dan waktuparuh C-14 adalah 5770 tahun, perkirakan umur manuskriptersebut!F. Deret KeradioaktifanUnsur-unsur radioaktif mengalami peluruhan dengan cara meman-carkan sinar alfa, beta, dan gamma yang menghasilkan unsur baru yangpada umumnya juga masih bersifat radioaktif. Unsur hasil transmutasiini akan meluruh lebih lanjut sehingga terjadi deret peluruhan yangberakhir setelah terbentuk unsur stabil.Ada empat deret keradioaktifan yang terdiri dari:•Deret uraniumDeret uranium dimulai dari 23892U dan berakhir menjadi 20682Pb•Deret aktiniumDeret aktinium dimulai dari 23592U dan berakhir menjadi 20782Pb•Deret thoriumDeret thorium dimulai dari 23290Th dan berakhir menjadi 20882Pb•Deret neptunium (buatan)Deret neptunium dimulai dari 24194Pu dan berakhir menjadi 20983Bi
127Unsur RadioaktifContoh:Deret uranium23892UDo23490ThEo23491PaEo23492UDo23090ThDo22688RaDo22286RnDo21884PoDo21482PbEo21483BiEo21484PoDo21082PbEo21083BiEo21084PoDo20682Pb (stabil)Tabel 4.1 Deret UraniumDeret uranium tersebut dapat ditulis secara singkat menjadi:23892Uo20682Pb + 8D + 6EG. Reaksi IntiPada tahun 1919 Rutherford melakukan percobaan dengan menem-bakkan partikel D pada inti atom nitrogen (147N) dan menghasilkan isotopoksigen (178O).147N + 42Heo178O + 11H atau ditulis 147N (42He, 11H) 178ONomorAtomUnsurMassaAtomSinarNo.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.92909192908886848283848182838482UThPaUThRaRnPoPbTlPbBiPoBiPoPb238234234234230226222218214214214210210210210206alfabetabetaalfaalfaalfaalfaalfabetabetabeta + alfaalfabetabetabetaalfau94, 5 10 th24,1 hari1,14 menit2,35 × 105 th8,3 × 104 th1620 th3,82 hari3,05 menit26,8 menit19,7 menit1,5 × 10-4 detik1,32 menit22 th5 th140 hari-t12
128Kimia SMA/MA Kelas XIIReaksi tersebut merupakan reaksi transformasi pertama yang dilakukanmanusia. Kemudian disusul oleh Irene Curie dan suaminya Frederick Joliotpada tahun 1933 yang melakukan percobaan dengan menambahkanpartikel D terhadap magnesium, aluminium, dan boron.2412Mg + 42Heo2714Si + 10n2713Al + 42Heo3015P + 10n105B + 42Heo137N + 10nNuklida-nuklida yang dihasilkan masih bersifat radioaktif yangselanjutnya mengalami peluruhan dengan memancarkan positron.2714Sio2713Al + 01e3015Po3014Si + 01e137No136C + 01eDari percobaan-percobaan tersebut dapat disimpulkan suatu nuklidadapat diubah menjadi nuklida lain melalui reaksi inti. Dengan demikian,isotop-isotop radioaktif dapat dibuat di laboratorium dengan cara penem-bakan (reaksi inti).Reaksi inti dapat digolongkan menjadi 3, yaitu sebagai berikut.a. Reaksi PenembakanPada reaksi penembakan dapat digunakan partikel-partikel ringan (D,p, n, d)atau partikel-partikel berat (12C, 14N, 16O) sebagai partikelpenembak.Contoh:3517Cl + 10no3516S + 11H23892U + 42Heo23994Pu + 310nb. Reaksi Pembelahan (Fisi)Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan nuklida menjadi dua nuklidayang hampir sama.Contoh:23592U + 10no13956Ba + 9436Kr + 310nNuklida-nuklida hasil reaksi fisi 23592U lebih stabil, dan neutron yangdipancarkan dapat menembak 23592U yang lain yang terjadi secara berantai.Bila reaksi berantai tidak dikendalikan, akan menghasilkan energi yangsangat besar seperti bom atom yang dijatuhkan di Hirosima dan Nagasaki.
