Latihan Soal Kimia Radioaktif SMA Kelas 12

Latihan Soal Kimia Radioaktif SMA Kelas 12

I. Pendahuluan

Radioaktivitas merupakan fenomena inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel atau radiasi elektromagnetik untuk mencapai kestabilan. Pemahaman tentang radioaktivitas sangat penting dalam berbagai bidang, termasuk kedokteran, arkeologi, dan energi. Latihan soal ini dirancang untuk menguji pemahaman siswa SMA kelas 12 tentang konsep-konsep dasar radioaktivitas, jenis-jenis radiasi, peluruhan radioaktif, waktu paruh, dan aplikasi radioisotop.

II. Konsep Dasar Radioaktivitas

• A. Inti Atom dan Nuklida

  Inti atom terdiri dari proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan). Jumlah proton menentukan nomor atom (Z) suatu unsur, sedangkan jumlah proton dan neutron menentukan nomor massa (A). Nuklida adalah istilah untuk atom dengan nomor atom dan nomor massa tertentu.

  Contoh Soal:

  1. Tuliskan notasi nuklida untuk atom yang memiliki 17 proton dan 20 neutron.

     Jawaban: ³⁷Cl

• B. Kestabilan Inti

  Kestabilan inti atom dipengaruhi oleh perbandingan antara jumlah neutron dan proton (n/p). Inti atom dengan perbandingan n/p yang berada di luar pita kestabilan cenderung bersifat radioaktif.

  Contoh Soal:

  1. Jelaskan mengapa inti atom dengan nomor atom di atas 83 umumnya bersifat radioaktif.

     Jawaban: Inti atom dengan nomor atom di atas 83 memiliki jumlah proton yang sangat banyak, sehingga gaya tolak-menolak antar proton sangat kuat. Untuk mencapai kestabilan, inti atom tersebut harus memancarkan partikel atau radiasi.

• C. Jenis-Jenis Radiasi Radioaktif

  Terdapat tiga jenis radiasi radioaktif utama, yaitu:

  • Partikel Alfa (α): Inti helium (⁴He), bermuatan +2, daya tembus rendah.
  • Partikel Beta (β): Elektron (β^–) atau positron (β⁺), bermuatan -1 atau +1, daya tembus lebih tinggi dari partikel alfa.
  • Sinar Gamma (γ): Radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan, daya tembus sangat tinggi.

  Contoh Soal:

  1. Urutkan jenis radiasi radioaktif berdasarkan daya tembusnya, dari yang terendah hingga tertinggi.

     Jawaban: Alfa < Beta < Gamma

III. Peluruhan Radioaktif

• A. Persamaan Reaksi Inti

  Peluruhan radioaktif dapat dinyatakan dalam persamaan reaksi inti. Persamaan reaksi inti harus memenuhi hukum kekekalan nomor atom dan hukum kekekalan nomor massa.

  Contoh Soal:

  1. Lengkapilah persamaan reaksi inti berikut: ²³⁸U → ²³⁴Th + …

     Jawaban: ⁴He (partikel alfa)

• B. Jenis-Jenis Peluruhan

  • Peluruhan Alfa: Emisi partikel alfa, mengurangi nomor atom sebesar 2 dan nomor massa sebesar 4.
  • Peluruhan Beta Minus (β^–): Emisi elektron, meningkatkan nomor atom sebesar 1 dan tidak mengubah nomor massa. Neutron berubah menjadi proton.
  • Peluruhan Beta Plus (β⁺): Emisi positron, mengurangi nomor atom sebesar 1 dan tidak mengubah nomor massa. Proton berubah menjadi neutron.
  • Tangkap Elektron (Electron Capture): Inti menangkap elektron dari kulit atom, mengurangi nomor atom sebesar 1 dan tidak mengubah nomor massa. Proton berubah menjadi neutron.
  • Emisi Gamma: Emisi sinar gamma, tidak mengubah nomor atom maupun nomor massa, hanya mengurangi energi inti.

  Contoh Soal:

  1. ¹⁴C mengalami peluruhan beta minus. Tuliskan persamaan reaksi intinya.

     Jawaban: ¹⁴C → ¹⁴N + β^–

• C. Deret Radioaktif

  Deret radioaktif adalah rangkaian peluruhan radioaktif yang terjadi secara berurutan hingga terbentuk inti stabil.

  Contoh Soal:

  1. Sebutkan deret radioaktif alami yang Anda ketahui.

     Jawaban: Deret Uranium, Deret Thorium, Deret Actinium, Deret Neptunium.

IV. Waktu Paruh

• A. Definisi Waktu Paruh

  Waktu paruh (t_1/2) adalah waktu yang dibutuhkan suatu zat radioaktif untuk meluruh menjadi setengah dari jumlah semula.

