APLIKASI RADIOAKTIF DI BERBAGAI BIDANG
1. Aplikasi di bidang kimia
Teknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia esterifikasi, fotosintesis dan kesetimbangan dinamis.
Reaksi Esterifikasi.
Reaksi esterifikasi yaitu reaksi pembentukan suatu ester yang dapat dibentuk dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dan suatu alkohol. Esterifikasi berkataliskan asam dan merupakan reaksi yang reversibel. Asam karboksilat bereaksi dengan alkohol membentuk ester dan air.
Berdasarkan penelitian diketahui bahwa pada reaksi esterifikasi, atom O yang membentuk senyawa H2O berasal dari asam karboksilat. Adapun atom O yang membentuk senyawa ester berasal dari alcohol.
Kesetimbangan Dinamis.
Kesetimbangan dinamis kimia bersifat dinamis artinya bahwa dalam keadaan setimbang reaksi tetap berlangsung dengan laju yang sama pada kedua arah. Hal itu dapat dibuktikan sebagai berikut. Perhatikan kesetimbangan PbI2 (timbal (II) klorida) padat dan larutan jenuhnya yang mengandung Pb2+(aq) dan I-(aq) persamaannya:
PbI2(s) → Pb2+(aq) + 2I-(aq)
Ke dalam tabung yang berisi PbI2 padat non radioaktif tambahkan larutan yang berisi ion iodida radioaktif (131I) hingga jenuh, kocok campuran dan biarkan beberapa lama.
Saring campuran dan keringkan endapan tersaring. Jika dianalisis maka dalam padatan PbI2 akan terdapat PbI2 yang radioaktif. Hal ini menunjukan bahwa dalam larutan jenuh tedapat keadaan setimbang dinamis antara padatan dan ion-ionnya.
2. Aplikasi di bidang kimia analitik
Analisis/Titrasi Radiometri
Analisis radiometri adalah cara analisis kimia untuk unsur atau zat tak radioaktif dengan jalan penambahan zat radioaktif dan Analisis radiometri ini digunakan untuk menentukan kadar zat yang sangat rendah dalam suatu campuran.
Penentuan kadar Ag+ ataupun Cl- dapat menggunakan radioisotop. Jika yang ingin ditentukan kadar Cl- maka yang digunakan adalah Ag dalam bentuk radioisotop (110Ag+) dan jika yang ingin ditentukan kadar Ag maka yang digunakan ion radioklor.
Pada titrasi radiometri, isotop dapat digunakan sebagai petunjuk akhir titrasi. Misalnya pada titrasi penentuan ion Cl- dan ion Ag+ membentuk endapan AgCl. Baik titran maupun cuplikan dapat mengandung komponen radioaktif.
Analisis pengenceran isotop
Analisis pengenceran isotop untuk menentukan kadar suatu zat dengan cara menambahkan zat radioaktif yang sudah diencerkan ke dalam zat yang akan ditentukan kadarnya.
Pengenceran isotop adalah pengenceran bahan target yang dilakukan dengan menambahkan isotopnya. Pengenceran isotop digunakan untuk mengurangi cacat radiasi dan analisis yang memanfaatkan perubahan rasio isotop.
Pada analisis pengenceran isotop, kedalam suatu larutan yang akan dianalisis ditambahkan suatu larutan yang mengandung suatu spesi radioaktif yang diketahui jumlahnya dan zat yang tidak diketahui. Kemudian zat tersebut di pisahkan, lalu keradioaktifannya ditentukan.
Analisis pengaktifan neutron
Analisis pengaktifan neutron adalah analisis unsur-unsur dalam sampel yang didasarkan pada pengubahan isotop stabil oleh isotop radioaktif melalui pemboman sampel oleh neutron atau proses pengaktifan neutron dapat diartikan juga sebagai proses reaksi inti dimana unsur-unsur yang semula tidak radioaktif berubah sifat fisikanya menjadi radioaktif sehingga dapat memancarkan radiasi. Proses aktivasi yang paling umum disebabkan oleh penyerapan neutron oleh inti atom suatu unsur, dan unsur yang teraktivasi akan menjadi radioaktif yang dapat memancarkan radiasi, umumnya adalah radiasi gamma. Reaksi pengaktifan jenis ini juga sering disebut sebagai reaksi neutron-gamma, karena penyerapan neutron oleh unsur akan diikuti oleh pemancaran radiasi gamma dari unsur tersebut.