129Unsur RadioaktifReaksi fisi dapat dikendalikan dalam reaktor atom dengan mengaturnetron yang dihasilkan agar hanya sebagian yang menumbuk 23592Usehingga dapat memperlambat reaksi fisi. Dengan pengendalian ini, reaksifisi dapat untuk PLTN pembangkit listrik tenaga nuklir.c.Reaksi FusiReaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti-inti kecil menjadi inti yanglebih besar.21H + 31Ho42He + 10nDengan reaksi inti kita dapat membuat unsur radioaktif dari unsuryang stabil.Gambar 4.5 Reaksi berantai dari fisi uranium dengan neutron.Ilustrasi : HaryanaGambar 4.6 Prinsip reaktor atom yaitu mengurangi kecepatan neutronhasil fisi dengan pengatur yang terbuat dari karbon murniIlustrasi : Haryanan235U235U235UU235UUUUUUUUUnnnnnnnnnnnnKrBa
130Kimia SMA/MA Kelas XIISoal Kompetensi 4.3Contoh:•Pembuatan isotop radioaktif C-14 dari N-14 dengan cara menembakN-14 dengan neutron.147N + 10no146C + 11p•Pembuatan isotop radioaktif P-32 dengan cara menembak S-32 denganneutron.3216S + 10no3215P + 11pPada beberapa hal, reaksi inti berbeda dengan reaksi kimia biasa.Perbedaan kedua reaksi tersebut adalah sebagai berikut:1. Bandingkan sinar D, E, dan J dalam hal:a. daya tembus,b. daya ionisasi,c. kecepatan merambat!2. Pada pemancaran radiasi berikut:22488Rao22086Ru + x , apakah x?3.Apakah yang terjadi bila unsur radioaktif XAZ memancarkansinar D?4. Suatu unsur radioaktif setelah memancarkan sinar E mengha-silkan unsur stabil yang letaknya pada golongan VA dalam SPU.Golongan berapakah unsur radioaktif tersebut?5. Bilamana unsur radioaktif berubah menjadi isotopnya?Reaksi IntiReaksi Kimia Biasa1 .Terjadi perubahan struktur intiatom membentuk unsur baru.Contoh:2412Mg + 42Heo2714Si + 10n2. Massa sebelum dan sesudahreaksi dapat berubah karenasebagian massa diubah menjadienergi.1 .Tidak terjadi perubahan struk-tur inti atom (hanya perubahanpengelompokan atom-atom).Contoh:Mg+2HClo2MgCl+2H2. Massa sebelum dan sesudahreaksi tetap.
131Unsur RadioaktifH. Penggunaan Tenaga Atom dan RadioisotopPenggunaan tenaga atom dan radioisotop didasarkan pada prinsipberikut:1. Sebagai Sumber EnergiReaksi fisi dan fusi menghasilkan energi yang sangat besar. Energidari reaksi ini dapat digunakan sebagai sumber energi yang dapatmenggantikan bahan bakar minyak dan batu bara.2. Sebagai PerunutRadiasi yang dipancarkan radioisotop dapat diikuti dengan de-tektor. Dengan demikian perpindahan/gerak radioisotop dapat ter-deteksi.Partikel D atau E yang masuk ke dalam tabung Geiger akanmengionkan gas dalam tabung tersebut. Ion yang terjadimemungkinkan pula arus listrik di antara dua elektroda. Pulsa listrikdikuatkan dengan amplifier selanjutnya akan terbaca pada pengukur.3. Radiasi Mempengaruhi MateriRadiasi dari radioisotop dapat mengionkan materi yang dilaluinya.Dengan demikian materi yang terkena radiasi dapat mengalami peruba-han sifat.4. Materi Mempengaruhi RadiasiRadiasi dari radioisotop yang melewati materi intensitasnya akanberkurang. Berkurangnya intensitas radiasi dapat untuk menentukansifat materi yang dilalui, misalnya kerapatan dan ketebalan suatu materi.Berdasar prinsip-prinsip di atas radioisotop digunakan dalam berbagaibidang, yaitu sebagai berikut.1. Bidang KimiaRadioisotop digunakan dalam bidang kimia antara lain untuk mem-pelajari mekanisme reaksi, pengaruh katalis pada reaksi, mengidentifikasiunsur dan menentukan konsentrasi suatu unsur dalam bahan.Gambar 4.7Detektor Geiger – Muller.Ilustrasi : Haryana
132Kimia SMA/MA Kelas XIIContoh:Pada reaksi esterifikasi atom O pada H2O yang dihasilkan berasal dariasam karboksilat, hal ini dapat dipelajari dengan menggunakan radioisotopO-18.Dengan*Oadalah radioisotop O-18 terbukti bahwa atom O dalam H2Oberasal dari asam karboksilat.2. Bidang BiologiDalam bidang biologi radioisotop digunakan untuk mempelajari reaksifotosintesis dan untuk menentukan lamanya unsur berada dalam tubuh.Pada reaksi fotosintesis oksigen yang diperlukan untuk membentukkarbohidrat berasal dari H2O bukan dari CO2.Reaksi:6CO2 + 2*6H Oo6126*CH O + 6O23. Bidang KedokteranSinar gamma yang dihasilkan Co-60 digunakan untuk menghancurkankanker.Nuklida Co-60 memancarkan sinar gamma yang diarahkan pada selkanker untuk menghancurkan pertumbuhan kanker. Radiasi sinar gammadiatur dengan alat pengukur radiasi sehingga berfungsi efektif.Gambar 4.8Penghancuran kanker dengan 60CoIlustrasi : HaryanaR C + R OH o R C + 2*HOOO*OHORR C + R *OHo R C + H2OOOOH*OR
