buku kimia (inun)

8/10/2019 Buku Kimia (Inun)

1/17

271

Uranium-235 membelah menjadi dua inti yang lebih kecil, ada energy yang dilepaskan.

Mari kita perkirakan besarnya energy ini. Selisih antara energi ikatan dari reaktan dan

produk adalah ( ) ( ) atau ( )per inti uranium-235. Untuk 1 mol uranium-235, energy yang dilepas adalah

( )( ) atau ( ).Ini merupakan reaksi yang sangateksotermik, terutama jika dibandingkan dengan kalor pembakaran 1 ton batu bara yang

hanya sekitar ( ).

Ciri penting dari fisi uranium-235 bukan saja besarnya jumlah energy yang dilepaskan,

tetapi juga kenyataan bahwa lebih banyak neutron yang dihasilkan dibandingkan dengan

yang semula ditangkap dalam prosesnya. Sifat ini memungkinkan berlangsungnya reaksi

rantai inti, yaituserangkaian serangkaian reaksi fisi inti yang dapat berlangsung sendiri

tanpa bantuan. Neutron yang dihasilkan selama tahap awal dari fisi dapat mengakibatkan

terjadinya fisi dalam inti uranium-235 lain, yang selanjutnya menghasilkan neutron lebih

banyak, dan seterusnya. Dalam kurang dari satu detik, reaksi dapat menjadi tak terkendali,

membebaskan banyak sekali kalor yang ke lingkungan.

Gambar 21.8 menunjukkan dua jenis reaksi fisi. Agar reaksi dapat terjadi, harus ada

cukup uranium-235 dalam sampel untuk menangkap neutron. Jika tidak, banyak neutron

akan lari dari sampel dan reaksi rantai tidak akan terjadi, seperti dijelaskan oleh Gambar

21.8(a). Dalam situasi ini, massa sampel disebut sebagai massa subkritis. 21.8(b)

menunjukkan apa yang terjadi bila jumlah material yang terfisikan sama atau lebih besar

dibandingkan massa kr it is, yakni massa minimum material terfisikan yang diperlukan

(a) (b)

Gambar 21.8 Dua jenis fisi inti. (a) Jika massa dari U-235 adalah massa yang subkritis, tidak terjadi reaksi rantai.

Banyak neutron yang dihasilkan akan lepas ke lingkungan. (b) Jika tersedia massa kritis, banyak neutron yang

dipancarkan selama proses fisi akan ditangkap oleh inti U-235 lain. Diatas massa kritis, reaksi rantai akan terjadi.

Gambar 21.6Fisi inti

dari U-235. Ketika inti

U-235 menagkap satu

neutron (titik merah), ia

mengalami fisi

mengahasilakan duainti yang lebih kecil.

Rata-rata dipancarkan

2,4 neutron untuk setiap

inti U-235 yang

membelah

.

Gambar 21.7

Rendemen relatife

produk yang dihasilkan

dari fisi U-235, sebagai

fungsi nomor massa.


2/17

272

Gambar 21.9 skema

penampang melintangsebuah bom atom. Bahan

peledak TNT adalah yang

pertama mulai. Ledakan ini

mendorong bagian-bagian

dari bahan yang terfisikan

untuk bersama-sama

membentuk jumlah yang

lebih besar dibandingkan

massa kritis.

Di Eropa, reactor nuklir

menyediakan sekitar 40

persen dari konsumsi

energi listrik.

untuk membangkitkan reaksi rantai inti yang dapat berlangsung sendiri. Dalam kasus

ini, sebagian besar neutron akan menagkap inti uranium-235, dan reaksi rantai akan

terjadi.

Bom Atom

Penerapan pertama kali fisi inti ialah dalam pengembangan bom atom. Bagaimanabom seperti ini dibuat dan diledakkan? Faktor krusial dalam rancangan bom atom ini

ialah penentuan massa kritis untuk bom itu. Satu atom yang kecil yang setara dengan

20.000 ton TNT (trinitrotoluena). Karena 1 ton TNT membebaskan sekitar energi, maka 20.000 ton akan menghasilkan . Sebelumnya kita sudah lihatbahwa 1 mol (235 g) Uranium-235 membebaskan energi ketika mengalamifisi. Jadi, massa isotop yang ada dalam satu bom kecil sekurang-kurangnya

Untuk alasan yang jelas, bom atom tidak pernah dirakit dengan massa kritis yang telah

ada. Namun massa kritis ini dibentuk dengan menggunakan bahan peledak

konvensional, seperti TNT, untuk memaksa bagian-bagian terifisikan ( fissionable

section) menjadi bersatu, seperti diperlihatkan oleh Gambar 21.9. Neutron dari sumber

dibagian tengah alat akan memicu reaksi rantai inti. Uranium-235 adalah bahan

terfisikan dalam bom yang dijatuhkan di Hiroshima, Jepang, pada tanggal 6 Agustus

1945. Plutonium-239 digunakan dalam bom yang meledak di Nagasaki tiga tahun

kemudian. Reaksi fisi yang timbul dalam kedua kasus ini sama, demikian juga daya

rusaknya.

Reaktor Nuklir

Suatu penerapan damai tetapi kontroversial dari fisi inti ialah pembangkit listrik

menggunakan kalor yang dihasilkan dari reaksi rantai terbatas yang dilakukan dalam

suatu reaktor nuklir. Saat ini, reaktor nuklir menyediakan sekitar 20 persen energy

listrik di Amerika Serikat. Ini memang kecil tetapi cukup berkontribusi pada produksi

energi negara ini. Ada beberapa jenis reaktor nuklir yang sekarang beroperasi; kita

akan membahas secara ringkas tiga diantaranya, berikut keunggulan dan

kelemahannya.

Reaktor Ai r Ringan

Sebagian besar reactor nuklir di Amerika Serikat adalah reaktor air ringan (lightwater reactor). Gambar 21.10 menunjukkan diagram reaktor seperti ini, dan Gambar

21.11 memperlihatkan proses pengisian bahan bakar dalam teras (core) reaktor

nuklir.

Satu aspek penting dari proses fisi ialah kecepatan neutron. Neutron lambat

membelah inti Uranium-235 lebih efisien dibandingkan yang cepat. Karena reaksi fisi

sangat eksotermik, neutron yang dihasilkan biasanya bergerak dengan kecepatan

tinggi. Agar efisiensinya tinggi, mereka harus dilambatkan sebelum dapat digunakan

untuk menimbulkan peluruhan inti. Untuk mencapai tujuan ini, ilmuan menggunakan

moderator , yaitu zat yang dapat mengurangi energi kinetik neutron. Sebuah

moderator yang baik harus memenuhi beberapa syarat: Zat ini harus tidak beracun dantidak mahal (karena diperlukan dalam jumlah yang sangat banyak); dan zat ini tidak

boleh berubah menjadi zat radioaktif akibat pemborbardiran neutron. Selain itu zat

moderator sebaiknya berwujud agar dapat digunakan sebagai pendingin (coolant).

Tidak ada satu zat yang dapat memenuhi semua persyaratan ini, meskipun air paling

mendekati persyaratan ini jika dibandungkan dengan zat lain. Reaktor inti yang

menggunakan air ringan ()sebagai moderator dinamakan reactor air ringan karena adalah isotop yang paling ringan dari unsur hidrogen.

