Alkali Tanah

Unsur-unsur golongan IIA disebut juga alkali tanah sebab unsur unsur tersebut bersifat basa dan banyak ditemukan dalam mineral tanah. Logam alkali tanah umumnya reaktif, tetapi kurang reaktif jika dibandingkan dengan logam alkali.
Unsur–unsur logam alkali tanah


Berilium      Kalsium     Stronsium    Barium     Magnesium
1. Kelimpahan Unsur Logam Alkali Tanah
Di alam unsur-unsur alkali tanah terdapat dalam bentuk senyawa.Magnesium dan kalsium terdapat dalam batuan silikat dan aluminosilikat sebagai kationiknya. Oleh karena kation-kation dalam silikat itu larut dalam air dan terbawa oleh air hujan ke laut maka ion-ion Ca2+ dan Mg2+ banyak ditemukan di laut, terutama pada kulit kerang sebagai CaCO3. Kulit kerang dan hewan laut lainnya yang mati berakumulasi membentuk deposit batu kapur. Magnesium dalam air laut bereaksi dengan sedimen kalsium karbonat menjadi dolomit, CaCO3.MgCO3. Mineral utama berilium adalah beril, Be3Al2(SiO3)6

Mineral beril, Be3Al2(SiO3)6
mutiara dari jenis aquamarin (biru terang), dan emerald (hijau tua). Stronsium terdapat dalam celestit, SrSO4, dan stronsianat, SrCO3. Barium ditemukan dalam barit, BaSO4, dan iterit, BaCO3. Radium terdapat dalam jumlah kecil pada bijih uranium, sebagai unsur radioaktif.
2. Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali Tanah
Kalsium, stronsium, barium, dan radium membentuk senyawa ion bermuatan +2. Magnesium kadang-kadang bersifat kovalen dan berilium lebih dominan kovalen. Sifat-sifat golongan alkali tanah ditunjukkan pada Tabel berikut

Magnesium dengan air dapat

bereaksi dalam keadaan panas.

Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah
Kekerasan logam alkali tanah berkurang dari atas ke bawah akibat kekuatan ikatan antaratom menurun. Hal ini disebabkan jarak antaratom pada logam alkali tanah bertambah panjang. Berilium merupakan logam berwarna abu dan kekerasannya mirip dengan besi, serta cukup kuat untuk menggores kaca. Logam alkali tanah yang lain umumnya berwarna perak dan lebih lunak dari berilium, tetapi lebih keras jika dibandingkan dengan logam alkali.
Titik leleh dan titik didih logam alkali menurun dari atas ke bawah dalam sistem periodik. Hal ini disebabkan oleh jari-jari atom yang bertambah panjang. Energi ionisasi kedua dari unsur-unsur golongan IIA relatif rendah sehingga mudah membentuk kation +2. Akibatnya, unsurunsur cukup reaktif. Kereaktifan logam alkali meningkat dari atas ke
bawah dalam sistem periodik. Pada suhu kamar, berilium tidak bereaksi dengan air, magnesium bereaksi agak lambat dengan air, tetapi lebih cepat dengan uap air. Adapun kalsium dan logam alkali tanah yang di bawahnya bereaksi dengan air pada suhu kamar. Reaksinya:
Ca(s) + 2H2O(􀁁) ⎯⎯→Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Barium dapat membentuk peroksida. Barium peroksida terbentuk pada suhu rendah dan terurai menjadi oksida pada 700°C. Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi dengan hidrogen membentuk logam hidrida. Adapun magnesium dapat bereaksi dengan hidrogen pada tekanan tinggi dengan bantuan katalis MgI2.
Ca(s) + H2(g) ⎯⎯→CaH2(s)
Mg(s) + H2(g) ⎯⎯M⎯gI2⎯→MgH2(s)
Semua unsur alkali tanah bereaksi langsung dengan halogen membentuk halida, dengan nitrogen dapat membentuk nitrida pada suhu tinggi, misalnya magnesium nitrida:
Mg(s) + N2(g)⎯⎯→Mg3N2(s)
Pembakaran unsur-unsur alkali tanah atau garamnya dalam nyala bunsen dapat memancarkan spektrum warna khas. Stronsium berwarna krimson, barium hijau-kuning, dan magnesium putih terang.

Magnesium jika dibakar akan mengeluarkan cahaya sangat terang.

