Unsur Radioaktif – Pengertian, Jenis dan Penggunaan dalam Kehidupan – Radioaktif adalah zat yang mengandung inti yang tidak stabil. Pada tahun 1903,Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif disebut sinar alfa, sedangkan yang bermuatan negatif disebutsinar beta. Kemudian ditemukan sinar ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gama, penemunya Paul U. Vilard.
Unsur radioaktif adalah unsur yang secara spontan memancarkan radiasi. Unsur-unsur ini biasanya mempunyai nomor atom diatas 83, misal Uranium (nomor atom 92). Unsur-unsur radioaktif mempunyai perbandingan jumlah neutron dan proton yang tidak stabil, maka untuk menstabilkan diri, maka unsur tersebut memancarkan radiasi. Sinar radiasi mempunyai sifat :
- Dapat menghitamkan pelat fotografi
- Dapat menyebabkan permukaan yang dilapisi seng sulfide (ZnS) berpendar.
Simak Juga : 40+ Contoh Soal Radioaktif (Radiokimia)
A. Penemuan Zat Radioaktif
Reaksi kimia berasal dari unsur-unsur yang bergabung membentuk suatu senyawa. Dalam peristiwa ini elektron dan inti atom mempunyai peranan yang sangat penting. Di alam ini pada umumnya inti atom stabil tetapi ada pula yang kurang stabil seperti Polonium, Radium, Aktinium, Protaktinium, Uranium dan unsur-unsur lain dengan massa tertentu. Inti atom yang kurang stabil berupaya untuk menjadi stabil dengan cara berubah menjadi inti atom lain disertai dengan pemancaran sinar-sinar alfa, beta dan gamma. Unsur-unsur ini disebut unsur radioaktif.
Pada tahun 1895 Wilhelm Konrad Rontgen (1845-1923) dari Jerman menemukan bahwa apabila arus elektron (sinar katoda) menumbuk anoda akan timbul suatu cahaya (radiasi) yang dapat menyebabkan Fluoresensi (pendar cahaya). Radiasi tersebut dinamakan sinar X. Dinamakan demikian karena belum diketahui sifat-sifatnya.
Kemudian pada tahun 1896 Antonie Henry Becquerel (1852-1908) seorang ahli kimia dari Perancis. Yang mengetahui bahwa batuan koleksi ayahnya dapat memancarkan sinar, meskipun ia belum memahami sinar tersebut, dalam hatinya timbul pertanyaan sinar apakah ini ? untuk membuktikan sinar tersebut, Becquerel pada tahun 1896 menjemur batuan Kalium Uranil Sulfat (K2UO2(SO4)2 diatas lempeng fotografi yang diselimuti dengan keras hitam.
Becquerel mengharapkan bahwa sinar ultraviolet dari matahari membangkitkan Fluoresensi yang mungkin terkandung dalam batuan tersebut, sehingga sinar X menembus kertas dan menimbulkan bayangan hitam pada lempeng fotografi. Akan tetapi karena cuaca mendung hal itu tidak didapatkan, namun apa yang terjadi Becquerel justru menemukan sesuatu yaitu batuan tersebut tetap memancarkan sinar tetapi tidak mengalami Fluoresensi dan menghitamkan lempeng fotografi walaupun tanpa ada sinar matahari.
Pada tahun 1898 sepasang ahli kimia Marie Sklodovska Curre (1867-1934) dan suaminya Pierre Curie (1859-1906), mengamati bahwa radiasi dari Uranium dapat menyebabkan terbentuknya unsur baru.
Istilah keradioaktifan (radioactivity) diusulkan Marie Curie untuk menggambarkan gejala yang paling mudah diamati yang menyertai perubahan inti atom tertentu yang dikenal dengan emisi radiasi pengion. Sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif dan unsur yang memancarkan disebut unsur radioaktif. Pierre dan Marie Curie berhasil mengisolasi dua unsur baru yang terbentuk dari peluruhan unsur Uranium, kedua unsur tersebut diberi nama Polonium dan Radium.
B. Sinar Radioaktif
Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat :
- Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.
- Dapat mengionkan gas yang disinari.
- Dapat menghitamkan pelat film.
- Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).
- Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α, β, dan γ.
C. Jenis-Jenis Sinar Radioaktif
Ernest Rutherford dapat membuktikan terdapatnya dua jenis radiasi. Jenis pertama Rutherford menamakan sinar alpha, jenis kedua mempunyai daya ionisasi rendah tetapi daya rembusnya besar oleh Rutherford dinamakan sinar beta (β). Sedangkan sinar gamma ditemukan oleh Villard.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Rutherford dan Villard ternyata unsur-unsur radioaktif dapat memancarkan 3 jenis sinar radioaktif yaitu :
Sinar Alpha
- Sinar alpha terdiri dari inti Helium yang mengandung 2 proton dan 2 neutron.