Analisis pengaktifan neutron dilakukan untuk menentukan zat yang berkadar rendah dengan cara menembak unsur yang dimaksud agar menghasilkan radioisotop dan memancarakan sinar. Contohnya digunakan untuk mengidentifikasi apakah seseorang itu mati wajar atau diracun, dapat dianalisis berdasarkan runutan unsur dalam rambut. Ini dapat dilakukan dengan cara menentukan jumlah dan posisi unsur dalam rambut secara seksama sehingga dapat diketahui penyebab kemetian orang itu.
3. Aplikasi di bidang arkeologi
Di bidang arkeologi, radioisotop memiliki peran yang masih sulit digantikan oleh metode lain. Radioisotop berperan dalam menentukan usia sebuah fosil. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari jejak radioisotop karbon-14. Ketika makhluk hidup masih hidup, kandungan radioisotop karbon-14 dalam keadaan konstan, sama dengan kandungan di atmosfer bumi yang terjaga konstan karena pengaruh sinar kosmis pada sekitar 14 dpm ( disintegrations per minute) dalam 1 gram karbon. Hal ini dikarenakan makhluk hidup tersebut masih terlibat dalam siklus karbon di alam. Namun, sejak makhluk hidup itu mati, dia tidak terlibat lagi ke dalam siklus karbon di alam. Sebagai akibatnya, radioisotop karbon-14 yang memiliki waktu paro 5730 tahun mengalami peluruhan terus menerus. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari kandungan karbon-14 di dalamnya. Jika kandungan tinggal separonya, maka dapat diketahui dia telah berusia 5730 tahun.
4. Aplikasi di bidang kedokteran
Perunut juga digunakan untuk diagnosis dalam kedokteran. Natrium-24 (pemancar β dengan waktu paruh 14,8 jam) yang disuntikkan ke dalam aliran darah sebagai larutan garam dapat dipantau untuk merunut aliran darah dan mendeteksi kemungkinan penyumbatan atau penyempitan dalam system peredaran. Iodin-131 (pemancar β dengan waktu paruh 8 hari) telah digunakan untuk menguji aktivitas kelenjar tiroid.
Teknetium ialah salah satu unsur yang paling bermanfaat dalam pengobatan nuklir. Walaupun teknetium merupakan logam transisi, semua isotopnya radioaktif.
Natrium-24 (Na-24) digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah. Larutan NaCl yang tersusun atas Na-24 dan Cl yang stabil disuntikkan ke dalam darah dan aliran darah dapat diikuti dengan mendeteksi sinar yang dipancarkan, sehingga dapat diketahui jika terjadi penyumbatan aliran darah.
Xenon-133 (Xe-133) digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru.
Phospor-32 (P-32) digunakan untuk mendeteksi penyakit mata, tumor, dan lain-lain. Serta dapat pula mengobati penyakit polycythemia rubavera, yaitu pembentukan sel darah merah yang berlebihan. Dalam penggunaanya isotop P-32 disuntikkan ke dalam tubuh sehingga radiasinya yang memancarkan sinar beta dapat menghambat pembentujan sel darah merah pada sum-sum tulang belakang.
Sr-85 untuk mendeteksi penyakit pada tulang.
Se-75 untuk mendeteksi penyakit pankreas.
Kobalt-60 (Co-60) sumber radiasi gamma untuk terapi tumor dan kanker. Karena sel kanker lebih sensitif (lebih mudah rusak) terhadap radiasi radioisotop daripada sel normal, maka penggunakan radioisotop untuk membunuh sel kanker dengan mengatur arah dan dosis radiasi.
Kobalt-60 (Co-60) dan Skandium-137 (Cs-137), radiasinya digunakan untuk sterilisasi alat-alat medis.