Bahan bakar nuklir terdiri atas uranium, biasanya dalam bentuk oksidanya, (Gambar 21.12) Uranium alami mengandung sekitar 0,7 persen isotop Uranium-235,

suatu


3/17

273

Gambar 21.10Skema suatu reaktor fisi inti.Proses fisi dikendalikan oleh batang kadmium atau boron. Kalor

yang ditimbulkan oleh proses inid digunakan untuk menghasilkan uap air guna membangkitkan listrik melalui sistem

penukar kalor.

konsentrasi yang terlalu rendah untuk mempertahankan reaksi rantai antara skala kecil.Supaya reaktor air ringan bekerja secara efektif, Uranium -235 harus diperkaya sampai

konsentrasinya mencapai 3 atau 4 persen. Pada berdasarnya, perbedaan utama antara bom

atom dan reactor nuklir adalah reaksi rantai yang berlangsung dalam reaktor nuklir tetap

terkendali setiap saat. Faktor pembatas laju reaksinya ialah banyaknya neutron yang ada.

Ini dpat dikendalikan dengan menurunkan jumlah batang kadmium atau boron di antara

unsur-unsur bahan bakar. Batang-batang ini menangkap neutron sesuai dengan persamaan

dimana menyatakan sinar gamma. Tanpa batang pengendali, teras reaktor akan melelehakibat kalor yang timbul dan melepaskan bahan radioaktif ke lingkungan.

Reaktor nuklir mempunyai system pendingin yang cukup canggih yang menyerap

kalor yang dilepaskan oleh reaksi inti dan mengalihkannya ke pusat reaktor. Lalu

digunakan untuk menghasilkan cukup uap air guna menggerakkan generator listrik.

Dalam hal ini, pembangkit tenaga nuklir mirip dengan pembangkit tenaga konvensional

yang membakar bahan bakar fosil. Dalam kedua kasus ini, diperlukan banyak air

pendingin untuk mengembunkan uap air yang akan digunakan kembali. Jadi kebanyakan

pembangkit tenaga nuklir dibangun didekat sungai atau danau. Sayangnya, metode

pendinginan ini mengakibatkan pencemaran termal(lihat Subbab 13.4).

Reaktor Ai r Berat


4/17

274

Satu jenis reaktor nuklir lain menggunakan , atau air berat, sebagai moderator, danbukan . Deuterium menyerap neutron jauh kurang efisien dibandingkan hidrogenbiasa.

Plutonium-239

membentuk plutonium

oksida, yang mudah

dipisahkan dari

uranium.

Gambar 21.13 Nyala

merah isotop radioaktif

plutonium-239. Warna

jingga adalah karena

kehadiran oksidanya.

Karena neutron yang diserap lebih sedikit, reaktor ini lebih efisien dan tidak

memerlukan uaranium yang diperkaya. Kenyataan bahwa deuterium adalah moderator

yang kurang efisien memberikan dampak negatif pada kerja reaktor, sebab lebih

banyak neutron yang bocor dari reaktor . Namun, ini bukan kelemahan yang serius.

Keuntungan utama reaktor berat ialah bahwa reaktor ini tidak membutuhkan

sarana pengayaan uranium mahal. Akan tetapi, harus disiapkan bisa lewat distilasibertingkat satu atau lewat elektrrolisis air biasa, yang mahal karena banyaknya air

yang diperlukan dalam reaktor nuklir. Di negara yang tenaga hidroelektriknya

melimpah, biaya produksi lewat lektrolisis bisa sangat murah. Sekarang, kanadaadalah satu-satunya negara yang berhasil menggunakan reaktor nuklir air berat.

Kenyataan bahwa tidak diperlukannya pengayaan uranium untuk reaktor air berat

membuat suatu negara bisa menikmati keuntungan energi nuklir tanpa dikait-kaitkan

dengan teknologi persenjataan.

Reaktor Pembiak(Breeder Reactor)

Reaktor pembiak (Breeder Reactor)menggunakan bahab bakar uranium, tetapi

seperti reactor nuklir konvensional, reactor ini mengahsilkan bahan terfisikan lebih

banyak daripada yang digunakan.

Kita mengetahui bahwa bila uranium-238 dibombardir dengan neutron cepat,reaksi seperti ini berlangsung:

Dengan cara ini, uranium-238 yang tak terfisikan dimutasikan menjadi isoitop

plutonium-239 yang terfisikan ( Gambar 21.13).

Dalam reaktor pembiak, bahan bakar nuklir yang mengandung uranium-235

(atau plutonium-239) yang mengalami fisi,lebih dari satu neutron ditangkap olehuranium-238 untuk menghasilkan plutonium-239. Jadi, tumpukan bahan terfisikan

dapat terus meningkat sewaktu bahan bakar nuklir mulai dikonsumsi. Diperlukan 7

sampai 10 tahun untuk menghasilkan jumlah bahan yang cukup untuk mengisi ulang

reaktor asli dan mengisi bahan bakar reaktor lain yang ukurannya sama. Interval ini

dinamakan waktu penggandaan (doubling time).

Isotop lain yang fertil ialah Jika menagkap neutron lambat, torium

ditransmutasikan menjadi uranium-233 yang seperti uranium-235, adalah isotop

terfisikan:

Uranium-233 cukup stabil untuk disimpan lama.

Meskipun uranium-238 dan torium-232 dalam kerak bumi relative melimpah

(masing-masing 4 ppm dan 12 ppm berdasarkan massa), kemajuan perkembangan

reaktor pembiak sangat lamban. Sampai sekarang, Amerika Serikat tidak memiliki satu

pun reactor pembiak yang beroperasi, dan hanya beberapa yang dibangun di negara lain

seperti Prancis dan Rusia. Satu masalahnya ialah biaya; pembangunan reaktor pembiak

lebih mahal dibandingkan dengan reaktor konvensional. Ada juga kesulitan yang lebih


5/17

275

teknis yang berkenaan dengan pembangunan reaktor seperti ini. Akibatnya, masa depan

reaktor pembiak ,setidaknya di Amerika Serikat, agak tidak jelas.

Bahaya Energi Nukli r

Banyak orang termasuk pencinta lingkungan, memandang fisi inti sebagai cara pembangkit

energi yang sangat tidak diinginkan. Produk fisi seperti Strontium-90 adalah isotop

radioaktif berbahaya dengan waktu paruh yang panjang. Plutonium-239, digunakan sebagai

bahan bakar nuklir dan diproduksi dalam reaktor pembiak , adalah salah satu zat paling

beracun yang diketahui. Zat ini merupakan pemancar sinar alfa dengan waktu paruh 24.400

tahun.

Kecelakaan, juga menghadirkan banyak bahaya. Kecelakaan di reaktor Three Mile

Island di Pennsylavia tahun 1979 adalah kejadian pertama yang mengungkap bahaya

potensial dari pembangkit tenaga nuklir ke hadapan public. Dalam musibah ini, sangat

sedikit radiasi keluar dari reaktor tetapi pembangkit tenaga itu tetap ditutup selama lebih dari

satu dasawarsa sementara perbaikan dilakukan dan masalah pengamanan diatasi. Hanya

beberapa tahun kemudian, pada tanggal 26 April 1986, reaktor nuklir di Chernobyl, Ukraina,

lepas kendali. Kebakaran dan ledakan telah melepas banyak bahan radioaktif ke lingkungan.

