TUGAS RADIOKIMIA Pemanfaatan Radioisotop Dalam Bidang Geologi
Presented by: Apriana Indi R Artista Eka W Beti Mulyani Dyah Wulandari Eni Dwi H Heri Widodo Imtihani N F
( X3307008 ) ( X3307010 ) ( X3307011 ) ( X3307014 ) ( X3307018 ) ( X3307022 ) ( K3307030 )
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
Radiasi adalah pancaran energi melalui materi dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik. Cahaya dan panas matahari adalah contoh radiasi alam yang bahkan sangat kita butuhkan. Radiasi bentuk lain yang akrab dengan kehidupan kita adalah radiasi gelombang mikro yang digunakan untuk memasak (oven microwave), dan untuk navigasi (radar),dll.
Produksi Radioisotop Radioisotop yang sering digunakan dalam berbagai bidang kebutuhan manusia seperti bidang kesehatan, pertanian, hidrologi dan industri, pada umumnya tidak terdapat di alam, karena kebanyakan umur paronya relatif pendek. Selain itu, radioisotop dapat juga diproduksi menggunakan akselerator melalui proses reaksi antara inti atom tertentu dengan suatu partikel, misalnya alpha, neutron, proton atau partikel lainnya.
Di PTNBR untuk memproduksi radioisotop digunakan reaktor TRIGA Mark II dengan daya maksimum sebesar 2000 kW yang mempunyai kerapatan (fluks) neutron mencapai orde 1012n.cm-2.s-1 di daerah tempat iradiasi isotop. Penempatan target ke dalam reaktor serta pengambilannya dilakukan dengan cara mekanis menggunakan alat pancing. Fasilitas lain untuk menunjang produksi radioisotop adalah processing box yang terbuat dari timbal, beton atau bahan lain yang dapat menahan/mengurangi paparan radiasi dari radioisotop yang dibuat. Selain itu remote handling tong, digunakan untuk menggantikan fungsi tangan.
SIFAT-SIFAT RADIOISOTOP
Radioisotop senantiasa memancarkan radiasi di manapun dia berada dan mudah dideteksi Laju peluruhan tiap satuan waktu (radioaktivitas) hanya merupakan fungsi jumlah atom radioisotop yang ada, tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan baik temperatur, tekanan, pH dan sebagainya. Intensitas radiasi ini tidak bergantung pada bentuk kimia atau senyawa yang disusunnya. Radioisotop memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan isotop lain sehingga sifat kimia yang dimiliki radioisotop sama dengan isotop-isotop lain dari unsur yang sama. Radiasi yang dipancarkan, utamanya radiasi gamma, memiliki daya tembus yang besar.
Penentuan umur benda yang mempunyai asal biologis dapat dilakukan dengan metode yang berdasarkan peluruhan zat radioaktif. Metode ini lebih dikenal dengan teori pertanggalan radiokarbon atau carbon dating. Teori tersebut berdasarkan aktivitas karbon (C-14) yang masih terdapat pada material kuno yang akan dicari umurnya. Benda (material) kuno yang akan dicari umurnya bisa berupa tulang-belulang, kayu sisa bangunan, tanaman, binatang dan alatalat yang dipakai manusia (terutama dari kayu).
Radiokarbon dibentuk oleh sinar kosmik
Sinar kosmik merupakan inti atomik berenergi tinggi. Sinar kosmik ini mempunyai komponen utama, salah satunya adalah proton (p atau 1H1) yang bergerak menembus galaksi kita. Proton dengan jumlah sekitar 1018 diantaranya sampai ke bumi tiap detik. Ketika sinar itu memasuki atmosfer, maka akan terjadi tumbukan inti atom yang berada pada lintasannya sehingga menimbulkan hujan partikel sekunder. Di antara partikel sekunder ini terdapat neutron yang timbul dari inti target (sasaran) yang berdisintegrasi. Masing-masing neutron dapat bereaksi unsur di dalam atmosfer seperti inti nitrogen untuk membentuk radiokarbon dengan pemancaran proton.
Semua makhluk hidup mengandung radiokarbon • Binatang yang memakan tanaman menjadikan binatangpun menjadi radioaktif. Begitu pula manusia. Percampuran radioakrbon demikian efisien sehingga tanaman dan binatang mempunyai proporsi C-14 terhadap karbon biasa (C-12) yang sama. Manusia dan binatang selama masih hidup akan selalu makan karbohidrat, yang berarti juga selalu mengonsumsi C-14. • Namun, setelah mati, mayat atau jasadnya tidak lagi menyerap radiokarbon, dan radiokarbon yang dikandungnya terus-menerus meluruh menjadi N-14. Jika suatu saat jasad manusia atau hewan ditemukan dalam bentuk fosil, maka lama fosil terpendam (sejak mati hingga ditemukan) dapat dihitung berdasarkan persamaan peluruhan radioaktif: A = Ao e-t Atau t = (1/)(ln (Ao/A))
Metode dengan teori pertanggalan radiokarbon ini memungkinkan untuk menentukan umur jasad manusia yang telah maninggal (mumi), alat-alat kayu, pakaian, kulit, batubara dan benda-benda lain kebudayaan purba sampai yang umurnya sampai 50.000 tahun, sekitar 9 kali umur paro C-14. Oleh karena itu, para ahli geologi harus memakai nuklida radioaktif yang umur-paronya jauh lebih panjang, terutama K40 (Kalium), Rb-87 (Rubidium) atau U-238 (Uranium). Secara berurutan, masing-masing dari ketiga nuklida-induk tersebut akan menghasilkan niklida-anak: Ar-40 (Argon), Sr-87 (Strontium), Pb-206 (Timbal). Metode: 1) 2) 3)
K-Ar [Kalium Argon (umur-paro = 1,3 x 109 tahun)] Rb-Sr [Rubidium Strontium (umur-paro = 4,7 x 1010 tahun)] U-Pb [Uranium Timbal (umur-paro = 4,5 x 109 tahun)]
Dengan metode ini, tampak bahwa umur benda kuno yang berusia jutaan tahun dapat diketahui. Aplikasi ini pernah dilakukan dalam bidang Arkeologi. Penelitian terhadap fosil Meganthropus Modjokertoensis yang ditemukan di Mojokertao, Jawa Timur pada tahun 1952. Berdasarkan metode K-Ar, diketahui bahwa umur fosil tersebut adalah 1,9 tahun. Penelitian serupa juga pernah dilakukan pada fosil Hominid Zijanthropus Boisei (Tanzania, Afrika) pada tahun 1952. Hasilnya, umur fosil tersebut adalah 1,75 tahun. Di bidang arkeologi, radioisotop memiliki peran yang masih sulit digantikan oleh metode lain. Radioisotop berperan dalam menentukan usia sebuah fosil. Hal ini dikarenakan makhluk hidup tersebut masih terlibat dalam siklus karbon di alam. Radioisotop memberikan manfaat besar pula di bidang pertambangan. Pada pertambangan minyak bumi, radioisotop membantu mencari jejak air di dalam lapisan batuan.
Ada empat cara menghitung umur fosil dinosaurus : 1) Stratigrafi. Ini yang paling kuno. Mempelajari berapa dalamnya fosil terkubur. 2) Pengamatan fluktuasi medan magnet bumi. Tiap lapisan batuan memiliki medan magnet berbeda karena seiring waktu medan magnet bumi terus bergeser. 3) Melakukan penghitungan radioisotop dari batuan beku disekitar fosil. 4) Memakai fosil penunjuk - beberapa fosil umum sering berdampingan dengan dinosaurus. Idealnya keempat metode harus dipakai sekaligus sehingga hasilnya teliti.