Ferum-59 (Fe-59) dapat digunakan untuk mempelajari dan mengukur laju pembentukan sel darah merah dalam tubuh dan untuk menentukan apakah zat besi dalam makanan dapat digunakan dengan baik oleh tubuh.
5. Aplikasi di bidang pertanian
Dalam bidang pemuliaan tanaman pembentukan bibit unggul dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi. Misalnya, pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis terkecil yang tidak membawa pengaruh hingga dosis terbesar yang mematikan, (Biji tumbuh). Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditanam berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya. Selanjutnya akan dipilh varietas yang dikehendaki, misalnya yang tahan hama, berbulir banyak dan berumur pendek. Dalam bidang pertanian, radiasi yang dihasilkan juga digunakan untuk pemberantasan hama dan pemulihan tanaman.
Pembentukan Bibit Unggul
Dalam bidang pertanian, radiasi gamma dapat digunakan untuk memperoleh bibit unggul. Sinar gamma menyebabkan perubahan dalam struktur dan sifat kromosom sehingga memungkinkan menghasilkan generasi yang lebih baik, misalnya gandum dengan yang umur lebih pendek.
Pemupukan dan Pemberantasan Hama dengan Serangga Mandul
Radioisotop fosfor dapat dipakai untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh tanaman. Ada jenis tanaman yang mengambil fosfor sebagian dari tanah dan sebagian dari pupuk. Berdasarkan hal inilah digunakan fosfor radioaktif untuk mengetahui pola penyebaran pupuk dan efesiensi pengambilan fosfor dari pupuk oleh tanaman. Teknik radiasi juga dapat digunakan untuk memberantas hama dengan menjadikan serangga mandul.
Pengawetan Makanan
Pada musim panen, hasil produksi pertanian melimpah. Beberapa dari hasil pertanian itu mudah busuk atau bahkan dapat tumbuh tunas, contohnya kentang. Oleh karena itu diperlukan teknologi untuk mengawetkan bahan pangan tersebut. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan irradiasi sinar radioaktif. Radiasi ini juga dapat mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.
6. Prospeksi sumber daya alam.
Karena sejumlah besar elemen dapat diaktifkan oleh neutron dan dalam proses itu mereka memancarkan radiasi yang energinya karakteristik dari elemen, teknik identitying beberapa unsur dan senyawa mereka dengan neutron probe dikembangkan dengan baik.
a. Prospeksi Air dan Minyak
Sebuah pengeboran dibuat di medan untuk diperiksa dan neutron probe, biasanya (Po + Be) sumber fluks sekitar 107 n / s. Sebagai probe diturunkan untuk kedalaman yang berbeda, neutron menginduksi radioaktivitas dalam elemen hadir dalam berbagai lapisan bumi dan dalam proses aktivasi setiap elemen memancarkan sinar gamma karakteristik. Dengan collimation yang tepat, foton gamma mencapai detektor sintilasi ditempatkan di probe dan baik terlindung oleh mengarah untuk memotong radiasi tersesat. Sinyal setelah amplifikasi dianalisis dengan spektrometer sinar gamma dan dicatat. Dari enrgy dari foton, sifat dari unsur-unsur yang hadir pada kedalaman tertentu diketahui.
b. Beberapa Elemen Lainnya
Beberapa elemen lainnya memancarkan radiasi gamma karakteristik pada aktivasi neutron magnesium: 1,37 MeV; kalium: 1,53 MeV; klorin: 2,15 MeV; kalsium: 3,73 MeV dan belerang: 2,25 MeV.
c. Berlian dan Beryl
Umumnya berlian yang hadir dalam pipa atau pembuluh darah umberlite, sebuah batu basaltik radioaktivitas alami yang sangat lemah dan pipa-pipa ini umumnya dikelilingi oleh granit kuarsa kaya dan yang alami radioaktivitas jauh lebih tinggi. Jadi sementara charting formasi batuan dengan probe yang terdiri dari sebuah counter GM sensitif, penurunan tajam dalam kegiatan dan kebangkitannya kembali secara umum menunjukkan pipa dari basal dan ada kemungkinan ini mengandung berlian.