133Unsur RadioaktifNa-24 dalam larutan NaCl diinjeksikan ke dalam pembuluh darahuntuk mengetahui penyempitan atau gangguan sistem peredaran darah.Aliran larutan NaCl dipantau dengan detektor sehingga adanyapenyempitan pembuluh darah akan terdeteksi. Adanya penyempitanpembuluh darah atau peredaran darah yang tidak baik ditunjukkandengan pembacaan rendah dari detektor.4. Bidang Teknik dan IndustriDalam bidang teknik dan industri, sinar yang dipancarkan isotop digunakanuntuk mengukur ketebalan bahan, menentukan kerapatan sambunganlogam, kebocoran bendungan dan pipa bawah tanah dan mengukurkepadatan aspal/ beton landasan pacu lapangan udara dan jalan raya.5. Bidang PertanianDalam bidang pertanian radioisotop digunakan untuk mempelajaricara pemupukan tanaman, pemberantasan hama, pengawetan hasil panendan memperoleh bibit unggul. Sinar gamma dari isotop Co-60 atau Ce-137 untuk iradiasi agar terjadi mutasi yang menghasilkan varietas yangunggul. Umbi-umbian dan biji-bijian dapat diawetkan dengan caramenunda pertunasan secara iradiasi.i.Produksi RadioisotopRadioisotop yang digunakan untuk berbagai keperluan diproduksidalam reaktor atom. Produksi radioisotop di Indonesia dikelola oleh BadanTenaga Atom Nasional (BATAN).Sampai sekarang Indonesia telah memiliki 3 reaktor atom, yaitu sebagaiberikut.1. Reaktor Trigamark II (Training Research Isotop Production General AtomicType Mark II) di Bandung.Gambar 4.9Larutan 24NaCl digunakan untuk mengetahui penyempitan pembuluh darahatau gangguan lain.Ilustrasi : Haryana
134Kimia SMA/MA Kelas XIIKolom Diskusi2. Reaktor Kartini di Yogyakarta.3. Reaktor Serbaguna G.A. Siwabessy di Serpong.Reaktor Kartini merupakan reaktor penelitian untuk keperluan riset,sedangkan reaktor Trigamark II dan reaktor serbaguna G.A. Siwabessyselain untuk penelitian juga untuk produksi radioisotop yang diperlukanoleh BATAN dan beberapa instansi seperti rumah sakit dan perguruan tinggi.Beberapa radioisotop yang telah diproduksi Reaktor Trigamark, antaralain I-131, I-125, P-32, Mo-99, S-35, Co-60, dan Fe-59. Selain itu, energiyang dihasilkan oleh reaksi nuklir dalam reaktor atom dapat digunakanuntuk pembangkit listrik yang dikenal dengan PLTN (Pembangkit ListrikTenaga Nuklir). Indonesia telah merencanakan dan mensosialisasikanpendirian PLTN. Doakan agar rencana tersebut berjalan lancar danmembawa manfaat bagi bangsa Indonesia.Nuklir atau Batu BaraPenggunaan energi nuklir atau batu bara untuk pembangkitlistrik menimbulkan pro dan kontra. Pembangkit listrik tenaga nuklirserupa dengan pembangkit listrik berbahan bakar batu bara, gas,atau minyak dalam hal masing-masing menghasilkan kalor untukmenguapkan air yang digunakan untuk memutar turbin yangdihubungkan dengan generator untuk menghasilkan arus.Keuntungan batu bara sebagai bahan bakar adalah teknologidan pembuangan limbahnya telah dikenal baik dan di Indonesiatersedia batu bara yang cukup banyak. Tetapi bila batu bara terusdigunakan, maka persediaan semakin menipis. Pencemaran udaraoleh asap, gas SO2 dan CO2 akibat pembakaran bahan bakar fosilcukup menggelisahkan.Di lain pihak, penggunaan energi nuklir lebih hemat dan tidakbanyak menghasilkan polutan. Dari sedikit uranium dioksida UO2dapat menghasilkan energi yang setara dengan energi yangdihasilkan pembakaran 808 kg batu bara.Salah satu aspek yang tidak menyenangkan dari instalasi tenaganuklir adalah kegagalan untuk menyediakan pembuangan yangaman dari limbah radioaktif. Sampai sekarang, rekor keamananindustri nuklir adalah baik dalam melindungi masyarakat umumdan kenyamanannya, meskipun banyak kecaman bahwa rekor itu
