Sinar Radioaktif Alfa, Beta dan Gamma

Pembahasan pada materi kali ini adalah tentang Sinar Radioaktif Alfa, Beta dan Gamma . Ada yang tahu sebelumnya apa yang di maksud dengan radioaktif?

Bagaimana proses penemuan radioaktif hingga membentuk sinar  alfa (α), beta (β), dan gamma (γ). Nah, pada tulisan kali ini kita akan membahas secara tuntas radioaktif sinar alfa (α), beta (β), dan gamma (γ).

Sejarah Ditemukannya Sinar Radioaktif Alfa, Beta dan Gamma

Mulanya pada tahun 1895 W.C. Rontgen melakukan percobaan dengan sinar katode. Ia menemukan bahwa tabung sinar katode menghasilkan suatu radiasi berdaya tembus besar yang dapat menghitamkan film foto.

Selanjutnya sinar itu diberi nama sinar X,  Sinar ini  tidak  mengandung elektron, tetapi merupakan gelombang elektromagnetik. Sinar X tidak dibelokkan oleh bidang magnet, serta memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya.

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh W.C Rontgen tersebut, maka pada tahun 1896 Henry Becquerel bermaksud untuk  menyelidiki sinar X. Pada penelitiannya ia menemukan bahwa garam-garam uranium dapat merusak film foto meskipun ditutup rapat dengan kertas hitam.

Tetapi dalam penelitiannya secara kebetulan ia menemukan gejala keradioaktifan. Menurut Becquerel, hal ini karena garam-garam uranium tersebut dapat memancarkan suatu sinar dengan spontan. Peristiwa ini dinamakan radio aktivitas spontan.

Baca juga: Unsur logam dan non logam

Penelitian ini dilanjutkan oleh pasangan suami istri Marie Curie dan Piere Curie karena merasa tertarik dengan temuan Becquerel, pasangan suami istri ini berhasil memisahkan sejumlah kecil unsur baru dari beberapa ton bijih uranium. Unsur tersebut diberi nama radium.

Pasangan Currie  ini kemudian melanjutkan penelitiannya, dalam penelitiannya menemukan unsur radioaktif  unsur ini merupakan unsur baru  yang telah terurai menjadi unsur-unsur lain dengan melepaskan energi yang kuat.

Ilmuan selanjutnya adalah Ernest Rutherford, dia menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida) mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah.

Para ahli kimia memisahkan sinar-sinar tersebut ke dalam aliran yang berbeda dengan menggunakan medan magnet. Pada akhirnya ditemukan tiga tipe radiasi nuklir yang berbeda yaitu sinar alfa, beta, dan gamma. Semua radionuklida secara alami memancarkan salah satu atau lebih dari ketiga jenis radiasi tersebut.

Sifat Sinar Radioaktif

Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

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 alfa (α), beta (β), dan gamma (γ).

Beberapa jenis radiasi dapat dipancarkan selama peluruhan radioaktif. Jenis radiasi yang berlainan dari sumber radioaktif dapat di pisahkan melalui medan listrik atau magnet.

a. Sinar Alfa (α)

Radiasi alfa terdiri dari inti helium yang dipacrkan dari sumber raidoaktif. Partikel alfa mengandung dua proton dan dua neutron serta memiliki muatan positif rangkap. Radiasi ini terdiri dari seberkas sinar partikel alfa.

Radiasi alfa terdiri dari pertikel-partikel yang bermuatan positif dengan muatan +2 dan massa atomnya 4. Partikel ini dianggap sebagai inti helium karena mirip dengan inti atom helium (₂⁴ He).

Baca juga: Sifat Fisika dan Kimia Unsur

Sewaktu menembus zat, sinar (α) menghasilkan sejumlah besar ion. Oleh karena sifatnya yang bermuatan positif partikel (α) dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik. Partikel α memiliki daya tembus yang rendah.

Partikel-partikel alfa bisa bergerak dengan kecepatan antara 2.000-20.000 mil per detik, atau 1-10 persen kecepatan cahaya. Produksi partikel α oleh inti radioaktif dapat digambarkan oleh suatu persamaan inti, dengan reaksi seperti berikut.

₉₂²³⁸ U→ ²³⁴₉₀ Th + ₂⁴ He

b. Sinar Beta (β)

Sinar beta (β) terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan negatif atau identik dengam elektron. Sinar beta mempunyai daya tembus yang lebih besar dari sinar alfa tetapi  memiliki daya pengionnya lebih kecil dibandingkan sinar α. Berkas ini dapat menembus kertas aluminium setebal 2 hingga 3mm.

