131
Kerad ioakt ifan
Satuan yang digunakan untuk energi ikat inti adalah Mega elektron volt MeV. Satu Mega elektron volt 1 MeV sama dengan 1,062 × 10
–13
Joule, atau
1 MeV = 1,062 × 10
–13
Joule Hubungan satuan energi ikat inti dan massa partikel subinti dalam
satuan sma adalah 1 sma = 931,5 MeV
T h Pa
U
Pu 90
90 91
92 92
92 92
94 230
234 234
233 234
235 238
239 229,9837
233,9942 233,9931
232,9890 233,9904
234,9934 238,0003
239,0006
Kekurangan massa pada pembentukan nuklida helium Contoh Soal 5.4 di
atas disebabkan telah diubah menjadi energi yang digunakan untuk mengikat partikel subinti agar tidak pecah. Oleh karena itu, makin besar energi ikat inti
makin stabil inti tersebut. Energi ikat per nukleon bervariasi bergantung pada nomor atom unsur-
unsur stabil. Energi ikat rata-rata maksimum sekitar 8,8 MeV dimiliki oleh atom Fe dan Ni, seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Makanan Iradiasi
Pada t ahun 1953, Angkat an Darat Am erika Serikat m em ulai
program percobaan iradiasi m akanan sehingga pasukan yang
t ersebar m em punyai m akanan segar t anpa harus dibekukan.
Sum ber radiasi unt uk ham pir sem ua pengaw et an m akanan
adalah
kobalt –60
dan
cesium –137
. Keduanya m engem isikan
sinar gam m a
γ
w alaupun
sinar X
dan
elekt ron
dapat juga digunakan unt uk m engiradiasi m akanan.
Keunt ungan iradiasi m akanan sangat jelas, selain m enghem at
energi karena t idak p erlu pendinginan, juga m em perlam a
w akt u sim pan berbagai m acam m akanan.
Hal ini sangat berguna bagi negara-negara m iskin. Akan t et api,
ket akut an t ersendiri pada prosedur ini pun ada. Pert am a, bahw a
m akanan yang diiradiasi dapat m enjadi radioakt if meskipun tidak
ada dat a kejadian mengenai hal ini. Kedua, iradiasi dapat merusak nutrien,
seperti asam amino dan vitamin. Selain itu, radiasi yang mengionisasi
akan menghasilkan spesi yang reaktif, sepert i radikal hidroksil yang akan
bereaksi dengan m olekul organik dan m enghasilkan zat yang
berbahaya. Menariknya, efek yang sam a dihasilkan juga ket ika
m akanan t ersebut dipanaskan.
Sumber: Chemistry,2000
Sekilas Kimia
Kata Kunci
• Nukleon
• Energi ikat rata-rata
• Massa partikel subinti
Menentukan Perubahan Energi Inti
Hitung perubahan energi pada pembentukan nuklida helium partikel alfa berikut.
1 1
4 1
2
2 n 2 p
He
+ ⎯⎯
→
a. dalam satuan MeV
b. dalam satuan Joule
Jawab a.
Energi ikatan inti dalam satuan Me Perubahan massa pada pembentukan He:
m = m
He
– 2m
n
+ m
p
{ 4,00150 – 21,00867 + 1,00728} sma = – 0,0304 sma
Ei = – 0,0304 sma 931,5 MeV sma
–1
= – 28,3176 MeV b.
Energi ikat inti dalam satuan Joule 1 MeV = 1,062 × 10
–13
J Ei = –28,3176 MeV × 1,062 × 10
–13
J MeV
–1
= –3,007 × 10
–12
J Jadi, pada pembentukan nuklida He dilepaskan energi sebesar 28,3176 MeV
atau 3,007 × 10
–12
J.
Contoh
5.4
Sumber: General Chemistry , 1990
132
Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII
Kerjakanlah di dalam buku latihan.
1. Salah satu dari setiap pasangan nuklida berikut adalah
radioaktif. Manakah nuklida yang radioaktif dan nuklida yang stabil?
a.
208
Po dan
209
Bi b.
39
K dan
40
K c.
71
Ga dan
76
Ga 2.
Ramalkan jenis peluruhan untuk setiap nuklida radioaktif berikut berdasarkan pita kestabilan.
a.
13
N b.
26
Na c.
25
Al 3.
Tuliskan persamaan inti untuk reaksi peluruhan zat radioaktif berikut.
a.
235
U menjadi
239
U b.
13
C menjadi
12
C
Tes Kompetensi Subbab
A
4. Ramalkan jenis peluruhan dari radionuklida berikut
dan tuliskan persamaan transmutasi intinya. a.
24
Na b.
52
Fe c.
60
Co d.
90
Sr 5.
Kalium–40 adalah isotop radioaktif alam, meluruh menjadi kalsium–40. Ramalkan jenis peluruhan yang
terjadi dan tuliskan persamaan transmutasi intinya. 6.
Hitung perubahan energi dalam joule jika 1,00 g
234
Th meluruh menjadi
234
Pa dengan memancarkan beta. Berapa perubahan energi dalam MeV jika satu
inti
234
Th meluruh.
Gambar 5.7
Grafik Energi ikat nukleon terhadap nomor massa
50 100
150 200
250 U
235
Fe
56
He
4
E n
e rg
i Ik
a t
p e
r N
u k
le o
n
Nom or Massa
Menghitung Energi Ikat Inti
Hitung energi ikat
235
U jika massa nuklidanya sebesar 235,034 sma.
Jawab Nuklida
235
U mengandung 92 proton dan 143 neutron. Massa nukleon penyusun
235
U adalah
92 × 1,00728 sma = 92,6698 sma
143 × 1,00867 sma = 144,2398 sma
Total massa = 236,9096 sma
Kekurangan massa dari nuklida ini adalah Massa nukleon
= 236,9096 sma Massa nuklida
= 235,0349 sma Kekurangan massa
= 1,8756 sma Energi ikat inti
235
U per nuklida adalah E
i
= 1,8756 sma × 931,5 MeV sma
–1
= 1747,1214 MeV
Contoh
5.5
133
Kerad ioakt ifan
B. Kegunaan Radioisotop
Radiasi dari peluruhan unsur radioaktif dapat memengaruhi benda dan makhluk hidup. Partikel alfa, beta, dan gamma dapat menembus ke dalam
materi dan mampu mengionisasi atom atau molekul lihat Gambar 5.8. Hal ini dapat memengaruhi organ tubuh dan bersifat destruktif. Namun
demikian, dengan pengetahuan yang memadai, radiasi dari unsur radioaktif dapat dimanfaatkan oleh manusia, terutama dalam bidang kedokteran,
pertanian, dan industri.
1. Manfaat dalam Analisis Kimia
Perunut radioaktif adalah isotop radioaktif yang ditambahkan ke dalam bahan kimia atau makhluk hidup guna mempelajari sistem.
Keuntungan perunut radioaktif yaitu isotop berperilaku sebagaimana isotop nonradioaktif, tetapi dapat dideteksi dalam jumlah sangat sedikit melalui
pengukuran radiasi yang diemisikannya.
a. Analisis Kesetimbangan Kimia
Tinjau kesetimbangan timbalII iodida padat dan larutan jenuhnya yang mengandung Pb
2+
aq dan I
–
aq. Persamaannya: PbI
2
s ZZX YZZ Pb
2+
aq + 2I
–
aq Ke dalam tabung yang berisi PbI
2
padat nonradioaktif tambahkan larutan yang berisi ion iodida radioaktif hingga jenuh. Kocok campuran
dan biarkan beberapa lama. S aring campuran dan keringkan endapan yang tersaring. Jika
dianalisis maka dalam padatan PbI
2
akan terdapat PbI
2
yang radioaktif. Hal ini menunjukkan bahwa dalam larutan jenuh terdapat keadaan
setimbang dinamis antara padatan dan ion-ionnya.