- Ditemukan oleh Ernest Rutherford (1871-1937) pada tahun 1903
- Bermuatan positif, sehingga dapat membelok ke arah kutub negatif dalam medan listrik
- Daya pengion tinggi, tetapi daya tembus terhadap suatu materi rendah
- Daya tembus kecil. Sinar a hanya mempunyai daya jangkau 2,8-8,5 cm dalam udara dan dapat ditahan oleh selembar kertas biasa.
Sinar Beta
- Sinar beta terdiri dari elektron-elektron yang bergerak cepat
- Ditemukan oleh Ernest Rutherford (1871-1937) pada tahun 1903
- Bermuatan negatif, karena itu dalam medan listrik membelok ke kutub yang positif
- Kecepatan mendekati kecepatan cahaya
- Daya tembus lebih besar dari pada sinar alpha. Sinar beta dapat menembus lempeng Timbal atau lempeng Aluminium yang cukup tebal.
- Dapat mengionkan benda-benda yang dilalui
Sinar Gamma
- Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik. Satu jenis dengan sinar X tetapi mempunyai panjang gelombang sangat pendek, berkisar antara 1-10-3A.
- Ditemukan oleh Paul Ulrich Villard
- Tidak bermuatan listrik, karena itu tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet/listrik
- Daya tembus sangat besar hanya dapat ditahan oleh selapis baja atau beton
- Dapat mengionkan materi yang dilalui, tetapi tidak sekuat sinar Alpha atau Beta
Jenis-jenis partikel dasar
D. Stabilitas Inti
Dalam inti atom terdapat proton dan neutron yang disebut nukleon (partikel penyusun inti). Suatu inti atom (nuklida) ditandai jumlah proton dan jumlah neutron. Secara umum nuklida dilambangkan dengan:
Kestabilan inti ditentukan oleh imbangan banyaknya proton dan neu-tron, karena neutron dalam inti berfungsi menjaga tolak-menolak antarproton. Untuk unsur yang kecil, jumlah neutron sama atau sedikit lebih banyak dari pada proton. Untuk unsur yang berat jumlah neutron lebih banyak daripada proton. Nuklida yang stabil dengan nomor atomterbesar 83 yaitu , 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 banding neutron dengan proton. Inti adalah inti stabil terberat yang angkabanding neutron-protonnya adalah 1.Inti yang tidak stabil (bersifat radioaktif) memiliki perbandingan n/p di luar pita kestabilan, yaitu:
- di atas pita kestabilan
- di bawah pita kestabilan
- di seberang pita kestabilan
E. Penggunaan Radioaktif dalam Kehidupan
Sebagai Peranut
Bidang Kedokteran
Digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit, antara lain(Martin S. Silberberg, 2000: 1066):
- 24Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.
- 59Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah.
- 11C, mengetahui metabolisme secara umum.
- 131I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.
- 32P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor.
Bidang Industri
Digunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti pada:
- Industri makanan, sinar gama untuk mengawetkan makanan, membunuh mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buah-buahan.
- Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besi cor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawat terbang, dan lain-lain.
- Industri kertas, mengukur ketebalan kertas.
- Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama mesin bekerja.
Bidang Hidrologi
- 24Na dan 131I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.
- Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.
- 14C dan 13C, menentukan umur dan asal air tanah.
Bidang Kimia dan Biologi
Digunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti :
- Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat ditentukan asal molekul air yang terbentuk.
- Analisis pengaktifan neutron.
- Sumber radiasi dan sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.
- Pembuatan unsur-unsur baru.
Dalam bidang biologi di gunakan untuk :
- Mengubah sifat gen dengan cara memberikan sinar radiasi pada gen-gen tertentu.
- Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis menggunakan radioisotop C–14.
- Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.
- Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh dengan menggunakan radioisotop 38F.
Bidang Pertanian dan Peternakan
Dalam bidang pertanian digunakan untuk :
- 37P dan 14C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat.
- 32P, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.
- Mutasi gen atau pemuliaan tanaman.
- 14C dan 18O, mengetahui metabolisme dan proses fotosintesis.
Dalam bidang peternakan digunakan untuk :
- Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.
- Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitas pada pakan ternak.
- 32P dan 35S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar.
- 14C dan 3H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam lemak mudah menguap di dalam usus besar.
Sebagai Sumber Radiasi
Bidang Kedokteran
Digunakan untuk sterilisasi radiasi, terapi tumor dan kanker.
Bidang Industri
Digunakan untuk :
- Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan lebih awet.
- Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.
- Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas, film, dan lempeng logam.
- 60Co untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamakdengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa.
Dampak negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain :
- Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zat radioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkan kekebalan tubuh.
- Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.
- Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.
- Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.
Sudah selesai membaca materi ini ? Ayo lihat dulu Daftar Materi Kimia