135Unsur RadioaktifSoal Kompetensi 4.5tidak cukup bagus. Meskipun begitu, tenaga nuklir mempunyaibanyak karakteristik positif untuk dipertimbangkan. Agaknyatenaga nuklir tidak lebih mahal daripada batu bara, minyak, ataugas.Suatu instalasi nuklir yang dijalankan dengan baik tidakmeloloskan radiasi ke lingkungan dalam jumlah yang berarti dansecara keseluruhan menimbulkan pencemaran yang jauh lebihsedikit daripada instalasi tenaga berbahan bakar batu bara, sehinggadikenal teknologi nuklir aman.Dari beberapa pertimbangan di atas, diskusikan tentangrencana pembangunan PLTN di Indonesia yang telahdisosialisasikan melalui televisi dan media yang lain!1. Apakah perbedaan prinsip dasar penggunaan radioisotop un-tuk mematikan sel-sel kanker dengan untuk mengetahuipenyempitan pembuluh darah?2. Jelaskan cara menggunakan radioisotop untuk mendeteksi adan-ya kebocoran pipa minyak dalam tanah!3. Apakah keuntungan sterilisasi dengan cara iradiasi?4. Sebutkan beberapa contoh penggunaan radioisotop dalambidang:a. kimiad. kedokteranb. biologie.industric.pertamina5. Jelaskan dengan gambar prinsip pembangkit listrik tenaganuklir!
136Kimia SMA/MA Kelas XIIT okohRangkumanAntoine Henri Becquerel (1852–1908)Becquerel lahir di Paris pada tanggal 15 Desember 1852 danmeninggal pada tanggal 25 Agustus 1908 di Croisie. Dia merupakanahli fisika Prancis yang menemukan radioaktivitas. Penemuan inimembuat Becquerel disebut sebagai Bapak Fisika Nuklir dan BapakFisika Atom Modern. Becquerel bersama Pierre Curie dan MarieCurie mendapat hadiah Nobel untuk fisika.Deteksi RadiasiUntuk mendeteksi pancaran zat-zat radioaktif yang tidaktampak, telah dikembangkan beberapa metode pendeteksian yangsemuanya didasarkan pada fakta bahwa elektron dipindahkanpada tingkatan energi yang lebih tinggi dalam atom dan molekulyang dipengaruhi oleh pemancaran itu.Salah satu metode tersebut adalah pencacah pengion gas yangdikenal dengan pencatat Geiger–Muller. Alat ini terdiri atas silinderlogam yang di tengahnya dipasang kawat wolfram. Dalam silinderdiisi gas (H2 atau Ar) yang dicampur dengan uap alkohol atau asetondengan tekanan rendah ± 10 cmHg. Silinder logam sebagai katodadan kawat sebagai anoda. Di antara kedua elektrode ini diberitegangan listrik yang tinggi ± 1.000 volt. Jika sinar radioaktif masuk,maka terbentuk ion-ion dan elektron bebas. Elektron-elektron inibergerak ke arah kawat lalu menimbulkan denyut arus. Denyut arusini diperkuat dengan amplifier kemudian diperdengarkan denganpengeras suara atau dicatat dengan pesawat penghitung.1. Gejala keradioaktifan pertama kali ditemukan oleh AntoineHenri Becquerel dalam garam uranil sulfat.2. Sinar radioaktif memiliki sifat-sifat, yaitu dapat menembus lempenglogam tipis, dapat menghitamkan pelat film, dan dalam medanmagnet terurai menjadi tiga berkas sinar (D, E, J).3. Bila unsur radioaktif memancarkan sinar D, akan menghasilkanunsur baru dengan nomor atom berkurang dua dan nomor massaberkurang empat.Info Kimia
137Unsur Radioaktif4. Bila unsur radioaktif memancarkan sinar E, akan menghasilkanunsur baru dengan nomor atom bertambah satu dan nomor massatetap.5. Inti yang memiliki harga np terlalu besar akan mencapai kestabilandengan cara memancarkan sinar E atau memancarkan neutron.6. Inti yang memiliki np terlalu kecil, akan mencapai kestabilan dengancara memancarkan positron, memancarkan proton, atau menang-kap elektron.7. Inti yang memiliki nomor atom Z > 83 mencapai kestabilan dengancara memancarkan sinar D.A. Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, d atau e pada jawaban yang palingbenar. Kerjakan di buku tugas Anda!1. Gejala keradioaktifan pertama kali diamati oleh ....A. RontgenD. BecquerelB. RutherfordE. Marie CurieC. Villard2. Sinar yang dipancarkan oleh peluruhan unsur radioaktif, maka yang tidakbermassa dan tidak bermuatan adalah sinar ....A. alfaD.elektronB. betaE. positronC. gamma3. Perhatikan tabel sifat partikel atau sinar yang dipancarkan oleh zatradioaktif berikut!PartikelMassaMuatanSimbolPQRST40011+2-100042X01X00X10X11XPelatihan
138Kimia SMA/MA Kelas XIIPartikel Q dan S berturut-turut adalah ....A. alfa dan betaD. proton dan neutronB. beta dan neutronE. beta dan protonC. neutron dan beta4. Bila unsur radioaktif memancarkan sinar beta (E), maka unsurtersebut ....A. berat atom dan nomor atomnya tetapB. menjadi unsur yang pada sistem berkala tempatnya satu kotak di depanunsur yang asliC. menjadi unsur yang pada sistem berkala tempatnya dua kotak di depanunsur yang asliD. menjadi unsur dengan nomor atom bertambah satuE. menjadi unsur yang tidak disebut oleh pernyataan-pernyataan di atas5. Pada reaksi inti 94Be + Do126C + x, maka x adalah ....A. protonD. elektronB. neutronE. sinar gamma JC. positron6. Atom 73Li bila ditembak dengan elektron akan menghasilkan ....A. 1D dan 3 pD. 2D dan 3 nB. 1D dan 2 nE. 2 e dan 3 nC. 1D dan 3 n7. Reaksi inti berikut yang dapat menghasilkan inti helium adalah ....A.21483Bio21484PoD.2413Alo2412MgB.23090Tho22688RaE.23992Uo23993NpC.23390Tho23390Pa8. Radioisotop Co-60 digunakan untuk terapi kanker karena ....A. Co-60 memancarkan sinar gamma (J)B. Co-60 memancarkan sinar alfa (D)C. Co-60 memiliki waktu paruh pendekD. radiasi yang dipancarkan Co-60 dapat diseleksiE. peluruhan Co-60 memerlukan waktu yang lama9. Pasangan unsur di bawah ini yang keduanya bersifat radioaktifadalah ....A. Ra dan PbD. Ra dan UB. Pb dan MgE. Au dan ThC. U dan Co
139Unsur Radioaktif10. Pada peluruhan 22890Thmenjadi 21283Bi disertai pemancaran ....A. 6 partikel D dan 2 partikel EB. 5 partikel D dan 1 partikel EC. 4 partikel D dan 1 partikel ED. 4 partikel D dan 2 partikel EE. 3 partikel D dan 1 partikel E11. Suatu unsur radioaktif dalam sistem periodik menempati golongan VI Ameluruh disertai pemancaran sinar D dan menghasilkan nuklida baru,yang dalam sistem periodik menempati golongan ....A. II AD. V AB. III AE. VII AC. IV A12. Suatu unsur radioaktif dengan massa 0,04 gram yang memiliki waktu paruh12 jam. Setelah 3 hari massa unsur radioaktif yang tersisa adalah ....A. 1,25 × 10-3 gramD. 6,25 × 10-3 gramB. 1,25 × 10-4 gramE. 6,25 × 10-4 gramC. 2,50 × 10-4 gram13. Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paruh 6 tahun. Unsur tersebutakan tersisa 12,5% setelah disimpan selama ....A. 9 tahunD. 24 tahunB. 12 tahunE. 32 tahunC. 18 tahun14. Sepotong tulang binatang purba menunjukkan aktivitas karbon-14 =1,9125 dpm. Bila waktu paruh C-14 dalam makhluk hidup adalah 15,3dpm, dapat diperkirakan umur tulang tersebut adalah ....A. 8.502 tahunD. 17.004 tahunB. 9.500 tahunE. 34.008 tahunC. 12.005 tahun15. Bila pada tanggal 18 November 2007 suatu unsur radioaktif X masih 8gram dan pada tanggal 28 November 2007 masih 2 gram, massa unsur Xpada tanggal 3 November 2007 diperkirakan ....A. 16 gramD. 96 gramB. 32 gramE. 128 gramC. 64 gram
140Kimia SMA/MA Kelas XIIB. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini di buku kerja Andadengan benar!1. Bila 23892U meluruh menjadi 20682Pb disertai pemancaran partikel D dan E,berapa jumlah partikel masing-masing yang dipancarkan? Tuliskanpersamaan reaksinya!2. 25 gram suatu batuan mengandung 4,9 gram radionuklida 24597Bk dan 33,74gram nuklida 24195Am yang berasal dari peluruhan 24597Bk. Bila waktu paro24597Bk adalah 50 tahun, perkirakan umur batuan tersebut!3. Suatu fosil kuno memiliki aktivitas C-14 sebesar 150 cpm. Jika aktivitas C-14 adalah 5770 tahun, tentukan umur fosil tersebut!4. Apakah kegunaan radioisotop berikut: sebagai perunut ataukah sumberradiasi?a. O-18b. P-32c.Tc-99m5. Suatu tulang binatang purba menunjukkan keaktifan karbon-14 = 1,9125dpm. Bila waktu paro C-14 adalah 5668 tahun dan keaktifan karbon-14adalah makhluk hidup 15,3 dpm. Perkirakan umur tulang binatang purbatersebut!