Nyala logam alkali tanah

Oleh karena garam-garam alkali

tanah menghasilkan nyala beraneka

warna, sering dipakai sebagai bahan

untuk membuat kembang api.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam Alkali Tanah

Logam-logam alkali tanah diproduksi melalui proses elektrolisis lelehan garam halida (biasanya klorida) atau melalui reduksi halida atau oksida. Magnesium diproduksi melalui elektrolisis lelehan MgCl2. Air laut mengandung sumber ion Mg2+ yang tidak pernah habis. Rumah tiram yang banyak terdapat di laut mengandung kalsium karbonat sebagai sumber kalsium. Pembuatan logam magnesium dari air laut telah dikembangkan oleh berbagai industri kimia seperti ditunjukkan pada gambar berikut

Pembuatan logam magnesium dari

air laut

Jika rumah tiram dipanaskan, CaCO3 terurai membentuk oksida:
CaCO3(s)⎯⎯→CaO(s) + CO2(g)
Penambahan CaO ke dalam air laut dapat mengendapkan magnesium menjadi hidroksidanya:
Mg2+(aq) + CaO(s) + H2O(􀁁)⎯⎯→Mg(OH)2(s) + Ca2+(aq)
Selanjutnya, Mg(OH)2 disaring dan diolah dengan asam klorida menjadi magnesium klorida.
Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯→MgCl2(aq) + 2H2O(􀁁)
Setelah kering, garam MgCl2 dilelehkan dan dielektrolisis:
MgCl2(􀁁) ⎯E⎯lek⎯troli⎯sis 1⎯.700⎯→Mg(􀁁) + Cl2(g)

Kulit kerang/tiram merupakan sumber kalsium.

Magnesium dapat juga diperoleh dari penguraian magnesit dan dolomit membentuk MgO. Kemudian, direduksi dengan ferosilikon (paduan besi dan silikon). Logam magnesium banyak digunakan sebagai paduan dengan aluminium, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan daya tahan terhadap korosi. Oleh karena massa jenis paduan Mg–Al ringan maka paduan tersebut sering digunakan untuk membuat kerangka pesawat terbang atau beberapa bagian kendaraan. Sejumlah kecil magnesium digunakan sebagai reduktor untuk membuat logam lain, seperti berilium dan uranium. Lampu blitz pada kamera analog menggunakan kawat magnesium berisi gas oksigen menghasilkan kilat cahaya putih ketika logam tersebut terbakar.
2Mg(s) + O2(g) ⎯⎯→2MgO(s) + Cahaya
Kalsium dibuat melalui elektrolisis lelehan CaCl2, juga dapat dibuat melalui reduksi CaO oleh aluminium dalam udara vakum. Kalsium yang dihasilkan dalam bentuk uap sehingga dapat dipisahkan.
3CaO(s) + 2Al(􀁁) ⎯1⎯.200⎯⎯→3Ca(g) + Al2O3(s)
Jika logam kalsium dipadukan dengan timbel akan menghasilkan paduan yang cukup keras, digunakan sebagai elektrode pada accu. Elektrode ini tahan terhadap elektrolisis air selama proses isi-ulang, sehingga accu dapat diperbarui. Kalsium juga digunakan sebagai zat pereduksi dalam pembuatan beberapa logam yang kurang umum, seperti thorium.
ThO2(s) + 2Ca(􀁁)⎯1⎯.000⎯⎯→Th(s) + 2CaO(s)
Berilium diperoleh dari elektrolisis berilium klorida, BeCl2. Natrium klorida ditambahkan untuk meningkatkan daya hantar listrik lelehan BeCl2. Selain itu, berilium juga dapat dibuat melalui reduksi garam fluoridanya oleh logam magnesium.
BeF2(􀁁) + Mg(􀁁)⎯9⎯50⎯C→MgF2(􀁁) + Be(s)
Berilium merupakan logam mahal. Ini disebabkan manfaatnya tinggi. Jika sejumlah kecil tembaga ditambahkan ke dalam berilium, akan menghasilkan paduan yang kerasnya sama dengan baja. Adapun, barium dihasilkan melalui reduksi oksidanya oleh aluminium. Walaupun stronsium sangat sedikit digunakan secara komersial, stronsium dapat diproduksi melalui proses yang serupa.
4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Alkali Tanah
Senyawa logam alkali tanah dengan beberapa aplikasinya dalam industri dan rumah tangga dipaparkan dalam Tabel berikut
Manfaat Senyawa Logam Alkali Tanah

Mineral kalsium karbonat dan kulit kerang adalah sumberkomersial sangat murah dan melimpah di alam. Jika dipanaskan hingga 900°C, karbonat terurai melepaskan karbon dioksida dan menghasilkan kalsium oksida, yang secara komersial dikenal sebagai kapur tohor. Kapur tohor digunakan pada pembuatan baja. Penambahan zat tersebut ke dalam lelehan besi yang mengandung silikat akan bereaksi dengan silikat membentuk ampas yang mengapung pada permukaan lelehan besi. Reaksinya tergolong asam-basa Lewis:
oksida basa oksida asam ampas kalsium silikat
Kalsium hidroksida, Ca(OH)2 digunakan sebagai bahan pengisi pada pembuatan kertas, dan untuk membuat gigi buatan bersama-sama senyawa fluorin. Senyawa CaO dan Ca(OH)2 digunakan untuk melunakkan air sadah. Jika air sadah yang mengandung Ca(HCO3)2 diolah dengan Ca(OH)2, semua ion kalsium diendapkan sebagai kalsium karbonat. Ca2+(aq) + 2HCO3(aq) + Ca(OH)2(aq) ⎯⎯→2CaCO3(s)+ 2H2O(􀁁) Senyawa MgCO3 jika dipanaskan di atas 1.400°C, akan menjadi MgO yang bersifat agak inert. MgO digunakan untuk membuat bata tahan api (tungku pirolisis). Jika MgO dibuat pada suhu lebih sekitar 700°C, akan diperoleh serbuk oksida yang larut dalam asam dan digunakan sebagai aditif makanan hewan, merupakan sumber ion Mg2+ dalam nutrien. Senyawa penting dari barium adalah BaSO4. Senyawa ini digunakan pada penggilingan minyak dalam bentuk bubur, berfungsi sebagai perekat gurdi penggilingan. BaSO4 juga tidak dapat di tembus sinar-X sehingga senyawa ini digunakan untuk diagnosa sinar-X