Orang yang bekerja di dekat sarana ini meninggal dalam beberapa minggu akibat terkena

radiasi yang keras. Efek jangka panjang dati tumpahan radioaktif akibat kecelakaan ini

masih belum jelas evaluasinya, meskipun pertanian dan peternakan jelas terpengaruh oleh

tumpahan ini. Banyaknya kematian karena kanker akibat kontaminasi radiasi diperkirakan

antara beberapa ribu hingga lebih dar 100.000 orang.Selain resiko kecelaan, masalah pembuangan limbah radioaktif belum dipecahkan

dengan memuaskan bahkan di pembangkit nuklir yang beroperasi dengan aman. Banyak

saran telah dikemukakan mengenai penyimpanan dan pembuangan limbah nuklir, termasuk

pengguburan dibawah dasar laut, dan penyimpanan dalam lapisan geologi yang dalam.

Namun, tidak satupun tempat yang terbukti aman untuk jangka panjang. Misalnya,

kebocoran limbah radioaktif ke air tanah dapat membahayakan komunitas didekatnya.

Tempat pembuangan yang ideal tampaknya adalah matahari (dengan radiasi sedikit saja tidak

akan merugikan energi yang dipancarkan matahari) tetapi jenis operasi seperti ini

memerlukan teknologi luar angkasa yang keandalannya 100%.

Mengingat bahayanya, masa depan reaktor nuklir sangat tidak cerah. Apa yangsemula dianggap sebagai pemecahan terbaik bagi kebutuhan akan energi abad ke-21

sekarang diperdebatkan dan dipertanyakan oleh kalangan ilmuan dan orang awam.

Tampaknya kontroversi ini akan berlanjut untuk sementara waktu.

21.6 Fusi Inti

Berlawanan dengan proses fisi inti, fusi inti (nuclear fusion),yaitu penggabungan inti kecil

menjadi inti yang lebih besar, tampaknya bebas dari masalah pembuangan limbah.

Gambar 21.2 menunjukkan bahwa unsure yang paling ringan, stabilitas inti

meningkat dengan meningkatnya nomor massa. Perilaku ini memperlihatkan bahwa jika dua

inti ringan bergabung atau berfusi membentuk inti yang lebih besar dan lebih stabil, banyak

energi yang akan dilepas dalam prosesnya. Ini merupakan dasar bagi penelitian pemakaian

fusi inti untuk produksi energi.

Fusi inti terjadi terus- menerus di matahari (Gambar 21.14). Matahari terutama terdiri

atas hidrogen dan helium. Di bagian dalamnya, dimana suhu mencapai sekitar 15 juta derajat

Celcius, reaksi fusi berikut ini dipercaya terjadi:

Karena reaksi fusi hanya terjadi pada suhu yang sangat tinggi , reaksi ini sering dinamakan


6/17

276

reaksi termonuk li r.

Reaksi Fusi

Pertimbangan utama dalam pemilihan proses fusi inti yang tepat dalam pembangkit energi

ialah suhu yang diperlukan untuk melaksanakan proses tersebut. Beberapa reaksi yang

menjanjikan ialah

Reaksi Energi yang dilepaskan

H21 + H2

1 H3

1 + H1

1 6,3 x 10-

J

H21 + H3

1 He4

2 + n1

0 2,8 x 10-

J

Li63 + H2

1 He4

22 3,6 x 10-

J

Reaksi-reaksi ini berlangsung pada suhu yang sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat Celcius,

untuk mengatasi gaya tolakan diantara inti-inti. Reaksi pertama sangat menarik karena

pasokan deuterium di dunia hampir-hampir tidak terbatas. Volume total air di Bumi adalah

sekitar 1,5 x L. Karena kelimpahan alami deuterium adalah 1,5 x persen, makajumlah total deuterium yang ada adalah sekitar 4,5 x g, atau 5,0 x ton. Biayapembuatan deuterium sangat rendah bila dibandingkan dengan dari energi yang dilepaskan

oleh reaksi ini.

Berlawanan dengan proses fisi, fusi inti tampaknya merupakan sumber energi yang

sangat menjanjikan, setidaknya di atas kertas. Meskipun pencemaran termal mungkin bisa

menjadi masalah, fusi mempunyai beberapa keuntungan: (1) Bahan bakar murah dan nyaris

tak terbatas dan (2) prosesnya menghasilkan limbah radioaktif yang sedikit. Jika mesin fusi

dimatikan, mesin ini akan benar-benar mati dan dalam sekejap, tanpa bahaya meleleh.

Jika fusi inti begitu hebat, mengapa tidak satupun reaktor fusi yang menghasilkan

energi? Sekali kita menguasai ilmu pengetahuan untuk merancang reaktor seperti ini, kesulitan

teknis masih belum terpecahkan. Masalah dasarnya ialah mencari cara untuk menahan agar

inti-inti tetap bersama dalam jangka waktu lama, dan pada suhu yang cocok, agar fusi terjadi.

Pada suhu sekitar 100 juta Celcius, tidak ada molekul yang bertahan, dan sebagian besar atau

semuanya atom akan melepaskan elektronnya. Keadaan materiini, campuran gas antara ion

positif dan elektron, disebut plasma. Menacari wadah untuk menampung plasma ini sangatlah

sulit. Wadah padat apa yang dapat bertahan pada suhu seperti itu? Tidak ada, kecuali jumlah

plasmanya sedikit; tetapi kemudian permukaan padatnya akan segera mendinginkan sampel

dan mematikan reaksi fusi. Satu pendekatan untuk memecahkan masalah ini ialah

menggunakan wadah magnetik.Karena plasma terdiri atas partikel bermuatan yang bergerak

dengan kecepatan tinggi, medan magnet akan menimbulkan gaya kepada plasma.

Sebagaimana ditunjukkan oleh oleh gambar 21.15, plasma bergerak melalui sebuah

terowongan berbentuk donat, yang diberi sungkup oleh suatu medan magnet yang kompleks.

Jadi, plasma tidak pernah bersentuhan dengan dinding wadah.Rancangan menjanjikan lain ialah menggunakan laser berenergi tinggi untuk

mengawali reaksi fusi. Dalam uji coba, sejumlah berkas laser mentransfer energi ke sebuah

pelet bahab-bakar berukuran kecil, memanaskannya dan mengakibatkan implosi, artinya

meledak ke arah dalam dari semua sisi dan kemudian mengalami kemampatan volume

menjadi kecil (Gambar 21.16). Akibatnya, terjadilah fusi. Seperti kesulitan pembutan sungkup

magnetik, fusi laser menghadirkan kesulitan teknis yang masih perlu diatasi sebelum teknik ini

dapat di wujudkan dalam skala besar.

Bom HidrogenMasalah teknis yang selalu ada dalam perancangan reaktor fusi inti tidak mempengaruhi

produksi bom hydrogen, dinamakan juga sebagai bom termonuklir. Dalam kasus ini tujuannya


7/17

277

ialah semata-mata tenaga dan tak perlu pengendalian. Bom hydrogen tidak mengandung gas

hydrogen atau gas deuterium; bom ini mengandung padatan litium deuterida (LiD), yang

dapat dikemas sangat rapat. Peledak bom hidrogen terjadi dalam dua tahap mula-mula reaksi

fisi dan kemudian reaksi fusi. Suhu yang diperlukan untuk fusi dicapai dengan bom atom.

Segera setelah bom atom meledak, reaksi fusi berikutnya terjadi,membebaskan banyak

energy (Gambar 21.17):

Tidak ada massa kritis dalam bom fusi, dan gaya ledakan terbatas hanya pada jumlah

Gambar 21.15

Rancangan

sungkup plasma

magnetik yang

dinamakan

tokamak.

Gambar 21.16

Reaksi fusi skala

kecil ini

diciptakan di

LawranceLivemore National

Laboratory dengan

menggunakan

laser yang paling

kuat di dunia,

Nova.


8/17

278

reaktan yang ada. Bom termonuklir digambarkan sebagai lebih bersih dibandingkan bom

atom sebab isotop radioaktif yang dihasilkannnya hanya tritium, yaitu pemancar partikel-lemah (

tahun), dan produk-produk dari starter fisi. Bagaimana pun, pengaruh

buruknya terhadap lingkungan dapat diperparah apabila dalam pembangunannya disertakan

Gambar 21.17

Ledakan dari bom

termonuklir.

bahan-bahan tak terfisikan seperti kobalt. Setelah dibombardir dengan neutron, kobalt-

59 berubah menjadi kobalt-60, yaitu pemancar sinar yang sangat kuat dengan waktu

paruh 5,2 tahun. Keberadaan isotop radioaktif kobalt dalam debris atau jatuhan dariledakan termonuklir akan fatal bagi mereka yang selamat dari ledakan pertama.

21.7 Penggunaan Isotop

Isotop radioaktif dan stabil banyak diterapkan dalam ilmu pengetahuan dan pengobatan.

Kita telah membahas penggunaan isotop dalam penarikan benda purbakala (subbab

21.3). Dibagian ini kita akan membahas beberapa contoh lagi.

Penetapan StrukturRumus ion tiosulfat ialah . Selama bertahun-tahun kimiawan merasa tidak pastiapakah kedua atom sulfur menempati posisi yang setara dalam ion ini. Ion tiosulfat

dibuat dengan mereaksikan ion sulfat dengan sulfur:

() () ()

Ketika tiosulfat direaksikan dengan asam encer, reaksinya berbalik. Ion sulfit terbentuk

kembali dan unsur sulfur mengendap:

() () ()

(21.2)

Jika urutan ini dimulai dengan unsur sulfur yang diperkaya dengan isotop sulfur-35

radioaktif, isotop ini bertindak sebagai label bagi atom S. Semua label dijumpai dalam

endapan sulfur dalam persamaan (21.2); tidak satu pun muncul dalam ion sulfit akhir.

Maka jelaslah bahwa kedua atom sulfur dalam secara struktural tidak setara,seperti jika strukturnya

[ ]

JIka tidak, isotop radioaktif akan ada dalam unsur sulfur mengendap maupun dalam ionsulfit. Berdasarkan hasil penelitian dengan spektroskop, kita sering mengetahui bahwa

struktur ion tiosulfat ialah


9/17

279

Pengkajian fotosintesis juga kaya akan penerapan isotop. Reaksi fotosintesis keseluruhan

dapat digambarkan sebagai

Isotop C14 radioaktif telah membantu menetapkan lintasan karbon dalam fotosintesis.

Dimulai dengan 214CO kita dapat mengisolasi produk antara selama fotosintesis dan

mengukur banyaknya radioaktivitas dari setiap senyawa yang mengandung karbon.

Dengan cara ini, lintasan mulai dari melalui berbagai senyawa antara sampaikarbohidrat dapat di petakan dengan jelas. Isotop, terutama isotop radioaktif yangdigunakan untuk merunut lintasan atom suatu unsur dalam suatu proses kimia atau

biologi dinamakan perunut (tracer).

Isotop dalam Kedokteran

Perunut juga digunakan dalam untuk diagnosis dalam kedokteran. Natrium-24 (

pemancar dengan waktu paruh 14,8 jam) yang disuntikkan kedalam aliran darahsebagai larutan garam dapat dipantau untuk merunut aliran darah dan mendeteksi

kemungkinan penyumbatan atau penyempitan dapat dideteksi dengan cara memberi

minum pasien suatu larutan yang mengandung sejumlah tertentu dan mengukurradioaktivitas tepat diatas tiroid untuk melihat apakah iodin diserap dengan laju normal.

Tentu saja, banyaknya radioisotop yang digunakan dalam tubuh manusia harus tetap

kecil; jika tidak pasien dapat menderita kerusakan permanen akibat radiasi berenergi

tinggi. Isotop radioaktif lain dari iodin, yaitu iodine-123 ( pemancar sinar-), digunakanuntuk menangkap citra otak (Gambar 21.18).

Teknetium ialah salah satu unsur yang paling bermanfaat dalam pengobatan nuklir.

Walaupun teknetium merupakan logam transisi, semua isotopnya radioaktif. Di

labolatorium, unsure ini dibuat dengan reaksi inti


10/17

280

Gambar 21.19 Skema sebuah

pencacah Geiger. Radiasi

( ) yangmasuk lewat jendela

mengionisasi gas argon untuk

membangkitkan aliran arus

kecil diantara kedua elektroda.

Arus ini dikuatkan dandigunakan untuk memancarkan

cahaya atau mengoperasikan

pencacah dengan bunyi klik.

di mana superskrip menyatakan bahwa isotop teknetium-99 dihasilkan dalamkeadaan inti tereksitasi. Isotop ini mempunyai waktu paruh sekitar 6 jam, meluruh

akibat radiasi menjadi teknetium-99 dalam keadaan dasar intinya. Jadi, isotop inimerupakan alat diagnostik yang berguna. Pasien diberi minum atau atau disuntik

dengan larutan yang mengandung . Dengan mendeteksi sinar yang dipancarkan oleh , dokter mendapat gambaran organ seperti jantung, hati,daan paru.

Keuntungan utama dari penggunaan isotop radioaktif sebagai perunut ialah

karena isotop tersebut mudah dideteksi. Meskipun dalam jumlah kecil,

keberadaannya dapat dideteksi lewat teknik fotografi atau dengan alat yang disebutpencacah (counter). Gambar 21.19 menunjukkan skema sebuah pencacah Geiger,

yaitu instrumen yang banyak digunakan dalam penelitian ilmiah dan labolatorium

medis untuk mendeteksi radiasi.

21.8 Dampak Biologis dari Radiasi

Di bagian ini kita akan membahas secara ringkas efek radiasi pada sistem biologis.

Akan tetapi, pertama-tama kita definisikan ukuran radiasi secara kuantitatif .

Satuan dasar dari radioaktivitas ialah curie (Ci); 1 Ci tepat sama dengan 3,70 x

disintegrasi (peluruhan) inti per detik. Laju peluruhan ini setara denganpeluruhan 1 g radium. Satu milicurie (mCi) ialah seperseribu curie. Jadi, 10 mCi

dari sampel karbon-14 ialah kualitas yang mengalami

(10 x)(3,70 x)

disintegrasi perdetik. Intensitas radiasi bergantung pada banyaknya disintegrasi

serta pada energi dan jenis radiasi yang dpancarkan. Satu satuan yang umum

digunakan untuk dosis radiasi yang diserap ialah rad ( Radiation Absorbed Dose),

yaitu banyaknya radiasi yang menghasilkan penyerapan 1 x J per grammateri yang diradiasi. Efek biologis dari radiasi bergantung pada bagian tubuh

yang diradiasi dan jenis radiasi. Dengan alasan ini, rad sering dikalikan dengan

sebuah factor yang dinamakan RBE ( Relevative Biological Effectivenes). Hasil

kalinya dinamakan rem ( Roentgen Equivalent for Man ):


11/17

281

1 rem = 1 rad x 1 RBE

Dari ketiga jenis radiasi inti, partikel biasanya mempunyai daya tembus palingrendah. Partikel beta mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada partikel ,Tetapi lebih kecil bila dibandingkan daya tembus sinar- . Sinar gammamempunyai panjang gelombang

yang sangat pendek dan energy tinggi. Selain itu, karena sinar gamma tidak

mempunyai muatan maka sinar ini tak dapat dihentikan oleh materi pengalang

seperti yang mudah dilakukan untuk partikel dan . Bagaimanapun, jikapemancar atau masuk kedalam tubuh, efek merusaknya semakin besarkarena organ terus-terus disinari oleh radiasi yang merusak dalam jarak dekat.

Contohnya, Strontium-90, suatu pemancar , dapat menggantikan kalsiumtulang, dimana kerusakan hebat akan timbul.

Tabel 21.6 memuat rata-rata banyaknya radiasi yang diterima seorang

Amerika setiap tahun. Perlu ditekankan bahwa pemaparan (exposure) jangka

pendek pada radiasi, dengan dosis 50-200 rem akan mengakibatkan penurunan

jumlah sel darah putih dan komplikasi lain, sementara dosis 500 rem atau lebih

besar dapat mengakibatkan kematian dalam hitungan minggu. Standar

keamanan saat ini mengizinkan pekerja nuklir terpapar tidak lebih dari 5 rem

per tahun dan menentukan maksimum 0,5 rem dari radiasi buatan per tahun

untuk khalayak umum.

Dasar kimia dari kerusakan radiasi ialah radiasi ionisasi. Radiasi dari

partikel dan atau sinar- dapat mengambil elektron dari atom dan molekulyang terlewati olehnya, mengakibatkan pembentukan ion dan radikal. Sebagai

contoh, ketika air diradiasi dengan sinar , reaksi berikut akan berlangsung:

Radikal hidroksil

Elektron ( dalam bentuk terhidrasi) dapat bereaksi dengan air atau dengan ion

hidrogen untuk membentuk hidrogen atom, dan dengan oksigen membentuk

ion superoksida, (suatu radikal):

Di dalam jaringan, ion superoksida dan radikal lain menyerang membran sel

dan inang senyawa organic, seperti molekul enzim dan DNA. Senyawa organic

sendiri dapat langsung terionisasi dan dihancurkan oleh radiasi berenergi tinggi.

Telah lama diketahui bahwa pemaparan pada radiasi berenergi tinggi

dapat menyebabkan timbulnya kanker pada manusia dan hewan lain. Ciri-ciri

kanker adalah pertumbuhan sel yang tidak terkendali. Sebaliknya, juga telah

diketahui bahwa sel kanker dapat dihancurkan lewat pengobatan radiasi yang

benar. Dalam terapi radiasi, harus ada kompromi. Radiasi yang digunakan

untuk pasien harus cukup untuk merusak sel kanker tanpa membunuh terlalu

banyak sel normal dan, diharapkan, tanpa menimbulkan bentuk kanker lain.

Tabel 21.6 Rata-rata Dosis Radiasi Tahunan untuk Orang

Amerika


12/17

282

Sumber Dosis (mrem/ thn)*

Sinar kosmik 20-50

Bumi dan sekeliling 25

Tubuh manusi 26Sinar-X medis dan kedokteran gigi 50-70

Perjalanan udar 5Jatuhan dari uji senjata 5Limbah nuklir 2

Total 133-138

*1 mrem = 1 milirem = 1 x rem.Radioaktivitas dalam tubuh berasal dari makanan dan udara.

Kromosom ialah bagian

dari struktur sel yang

mengandung materi

genetik (DNA).

Radiasi yang merusak sistem biologis secara umum disebut sebagai radiasi somatik

atau genetik. Luka somatik ialah luka yang mempengaruhi organisme seumur

hidupnya. Sengatan matahari, kulit gatal merah, kanker, dan katarak adalah beberapacontoh luka somatic. Kerusakan genetik berarti perubahan yang diwariskan atau

mutasi gen. Contohnya, seseorang yang kromosomnya telah rusak atau berubah oleh

radiasi kemungkinan akan mempunyai keturunan yang cacat.

Ringkasan

Kimia inti ialah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Perubahan ini

disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti.

Untuk inti stabil bernomor atom rendah, perbandingan neutron terhadap

protonnya mendekati 1. Untuk inti stabil yang lebih berat, perbandingannya akan lebih

besar dari 1. Semua inti dengan 84 proton atau lebih dikatakan sebagai tidak stabil dan

radioaktif. Inti dengan nomor atom genap lebih stabil dibandingkan yang atomnya

ganjil. Ukuran kuantitatif untuk stabilitas inti ialah energy ikatan inti, yang dapat

dihitung apabila informasi mengenai cacat massa inti tersebut diketahui.

Inti radioaktif memancarkan partikel partikel , positron, atau sinar-Persamaan untuk suatu reaksi inti melibatkan pemancaran partikel, dan nomor massa

maupun nomor atomnya harus setara. Uranium-238 merupakan induk dari deret

peluruhan radioaktif alami. Sejumlah isotop radioaktif, seperti

dan

, dapatdigunakan untuk penarikan objek. Unsur radioaktif buatan diciptakan lewat

pemborbardiran unsure lain dengan neutron, proton, atau partikel yang dipercepat.Fisi inti ialah pembelahaan inti besar menjadi inti yang lebih kecil plus neutron.

Bila neutron ini ditangkap secara efisien oleh inti lain, reaksi rantai yang tak terkendali

dapat terjadi. Reaktor nuklir menggunakan kalor dari reaksi fisi inti yang terkendali

untuk membangkitkan tenaga. Tiga jenis reaktor yang paling penting ialah reaktor air

ringan, reaktor air berat, dan reaktor pembiak.

Fusi inti, jenis reaksi yang terjadi di matahari, ialah penggabungan dan inti

ringan membentuk satu inti berat. Fusi berlangsung hanya pada suhu yang sangat

tinggi- begitu tingginya sehingga fusi inti skala besar belum terlaksana hingga saat

ini.

Isotop radioaktif mudah dideteksi dan dengan demikian merupukan perunut

yang baik dalam reaksi kimia dan dalam praktik pengobatan. Radiasi berenergi tinggi

merusak sistem biologis karena menyebabkan ionisasi dan pembentukan radikal

reaktif.