141Ulangan Semester 1Ulangan Semester 1A. Berilah tanda silang (x) huruf a, b, c, d, atau e di depan jawaban yangpaling benar! Kerjakan di buku kerja Anda!1.Bila diketahui tekanan uap pelarut murni P°, tekanan uap larutan P, fraksimol zat terlarut XB dan fraksi mol pelarut XA, maka penurunan tekanan uap()PD larutan dapat dirumuskan ....A.aPXPD=°D.A(1)PX PD=-°B.BPXPD=°E.B(1)D=-°PXPC.B(1)D=-°PX P2.450 gram suatu zat nonelektrolit dilarutkan dalam 2 kg air mendidih padasuhu 100,65 oC (kb air = 0,52), maka massa molar zat tersebut adalah ....A. 18D. 180B. 36E. 100C. 903.100 gram lemak dilarutkan dalam 1 kg benzena (Kf = 5,1) membeku pada0,34oC di bawah titik beku benzena murni, maka Mr lemak adalah ....A. 1.500D. 300B. 1.000E. 150C. 5004.Dari suatu percobaan titik beku beberapa larutan diperoleh data sebagaiberikut:LarutanMolaritas (m)Titik Beku (oC)C6H12O60,1–0,186NaCl0,1–0,372C6H12O60,1–0,372NaCl0,1–0,744CO(NH2)20,1– 0,186NaCl0,1– 0,116
142Kimia SMA/MA Kelas XIIDari percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa titik baku larutantergantung pada ....A. molalitas larutanD. jumlah partikel zat terlarutB. molaritas larutanE. jenis zat terlarutC. fraksi mol zat larutan5.Titik didih suatu elektrolit MX adalah 102,8°C, jika dihitung dengan hukumRaoult diharapkan hanya 102°C, maka derajat ionisasi elektrolit tersebutadalah ....A. 0,9D. 0,5B. 0,8E. 0,4C. 0,76.Bila larutan CO (NH2)2 0,2 M memiliki titik beku –3,72°C, maka pada pelarutyang sama larutan NaCl dibuat dengan melarutkan 5,85 gram NaCl 0,1 dalam1 kg air (Ar Na = 23, Cl = 35,5) diperkirakan membeku pada suhu ....A. -7,440°CD. -0,372°CB. -3,720°CE. -0,186°CC. -0,744°C7.Suatu larutan elektrolit dalam air membeku pada suhu –0,75°C. Bila Kb =0,52 dan Kf = 1,86, maka larutan tersebut mendidih pada suhu .... °C.A. 99,8D. 100,4B. 100E. 100,8C. 100,28.Pada reaksi H2SO4 + K2Cr2O7 + CH3CH2OH —› Cr2(SO4)3 + H2O + CH3COOH + K2SO4setiap mol K2CrO7 dapat mengoksidasi CH3CH2OH sebanyak ....A. 0,5 molD. 2 molB. 1 molE. 3 molC. 1,5 mol9.Diketahui reaksi: 2AgNO3(aq) + Cu(s) o 2Ag(s)+Cu(NO3)2(aq) notasi selvolta dari reaksi di atas adalah ....A.2++Cu/Cu //Ag/AgD.+2+Ag / Ag //Cu/CuB.2++Cu / Cu//Ag/AgE.+2+Ag //Cu/Ag/CuC. +2+Ag / Ag//Cu/Cu10. Mg/Mg2+//Pb2+/PbEo=2,21 voltZn/Zn2+//Cu2+/CuEo=1,10 voltPb/Pb2+//Cu2+/CuEo=0,47 voltMaka harga potensial sel dari Mg/Mg2+//Cu2+/Cu adalah ....A. 0,12 voltD. 2,00 voltB. 0,21 voltE. 2,68 voltC. 0,57 volt