Fotografi sinar-X pada usus manusia menggunakan senyawa BaSO4

Senyawa barium yang larut dalam air tidak dapat digunakan sebab bersifat racun, tetapi suspensi BaSO4 yang terdapat sebagai ion barium, racunnya dapat diabaikan.
Daftar Kelarutan Senyawa Alkali Tanah di Dalam Air

Unsur kimia

Untuk kegunaan lain dari unsur, lihat unsur (disambiguasi).

Tabel periodik unsur kimia

Unsur kimia, atau hanya disebut unsur, adalah zat kimia yang tidak dapat dibagi lagi menjadi zat yang lebih kecil, atau tidak dapat diubah menjadi zat kimia lain dengan menggunakan metode kimia biasa.
Partikel terkecil dari unsur adalah atom. Sebuah atom terdiri atas inti atom (nukleus) dan dikelilingi oleh elektron. Inti atom terdiri atas sejumlah proton dan neutron. Hingga saat ini diketahui terdapat kurang lebih 117 unsur di dunia.

Hal yang membedakan unsur satu dengan lainnya adalah "jumlah proton" dan jumah elektron suatu unsur atau ikatan dalam inti atom tersebut. Misalnya, seluruh atom karbon memiliki proton sebanyak 6 buah, sedangkan atom oksigen memiliki proton sebanyak 8 buah. Jumlah proton pada sebuah atom dikenal dengan istilah nomor atom (dilambangkan dengan Z).
Namun demikian, atom-atom pada unsur yang sama tersebut dapat memiliki jumlah netron yang berbeda; hal ini dikenal dengan sebutan isotop. Massa atom sebuah unsur (dilambangkan dengan "A") adalah massa rata-rata atom suatu unsur pada alam. Karena massa elektron sangatlah kecil, dan massa neutron hampir sama dengan massa proton, maka massa atom biasanya dinyatakan dengan jumlah proton dan neutron pada inti atom, pada isotop yang memiliki kelimpahan terbanyak di alam. Ukuran massa atom adalah satuan massa atom (smu). Beberapa isotop bersifat radioaktif, dan mengalami penguraian (peluruhan) terhadap radiasi partikel alfa atau beta.
Unsur paling ringan adalah hidrogen dan helium. Hidrogen dipercaya sebagai unsur yang ada pertama kali di jagad raya setelah terjadinya Big Bang. Seluruh unsur-unsur berat secara alami terbentuk (baik secara alami ataupun buatan) melalui berbagai metode nukleosintesis. Hingga tahun 2005, dikenal 118 unsur yang diketahui, 93 unsur diantaranya terdapat di alam, dan 23 unsur merupakan unsur buatan. Unsur buatan pertama kali diduga adalah teknetium pada tahun 1937. Seluruh unsur buatan merupakan radioaktif dengan waktu paruh yang pendek, sehingga atom-atom tersebut yang terbentuk secara alami sepertinya telah terurai.
Daftar unsur dapat dinyatakan berdasarkan nama, simbol, atau nomor atom. Dalam tabel periodik, disajikan pula pengelompokan unsur-unsur yang memiliki sifat-sifat kimia yang sama.

 Tata nama

Penamaan unsur telah jauh sebelum adanya teori atom suatu zat, meski pada waktu itu belum diketahui mana yang merupakan unsur, dan mana yang merupakan senyawa. Ketika teori atom berkembang, nama-nama unsur yang telah digunakan pada masa lampau tetap dipakai. Misalnya, unsur "cuprum" dalam Bahasa Inggris dikenal dengan copper, dan dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan istilah tembaga. Contoh lain, dalam Bahasa Jerman "Wasserstoff" berarti "hidrogen", dan "Sauerstoff" berarti "oksigen".
Nama resmi dari unsur kimia ditentukan oleh organisasi IUPAC. Menurut IUPAC, nama unsur tidak diawali dengan huruf kapital, kecuali berada di awal kalimat. Dalam paruh akhir abad ke-20, banyak laboratorium mampu menciptakan unsur baru yang memiliki tingkat peluruhan cukup tinggi untuk dijual atau disimpan. Nama-nama unsur baru ini ditetapkan pula oleh IUPAC, dan umumnya mengadopsi nama yang dipilih oleh penemu unsur tersebut. Hal ini dapat menimbulkan kontroversi grup riset mana yang asli menemukan unsur tersebut, dan penundaan penamaan unsur dalam waktu yang lama (lihat kontroversi penamaan unsur).