Beryl adalah mineral alami yang mengandung Beo dalam bentuk kristal transparan menyenangkan hijau heksagonal, dalam kolom besar kadang-kadang. Ini adalah salah satu batu mulia, dan sementara calon salah satu harus menghindari kerusakan tersebut. Keuntungan diambil dari penampang besar untuk reaksi
9Be (γ,n) 2α
dalam prospekting untuk beril. Sebuah sumber energi gamma tinggi sebagai 124Sb atau 140La ditempatkan di prllium adalah uniquelobe dengan detektor neutron dengan 10BF3. Dengan ini berilium teknik unik terdeteksi. Bahkan, sumber neutron laboratorium umum dari 124Sb+, jadi melibatkan reaksi di atas.
d. Uranium dan Torium
Menjadi alami radioaktif, mineral bantalan uranium dan/atau thorium yang mudah terdeteksi dengan counter GM sensitif. Fakta bahwa batuan granit mengandung biasanya 4 g U dan sekitar 13 g Th per ton batu harus diingat sebagai pembentuk latar belakang. Hanya ketika detektor register aktivitas jauh melebihi dari latar belakang bahwa bahan dapat dianggap sebagai sumber yang berguna dari unsur-unsur.
7. Aplikasi industri.
a. Untuk mendeteksi kebocoran pipa
Radioisotop digunakan untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalam tanah atau dalam beton dengan memasukannya ke dalam aliran pipa kebocoran pipa sehingga dapat dideteksi tanpa penggalian tanah atau pembongkaran beton.
b. Untuk menentukan kehausan atau keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan atau logam
Jika bagian pengelasan atau logam ini disinari dengan sinar gamma dan dibalik bahan itu diletakkan film foto maka pada bagian yang terdapat kehausan atau kekeroposan akan memberikan gambar yang tidak merata.
c. Untuk mengetahui adanya cacad pada material
Pada bidang industri aplikasi baja perlu dianggap bahwa semua bahan selalu mengandung cacad. Cacad dapat berupa cacad bawaan dan cacad yang terjadi akibat penanganan yang tidak benar. Cacad pada material merupakan sumber kegagalan dalam industri baja.
Penyebab timbulnya cacad pada material, meliputi desain yang tidak tepat, proses fabrikasi dan pengaruh lingkungan. Desain yang tidak tepat meliputi pemilihan bahan, metode pengerjaan panas yang tidak tepat dan tidak dilakukannya uji mekanik. Proses fabrikasi meliputi keretakan karena penggrindaan, cacad proses fabrikasi dan cacad pengelasan. Kondisi operasi lingkungan meliputi korosi. Untuk mengetahui adanya cacad pada material maka digunakan suatu pengujian material tak merusak yang salah satunya adalah dengan metode radiografi sinar gamma.
Teknik radiografi merupakan salah satu metode pengujian material tak-merusak yang selama ini sering digunakan oleh industri baja untuk menentukan jaminan kualitas dari produk yang dihasilkan. Teknik ini adalah pemeriksaan dengan menggunakan sumber radiasi (sinar-x atau sinar gamma) sebagai media pemeriksa dan film sebagai perekam gambar yang dihasilkan. Radiasi melewati benda uji dan terjadi atenuasi dalam benda uji. Sinar yang akan diatenuasi tersebut akan direkam oleh film yang diletakkan pada bagian belakang dari benda uji. Setelah film tersebut diproses dalam kamar gelap maka film tersebut dapat dievaluasi. Bila terdapat cacad pada benda uji maka akan diamati pada film radiografi dengan melihat perbedaan kehitaman atau densitas.
Pemilihan sumber radiasi berdasarkan pada ketebalan benda yang diperlukan karena daya tembus sinar gamma terhadap material berbeda. Pada sumber pemancar sinar gamma tergantung besar aktivitas sumber. Sedangkan pemilihan tipe film sangat mempengaruhi pemeriksaan kualitas material. Film digunakan untuk merekam gambar material yang diperiksa. Pemilihan tipe film yang benar akan menghasilkan kualitas hasil radiografi yang sangat baik. Pada umumnya kita mengenal dua macam jenis film, yaitu film cepat dan film lambat.