143Ulangan Semester 111. Diketahui potensial sel standar:2+Fe + 2eFe E = 0,44 volt°°Ag+ +e Ag E =+0,80 voltPernyataan yang benar untuk sel yang disusun dari elektroda besi danperak adalah ....A. sebagai katodanya adalah FeB. notasi sel Ag/Ag+//Fe2+/FeC. katoda Fe mengalami reduksiD. ion Ag+ mengalami reduksi pada katode menjadi AgE. Harga Eo sel = 2,04 volt12. Untuk menentukan kadar air brom, maka 100 mL larutan yang mengandungBrom dimasukkan ke dalam larutan KI berlebihan. Kemudian dititrasidengan larutan tiosulfat menghasilkan 80 ml 0,25 M. (Ar Br = 80). Kadarbrom dalam larutan tersebut adalah ....A. 4 gram/LD. 80 gram/LB. 8 gram/LE. 160 gram/LC. 16 gram/L13. Sebanyak 500 mL larutan CuSO4 = 0,02 M di elektrolisis sampai semua ionCu2+ mengendap. Bila volume larutan dianggap tetap, maka pH larutan yangterjadi sebesar ....A. 4 –log 2D. 2 – log 4B. 4 + log 2E. 4 – log 4C. 2 – log 214. Menurut persamaan reaksi berikut:42442422KMnO + KCl + H SO MnSO + K SO + Cl + H O®. Dari 100 gramKMnO4 (Mr = 158) dapat menghasilkan gas klor (ArCl = 35,5) sebanyak ....A. 70,9 gramD. 113 gramB. 99,5 gramE. 115 gramC. 112 gram15. Diketahui lima logam : Be, K, Mg, Na, dan Rb serta lima harga energi ionisasi(dalam kj/mol) : 403, 419, 496, 738, dan 900. Energi ionisasi 738 kj/moldimiliki oleh ....A. BeD. RbB. NaE. kC. Mg16. Di antara sifat-sifat berikut yang paling sesuai dengan unsur-unsur golonganIIA, jika dibandingkan dengan unsur-unsur golongan I A adalah ....A. potensial ionisasi lebih besarD. reduktor yang lebih kuatB. jari-jari ion lebih besarE. titik didih lebih rendahC. sifat basa lebih kuat
144Kimia SMA/MA Kelas XIIEnergiionisasiNomor atomNaMgAlSiPSClArEnergiionisasiNomor atomNaMgSiSClArAlPEnergiionisasiNomor atomNaMgSiSClArAlPEnergiionisasiNomor atomNaMgSiSClAriPEnergiionisasiNomor atomNaMgSiSCAri17. Jari-jari 12Mg lebih kecil dari 11Na, hal ini karena jumlah ....A. kulit Mg lebih sedikit dari NaB. subkulit Mg lebih sedikit dari NaC. elektron Mg lebih sedikit dari NaD. proton dalam inti dari Mg lebih banyak dari NaE. proton dalam inti dari Mg lebih kecil dari Na18. Senyawa hidroksida logam alkali tanah yang dalam bentuk suspensidigunakan sebagai obat sakit lambung adalah ....A. Be 2(OH)D. Sr2(OH)B. Mg2(OH)E. Ba2(OH)C. Ca2(OH)19. Larutan asam sulfat dielektrolisis dengan elektroda platina dengan muatanlistrik 4 faraday. Bila diukur pada suhu 0° C dan tekanan 76 cmHg gashidrogen yang dihasilkan di katoda sebanyak ....A. 1,12 literD. 22,4 literB. 2,24 literE. 44,8 literC. 4,48 liter20. Dari beberapa konfigurasi elektron berikut:1) 1s22s22p63s13) 1s22s12) 1s22s22p63s23p63d104s14) 1s22s22p63s23p64s1Yang merupakan konfigurasi elektron dari unsur alkali adalah ....A. 1, 2, dan 3D. 4 sajaB. 1, 3, dan4E. 1,2,3, dan 4C. 2 dan 421. Elektrolisis yang menghasilkan logam alkali adalah ....A. leburan AlCl3 dengan elektroda PtB. larutan NaCl dengan elektroda CC. leburan KCl dengan elektroda CD. larutan NaOH dengan elektroda CE. larutan KNO3 dengan elektroda Au22. Grafik energi ionisasi pertama dari unsur-unsur periode ketiga yang benaradalah ....A.C.E.B.D.