Kata Kunci

Cacat massa 262

Deret peluruhan radioaktif

Fusi inti 275

Massa kritis 271

Plasma 276

Positron 259

Reaksi termonuklir 275

Reaktor pembiak 274


13/17

283

265

Energi ikatan inti 262

Fisi inti 270

Moderator 272

Nukleon 262

Reaksi inti 258

Reaksi rantai inti 271

Transmutasi inti 258

Unsur Transuranium 270

Pertanyaan dan Soal

Reaksi Inti

Pertanyaan Ulangan

21.1 Apa perbedaan reaksi inti dari reaksi kimia

biasa ?

21.2 Apa tahap-tahap dalam mensetarakan

persamaan inti ?

21.3 Apa perbadaan antara e01 dan 0

1 ?

21.4 Apa perbedaan antara elektron dan

positron ?Soal-soal

21.5 Lengkapi persamaan inti berikut dan

identifikasi X dalam setiap soal:

(a) Mg2612 + p1

1 4

2 + X

(b) Co5927 + H2

1 Co60

27 + X

(c) U23592 + n1

0 Kr94

36 + Ba139

56 + 3X

(d) Cr5324 + 4

2 n1

0 + X

(e)

O20

8 F20

9 + X21.6 Lengkapi persamaan inti berikut dan

identifikasi X dalam setiap soal:

(a) I13553 Xe135

54 + X

(b) K40

19 0

1 + X

(c) Co5927 + n1

0 Mn56

25 + X

(d) U23592 + n1

0 Sr99

40 + Te135

52 + X

Stabilitas Inti

Pertanyaan Ulangan21.7 Nyatakan aturan umum untuk meramalkan

stabilitas inti.

21.8 Apakah pita stabilitas ?

21.9 Mengapa isotop He2

2 tidak mungkin ada ?

21.10Definisikan energi ikatan inti, cacat massa,

dan nukleon.

21.11Bagaimana persamaan Einstein, E = m 2c ,

memungkinkan kita menghitung energi

ikat inti ?

21.12

Mengapa lebih baik menggunakan energiikatan inti per nukleon untuk

membandingkan stabilitas inti yang

berbeda ?

21.16Dalam setiap pasang isotop berikut, nyatakan

mana yang Anda harapkan radioaktif: (a) Ne2010

dan Ne17

10 , (b) Ca40

20 dan Ca45

20 , (c) Mo95

42 dan

Tc9243 , (d) Hg195

80 dan Hg196

80 , (e) Bi209

83 dan Cm242

96 .

21.17Diketahui

)(gH + )(gH )(2 gH H = -436,4 kJ

Hitung perubahan massa (dalam kg) permol 2H yang terbentuk.

21.18Perkiraan menunjukkan bahwa output energi

total dari matahari ialah 5 2610 J/s. Berapa

cacat massa matahari dalam kg/s ?

21.19Hitung energi ikatan inti (dalam J) dan energi

ikatan inti per nukleon dari isotop berikut: (a)

Li73 (7,01600 sma) dan (b) Cl35

17 (34,95952 sma).

21.20Hitunglah energi ikatan inti (dalam J) dan energi

ikatan inti per nukleon dari isotop berikut: (a)

He42 (4,0026 sma) dan (b) W18474 (183,9510 sma).

Radioaktifitas Alami

Pertanyaan Ulangan

21.21Jelaskanlah mengenai faktor-faktor yang

menyebabkan peluruhan inti.

21.22Berikan garis besar dari asas penarikhan materi

yang menggunakan isotop radioaktif.

Soal-soal

21.23

Isilah ruang kosong dalam deret peluruhanradioaktif berikut:

(a) Th232 Th228

(b) U232 Ac227

(c) Pa233

21.24Suatu zat radioaktif menjalani peluruhan sebagai

berikut:

Waktu (hari) Massa (g)

0 500

1 389

2 303

3 236


14/17

284

Soal-soal

21.13Jari-jari uranium-235 sekitar 7,0 x 10-3

pm.

Hitung kerapatan inti ini dalam g/cm3.

(Anggap massa atom 235 sma.)

21.14Untuk setiap pasangan isotop berikut,

ramalkan mana yang kurang stabil: (a) Li63

atau Li93 , (b) Na23

11 atau Na25

11 , (c) Ca48

20

atau Sc4821

21.15Untuk setiap pasang unsur berikut,

prediksi mana yang memiliki isotop lebih

stabil: (a) Co dan Ni, (b) F atau Se, (c) Ag

atau Cd.

4 184

5 143

6 112

21.25Peluruhan radioaktif TI-206 menjadi Pb-206

mempunyai waktu paruh 4,20 menit. Dimulai

dengan 5,00

10

22

atom TI-206, hitunglahbanyaknya tom yang tersisa setelah 42,0 menit.

21.26Sampel yang baru saja diisolasi dari Y90

diketahui mempunyai aktivitas 9,8 105

distegrasi per menit pada pukul 13:00 tanggal 3

Desember 2000. Pada pukul 14:15 tanggal 17

Desember 2000 aktivitasnya diukur dan

diketahui menunjukkan 2,6 104

disintegrasi per

menit. Hitung waktu paruh Y.

21.27Mengapa deret peluruhan radioaktif

mengikuti kinetika orde pertama ?21.28Dalam deret peluruhan torium, torium-232

kehilangan 6 partikel dan 4 partikel

dalam 10 tahap proses, Apa isotop akhir

yang dihasilkan ?

21.29Strontium-90 ialah salah satu produk fisi

uranium-235. Isotop strontium ini

radioaktif, dengan waktu paruh 28,1 thn.

Hitunglah berapa lama (dalam thn)

diperlakukan untuk 1,00 g isotop tersebut

berkurang menjadi 0,200 g lewatpeluruhan.

21.30Lihatlah deret peluruhan berikut

A B C D

Dengan A, B, dan C adalah isotop

radioaktif dengan waktu paruh masing-

masing 4,50 detik, 15,0 hari, dan 1,00

detik, dan D adalah nonradioaktif. Dimulai

dengan 1.00 mol A, dan tidak ada B, C

atau D, hitung banyaknya mol A,B,C dan

D yang tersisa setelah 30 hari.

Transmutasi Inti

Pertanyaan Ulangan

21.31Apa perbedaan antara peluruhan radioaktif

dan transmutasi

21.32Bagaimana transmutasi inti dilakukan

dalam praktik ?

Soal-soal

21.33

Tulislah persamaan inti yang setara untukreaksi berikut dan identifikasi X: (a) X

),( p C126 , (b) Al27

13 ),( d X, (c) Mn55

25

),( n X

21.34Tulislah persamaan inti yang setara untuk

reaksi berikut dan identifikasi X: (a) Se8034

),( pd X, (b) X )2,( pd Li9

3 , (c) B10

5 ),( n

X,

21.35Jelaskan bagaimana Anda membuat

astatin-211, dimulai dengan bismut-209.21.36Impian lama kimiawan ialah menghasilkan

emas dari unsur yang murah dan lebih

melimpah. Impian ini akhirnya terwujud

21.41Bahaslah perbedaan antara reaktor fisi air ringan

dan air berat. Apa keuntungan reaktor pembiakdibandingkan reaktor fisi nuklir konvensial ?

21.42Apa yang membuat air sangat cocok sebagai

moderator dalam rekator inti ?

Fusi Inti

Pertanyaan Ulangan

21.43Definisikan fusi inti, reaksi termonuklir, dan

plasma.

21.44Mengapa unsur berat seperti uranium mengalami

fisi sementara unsur ringan seperti hidrogen dan

litium menjalani fusi ?21.45Bagaimana kerja bom hidrogen ?

21.46Apa keuntungan reaktor fusi dibandingkan

reaktor fisi ? Apa kesulitan praktis dalam

mengoperasikan reaktor fusi skala besar ?

Penggunaan Isotop

Soal-soal

21.47Jelaskanlah bagaimana Anda akan menggunakan

isotop iodin untuk menunjukkan bahwa proses

ini merupakan kesetimbangan dinamik:

Pb )(2 sI 2

)(aqPb +

)(2 aqI

21.48Lihat reaksi redoks berikut:

)(aqIO +

)(2 aqI + )(2 lOH )(2 sI +

)(3 aqIO +

)(2 aqOH

Bila 2KIO ditambahkan pada larutan yang

mengandung ion iodida yang diberi label dengan

iodin-128 radioaktif, semua radioaktivitas

muncul dalam 2I dan tidak dalam

3IO . Apa

yang dapat Anda simpulkan mengenai

mekanisme dalam proses redoks ini ?

21.49Jelaskan bagaimana Anda dapat menggunakan

penurut radioaktif untuk menunjukkan bahwa

ion tidak sepenuhnya tidak bergerak dalam

kristal.

21.50Setiap molekul hemoglobin, yaitu pembawa

oksigen dalam darah, mengandung empat atonFe. Jelaskan bagaimana Anda akan

menggunakan Fe59

26 radioaktif ( 2/1t = 46 hari)

untuk menunjukkan bahwa besi dalam makanan


15/17

285

bila Hg19880 dikonversi menjadi emas lewat

pemboman neutron. Tulislah persamaan

yang setara untuk reaksi ini.

Fisi Inti

Pertanyaan Ulangan21.37Definisikan fisi inti, reaksi rantai inti, dan

massa kritis.

21.38Isotop apa yang dapat mengalami fisi inti?

21.39Jelaskan bagaimana kerja bom atom.

21.40Jelaskan fungsi moderator dan batang

pengendali dalam reaktor inti.

tertentu terkonversi menjadi hemoglobin.

Soal-soal Tambahan

21.51Bagaimana cara kerja pencacah Geiger ?

21.52Inti dengan jumlah proton genap dan jumlah

neutron genap lebih stabil dibandingkan dengan

yang jumlah proton dan/atau jumlah neutron

ganjil. Apa makna jumlah proton dan neutron

yang genap dalam hal ini ?

21.53Tritium, H3 , bersifat radioaktif dan meluruh

dengan memancarkan elektron. Waktu paruhnya

12,5 thn. Dalam air biasa, perbandingan atom

H1 terhadap H3 ialah 1,0 1017

21.54

Berapa aktivitas, dalam milicurie, 0,500 gsampel

? (isotop ini meluruh lewat

pemancaran partikel dan mempunyai waktuparuh 2,20 x tahun). (b) Tulis lahpersamaan inti yang setara untuk peluruhan

21.55Persamaan berikut adalah untuk reaksi inti

yang diketahui terjadi dalam peledakan bom

atom. Identifikasilah X.

(a)

(b) (c)

(d)

21.56Hitung energy ikat inti, dalam J/nucleon,

untuk spesi berikut: (a) (10,0129 sma), (b)(11,00931 sma), (c) (14,00307 sma),(d) (55,9349 sma).

21.57Tulislah persamaan inti lengkap untuk proses

berikut: (a) tritium, , menjalani peluruhan

(b) menjalani partikel (c) menjalani peluruhan ; (d) memancarkan partikel

21.58Inti nitgon-18 terletak diatas pita stabilitas.

Tulislah persamaan reaksi inti sehingga

nitrogen-18 dapat mencapai stabilitasnya.

21.59Mengapa Strontium-90 merupakan isotop

yang sangat berbahaya bagi manusia?

21.60Bagaiman ilmuan dapat menyatakan umur

fosil?

21.61

Sesudah musibah Chernobyl, orang yang

hidup di dekat reaktor nuklir diminta

meminum kalium iodida sebagai tindakan

pengamanan. Apa dasar kimia tindakan ini ?

21.62Astatin, anggota terakhir dari golongan 7A,

dapat dibuat dengan membom bismut-209

dengan partikel (a) Tulislah persamaan inidalam bentuk singkatan sebagaimana dibahas

di Subbab 21.4.

21.63

Untuk mendeteksi bom yang mungkindiseludupkan ke pesawat udara, federal

Aviation Administration (FAA) akan segera

meminta semua bandara utama di Amerika

21.71

Mana yang bahayanya lebih besar bagikesehatan: isotop radioaktif dengan waktu

paruh pendek atau isotop radioaktif dengan

waktu paruh panjang ? Jelaskan. [Anggap

jenis radiasi sama ( atau ) dan energinya

setara per partikel yang dipancarkan.]

21.72Sebagai akibat paparan pada radiasi yang

terbebaskan dalam musibah nuklir Chernobyl,

dosis iodin-131 dalam tubuh manusia

diketahui 7,4 mC (1 mC = 110-3

Ci).

Gunakan hubungan laju = N untuk

menghitung jumlah atom iodin-131 dari

radioaktifitasnya. (Waktu paruh I131 adaalh

8,1 hari.)

21.73Bismut-214 adalah pemancar dengan waktu

paruh 19,7 menit. Sebanyak 5,26 mg sampel

isotopini dimasukkan ke dalam labu hampa

tertutup yang volumenya 20,0 mL pada 40oC.

Dengan anggapan bahwa semua partikel

yang dihasilkan dikonversi menjadi gashelium dan bahwa produk peluruhan lainnya

non radioaktif, hitung tekanan (dalam mmHg)

di dalam labu setelah 78,8 menit. Gunakan

214 sma untuk massa atom bismut.

21.74Dari definisi curie, hitung bilangan Avogadro.

Diketahui massa molar Ra226 adalah 226,03

g/mol dan ia meluruh dengan waktu paruh 1,6

103tahun.

21.75(a) Sejak tahun 1994, unsur 110, 111, 112

telah disintesis. Unsur 110 diciptakan dengan

membom Pb208 dengan Ni62 ; unsur 111

diciptakan lewat pemboman Bi209 dengan

Ni64 ; dan unsur 112 diciptakan dengan

membom Pb208 dengan Zn66 . Tulislah

persamaan untuk masing-masing sintesis

tersebut. Prediksi sifat kimia unsur-unsur

tersebut. Gunakan X untuk unsur 110, Y

untuk unsur 111, dan Z untuk unsur 112, (b)

Pada tahun 1999 unsur 114 juga disintesis

lewat pemboman Pu244 dengan Ca48 . Tulislah

persamaan untuk sintesis ini dan ramalkan


16/17

286

Serikat memangsa penganalisis neutron

termal. Penganilisis neutron termal ini akan

membom bagasi dengan neutron berenergi

rendah, mengubah sebagian inti nitrogen -14

menjadi nitrogen -15, dengan serentak

memancarkan sinar-Berhubung kandungannitrogen biasanya tinggi dalam bahanpeledak, deteksi dosis tinggi dari sinar-

dapat menyatakan keberadaan bom. (a)Tulislah persamaan untuk proses inti ini. (b)

Bandingkan teknik ini dengan metode deteksi

sinar X konvensional.

21.64Jelaskan mengapa pencapaian fusi inti di

labolaorium memerlukan suhu sekitar 100

juta derajat Celcius, yang jauh lebih tinggi

dibandingkan yang ada dibagian dalammatahari (15 juta derajat Celcius).

21.65Tritium mengandung satu proton dan dua

neutron. Tidak ada tolakan proton-proton di

dalam inti. Jadi,mengapa tritium radioaktif ?

21.66Laju peluruhan karbon-14 suatu sampel yang

diperoleh dari sebatang pohon muda adalah

0,260 disintegrasi per detik per gram sampel.

Sampel kayu lain yang dibuat dari objek yang

di ambil dari penggalian arkeologi

menghasilkan laju perubahan 0,186

disintegrasi per detik per gram sampel.

Berapa umur objek?

21.67Manfaat penarikan radiocarbon terbatas pada

objek yang umurnya tidak lebih dari 50.000

tahun. Berapa persen karbon-14 yang semula

ada dalam sampel tersisa setelah kurun waktu

tersebut ?

21.68Isotop kalium-40 radioaktif meluruh menjadi

argon-40 dengan waktu paruh 1,2 x thn.(a) Tulislah persamaan yang setara untuk

reaksi ini.(b) Samprl batuan bulan diketahui

mengandung 18 persen kalium-40 dan 82

persen argon berdasar massa. Hitung umur

batuan dalam tahun.

21.69Baik barium (Ba)maupun radium (Ra) adalah

anggota Golongan 2A dan dan diharapkan

menunjukkan sifat yang sama. Namun, Ra

tidak dijumpai dalam bijih barium. Malahan,

Ra ditemukan dalam bijih uranium. Jelaskan.

21.70Pembuangan limbah nuklir merupakan salah

satu masalah dalam industri nuklir. Dalam

memilih lingkungan yang aman dan stabil

untuk menyimpan limbah nuklir,

pertimbangan harus diberikan pada kalor

yang dilepaskan selama peluruhan inti.

Sebagai contoh, kita lihat peluruhan dari

Sr90 (89,907738 sma);

Sr9038 Zr9039 + 01 2/1t = 28,1 tahun

Selanjutnya, Y90 (89,907152 amu) meluruh

sebagai berikut;

sifat kimianya.

21.76Sumber energi di Bumi meliputi bahan bakar

fosil, geotermal, gravitasional, hidroelektrik,

fisi inti, fusi inti, tenaga surya, dan angin.

Mana dari sumber ini mempunyai asal inti,

baik langsung maupun tak langsung ?21.77Seseorang menerima hadiah dari orang tak

dikenal berupa kotak hiasan yang ia letakkan

di atas mejanya. Berapa bulan kemudian ia

sakit dan meninggal. Setelah diselidiki,

penyebab kematiannya dikaitkan dengan

kotak tersebut. Kotak ini kedap udara dan

tidak mengandung bahan kimia beracun

diatasnya. Apa yang mungkin membunuh

orang tersebut ?

21.78

Identifikasi dua unsur radioaktif yang palingmelimpah di Bumi. Jelaskan mengapa kedua

masih ada. (Anda mungkin perlu mencari data

dari handbook kimia)

21.79(a) Hitunglah energi yang dilepaskan bila

isotop U238 meluruh menjadi Th234 . Diketahui

massa atom U238 : 238,0508 sma; Th234 :

234,0436 sma; ;4,0026 sma. (b)Energiyang dilepaskan dalam (a) ditransformasikan

menjadi energi ikat kinetik untukmengkumpar-ulang inti dan partikel .Mana dari keduanya akan bergerak lebih

cepat? Jelaskan.

21.80Korbalt-60 ialah isotop yang digunakan dalam

diagnostic di kedokteran dan pengobatan

kanker. Unsur ini meluruh dengan

pemancaran sinar-. Hitung panjanggelombang radiasi dalam nanaometer jika

energi sinar inti 2,4 x J/ foton.21.81

Amerisium-241 digunakan dalam detector

asap karena waktu paruhnya yang panjang

(458 thn) dan ia memancarkan partikel dengan energi yang cukup untuk

mengionisasi molekul udara. Juka diketahui

diagram detector asap seperti berikut, jelaskan

bagaimana kerjanya. Gambar

21.82Komponen penyusun anggur antara lain

adalah atom karbon, hidrogrn, dan oksigen.

Sebotol anggur ditututp sekitar 6 tahun lalu.

Untuk menegaskan umurnya, isotop apa yang

akan Anda pilih dalam kajian penarikan

radioaktif? Waktu paruh isotop adalah; :5730 thn; : 124 detik; : 12,5 thn.Anggap bahwa aktivitas isotop itu diketahui

pada saat botol ditutup.

21.83Sebutkan dua keuntungan kapal selam

bertenaga nuklir dibandingkan kapal selam

konvensional.

21.84

Pada tahun 1997 seorang ilmuwan pada pusatnuklir di Rusia meletakkan lapisan tipis

tembaga pada bola yang sangat kaya akan


17/17

287

Y9039 Zr90

40 + 0

1 2/1t = 64 tahun

Zirkonium-90 (89,907152 sma) adalah isotop

stabil, (a) Gunakan cacat massa untuk

menghitung energi yang dibebaskan (dalam

joule) dalam masing-masing peluruhan

tersebut. (Massa elektron adalah 5,4857 10-4

sma), (b) Dimulai dengan 1 mol Sr90 ,

hitunglah banyaknya mol Sr90 yang akan

meluruh dalam setahun, (c) Hitunglah

banyaknya kalor yang dibebaskan (dalam

kilojoule) berkenaan dengan banyaknya mol

Sr90 yang meluruh menjadi Zr90 dalam (b).

uranium-235. Tiba-tiba, terjadi radiasi hebat,

yang membuat udara menjadi biru. Tiga hari

kemudian, ilmuwan tersebut meninggal

karena radiasi. Jelaskan apa yang

menyebabkan kecelakaan itu. (Petunjuk :

Tembaga adalah logam yang efektif untukmemantulkan neutron).

Soal-soal khusus

21.85Jelaskan dengan persamaan yang benar,

proses inti yang menghasilkan pembentukan

gas mulia He,Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn.

(Petunjuk: Helium di bentuk dari peluruhan

radioaktif, neon dibentuk dari pancaran

positron dari

22Na pembentukan Ar, Xe, dan Rn dibahas

dalam bab, dan Kr dihasilkan dari fisi ).

21.86Tulislah esai tentang pro dan kontra mengenai

pembangkit tenaga nuklir (berdasarkan fisi

inti), dengan perhatian khusus pada efek

pemanasan global, keamanan reaktordan

resiko persenjataan, serta pembuangan limbahnuklir.

buku kimia (inun)

Documents