b. M ekanisme Fotosintesis
Percobaan menggunakan perunut telah dilakukan sejak tahun 1950
oleh Melvin C alvin dari Universitas Berkeley untuk menentukan mekanisme fotosintesis tanaman. Proses keseluruhan fotosintesis
melibatkan reaksi CO
2
dan H
2
O untuk menghasilkan glukosa dan O
2
. 6CO
2
g + 6H
2
O
A
Sinar matahari
⎯⎯⎯⎯⎯→ C
6
H
12
O
6
aq + 6O
2
g Dalam percobaannya, gas CO
2
yang mengandung lebih isotop
14
C radioaktif diterpakan kepada tanaman alga selama satu hari. Selanjutnya,
Gambar 5.8
Daya penetrasi sinar
a
,
b
, dan
g
terhadap tubuh manusia
Organ Tulang
Jaringan Ku lit
a b
g
Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000
Kata Kunci
• Daya penetrasi
• Perunut radioakt if
• Isot op radioakt if
• Isot op nonradioakt if
134
Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII
alga diekstrak dengan alkohol dan air. Senyawa terekstrak dipisahkan dengan kromatografi, selanjutnya diidentifikasi.
Senyawa yang mengandung
14
C radioaktif terdapat dalam zat antara yang dibentuk selama fotosintesis. Berdasarkan analisis terhadap isotop
14
C, Calvin mengajukan mekanisme atau tahap-tahap reaksi dalam fotosintesis.
c. Titrasi Radiometri
Pada titrasi radiometri, isotop radioaktif dapat digunakan sebagai petunjuk titik akhir titrasi. Misalnya, pada titrasi penentuan ion Cl
–
dengan ion Ag
+
membentuk endapan AgCl. Baik titran maupun cuplikan dapat mengandung komponen radioaktif.
Pada awal titrasi, dalam labu Erlenmeyer yang berisi ion Cl
–
nonradioaktif tidak terdapat keaktifan. Setelah ion
110
Ag
+
radioaktif ditambahkan ke dalam erlenmeyer dan bereaksi dengan ion Cl
–
, membentuk endapan AgCl.
Bagian supernatan endapan tidak menunjukkan tanda-tanda keaktifan, tetapi setelah titik ekuivalen tercapai, kelebihan ion Ag
+
berada dalam larutan, dan secara perlahan meningkatkan keaktifan. Titik akhir titrasi diperoleh dengan cara ekstrapolasi grafik.
Kelebihan cara analisis titrasi radiometri adalah kepekaannya sangat tinggi. S elain itu, suhu, pH, kekeruhan, dan yang lainnya tidak
memengaruhi penentuan titik akhir titrasi.
d. Analisis Aktivasi Neutron
Analisis aktivasi neutron adalah analisis unsur-unsur dalam sampel yang didasarkan pada pengubahan isotop stabil oleh isotop radioaktif melalui
pemboman sampel oleh neutron. Untuk mengidentifikasi apakah seseorang itu mati wajar atau diracun
dapat dianalisis berdasarkan runutan unsur dalam rambut. Ini dapat dilakukan dengan cara menentukan jumlah dan posisi unsur dalam rambut
secara saksama sehingga dapat diketahui penyebab kematian orang itu. Analisis terhadap rambut dapat dilakukan untuk menentukan zat
beracun yang terdapat dalam rambut, misalnya arsen As. Jika isotop
75
As dibombardir dengan neutron, inti metastabil dari
76
As
m
akan diperoleh:
75 1
33
As n
+
⎯⎯ →
76 33
As
m
Inti metastabil berada pada keadaan tereksitasi, dan meluruh disertai emisi gamma. Frekuensi sinar gamma yang diemisikan khas untuk setiap
unsur. Selain itu, intensitas sinar gamma sebanding dengan jumlah unsur yang ada dalam sampel rambut.
Berdasarkan prosedur di atas, dapat diketahui apakah orang itu diracuni arsen atau mati wajar. Metode ini juga sangat peka sebab dapat
mengidentifikasi jumlah arsen hingga 10
–9
g.
Gambar 5.10
Arsen dibom bardir dengan neut ron menghasilkan arsen metastabil.
Untuk stabil meluruhkan sinar gamma.
Gambar 5.9
Pencacah Geiger
Partikel radiasi m asuk m elalui jendela dan melewati gas argon.
Energi dari part ikel m engionisasi molekul gas menghasilkan ion positif
dan elektron yang dipercepat oleh elekt rode. Elekt ron yang bergerak
lebih cepat, menumbuk logam anode dan menimbulkan pulsa arus.
Pulsa arus selanjutnya dicacah.
Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000
Gas Argon
Sum b er list rik
Pencacah dan penguat
Jendela radiasi masuk
Kat ode– Anod e+
76
As
75
As