Sifat Fisika dan Kimia Unsur Radioaktif

         Blog KoKim - Kita lanjutkan pembahasan yang berkaitan dengan unsur-unsur radioaktif yaitu pembahasan materi Sifat Fisika dan Kimia Unsur Radioaktif. Kita bagi menjadi dua bagian dalam pembahasannya yaitu sifat fisika unsur radioaktif dan kedua adalah sifat kimia unsur radioaktif.

Sifat Fisika Unsur Radioaktif

       Inti atom terdiri atas neutron. Massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron. Selisih antara massa inti yang sebenarnya dan jumlah massa proton dan neutron penyusunnya disebut defek massa.

Contoh:
Massa sebuah atom $_2^4$He yang ditentukan dengan spektrograf massa adalah 4,002603 sma. Massa proton 1,007277 sma, massa elektron 0,0005486 sma, dan massa netron 1,008665 sma.
Massa atom ($_2^4$He terhitung adalah:
= (2 $\times$ 0,0005486 sma) + (2 $\times$ 1,007277 sma) + (2 $\times$ 1,008665 sma)
= 4,032981 sma
Defek massa = 4,032981 sma - 4,002603 sma = 0,030378 sma

       Defek massa ini merupakan ukuran energi pengikat neutron dan proton. Energi pengikat inti merupakan energi yang diperlukan untuk menguraikan inti (energi yang dilepaskan jika inti terbentuk). Energi pengikat inti dapat dihitungm dengan mengalikan defek massa dalam satuan massa atom per nukleon dengan faktor konversi massa energi yang besarnya 932 MeV/sma.

Contoh:
Atom $_{26}^{56}$Fe mengandung 26 proton, 30 neutron, dan 26 elektron. Massa dari partikel-partikel ini adalah:
$p$ = 1,007277 sma
$n$ = 1,008665 sma
$e$ = 0,0005486 sma

Massa $_{26}^{56}$Fe menurut perhitungan adalah:
= (26 $\times$ 1,007277 sma) + (30 $\times$ 1,008665 sma) + (26 $\times$ 0,0005486 sma)
= 56,4634 sma
Massa $_{26}^{56}$Fe menurut pengamatan adalah 55,9349 sma.
Defek massa = 56,4634 sma - 55,9349 sma= 0,5285 sma

Energi pengikat inti $_{26}^{56}$Fe adalah:
= 0,5285 $\times$ 932 = 492,56 MeV/sma

Energi pengikat inti $_{26}^{56}$Fe per nukleon adalah:
=492,5656 = 8,796 MeV/nukleon
Jadi, energi pengikat inti $_{26}^{56}$Fe adalah 8,796 MeV/nukleon.

Jika energi pengikat inti per nukleon disalurkan terhadap bilangan massa (A) akan diperoleh grafik seperti terlihat pada grafik berikut:

Energi ikatan pernukleon terbesar untuk inti-inti dengan nomor massa sekitar 60 (besi dan nikel). Ini dapat dilihat pada grafik di atas bahwa puncak kurva mendekati $_{26}^{56}$Fe (besi). Hal ini terkait dengan kestabilan yang besar dari inti-inti unsur-unsur tersebut.

Sifat Kimia Unsur Radioaktif

1). Mengalami Peluruhan Radioaktif
Unsur-unsur radioaktif dapat mengalami berbagai peluruhan yaitu, sebagai berikut.
a). Peluruhan alfa
Peluruhan alfa atau radiasi alfa terdiri dari pancaran inti atom helium yang disebut partikel alfa dinyatakan dengan $_2^4$He . Setelah terpancar di udara, partikel alfa bertabrakan dengan molekul udara yang netral. Partikel alfa tidak dapat menembus kulit manusia, tetapi dapat merusak kulit.
Contoh:
$ \begin{align} _{\, \, 84}^{210}Po \rightarrow \, \, _{\, \, 82}^{206}Pb + _2^4He \end{align} $

b). Peluruhan beta
Pada peluruhan ini, neutron berubah menjadi proton. Pada proses ini tidak terjadi perubahan jumlah nukleon. Ada tiga macam peluruhan beta.
(i). Peluruhan negatron
Di sini terjadi perubahan neutron menjadi proton dengan memancarkan elektron negatif atau negatron.
Contoh:
$\begin{align} _0^1n \, & \rightarrow \, \, _1^1H + _{-1}^{\, \, \, 0}\beta \\ _{19}^{40}K \, & \rightarrow \, \, _{20}^{40}Ca + _{-1}^{\, \, \, 0}\beta \\ _1^3H \, & \rightarrow \, \, _2^3He + _{-1}^{\, \, \, 0}\beta \end{align} $
(ii). Peluruhan positron
Contoh :
$\begin{align} _{21}^{44}Sc \, & \rightarrow \, \, _{20}^{44}Ca + _{1}^{0}\beta \\ _{27}^{54}Co \, & \rightarrow \, \, _{26}^{54}Fe + _{1}^{0}\beta \end{align} $
(iii). Penangkapan elektron.
Proses ini jarang terjadi pada isotop alam, tetapi terjadi pada radionuklida buatan.
Contoh:
$\begin{align} _{22}^{44}Ti + \, _{-1}^{\, \, \, 0}e \, & \rightarrow \, \, _{21}^{44}Sc \\ _{23}^{50}V + \, _{-1}^{\, \, \, 0}e \, & \rightarrow \, \, _{22}^{50}Ti \end{align} $

c). Peluruhan gamma
$\begin{align} _{27}^{60}Co \, & \rightarrow \, \, _{27}^{60}Co + _{0}^{0}\gamma \end{align} $
Proses ini seringkali disebut transisi isomer. Pada peluruhan sinar gamma tidak dihasilkan unsur baru karena sinar gamma merupakan energi foton yang tidak bermassa dan tidak bermuatan.

2). Pembelahan Spontan
Proses ini hanya terjadi pada nuklida-nuklida yang nomor atomnya besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda.
$ \begin{align} _{\, \, 98}^{254}Cf \rightarrow \, \, _{\, \, 42}^{108}Mo + \, _{\, \, 56}^{142}Mo + \, 4 _0^1n \end{align} $

3). Mengalami Transmutasi Inti
Pada tahun 1919, Rutherford berhasil menembak gas nitrogen dengan partikel alfa dan menghasilkan hidrogen dan oksigen.
$ \begin{align} _{\, \, 7}^{14}N + \, _2^4He \rightarrow \, \, _{\, \, 8}^{17}O + \, _1^1H \end{align} $
Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama yaitu perubahan suatu unsur menjadi unsur lain. Pada tahun 1934, Irene Joliot Curie, putri Marie Curie, berhasil membuat atom fosfor yang bersifat radioaktif dengan menembakkan aluminium dengan sinar alfa yang berasal dari polonium.
$ \begin{align} _{13}^{27}Al + \, _2^4He \rightarrow \, \, _{15}^{30}P + \, _0^1n \end{align} $

Sehingga sifat-sifat unsur radioaktif dapat disimpulkan:
1. Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.
2. Dapat mengionkan gas yang disinari.
3. Dapat menghitamkan pelat film.
4. Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).
5. Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar $\alpha, \, \beta$, dan $\gamma$.

       Demikian pembahasan materi Sifat Fisika dan Kimia Unsur Radioaktif dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan Deret Keradioaktifan.

Artikel Terkait