 Lambang kimia

Sebelum kimia menjadi bidang ilmu, ahli alkemi telah menentukan simbol-simbol baik untuk logam maupun senyawa umum lainnya. Mereka menggunakan singkatan dalam diagram atau prosedur; dan tanpa konsep mengenai suatu atom bergabung untuk membentuk molekul. Dengan perkembangan teori zat, John Dalton memperkenalkan simbol-simbol yang lebih sederhana, didasarkan oleh lingkaran, yang digunakan untuk menggambarkan molekul.
Sistem yang saat ini digunakan diperkenalkan oleh Berzelius. Dalam sistem tipografi tersebut, simbol kimia yang digunakan adalah singkatan dari nama Latin (karena waktu itu Bahasa Latin merupakan bahasa sains); misalnya Fe adalah simbol untuk unsur ferrum (besi), Cu adalah simbol untuk unsur Cuprum (tembaga), Hg adalah simbol untuk unsur hydrargyrum (air raksa), dan sebagainya.
Simbol kimia digunakan secara internasional, meski nama-nama unsur diterjemahkan antarbahasa. Huruf pertama simbol kimia ditulis dalam huruf kapital, sedangkan huruf selanjutnya (jika ada) ditulis dalam huruf kecil.

 Simbol non-unsur

Non unsur, khususnya dalam kimia organik dan organometalik, seringkali menggunakan simbol yang terinspirasi oleh simbol-simbol unsur kimia. Berikut adalah contohnya:
Cy - sikloheksil; Ph - fenil; Bz - benzoil; Bn - benzil; Cp - Siklopentadiena; Pr - propil; Me - metil; Et - etil; Tf - triflat; Ts - tosil; Hb - hemoglobin.

 Kelimpahan

Unsur	Ppm (w/w)
Hidrogen	739,000
Helium	240,000
Oksigen	10,400
Karbon	4,600
Neon	1,340
Besi	1,090
Nitrogen	960
Silikon	650
Magnesium	580
Sulfur	440
Kalium	210
Nikel	100

KIMIA INTI DAN RADIOKIMIA

KIMIA INTI DAN RADIOKIMIA

Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti.

Radiokimia mempelajari penggunaan teknik-teknik kimia dalam mengkaji zat radioaktif dan pengaruh kimiawi dari radiasi zat radioaktif tersebut.

Radioaktivitas adalah fenomena pemancaran partikel dan atau radiasi elektromagnetik oleh inti yang tidak stabil secara spontan .

Semua unsur yang memiliki nomor atom lebih besar dari 83 adalah radioaktif.

Peluruhan radioaktif terjadi melalui pemancaran partikel dasar secara spontan.

Contoh: polonium-210 meluruh spontan menjadi timbal-206 dengan memancarkan sebuah partikel α

Transmutasi inti dihasilkan dari pemboman inti oleh neutron, proton, atau inti lain.

Contoh: konversi nitrogen-14 atmosfer menjadi karbon-14 dan hidrogen

Nukleon : partikel-partikel penyusun inti, yaitu proton dan neutron

Nuklida : suatu spesies nuklir tertentu, dengan lambang:

Z = nomor atom

A = nomor massa = jumlah proton + neutron

N = neutron, biasanya tidak ditulis karena N = A-Z

Isotop : kelompok nuklida dengan nomor atom sama

Isobar : kelompok nuklida dengan nomor massa sama

Isoton : kelompok nuklida dengan neutron sama

Partikel Dasar yang umumnya terlibat dalam reaksi inti:

Nama	Lambang	Nomor atom	Nomor massa	Massa (sma)
Proton	P atau H	1	1	1,00728
Neutron	N	0	1	1,00867
Elektron	e	-1	0	0,000549
Negatron	β	-1	0	0,000549
Positron	β	+1	0	0,000549
Partikel alpha	He atau α	2	4	4,00150

Gelombang elektromagnet yang biasa terlibat dalam reaksi inti adalah γ (gamma) dengan massa 0 dan muatan 0.

Perbandingan antara reaksi kimia dan reaksi inti

No	Reaksi kimia	Reaksi Inti
1	Atom diubah susunannya melalui pemutusan dan pembentukan ikatan	Unsur (atau isotop dari unsur yang sama) dikonversi dari unsur yang satu ke lainnya
2	Hanya elektron dalam orbital atom atau molekul yang terlibat dalam pemutusan dan pembentukan ikatan	Proton, neutron, elektron dan partikel dasar lain dapat saja terlibat
3	Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan energi yang relatif kecil	Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan energi yang sangat besar
4	Laju reaksi dipengaruhi oleh suhu, tekanan, katalis dan konsentrasi	Laju reaksi biasanya tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan katalis

Aturan dalam penyetaraan reaksi inti;

1. Jumlah total proton ditambah neutron dalam produk dan reaktan harus sama (kekekalan nomor massa)
2. Jumlah total muatan inti dalam produk dan reaktan harus sama (kekekalan nomor atom)

KESTABILAN INTI

Kestabilan inti tidak dapat diramalkan dengan suatu aturan. Namun, ada beberapa petunjuk empiris yang dapat digunakan untuk mengenal inti yang stabil dan yang bersifat radioaktif/tidak stabil, yaitu:

1. Semua inti yang mempunyai proton 84 atau lebih tidak stabil
2. Aturan ganjil genap, yaitu inti yang mempunyai jumlah proton genap dan jumlah neutron genap lebih stabil daripada inti yang mempunyai jumlah proton dan neutron ganjil
3. Bilangan sakti (magic numbers)

Nuklida yang memiliki neutron dan proton sebanyak bilangan sakti umumnya lebih stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif.

Bilangan tersebut adalah:

Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126

Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50 dan 82.

Pengaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil.

4. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton.

PITA KESTABILAN

Grafik antara banyaknya neutron versus banyaknya proton dalam berbagai isotop yang disebut pita kestabilan menunjukkan inti-inti yang stabil. Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton, agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Kebanyakan unsur radioaktif terletak di luar pita ini.

1. Di atas pita kestabilan, Z <>

Untuk mencapai kestabilan :

inti memancarkan (emisi) neutron atau memancarkan partikel beta

2. Di atas pita kestabilan dengan Z > 83, terjadi kelebihan neutron dan proton

Untuk mencapai kestabilan :

Inti memancarkan partikel alfa

3. Di bawah pita kestabilan, Z <>

Untuk mencapai kestabilan :

Inti memancarkan positron atau menangkap elektron

ENERGI PENGIKAT INTI

Satu ukuran kuantitatif dari stabilitas inti adalah energi ikatan inti (nuclear binding energy, yaitu energi yang diperlukan untuk memecah inti menjadi komponen-komponennya, proton dan neutron. Kuantitas ini menyatakan konversi massa menjadi energi yang terjadi selama berlangsungnya reaksi inti eksotermik yang menghasilkan pembentukan inti .

Konsep energi ikatan berkembang dari kajian sifat-sifat inti yang menunjukkan bahwa massa inti selalu lebih rendah dibandingkan jumlah massa nukleon.

Contoh : isotop fluorine (F), intinya memiliki 9 proton, 9 elektron dan 10 neutron dengan massa atom yang terukur sebesar 18, 9984 sma.

Analisis perhitungan teoritis massa atom F:

Massa atom = (9 x massa proton) +(9 x massa elektron) + (10 x massa neutron)

= (9 x 1,00728 sma) + ( 9 x 0,000549 sma) + (10 x 1,00867)

= 19, 15708 sma

Harga massa atom F berdasarkan perhitungan ternyata lebih besar dibandingkan dengan massa atom terukur, dengan kelebihan massa sebesar 0,1578 sma.

Selisih antara massa atom dan jumlah massa dari proton, elektron dan neutron disebut cacat massa (mass defect).

Menurut teori relativitas, kehilangan massa muncul sebagai energi (kalor) yang dilepas ke lingkungan. Banyaknya energi yang dilepas dapat ditentukan berdasarkan hubungan kesetaraan massa-energi Einstein ( E = m c²).

ΔE = Δm c²

Dengan faktor konversi : 1 kg = 6,022 x 10²⁶ sma

1 J = 1 kg m²/s²

Untuk atom F tersebut:

ΔE =( -0,1578 sma) (3x 10⁸ m/s)²

= (-1,43 x 10¹⁶ sma m²/s²) x (1 kg/6,022 x 10²⁶ sma) x (1 J/1 kg m²s²)

= -2,37 x 10^-11 J

Ini merupakan banyaknya energi yang dilepas bila satu inti fluorin-19 dibentuk dari 9 proton dan 10 neutron. Energi yang diperlukan untuk menguraikan inti menjadi proton dan neutron yang terpisah adalah sebesar -2,37 x 10^-11 J. Untuk pembentukan 1 mol inti fluorin, energi yang dilepaskan adalah:

ΔE = (-2,37 x 10^-11 J) (6,022 x 10²³/mol)

= -1,43 x 10¹³ J/mol

Dengan demikian, energi ikatan inti adalah 1,43 x 10¹³ J/mol untuk 1 mol inti fluorin-19, yang merupakan kuantitas yang sangat besar bila dibandingkan dengan entalpi reaksi kimia biasa yang hanya sekitar 200 kJ.

RADIOAKTIVITAS ALAMI

Disintegrasi inti radioaktif sering merupakan awal dari deret peluruhan radioaktif, yaitu rangkaian reaksi inti yang akhirnya menghasilkan pembentukan isotop stabil. Misalnya adalah deret peluruhan uranium-238 hingga menghasilkan timbal-206 yang stabil.

Jenis-jenis peluruhan radioaktif meliputi; peluruhan(pemancaran) alfa, peluruhan negatron, peluruhan positron, penangkapan elektron, peluruhan gamma, pemancaran neutron, pemancaran neutron terlambat dan pembelahan spontan.

Pembelahan spontan hanya terjadi pada nuklida-nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda, misal Cf-254 membelah spontan menjadi Mo-108 dan Ba-142 dengan memancarkan 4 neutron.

Kinetika Peluruhan Radioaktif

Semua peluruhan radioaktif mengikuti kinetika orde pertama, sehingga laju peluruhan radioaktif pada setiap waktu t adalah:

Laju peluruhan pada waktu t = λN

λ = konstanta laju orde pertama

N = banyaknya inti radioaktif pada waktu t

ln N_t/N₀ = - λt

dengan waktu paruh : t_1/2 = 0,693/λ

TRANSMUTASI INTI

Pada tahun 1919, Rutherford berhasil menembak gas nitrogen dengan partikel alfa dan menghasilkan hidrogen dan oksigen. Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama, yaitu perubahan satu unsur menjadi unsur lain. Coba tuliskan reaksinya!

Pada tahun 1934, Irene Joliot-Curie, berhasil membuat atom fosfor yang bersifat radioaktif dengan menembakkan aluminium dengan sinar alfa yang berasal dari polonium.

Beberapa contoh reaksi inti:

1) Penembakan atom litium-7 dengan proton menghasilkan 2 atom helium-4

2) Penembakan nitrogen-14 dengan neutron menghasilkan karbon-14 dan hidrogen

3) Penembakan aluminium-27 dengan proton menghasilkan magnesium-24 dan helium-4

Coba Anda tulis persamaan reaksinya!

Keaktifan (A)

Keaktifan suatu cuplikan radioaktif dinyatakan sebagai jumlah disintegrasi(peluruhan) per satuan waktu. Keaktifan tidak lain adalah laju peluruhan dan berbanding lurus dengan jumlah atom yang ada.

A = λ N

Satuan keaktifan adalah Curie (Ci) yang didefinisikan sebagai keaktifan dari 3,7 x 10¹⁰ disintegrasi per detik.

Satuan SI untuk keaktifan adalah becquerel dengan lambang Bq

1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq

Keaktifan jenis adalah jumlah disintegrasi per satuan waktu per gram bahan radioaktif.

Dosis Radiasi

Untuk menyatakan jumlah atau dosis radiasi yang diserap oleh zat-zat ditetapkan satuan untuk dosis. Di Amerika, satuan dosis yang umum adalah rad dengan lambang rd.

Satu rad setara dengan penyerapan 10^-5 J per gram jaringan.

Satuan SI untuk dosis adalah gray dengan lambang Gy. Satu gray setara dengan energi sebanyak 1 joule yang diserap oleh setiap kg zat.

Radiasi neutron lebih berbahaya dari radiasi beta dengan energi dan intensitas yang sama. Untuk membedakan pengaruh radiasi digunakan satuan rem (radiation equivalen of man).

Satu rad sinar alfa lebih merusak daripada satu rad sinar beta. Oleh karena itu rad biasanya dikalikan dengan faktor yang mengukur kerusakan biologi relatif yang disebabkan oleh radiasi. Faktor ini disebut RBE (Relative Biologycal Effetiveness of Radiation). Hasil kali rad dan RBE menghasilkan dosis efektif yang disebut rem (Rontgen Equivalent for Man).

Satu rem suatu macam radiasi akan menghasilkan pengaruh biologi yang sama.

Contoh:

Dosis 0 – 20 rem pengaruh kliniknya tidak terdeteksi , dosis 20-50 sedikit pengaruh pengurangan sementara butir darah putih, dosis 100-200 terdapat pengaruh banyak pengurangan butir darah putih dan pada dosis lebih dari 500 rem dapat menyebabkan kematian.

FISI INTI

Fisi inti (nuclear fission) /reaksi fisi adalah proses di mana suatu inti berat (nomor massa >200) membelah diri membentuk inti-inti yang lebih kecil dengan massa menengah dan satu atau lebih neutron. Karena inti berat kurang stabil dibandingkan produknya, proses ini melepaskan banyak energi.

Reaksi fisi uranium-235:

Sebagai contoh adalah energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram uranium-235 adalah ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500 ton batubara.

Selain besarnya jumlah energi yang besar, ciri penting dari fisi uranium-235 adalah adanya kenyataan bahwa lebih banyak neutron yang dihasilkan dibandingkan dengan yang semula ditangkap dalam prosesnya. Sifat ini memungkinkan berlangsungnya reaksi rantai inti, yaitu serangkaian reaksi fisi 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 waktu kurang dari satu detik, reaksi dapat menjadi tak terkendali, membebaskan banyak sekali kalor ke lingkungan. Agar reaksi rantai terjadi, harus ada cukup uranium-235 dalam sampel untuk menangkap neutron, sehingga dikenal istilah massa kritis, yaitu massa minimum material terfisikan yang diperlukan untuk membangkitkan reaksi rantai inti yang dapat berlangsung sendiri.

APLIKASI FISI INTI

Bom Atom

Penerapan pertamakali fisi inti ialah dalam pengembangan bom atom. Faktor krusial dalam rancangan bom ini adalah penentuan massa kritis untuk bom itu. Satu bom atom yang kecil setara dengan 20.000 ton TNT. Massa kritis suatu bom atom biasanya dibentuk dengan menggunakan bahan peledak konvensional seperti TNT tersebut, untuk memaksa bagian-bagian terfisikan menjadi bersatu. Bahan yang pertama diledakkan adalah TNT, sehingga ledakan akan mendorong bagian-bagian yang terfisikan untuk bersama-sama membentuk jumlah yang lebih besar dibandingkan massa kritis.

Uranium-235 adalah bahan terfisikan dalam bom yang dijatuhkan di Hiroshima dan plutonium-239 digunakan dalam bom yang meledak di Nagasaki.

Reaktor Nuklir

Suatu penerapan damai tetapi kontroversial dari fisi inti adalah pembangkitan listrik menggunakan kalor yang dihasilkan dari reaksi rantai terbatas yang dilakukan dalam suatu reaktor nuklir. Ada 3 jenis reaktor nuklir yang dikenal, yaitu:

1. Reaktor air ringan. Menggunakan air ringan (H₂O) sebagai moderator (zat yang dapat mengurangi energi kinetik neutron).
2. Reaktor air berat. Menggunakan D₂O sebagai moderator.
3. Reaktor Pembiak (Breeder Reactor). Menggunakan bahan bakar uranium, tetapi tidak seperti reaktor nuklir konvensional, reaktor ini menghasilkan bahan terfisikan lebih banyak daripada yang digunakan.

FUSI INTI

Fusi inti (nuclear fusion) atau reaksi fusi adalah proses penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar. Reaksi ini relatif terbebas dari masalah pembuangan limbah.

Dasar bagi penelitian pemakaian fusi inti untuk produksi energi adalah perilaku yang diperlihatkan jika dua inti ringan bergabung atau berfusi membentuk inti yang lebih besar dan lebih stabil, banyak energi yang akan dilepas selama prosesnya.

Fusi inti yang terus-menerus terjadi di matahari yang terutama tersusun atas hidrogen dan helium.

Reaksi fusi hanya terjadi pada suhu yang sangat tinggi sehingga reaksi ini sering dinamakan reaksi termonuklir. Suhu di bagian dalam matahari mencapai 15 juta^oC!!!!!!

Aplikasi Fusi Inti yang telah dikembangkan adalah bom hidrogen.

PENGGUNAAN RADIOISOTOP

Radioisotop adalah isotop suatu unsur yang radioaktif yang memancarkan sinar radioaktif. Isotop suatu unsur baik yang stabil maupun radioaktif memiliki sifat kimia yang sama.

Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagai sumber radiasi /sumber sinar.

Berikut beberapa contoh penggunaan radioisotop dalam berbagai bidang:

1. Bidang kimia

Teknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia seperti esterifikasi dan fotosintesis.

Penetapan struktur senyawa kimia seperti ion tiosulfat.

Analisis pengenceran isotop dan analisis pengaktifan neutron (dalam bidang perminyakan, pengendalian polusi, obat-obatan, geologi, elektronika, kriminologi, oseanografi dan arkeologi).

2. Bidang kedokteran

Isotop natrium-24 digunakan untuk mengikuti peredaran darah dalam tubuh manusia , mempelajari kelainan pada kelenjar tiroid dengan isotop I-131, menentukan tempat tumor otak dengan radioisotop fosfor, Fe-59 untuk mengukur laju pembentukan sel darah merah. Kobalt-60 digunakan untuk pengobatan kanker, teknetium-99 untuk alat diagnostik gambaran jantung, hati dan paru-paru pasien.

3. Bidang pertanian

Radiasi gamma dapat digunakan untuk memperoleh bibit unggul dan radiisotop fosfor untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh tanaman.

4. Bidang Industri

Untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam dalam tanah atau beton, menentukan keausan atau keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan antar logam,

5. Penentuan umur batuan atau fosil

Tanaman lerak (Sapindus rarak)
termasuk tumbuhan raksasa dengan tinggi yang bisa mencapai 42 meter dengan diameter batang sekitar 1 meter. Daun berbentuk bulat telur sampai langset. Perbungaanya majemuk, malai, terdapat di ujung batang, dan berwarna putih kekuningan. Buahnya berbentuk bundar seperti kelereng. Buah yang tua (masak) berwarna cokelat kehitaman, dengan permukaan buah yang licin dan mengkilap. Bijinya bundar dan berwarna hitam. Daging buahnya sedikit berlendir, tetapi mengeluarkan aroma wangi.

Buah lerak dahulu dikenal sebagai bahan untuk mencerahkan warna yang berasal dari soga (pewarna alami), seperti kain batik. Batik yang dicuci dengan buah lerak akan memiliki kualitas warna yang tetap baik dan awet. Lerak juga kerap digunakan untuk mencuci bahan-bahan dari kuningan, tembaga, bahkan emas.
Para ahli botani mengelompokkan lerak sebagai tanaman biopestisida, karena sangat baik untuk digunakan untuk obat pembunuh serangga atau pembasi cacing tanah. Daging buahnya mengandung saponin yang bersifat biopestisida. Bijinya mengandung minyak. Larak juga bisa digunakan sebagai sabun wajah untuk mengurangi jerawat. Berikut beberapa kegunaan buah lerak yang dapat dibuat sendiri.

Untuk mencuci pakaian batik
Keringkan buah lerak, kemudian ditumbuk halus dan dicampur air hangat. Larutan ini dapat digunakan untuk merendam batik selama semalam. pencucian batik dengan ekstra buah lerak terbukti mampu mempertahankan kualitas kain seperti saat dibuat.

Untuk memcuci pakaian biasa
Lerak juga dapat digunakan untuk memcuci pakaian biasa, bahkan membuat pakaian lebih awet karena tidak mengandung bahan-bahan deterjen. Masukkan 3-5 buah lerak kedalam 4 (empat) gelas air panas, lalu diremas-remas sampai muncul saponin atau buih-buih alami.
Campurkan cairan saponin itu ke tempat cucian yang sudah diisi air. Saponin ini bekerja sebagai surfaktan, yang membuat air cucian “lebih basah”. Akibatnya saponin mudah masuk ke dalam serat-serat kain yang sudah dicuci, mengikat kotoran yang melekat, dan dan melepas kotoran tadi dari air cucian.

Untuk mesin cuci
Penggunaan lerak dalam mesin cuci caranya, masukkan 3-5 buah lerak ke kantong kain yang tersedia, lalu masukkan kedalam mesin cuci. Hindari penggunaan deterjen, bahan pengharum (fragrance), maupun pelembut (softener).
Atur suhu air pada keadaan dingin/sedang dengan putaran normal, lalu mulailah mencuci. Agar bekerja efektif dan normal, usahakan lerak dapat bersirkulasi secara bebas dan tidak terjebak dalam lipatan kain berukuran besar (sprei).
Untuk mengharumkan pakaian, anda dapat menambahkan beberapa tetes essential oil yang disukai. Jika mesin cuci, buah lerak dapat digunakan untuk 3 (tiga) kali pemakaian.

Untuk membersihkan piranti dapur
Untuk membersihkan piranti dapur, hancurkan 5 (lima) buah lerak menggunakan palu atau diiris-iris dengan pisau. Lerak yang hancur ini diseduh dengan 300 ml air panas, biarkan hingga dingin, kemudian disaring.
Larutan yang disaring merupakan konsentrat saponin dari lerak, dan dapat digunakan untuk membersihkan piranti dapur, lantai, maupun barang kerajinan.

Biopestisida
Saponin termasuk dalam bioinsektisida (pembasmi nyamuk alami) dan biopestisida (pembasmi hama). Untuk membasmi nyamuk, bahan yang diperlukan hanya buah/biji lerak serta etanol 90%. Buah dan biiji dikeringkan, kemudian ditumbuk hingga menjadi serbuk.
Larutkan 10 gram lerak kedalam 100 ml etanol 90%. Jika anda ingin membuat 1 liter, berarti takaran serbuk 100 gram. Cairan hasil ekstraksi ini dapat dipakai untuk mengendalikan jentik nyamuk, mematikan nyamuk dewasa, dan bersifat sebagai repelen yang dapat mencegah kehadiran nyamuk.
Untuk mencegah demam berdarah, cukup dicampurkan kedalam bak. Jika ingin digunakan untuk mencegah dan mengusir nyamuk, tuangkan larutan kedalam sprayer yang hanya dijual di pasaran.

Itulah beberapa kegunaan dari buah lerak yang sudah jarang diketahui oleh sebagian besar dari kita. Beberapa produk olahan buah lerak saat ini sudah dijual. Mulai dari sabun wajah, sabun cuci pakaian (nondeterjen), obat nyamuk, shampoo pencuci batik, dan lain-lain. Sebagian produk ini dijual melalui online store, tetapi banyak pula yang tersebar disejumlah toko, mini market, dan supermarket. Di Yogyakarta salah satu penjual olahan buah lerak ini adalah Mirota Batik di Jl. C. Simanjuntak, Yogyakarta.

Katanya serai dan honje (kecombrang) juga bisa dipakai buat sabun

KOROSI BESI
Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi^[rujukan?].
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya Zink dan Magnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat tersebut.

1. Pengecatan. Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.
2. Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.
3. Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.
4. Tin Plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.
5. Galvanisasi (pelapisan dengan Zink). Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.
6. Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.
7. Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.