Pada film cepat butir-butirannya besar, kekontrasan dan definisinya kurang baik. Sedangkan pada film lambat butir-butirannya kecil, kekontrasan dan definisinya lebih baik. Penentuan jarak sumber ke film (SFD) juga mempengaruhi hasil kualitas film radiografi. Penghitungan SFD yang tidak benar mempengaruhi tingkat kehitaman atau density hasil film radiografi sehingga akan mempengaruhi tingkat sensitivitas atau tingkat ketelitian.
d. Digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak
Teknik radiografi merupakan teknik yang sering dipakai terutama pada tahap-tahap konstruksi. Pada sektor industri minyak bumi, teknik ini digunakan dalam pengujian kualitas las pada waktu pemasangan pipa minyak/gas serta instalasi kilang minyak. Selain bagianbagian konstruksi besi yang dianggap kritis, Teknik ini digunakan juga pada uji kualitas las dari ketel uap tekanan tinggi serta uji terhadap kekerasan dan keretakan pada konstruksi beton. Radioisotop yang sering digunakan adalah kobal-60 (60Co). Dalam bidang industri, radioisotop digunakan juga sebagai perunut misalnya untuk menguji kebocoran cairan/gas dalam pipa serta membersihkan pipa, yang dapat dilakukan dengan menggunakan radioisotop iodium-131. Radioisotop seng-65 (65Zn) dan fosfor-32 merupakan perunut yang sering digunakan dalam penentuan efisiensi proses industri, yang meliputi pengujian homogenitas pencampuran serta residence time distribution (RTD). Sedangkan untuk kalibrasi alat misalnya flow meter, menentukan volume bejana tak beraturan serta pengukuran tebal material, rapat jenis dan penangkal petir dapat digunakan radioisotop kobal-60, amerisium-241 (241Am) dancesium-137 (137Cs).
e. Pemeriksaan tanpa merusak
Radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk memeriksa cacat pada logam atau sambungan las, yaitu dengan meronsen bahan tersebut. Tehnik ini berdasarkan sifat bahwa semakin tebal bahan yang dilalui radiasi, maka intensitas radiasi yang diteruskan makin berkurang, jadi dari gambar yang dibuat dapat terlihat apakah logam merata atau ada bagian-bagian yang berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga itu film akan lebih hitam.
f. Mengontrol ketebalan bahan
Ketebalan produk yang berupa lembaran, seperti kertas film atau lempeng logam dapat dikontrol dengan radiasi. Prinsipnya sama seperti diatas, bahwa intensitas radiasi yang diteruskan bergantung pada ketebalan bahan yang dilalui. Detektor radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menjadi lebih tebal, maka intensitas radiasi yang diterima detektor akan berkurang dan mekanisme alat akan mengatur penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.
g. Pengawetan bahan
Radiasi juga telah banyak digunakan untuk mengawetkan bahan seperti kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi juga dapat menningkatkan mutu tekstil karena mengubah struktur serat sehingga lebih kuat atau lebih baik mutu penyerapan warnanya. Berbagai jenis makanan juga dapat diawetkan dengan dosis yang aman sehingga dapat disimpan lebih lama.
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, Budiman. 2005. 1700 Bank Soal Bimbingan dan Pemantapan Kimia. Bandung: Yrama Widya.
Arnikar, H.J. 1989. Essentials of Nuclear Chemistry. Second Edition. India: Wiley Eatern Limited.
Astatin. 2010. Kegunaan Radioisotop. http://imperfectionsts.wordpress.com/2010/ 10/17/kegunaan-radioisotop. Diakses pada tanggal 18 Desember 2011.
Awaludin, Rohadi. 2009. Mencari Jejak Menggunakan Radioisotop. http://berita iptek.istecs.org/mencari-jejak-menggunakan-radioisotop/. Diakses pada tanggal 18 Desember 2011.
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti. Jilid 2. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.
Guru muda. 2010. Penggunaan Radioisotop. http://gurumuda.com/bse/ penggunaan-radioisotop. Diakses pada tanggal 18 Desember 2011.
Susilowati, Endang. 2009. Theory and Application of Chemistry 3. Jakarta: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar