Radioaktif : Pengertian, Sifat Unsur, Manfaat dan Bahaya / Dampak Negatif

Radioaktif : Pengertian, Sifat Unsur, Manfaat dan Bahaya / Dampak Negatif - Ketika mempelajari materi Struktur Atom di Kelas X, Anda pasti telah memahami isotop. Sifat radioaktif suatu isotop dapat terjadi secara alami ataupun buatan. Sesungguhnya, Tuhan menciptakan segala sesuatu di alam ini untuk menjadi manfaat bagi umat manusia. Pada kenyataannya, manusia seringkali menciptakan sesuatu yang justru bersifat destruktif. Oleh karena itu, dengan mempelajari bab ini, Anda dapat menilai secara pribadi apa yang seharusnya dilakukan oleh umat manusia berkenaan dengan unsur radioaktif ini. Tahukah Anda, aplikasi dari materi radioaktif di dalam kehidupan sehari-hari? Peristiwa bersejarah apa saja yang berkaitan dengan isotop? Adakah dampak negatif dari penggunaan isotop? Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tersebut dapat Anda temukan dengan mempelajari bab ini dengan baik.

A. Sifat-Sifat Unsur Radioaktif

Masih ingatkah Anda dengan pengertian isotop? Isotop adalah atomatom dari suatu unsur yang memiliki nomor atom yang sama, tetapi memiliki nomor massa yang berbeda. Misalnya, unsur hidrogen memiliki 3 buah isotop, yaitu protium (1H1 atau H-1), deuterium (1H2 atau H-2), dan tritrium (1H3 atau H-3). Ketiga isotop hidrogen tersebut memiliki jumlah elektron dan proton (nomor atom) yang sama, tetapi jumlah neutronnya (nomor massa) berbeda. Perhatikanlah gambar berikut.

Gambar 1. Isotop-isotop hidrogen.

Apakah pengaruh dari perbedaan jumlah neutron di dalam suatu inti atom? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan berikut.

Percobaan Kimia Sederhana 1 :

Pengaruh Perbedaan Jumlah Neutron Suatu Isotop

Tujuan :

Menganalisis perbandingan jumlah proton dan neutron suatu isotop untuk menentukan kestabilan

Alat dan Bahan :

1. Grafik kestabilan isotop
2. Langkah Kerja
3. Amati dan pelajarilah grafik berikut. Perhatikan isotop dari unsur C, Zr, Sn, dan Hg.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.

a. Dari keempat isotop yang tercantum dalam grafik, isotop mana saja yang perbandingan jumlah proton dan neutronnya <1?

b. Dari keempat isotop yang tercantum dalam grafik, isotop mana saja yang perbandingan jumlah proton dan neutronnya >1?

c. Bagaimanakah cara menentukan kestabilan isotop-isotop tersebut?

d. Isotop mana saja yang bersifat stabil?

e. Bagaimanakah cara isotop yang tidak stabil mencapai kestabilannya?

Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.

Apakah yang Anda peroleh dari analisis pada kegiatan tersebut? Untuk mengetahuinya, perhatikan penjelasan berikut.

1. Kestabilan Isotop

Kestabilan suatu isotop dipengaruhi oleh perbandingan jumlah neutron dan protonnya. Suatu isotop bersifat stabil jika jumlah proton dan neutronnya sama. Dengan kata lain, perbandingan jumlah neutron dan protonnya adalah 1. Pada grafik, isotop yang stabil berada pada pita kestabilan. Tabel berikut ini menginformasikan beberapa contoh isotop stabil.

Tabel 1. Contoh-Contoh Isotop Stabil

Isotop	Jumlah Neutron (n)	Jumlah Proton (p)	Perbandingan n dan p
	6	6	1
	8	8	1
	1	1	1

Bagaimana jika perbandingan jumlah neutron dan protonnya lebih besar dari satu (>1)? Isotop yang memiliki perbandingan jumlah neutron dan protonnya lebih besar dari satu bersifat tidak stabil. Dengan kata lain, jumlah neutronnya lebih banyak dibandingkan jumlah proton. Suatu isotop akan bersifat semakin stabil jika perbandingan jumlah neutron dan protonnya mendekati angka satu. Pada grafik, isotop yang tidak stabil dengan perbandingan jumlah neutron dan protonnya lebih besar dari satu berada di atas pita kestabilan. Tabel berikut menginformasikan beberapa contoh isotop tidak stabil yang berada di atas pita kestabilan.

Catatan Kimia :

Suatu isotop bersifat stabil jika jumlah proton dan neutronnya sama.

Tabel 2. Contoh-Contoh Isotop Tidak Stabil yang Berada di Atas Pita Kestabilan

Isotop	Jumlah Neutron (n)	Jumlah Proton (p)	Perbandingan n dan p
	50	40	1,25
	70	50	1,44
	120	80	1,5
	8	6	1,3

Selain memiliki perbandingan jumlah neutron dan proton lebih besar dari satu, suatu isotop bersifat tidak stabil jika perbandingan jumlah neutron dan protonnya lebih kecil dari satu. Dengan kata lain, jumlah neutronnya lebih sedikit dibandingkan jumlah proton. Pada grafik, isotop yang tidak stabil dengan perbandingan jumlah neutron dan protonnya lebih kecil dari satu (<1) berada di bawah pita kestabilan. Tabel berikut ini menginformasikan beberapa contoh isotop tidak stabil yang berada di bawah pita kestabilan.

Tabel 3. Contoh-Contoh Isotop Tidak Stabil yang Berada di Bawah Pita Kestabilan

Isotop	Jumlah Neutron (n)	Jumlah Proton (p)	Perbandingan n dan p
	0	1	0
	5	6	5/6
	3	4	3/4

2. Cara Isotop Tidak Stabil Mencapai Kestabilannya

Setiap isotop cenderung untuk berada dalam keadaan stabil (jumlah neutron = jumlah proton). Begitu pula dengan isotop yang tidak stabil (jumlah neutron > jumlah proton). Bagaimanakah cara isotop tidak stabil mencapai kestabilannya? Isotop-isotop yang tidak stabil secara alami mencapai kestabilannya dengan cara meluruh, yaitu melepaskan neutron atau menarik proton. Pada saat meluruh, isotop-isotop tersebut melepaskan radiasi berupa energi disertai dengan pemancaran partikel. Oleh karena isotop-isotop yang tidak stabil melepaskan radiasi ketika meluruh untuk mencapai kestabilannya, isotop tidak stabil bersifat radioaktif dan sering disebut dengan istilah radioisotop. Sifat keradioaktifan ini ditemukan kali pertama oleh Antoine Becquerel pada 1896.

Legenda Kimia

Antoine Becquerel

Antoine Becquerel (1852–1908) adalah seorang ilmuwan Prancis. Penelitiannya dilatarbelakangi oleh rasa ketertarikannya terhadap sinar X yang ditemukan oleh Roentgen. Saat mempelajari sinar X, ia terhambat pada satu jenis radiasi penembus yang tak tampak. Pada 1896 dia menemukan bahwa kristal senyawa uranium dapat memberi bayangan “berkabut” dalam film fotografi.

Akan tetapi, hambatan tersebut mengantarkannya pada suatu temuan baru. Setelah melakukan beberapa uji coba tambahan, Becquerel menyimpulkan bahwa kristal senyawa uranium memancarkan radiasi sendiri. (Sumber: Jendela Iptek “Materi “ 1996).

Catatan Kimia :

Beberapa inti, seperti uranium-238 tidak dapat mencapai kestabilan dengan hanya satu kali emisi sehingga dihasilkan suatu deret emisi. Uranium-238 meluruh menjadi torium-234 dan akan berlanjut sampai dengan terbentuk inti yang stabil yaitu timbal-206.