145Ulangan Semester 123. Tabel sifat-sifat unsur periode ketigaUrutan unsur-unsur tersebut menurut kenaikan nomor atomnya adalah....A. T, U, dan SD. U, T, dan SB. S, T, dan UE. T, S, dan UC. S, U, dan T24. Pada pengolahan logam aluminium secara elektrolisis digunakan antara lainbauksit, kriolit, karbon dan energi listrik. Pernyataan yang benar adalah ....A. kriolit sebagai bahan tambahan setelah bauksit untuk memperbesarpersentase AlB. kriolit untuk menurunkan titik leleh bauksitC. energi listrik untuk melelehkan bauksitD. karbon digunakan sebagai bahan bakarE. karbon digunakan untuk mereduksi bauksit25. Pada elektrolisis 34,5 gram bauksit Al2O3.2H2O (Mr = 138) yangkemurniannya 95% akan menghasilkan logam aluminium sebanyak ....A. 12,8 gramD. 19,2 gramB. 25,6 gramE. 17,0 gramC. 6,4 gram26. Aluminium banyak dipakai untuk alat-alat rumah tangga karena tidakmengalami perkaratan secara terus-menerus seperti yang terjadi pada besi.Lapisan yang melindungi aluminium dari korosi adalah ...A. AlND. Al4O3B. Al2(CO3)2E. Al2O3C. Al(OH)327. Silikon banyak digunakan terutama yang berhubungan dengan elektronik,seperti mikrokomputer, kalkulator, dan sebagainya. Kegunaan silikontersebut berhubungan dengan sifat silikon, yaitu ....A. konduktorD. isolatorB. oksidatrorE. semikonduktorC. reduktor28. Kadang-kadang Zn dianggap tidak termasuk tipe unsur logam transisi.Alasan yang paling tepat untuk pernyatan ini adalah ....A. Zn hanya mempunyai satu macam bilangan oksidasiB. Zn membentuk ion kompleksC. Zn terdapat pada golongan IBD. Zn mempunyai subkulit 3d yang berisipenuh dengan elektronE. Zn bersifat amfoterUnsur S T UFasePadatPadatPadatEnergi ionisasi4061.0121.527Struktur molekulKristal logamKristal logamKristal logamJari-Jari atom (A)1,861,521,33
146Kimia SMA/MA Kelas XII29. Pada peluruhan22890Th menjadi 21283Bi disertai pemancaran ....A. 5 partikeladan 2 partikel bD. 3 partikeladan 1 partikel bB. 5 partikeladan 1 partikel bE. 4 partikeladan 2 partikel bC. 4 partikeladan 1 partikel b30. Penggunaan isotop 6027Countuk terapi kanker karena isotop tersebut ....A. waktu paruhnya panjangD. memancarkan sinar bB. waktu paruhnya pendekE. memancarkan sinar gC. bersifat radioaktifB. Jawablah pertanyaan-pertanyaan dibawah ini di buku kerja Anda denganbenar!1.Sebanyak 4 gram MgCl2 dilarutkan dalam 2 kg air (kb air = 0,52oCm–1, kf air= 1,86o Cm–1Ar Mg = 24, Cl = 35,5). Tentukanlah:a.titik didih larutanb.titik beku larutanc.tekanan osmosis pada suhu 25°C bila 90% MgCl2 dalam air terionisasi2.Pada elektrolisis larutan garam LSO4 dengan elektroda Pt di katoda terbentuk2,95 gram endapan logam L. Larutan hasil elektrolisis tersebut dapat dinetral-kan dengan 100 mL larutan NaOH 1M. Hitunglah massa atom relatif L!3.Bagaimanakah cara memperoleh logam Na dari garam dapur? Tuliskanpersamaan reaksinya!4.Sebutkan sifat-sifat unsur halogen pada umumnya beserta kecende-rungannya dalam satu golongan!5.Suatu contoh bahan radioaktif pada tanggal 1 Agustus 2007 jam 12.00 WIB.Dalam alat pencacah menunjukkan 2.400 dps. Pada tanggal 10 Agustus 2007jam 12.00 WIB dibaca kembali menunjukkan angka 300 dps. Berapa hariwaktu paruh unsur radioaktif tersebut?