Partikel beta dapat dibelokkan oleh dua medan yaitu medan listrik dan medan magnet, tetapi arahnya berlawanan dari partikel alfa. Selain itu  daya hantar  partike sinar (β) mengalami pembelokan yang lebih besar dibandingkan partikel α dalam medan listrik maupun dalam medan magnet.

Hal itu terjadi karena partikel beta (β) mempunyai massa yang jauh lebih ringan dibandingkan partikel α. Produksi partikel beta (β) oleh inti radioaktif dapat digambarkan oleh suatu persamaan inti.

Elektron yang bergerak cepat yang terbentuk oleh dekomposisi neutron suatu atom. Neutron pecah menjadi proton dan elektron. Elektron yang bergerak cepat ini disebut partikel beta.

₀¹ n         →     ₁¹ H    + _-1⁰ e

Neutron       proton     elektron (partikel beta)

Proton tetap tinggal dalam inti dan elektron terlempar dari atom. Karbon 14 memancarkan partikel beta pada saat mengalami peluruhan radioaktif untuk membentuk nitrogen 14.

₆¹⁴  C     →      ₇¹⁴ N            + _-1⁰ e    (emisi beta)

Karbon 14     Nitrogen 14    Pertikel beta

Nomor massa nitrogen 14 yang dihasilkan sama seperti karbon 14, sedangkan nomor atom dinaikkan sebesar 1. Partikel beta lebih kecil dari pada partikel alfa dan memiliki muatan setengahnya. Akibatnya, partikel beta memiliki daya tembus yang lebih besar. Partikel beta dapat dihentikan oleh lempengan aluminium atau sepotong kayu yang tipis.

c. Sinar gamma (γ)

Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik, cahaya tampak yang biasa kita lihat juga termasuk sinar radia elektromagnetik, tetapi dengan energi yang lebih rendah. Sinar gamma sering dipancarkan oleh inti atom radioaktif yang meluruh seiring dengan radiasi alfa atau beta. 

Sinar ini merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa, yang dinyatakan dengan notas ₀⁰γ.  Sinar gamma awalnya  dihasilkan oleh inti yang tereksitasi, biasanya mengikuti pemancaran sinar beta atau alfa.

Sinar gamma memiliki keunggulan yaitu daya tembus yang sangat besar, paling besar di antara sinar radioaktif  alfa dan beta, tetapi daya pengionnya paling lemah. Sinar ini tidak memiliki muatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik.

Sinar gamma tidak memiliki massa dan muatan listrik. Dengan demikian, emisi hanya radiasi gamma tidak mengubah nomor atom atau nomor massa suatu atom. Radiasi sinar X dihasilkan oleh peluruhan elektron yang tereksitasi dalam atom.

Radiasi sinar X tidak dipancarkan selama peluruhan radioaktif. Sinar X dan gamma memiliki daya tembus yang besar dan sangat berbahaya. Kedua sinar tersebut dengan mudah menembus kertas, kayu, dan tubuh manusia. Sinar tersebut dapat dihentikan maskipun tidak sempurna dengan beton yang tebalnya beberapa kaki atau dengan timbal yang tebalnya beberapa inci.

Berdasrkan sifat-sifat dari ketiga sinar radioaktif tersebut:  Inti atom terdiri atas neutron. Untuk diketahui massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan massa neutron. Dalam hal ini dikenal dengan defek massa yaitu selisih antara massa inti yang sebenarnya dan jumlah massa proton dan neutron penyusunnya.

Baca juga: Manfaat belerang

Contoh Soal

Massa sebuah atom ₂⁴He 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  ₂⁴He terhitung adalah:

= (2 × 0,0005486 sma) + (2 × 1,007277 sma) + (2 × 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 dihitung dengan mengalikan defek massa dalam satuan massa atom per nukleon dengan faktor konversi massa energi yang besarnya 932 MeV/sma.

Demikian pembahasan kita pada materi Sinar Radioaktif Alfa, Beta dan Gamma ini, semoga tulisan ini bisa memberi manfaat untuk teman-teman, adik- adik atau yang lainya. Apabila ada yang tidak kalian pahami atau ingin bertanya lebih lanjut bisa isi dolom komentar, terimakasih. wassalam J

Referensi

Sukmawati Wening. (2009). Kimia Untuk SMA Dan Ma Kelas XII. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.

Utami Budi, dkk. (2009). Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII Program Ilmu Alam. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.

Suwardi, dkk. (2009).  Panduan Pembelajaran Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.