Ada beberapa jenis partikel yang dipancarkan pada saat radioisotop meluruh, di antaranya :

Berikut ini beberapa contoh reaksi peluruhan radioisotop dan partikel yang dipancarkannya.

a. Peluruhan yang Memancarkan Partikel Alfa

Isotop uranium dengan nomor atom 92 (jumlah proton = 92) dan nomor massa 238 (jumlah neutron = 146) bersifat tidak stabil karena perbandingan n dan p > 1. Untuk mencapai keadaan yang lebih stabil, isotop  akan meluruh menjadi  dengan memancarkan partikel alfa.

b. Peluruhan yang Memancarkan Partikel Beta

Isotop sesium dengan nomor atom 55 (jumlah proton = 55) dan nomor massa 137 (jumlah neutron = 82) bersifat tidak stabil karena perbandingan n dan p > 1. Untuk mencapai keadaan yang lebih stabil, isotop akan meluruh menjadi  dengan memancarkan partikel beta.

c. Peluruhan yang Memancarkan Sinar Gama

Pemancaran sinar gama terjadi pada atom dalam keadaan tereksitasi (bersifat tidak stabil). Perpindahan dari keadaan tereksitasi menjadi keadaan stabil dengan energi yang lebih rendah terjadi dengan disertai pemancaran sinar gama. Peluruhan jenis ini biasanya merupakan kelanjutan dari peluruhan alfa atau beta. Misalnya peluruhan kobalt-60 menjadi nikel-60 yang memancarkan partikel beta.



* = keadaan tereksitasi

Kemudian, ⁶⁰Ni berpindah ke bentuk stabil sambil memancarkan sinar gama.

d. Peluruhan yang Memancarkan Positron

Partikel positron mirip dengan partikel beta. Hanya saja, positron bermuatan positif, sedangkan beta bermuatan negatif.

Contoh Soal 1 :

Tentukan partikel yang dipancarkan dari reaksi peluruhan berikut dan lengkapi persamaan reaksinya.

Kunci Jawaban :

Untuk menentukan partikel yang dipancarkan dari suatu reaksi peluruhan, Anda harus menyetarakan nomor massa dan nomor atom pada ruas kanan dan ruas kiri.

a) Nomor massa Rn (ruas kiri) = 222, sedangkan nomor massa Po (ruas kanan) = 218. Agar setara, jumlah nomor massa di ruas kanan harus ditambahkan 4. Nomor atom Rn (ruas kiri) = 86, sedangkan nomor atom Po (ruas kanan) = 84. Agar setara, jumlah nomor atom di ruas kanan harus ditambahkan 2. Berarti, partikel yang dipancarkan adalah partikel yang memiliki nomor massa = 4 dan nomor atom = 2. Partikel tersebut adalah partikel alfa ( ).

Dengan prinsip yang sama dengan nomor a, partikel yang dipancarkan pada reaksi nomor b dan c adalah :

b) Partikel beta

c) Partikel positron

Catatan Kimia :

Beberapa inti, seperti uranium-238 tidak dapat mencapai kestabilan dengan hanya satu kali emisi sehingga dihasilkan suatu deret emisi. Uranium-238 meluruh menjadi torium-234 dan akan berlanjut sampai dengan terbentuk inti yang stabil yaitu timbal-206.

3. Deret Peluruhan Radioaktif

Perhatikan kembali reaksi peluruhan isotop  menjadi  yang memancarkan partikel alfa.

Pada reaksi ini, isotop  yang tidak stabil meluruh menjadi isotop  yang bersifat lebih stabil. Meskipun demikian, isotop  masih bersifat tidak stabil karena perbandingan jumlah neutron dan  protonnya masih >1. Oleh karena itu,  masih dapat meluruh hingga berubah menjadi isotop yang stabil (n : p = 1). Untuk mencapai keadaan tersebut, diperlukan sekitar 14 kali reaksi peluruhan. Perhatikanlah grafik berikut.

Gambar 2. Deret peluruhan radioaktif uranium-238.

Gambar tersebut menunjukkan 14 reaksi peluruhan, dimulai dari isotop  yang tidak stabil hingga mencapai kestabilannya (isotop  ). Kumpulan reaksi peluruhan seperti itu disebut deret radioaktif.

4. Reaksi Transmutasi

Sifat radioaktif suatu isotop dapat terjadi secara alami ataupun buatan. Isotop-isotop yang mengalami reaksi peluruhan yang telah Anda pelajari sebelumnya merupakan radioisotop alami. Selain radioisotop alami, ada juga radioisotop buatan. Artinya, sifat radioaktifnya diperoleh melalui campur tangan manusia. Tahukah Anda, bagaimana cara membuat radioisotop buatan? Ernest Rutherford adalah ilmuwan yang kali pertama membuat radioisotop buatan. Pada 1919, Rutherford menembakkan partikel alfa ke gas nitrogen. Penembakan ini menghasilkan isotop oksigen yang bersifat radioaktif.

Jadi, radioisotop buatan dapat dibuat dengan cara menembakkan partikel ke inti atom. Reaksi penembakan tersebut dikenal dengan istilah reaksi transmutasi dan persamaan reaksinya dapat disingkat dengan lambang sebagai berikut.

Gambar 3. Bagan alat yang digunakan untuk membuat radioisotop buatan.

Contoh Soal 2 :

Lengkapilah persamaan reaksi transmutasi 

Kunci Jawaban :

Unsur  dan partikel  ditulis di ruas kiri, sedangkan unsur  dan partikel n ditulis di ruas kanan. Sehingga, persamaan reaksinya adalah :

Catatan Kimia :

Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu radioisotop untuk meluruh separuhnya.

Contoh Soal :

Jika 32 g radioisotop X yang memiliki waktu paruh 5 hari disimpan selama 20 hari sisa radioisotop tersebut adalah ....

A. 0,200 g

B. 0,625 g

C. 1,600 g

D. 2,000 g

E. 6,250 g

Kunci Jawaban :

No = 32 g
t 1/2 = 5 hari
t = 20 hari





n = 20 / 5 = 4



Nt = 32 / 16 = 2

Jadi, Nt atau sisa radioisotop X setelah 20 hari adalah (D) 2,000 g.

5. Waktu Paruh

Berapakah waktu yang diperlukan suatu radioisotop untuk meluruh? Waktu meluruh setiap radioisotop berbeda-beda, ada yang ribuan tahun, ada juga yang hanya membutuhkan waktu beberapa detik. Istilah yang biasanya digunakan untuk menyatakan waktu yang diperlukan suatu radioisotop untuk meluruh adalah waktu paruh. Waktu paruh didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh suatu radioisotop untuk meluruh separuhnya. Waktu paruh suatu radioisotop ditentukan dengan cara mengukur perubahan radiasi dari massa suatu radioisotop selama periode tertentu. Perhatikanlah Gambar 4. berikut ini yang memperlihatkan waktu paruh .

Gambar 4. Grafik Waktu terhadap Massa 90Sr.

Dengan mengetahui waktu paruh suatu radioisotop, kita dapat menentukan massa suatu radioisotop setelah meluruh selama waktu tertentu. Kita juga dapat menentukan waktu paruh jika mengetahui massa isotop sebelum dan setelah meluruh serta lama peluruhannya. Berikut ini rumus yang dapat digunakan untuk melakukan perhitungan yang berkaitan dengan waktu paruh.

     

Keterangan:

Nt = banyaknya radioisotop yang tersisa setelah meluruh selama t satuan waktu

N0 = banyaknya radioisotop mula-mula

t = lamanya radioisotop meluruh

t 1/2 = waktu paruh

Tabel berikut menunjukkan waktu paruh beberapa radioisotop.

Jenis	Isotop	Waktu Paruh (tahun)
Radioisotop alam		4,5 × 109
		7,1 × 108
		1,4 × 1010
		1,3 × 109
Radioisotop buatan		87,8
		30
		28,1
		0,022
Sumber: Chemistry the Central Science, 2000

Contoh Soal 4 :

Suatu radioisotop memiliki massa 8 mg. Setelah beberapa hari, massanya berkurang menjadi 2 mg. Jika waktu paruh radioisotop tersebut 20 hari, telah berapa lamakah radioisotop tersebut meluruh?

Kunci Jawaban :

Diketahui :

Nt = 2 mg

No = 8 mg

t 1/2 = 20 hari







n = 2



t = n x t1/2 = 2 x 20 = 40

Jadi, radioisotop tersebut telah meluruh selama 40 hari.

6. Reaksi Fisi

Jika suatu radioisotop berat (nomor atom >83) ditembak oleh suatu partikel, radioisotop tersebut akan terbelah menjadi dua unsur yang lebih ringan. Reaksi semacam ini disebut dengan reaksi fisi. Misalnya, penembakan isotop  oleh partikel neutron.

Gambar 5. Reaksi fisi uranium-235 menunjukkan salah satu dari sekian banyak pola reaksi fisi.

Penembakan ini akan menghasilkan dua isotop yang lebih ringan ( dan ) serta 3 partikel neutron dan disertai energi. Reaksi fisi uranium ini dipublikasikan oleh Lise Meitner.

Legenda Kimia

Lise Meitner 

Lise Meitner (1878–1968) terinspirasi oleh penemuan radium Marie Curie, dia mendapatkan gelar doktornya pada 1906. Dia melakukan berbagai penelitian tentang reaksi fisi uranium-235 dan mempublikasikan penemuannya mengenai reaksi fisi uranium pada 1939 di Stockholm. (Sumber: Introductory Chemistry, 1997)

7. Reaksi fusi

Kebalikan dari reaksi fisi adalah reaksi fusi, yaitu reaksi antara dua inti atom ringan (nomor atom <5) yang bergabung menjadi inti yang lebih besar. Contohnya, reaksi antara deuterium dan tritium yang menghasilkan isotop helium dan neutron.

Jauh sebelum manusia mengenal reaksi fusi, Tuhan telah menciptakan reaksi fusi pada matahari yang energinya sangat besar sehingga bermanfaat bagi seluruh makhluk hidup di Bumi. Pada matahari, terjadi reaksi fusi yaitu reaksi isotop hidrogen pada matahari yang menghasilkan isotop helium. Setiap detiknya, lebih dari 4 juta ton materi diubah menjadi energi di dalam inti matahari. Dapatkah Anda bayangkan apa yang terjadi jika energi Matahari tersebut habis?

B. Kegunaan dan Dampak Negatif Unsur Radioaktif

Setelah mempelajari sifat-sifat unsur radioaktif, mungkin Anda akan bertanya,"Apakah kegunaan dari sifat radioaktif yang dimiliki isotop dalam kehidupan sehari-hari?" Untuk mengetahui jawabannya, lakukanlah kegiatan berikut.

Percobaan Kimia Sederhana 2 :

Kegunaan dan Dampak Negatif Unsur Radioaktif

Tujuan :

Mencari informasi penggunaan unsur radioaktif dalam kehidupan sehari-hari beserta dampak yang ditimbulkannya.

Alat dan Bahan :

Data informasi unsur radioaktif

Langkah kerja :

1. Carilah informasi mengenai kegunaan dan dampak unsur-unsur radioaktif. Anda dapat mencarinya melalui media buku, surat kabar dan majalah, internet, atau bertanya kepada pakar radioaktif (misalnya peneliti di BATAN).
2. Lengkapilah tabel berikut berdasarkan informasi yang Anda peroleh.

Radioisotop	Reaksi Peluruhan	Partikel yang Dipancarkan	Kegunaan	Dampak Negatif

Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.

1. Bidang-bidang apa saja yang memanfaatkan radiasi dan energi dari peluruhan radioisotop?
2. Apakah dampak dari penggunaan unsur radioaktif tersebut?

Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikan hasil yang diperoleh.

Informasi apakah yang Anda dapatkan dari kegiatan tersebut? Untuk mengetahui kegunaan dan dampak dari unsur radioaktif, pelajarilah penjelasan berikut.

1. Kegunaan Unsur Radioaktif

Anda tentu telah mengetahui bahwa radioisotop mencapai kestabilannya dengan cara meluruh. Pada saat meluruh, unsur radioaktif tersebut memancarkan radiasi berupa partikel dan menghasilkan energi. Peluruhan unsur, pancaran radiasi, dan energi tersebutlah yang digunakan dalam berbagai kegiatan di berbagai bidang.

Berikut ini beberapa contoh bidang kehidupan yang memanfaatkan sifat radioaktif.

a. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Kesehatan

Dalam bidang kesehatan, radioisotop kebanyakan digunakan untuk terapi kanker dan teknik pencitraan (penggambaran) organ tubuh. Radioisotop yang digunakan dalam bidang kesehatan memiliki waktu paruh yang sangat pendek, mulai dari beberapa menit sampai dengan beberapa hari saja. Di samping memiliki waktu paruh yang pendek, energinya juga rendah dan diberikan dalam dosis yang sangat sedikit.

Tabel 5. Contoh-Contoh Radioisotop yang Digunakan di Dunia Kedokteran

Isotop	Kegunaan
Ra-226, Rd-222, Co-60, I-131, Re-186, Cd-115, Y-90, Eu-169, dan Dy-166	Terapi kanker
Tc-99	Teknik pencitraan organ tubuh

Gambar 6. (a) Alat Tomografi Emisi Positron (PET). Pasien disuntik dengan larutan yang diberi label senyawa radioaktif yang dengan cepat bergerak ke otak. Inti radioaktif dalam senyawa tersebut mengemisikan positron. (b) Alat PET mengukur jumlah emisi positron dan menghasilkan gambar dari otak secara tiga dimensi.

b. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Perairan

Dalam bidang perairan, radioisotop bermanfaat untuk menentukan gerakan sedimen di pelabuhan dan daerah pantai, melacak zat pencemar, menemukan kebocoran dam atau bendungan, menentukan arah gerakan air tanah, menyelidiki hubungan antarsumur minyak, menentukan debit air sungai, dan studi geothermal. Radioisotop yang sering digunakan adalah iridium-192, aurum-198, dan scandium-46.

c. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Peternakan

Salah satu pemanfaatan radioisotop dalam bidang peternakan adalah RIA (Radioimmuno Assay), yaitu metode deteksi yang didasarkan pada interaksi antigen-antibodi. Antigen (hormon) yang berlabel radioaktif dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon dalam sampel. Isotop yang dapat digunakan untuk teknik RIA adalah H-3, C-14, dan I-125. Aplikasi RIA di bidang peternakan bertujuan untuk mengukur konsentrasi hormon progesteron dalam sampel serum darah atau susu.

Tujuan pengukuran progesteron ini adalah untuk mendeteksi pubertas ternak, mendeteksi gejala birahi, diagnosis kehamilan dini, mendukung program inseminasi buatan (IB), dan diagnosis kelainan reproduksi ternak. Dampak sosial ekonomi dari pengaplikasian teknik RIA adalah penghematan pelayanan IB, hamil tepat waktu, produksi susu stabil, dan perbaikan keturunan. Tahukah Anda pemanfaatan radioisotop lainnya dalam bidang peternakan?

d. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian, radioisotop dapat digunakan dalam pembuatan bibit unggul, penentuan waktu pemupukan yang tepat, dan pengendalian hama. Di Indonesia, berbagai penelitian mengenai penggunaan radioisotop untuk membuat bibit unggul tanaman industri telah dilakukan. Sejak 1982 hingga sekarang Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN telah melepas 12 varietas padi unggul, 4 varietas kedelai unggul, dan 1 varietas kacang hijau unggul.

Radioisotop nitrogen-15 dapat digunakan untuk penentuan waktu pemupukan yang tepat. Pupuk yang mengandung N-15 dipantau dengan alat pencacah (pengukur radiasi). Ketika pencacah tidak lagi mendeteksi radiasi, artinya pupuk telah terserap habis. Dari data tersebut dapat diketahui jangka waktu pemupukan yang sesuai dengan usia tanaman.

Pengendalian hama menggunakan radioisotop dapat dilakukan dengan cara meradiasi sel kelamin hama jantan sehingga mandul. Kemudian, hama tersebut dilepas kembali. Oleh karena hama tersebut mandul, hama betina tidak dapat berkembang biak. Menurut Anda bagaimana jika hama betina yang diberi radiasi?

e. Pemanfaatan Radioisotop dalam Bidang Arkeologi

Dalam bidang arkeologi, peluruhan radioisotop dimanfaatkan untuk mengukur usia fosil. Pengukuran ini didasarkan pada peluruhan isotop karbon-14 yang memiliki waktu paruh 5.730 tahun. Bagaimana peluruhan isotop karbon-14 ini dapat dimanfaatkan untuk menentukan usia batuan? Ketika sinar kosmik yang berenergi tinggi (mengandung partikel neutron) memasuki lapisan atmosfer, partikel neutron akan bereaksi dengan isotop nitrogen-14 menghasilkan isotop karbon-14.

Gambar 7. Radioisotop karbon-14 digunakan untuk mengukur usia mumi ini, yaitu sekitar 3.100 tahun

Isotop karbon-14 tersebut kemudian bereaksi dengan unsur-unsur kimia lainnya membentuk senyawa yang dikonsumsi makhluk hidup. Selama makhluk hidup tersebut hidup, jumlah karbon-14 di dalam tubuhnya tetap. Akan tetapi, ketika makhluk hidup tersebut meninggal, jumlah karbon-14 yang terkandung dalam makhluk hidup akan meluruh. Dengan mengukur jumlah karbon-14 yang meluruh, kita dapat menduga usia fosil tersebut.

Catatan Kimia :

Reaksi Berantai

Sumber energi dalam reaktor nuklir atau ledakan nuklir adalah reaksi berantai. Inti uranium atau plutonium (terbelah), mengeluarkan neutron yang membelah inti lain. Dalam reaktor, kalor ini digunakan secara terkendali untuk menghasilkan listrik. Dalam ledakan bom, kalor ini dikeluarkan secara tak terkendali.

f. Pemanfaatan Reaksi Fisi sebagai Energi

Perhatikan kembali reaksi penembakan isotop 235 92U oleh partikel neutron. Penembakan ini akan menghasilkan dua isotop yang lebih ringan ( 142 56Ba dan 91 36Kr ) serta 3 partikel neutron dan disertai energi. Partikel neutron yang dihasilkan dapat bereaksi kembali dengan isotop 235 92U lainnya dan menghasilkan dua isotop yang lebih ringan dan partikel neutron. Reaksi tersebut terjadi secara terus-menerus hingga seluruh isotop 235 92U habis.

Reaksi tersebut dinamakan reaksi berantai. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.

Gambar 8. Reaksi fisi berantai yang setiap reaksinya menghasilkan dua neutron.

Reaksi berantai ini akan menghasilkan energi yang cukup besar. Tidak heran jika beberapa negara memanfaatkan energi yang dihasilkan reaksi berantai ini sebagai sumber energi. Energi yang berasal dari reaksi berantai ini dikenal dengan istilah energi nuklir. Salah satu bidang yang memanfaatkan energi nuklir untuk kepentingan masyarakat adalah bidang kelistrikan. Produksi energi nuklir sebagai sumber energi listrik dilakukan di dalam reaktor nuklir. Perhatikanlah gambar berikut.

Gambar 9. Rancangan dasar dari pembangkit listrik tenaga nuklir.

2. Dampak Unsur Radioaktif

Bagaikan dua sisi mata uang, selain memiliki banyak manfaat, sifat radioaktif juga memberikan dampak terhadap kehidupan manusia. Apa saja dampak negatif dari pemanfaatan sifat radioaktif di dalam kehidupan?

a. Dampak Radiasi

Radiasi yang dihasilkan dari peluruhan radioisotop berbahaya bagi kesehatan manusia. Radiasi dapat mempercepat pembelahan sel tubuh. Efek radiasi terhadap tubuh manusia ini dipengaruhi oleh banyaknya radiasi, jenis radiasi, dan lama penyinaran. Semakin banyak dan semakin lama radiasi yang diterima oleh tubuh, semakin besar pula dampak yang diterima tubuh.

Di antara 3 radiasi alfa, beta, dan gama, radiasi sinar gama yang paling berbahaya. Ini disebabkan oleh kemampuan sinar gamma yang dapat menembus kulit, sel, tulang, dan tubuh bagian dalam. Perhatikan Gambar 10.

Gambar 10. Kemampuan menembus relatif dari radiasi sinar alfa, beta, dan gamma.

Untuk menjaga agar penggunaan radioisotop tidak berbahaya, perlu adanya petunjuk mengenai dosis radiasi yang boleh masuk ke dalam tubuh. Dalam hal ini, para peneliti terus-menerus melakukan penelitian.

b. Dampak Reaksi Berantai yang Tidak Terkendali

Jika dapat dikendalikan, reaksi berantai dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Bagaimana jika tidak dikendalikan? Jika ini yang terjadi, tragedi kemanusiaan yang akan muncul. Reaksi berantai yang tidak terkendali mampu menghasilkan energi yang sangat besar dalam waktu singkat. Anda tentu mengetahui peristiwa pengeboman kota Hiroshima dan Nagasaki pada 1945 oleh Amerika Serikat. Pada Perang Dunia II (PD II) tersebut, tentara Amerika Serikat menjatuhkan bom atom ke dua kota di Jepang. Ribuan orang tewas seketika hanya dalam hitungan detik. Bom atom yang dijatuhkan Amerika Serikat tersebut dibuat dengan menggunakan prinsip reaksi berantai yang tidak terkendali. Apa sikap Anda setelah mengetahui dampak positif dan negatif dari reaksi berantai ini?

Catatan Kimia :

Penemuan Bom Nuklir

Pada 1905, 40 tahun sebelum ledakan nuklir pertama, Albert Einstein menunjukkan teorinya tentang relativitas khusus bahwa massa dan energi adalah sama dan dapat dipertukarkan. Ia juga mengemukakan bahwa reaksi rantai uranium dapat digunakan untuk membuat bom baru yang dahsyat.

Rangkuman :

1. Isotop adalah unsur-unsur dengan nomor atom yang sama, tetapi nomor massanya berbeda. Misalnya, hidrogen yang memiliki tiga buah isotop; H-1, H-2, dan H-3.

2. Sifat-sifat unsur radioaktif dipengaruhi oleh kestabilan isotopnya. Suatu isotop bersifat stabil jika jumlah proton dan neutronnya sama. Isotop-isotop yang tidak stabil secara alami mengalami peluruhan dengan memancarkan:

3. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan suatu radioisotop untuk meluruh separuhnya.

4. Unsur-unsur radioaktif dapat mengalami:

a. reaksi fisi adalah reaksi penembakan inti atom yang besar menjadi inti atom ringan;

b. reaksi fusi adalah reaksi penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti atom yang besar.

5. Dampak dari unsur radioaktif:

a. dampak negatif di antaranya radiasi dan reaksi berantai yang tak terkendali;

b. dampak positif di antaranya untuk kesehatan, perairan, peternakan, dan arkeologi.


Anda sekarang sudah mengetahui Radioaktif. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Rahayu, Imam. 2009. Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, p. 194.