• B. Rumus Waktu Paruh

  N_t = N₀ (1/2)^t/t_1/2

  Keterangan:

  • N_t = Jumlah zat radioaktif setelah waktu t
  • N₀ = Jumlah zat radioaktif mula-mula
  • t = Waktu peluruhan
  • t_1/2 = Waktu paruh

  Contoh Soal:

  1. Suatu sampel radioaktif memiliki waktu paruh 10 tahun. Jika mula-mula terdapat 100 gram sampel tersebut, berapa gram sampel yang tersisa setelah 30 tahun?

     Jawaban: N_t = 100 (1/2)^30/10 = 100 (1/2)³ = 100 (1/8) = 12.5 gram

• C. Aktivitas Radioaktif

  Aktivitas radioaktif adalah laju peluruhan suatu zat radioaktif. Aktivitas berbanding lurus dengan jumlah inti radioaktif yang ada.

  Contoh Soal:

  1. Jelaskan hubungan antara waktu paruh dan aktivitas radioaktif.

     Jawaban: Semakin pendek waktu paruh suatu zat radioaktif, semakin tinggi aktivitasnya.

V. Aplikasi Radioisotop

• A. Kedokteran

  Radioisotop digunakan dalam diagnosis dan terapi penyakit. Contoh: Iodium-131 untuk terapi kanker tiroid, Technetium-99m untuk pencitraan organ.

  Contoh Soal:

  1. Sebutkan radioisotop yang digunakan dalam teknik PET (Positron Emission Tomography).

     Jawaban: Fluor-18 (¹⁸F)

• B. Arkeologi

  Radioisotop digunakan untuk menentukan umur artefak purbakala (penanggalan radioaktif). Contoh: Karbon-14 (¹⁴C).

  Contoh Soal:

  1. Jelaskan prinsip penanggalan karbon-14.

     Jawaban: Karbon-14 terbentuk di atmosfer dan diserap oleh makhluk hidup. Setelah makhluk hidup mati, penyerapan karbon-14 berhenti dan karbon-14 mulai meluruh. Dengan mengukur jumlah karbon-14 yang tersisa dalam suatu sampel, umur sampel dapat ditentukan.

• C. Industri

  Radioisotop digunakan dalam berbagai aplikasi industri, seperti mengukur ketebalan material, mendeteksi kebocoran pipa, dan sterilisasi alat-alat medis.

  Contoh Soal:

  1. Berikan contoh penggunaan radioisotop dalam mengukur ketebalan material.

     Jawaban: Radiasi beta atau gamma dilewatkan melalui material. Jumlah radiasi yang menembus material bergantung pada ketebalannya. Dengan mengukur jumlah radiasi yang menembus, ketebalan material dapat ditentukan.

• D. Pertanian

  Radioisotop digunakan untuk mempelajari penyerapan pupuk oleh tanaman, memberantas hama, dan mengawetkan makanan.

VI. Efek Radiasi dan Proteksi Radiasi

• A. Efek Radiasi

  Radiasi dapat merusak sel-sel tubuh dan menyebabkan berbagai efek kesehatan, tergantung pada dosis dan jenis radiasi. Efek radiasi dapat bersifat akut (terjadi segera setelah terpapar radiasi dosis tinggi) atau kronis (terjadi dalam jangka waktu yang lama setelah terpapar radiasi dosis rendah).

• B. Proteksi Radiasi

  Prinsip-prinsip proteksi radiasi meliputi:

  • Waktu: Meminimalkan waktu paparan radiasi.
  • Jarak: Menjaga jarak sejauh mungkin dari sumber radiasi.
  • Perlindungan: Menggunakan perisai untuk menyerap radiasi (misalnya, timbal untuk radiasi gamma).

  Contoh Soal:

  1. Sebutkan bahan yang efektif untuk melindungi diri dari radiasi gamma.

     Jawaban: Timbal, beton tebal.

VII. Soal Latihan Tambahan

1. Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 25 tahun. Berapa persen unsur tersebut yang tersisa setelah 100 tahun?
2. Tuliskan persamaan reaksi inti untuk peluruhan ²³⁰Th menjadi ²²⁶Ra. Jenis peluruhan apa yang terjadi?
3. Jelaskan perbedaan antara fisi nuklir dan fusi nuklir.
4. Mengapa radiasi alfa lebih berbahaya jika masuk ke dalam tubuh dibandingkan jika berada di luar tubuh?
5. Bagaimana cara mendeteksi keberadaan zat radioaktif?

VIII. Kunci Jawaban (Soal Latihan Tambahan)

1. 6.25%
2. ²³⁰Th → ²²⁶Ra + ⁴He. Peluruhan alfa.
3. Fisi nuklir adalah pembelahan inti atom berat menjadi inti atom yang lebih ringan, sedangkan fusi nuklir adalah penggabungan inti atom ringan menjadi inti atom yang lebih berat.
4. Partikel alfa memiliki daya tembus yang rendah, sehingga tidak dapat menembus kulit. Namun, jika partikel alfa masuk ke dalam tubuh, partikel tersebut dapat merusak jaringan tubuh secara langsung karena energi yang dilepaskan akan diserap di area yang sangat kecil.
5. Menggunakan alat detektor radiasi seperti Geiger-Müller counter atau scintillation counter.