Kimia inti dan radioaktivitas merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang sangat menarik sekaligus penting untuk dipelajari. Topik ini membahas tentang struktur inti atom, kestabilan inti, serta fenomena peluruhan radioaktif yang menghasilkan berbagai jenis radiasi. Memahami konsep-konsep dasar kimia inti tidak hanya krusial untuk keberhasilan akademis, tetapi juga membuka wawasan tentang berbagai aplikasi praktisnya dalam kehidupan sehari-hari, mulai dari kedokteran nuklir, pembangkit energi, hingga penentuan umur benda purbakala.
Latihan soal adalah kunci untuk menguasai materi ini. Dengan mengerjakan berbagai jenis soal, Anda akan terbiasa dengan terminologi, perhitungan waktu paruh, identifikasi jenis-jenis peluruhan, serta memahami dampak dan manfaat radioaktivitas. Artikel ini menyediakan kumpulan soal kimia inti dan radioaktivitas lengkap dengan pilihan ganda, isian singkat, esai, dan menjodohkan, beserta kunci jawaban dan penjelasannya. Mari kita uji pemahaman Anda dan tingkatkan kemampuan Anda dalam menghadapi ujian!
Soal Pilihan Ganda
- Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan spontan untuk mencapai kestabilan. Proses ini disebut sebagai…
A. Fusi nuklir
B. Fisi nuklir
C. Radioaktivitas
D. Reaksi kimia
Jawaban: C. Radioaktivitas
Penjelasan: Radioaktivitas adalah fenomena inti atom yang tidak stabil memancarkan radiasi untuk mencapai kestabilan. - Partikel alfa (α) memiliki karakteristik yang sama dengan inti atom…
A. Hidrogen
B. Helium
C. Litium
D. Berilium
Jawaban: B. Helium
Penjelasan: Partikel alfa terdiri dari 2 proton dan 2 neutron, yang identik dengan inti atom Helium (₄₂He). - Radiasi yang memiliki daya tembus paling kuat di antara radiasi alfa, beta, dan gamma adalah…
A. Alfa
B. Beta
C. Gamma
D. Semua sama kuat
Jawaban: C. Gamma
Penjelasan: Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik berenergi tinggi tanpa massa dan muatan, sehingga memiliki daya tembus paling kuat. - Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 10 jam. Jika mula-mula terdapat 160 gram unsur tersebut, berapa massa unsur yang tersisa setelah 30 jam?
A. 80 gram
B. 40 gram
C. 20 gram
D. 10 gram
Jawaban: C. 20 gram
Penjelasan: 30 jam adalah 3 kali waktu paruh (30/10 = 3). Massa tersisa = 160 gram × (1/2)³ = 160 × 1/8 = 20 gram. - Reaksi inti di mana inti berat terpecah menjadi inti-inti yang lebih ringan disebut…
A. Reaksi fusi
B. Reaksi fisi
C. Reaksi peluruhan
D. Reaksi transmutasi
Jawaban: B. Reaksi fisi
Penjelasan: Fisi nuklir adalah proses pemecahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, biasanya disertai pelepasan energi besar. - Contoh aplikasi radioisotop dalam bidang kedokteran untuk mendiagnosis penyakit tiroid adalah…
A. Kobalt-60
B. Karbon-14
C. Iodium-131
D. Natrium-24
Jawaban: C. Iodium-131
Penjelasan: Iodium-131 digunakan untuk mendiagnosis dan mengobati gangguan tiroid karena tiroid menyerap iodium. - Apa yang dimaksud dengan waktu paruh (t½)?
A. Waktu yang dibutuhkan agar semua inti atom meluruh.
B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti atom meluruh.
C. Waktu yang dibutuhkan agar inti atom menjadi stabil.
D. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan radiasi.
Jawaban: B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti atom meluruh.
Penjelasan: Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan agar setengah dari inti atom radioaktif dalam suatu sampel meluruh. - Peluruhan beta (β⁻) terjadi ketika sebuah neutron dalam inti berubah menjadi…
A. Proton dan elektron
B. Proton dan positron
C. Dua proton
D. Dua neutron
Jawaban: A. Proton dan elektron
Penjelasan: Dalam peluruhan beta negatif, sebuah neutron (₀¹n) bertransformasi menjadi proton (₁¹p) dan memancarkan elektron (₋₁⁰e, partikel beta). - Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki…
A. Jumlah proton yang berbeda
B. Jumlah neutron yang sama
C. Nomor atom yang sama tetapi nomor massa berbeda
D. Nomor massa yang sama tetapi nomor atom berbeda
Jawaban: C. Nomor atom yang sama tetapi nomor massa berbeda
Penjelasan: Isotop adalah atom-atom dengan jumlah proton yang sama (nomor atom sama) tetapi jumlah neutron yang berbeda (nomor massa berbeda). - Perhatikan reaksi inti berikut: ₂₃⁸₉₂U → ₂³⁴₉₀Th + X. Partikel X adalah…
A. Partikel beta (⁰₋₁e)
B. Partikel alfa (⁴₂He)
C. Sinar gamma (⁰₀γ)
D. Neutron (¹₀n)
Jawaban: B. Partikel alfa (⁴₂He)
Penjelasan: Perubahan nomor massa dari 238 menjadi 234 (berkurang 4) dan nomor atom dari 92 menjadi 90 (berkurang 2) menunjukkan pemancaran partikel alfa (⁴₂He). - Salah satu bahaya utama dari paparan radiasi tinggi adalah…
A. Peningkatan nafsu makan
B. Kerusakan sel dan jaringan tubuh
C. Peningkatan daya tahan tubuh
D. Penurunan suhu tubuh
Jawaban: B. Kerusakan sel dan jaringan tubuh
Penjelasan: Radiasi berenergi tinggi dapat mengionisasi molekul dalam sel, menyebabkan kerusakan DNA, mutasi, dan kematian sel. - Reaksi fusi nuklir adalah reaksi penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Reaksi ini terjadi secara alami di…
A. Reaktor nuklir
B. Bom atom
C. Matahari
D. Pembangkit listrik tenaga nuklir
Jawaban: C. Matahari
Penjelasan: Fusi nuklir adalah sumber energi utama Matahari dan bintang-bintang lain, di mana inti hidrogen bergabung membentuk helium. - Radioisotop karbon-14 (¹⁴₆C) digunakan untuk…
A. Terapi kanker
B. Pensterilan alat medis
C. Penentuan umur fosil
D. Pelacak kebocoran pipa
Jawaban: C. Penentuan umur fosil
Penjelasan: Karbon-14 digunakan dalam metode penanggalan radiokarbon untuk menentukan umur benda-benda organik purbakala. - Partikel beta negatif (β⁻) memiliki muatan…
A. Positif
B. Negatif
C. Netral
D. Bergantung pada inti
Jawaban: B. Negatif
Penjelasan: Partikel beta negatif adalah elektron berenergi tinggi yang bermuatan negatif. - Unsur yang merupakan hasil peluruhan alfa dari ₂¹⁰₈₄Po adalah…
A. ₂⁰⁶₈₂Pb
B. ₂¹⁰₈₅At
C. ₂⁰⁸₈₃Bi
D. ₂⁰⁶₈₄Po
Jawaban: A. ₂⁰⁶₈₂Pb
Penjelasan: Peluruhan alfa mengurangi nomor massa sebanyak 4 dan nomor atom sebanyak 2. Jadi, ₂¹⁰₈₄Po → ₄₂He + ₂⁰⁶₈₂Pb. - Alat yang digunakan untuk mendeteksi radiasi adalah…
A. Termometer
B. Mikroskop
C. Geiger-Muller counter
D. Spektrofotometer
Jawaban: C. Geiger-Muller counter
Penjelasan: Geiger-Muller counter (pencacah Geiger) adalah alat umum yang digunakan untuk mendeteksi radiasi pengion. - Apa yang terjadi pada nomor atom dan nomor massa suatu inti setelah mengalami peluruhan gamma?
A. Nomor atom berkurang, nomor massa tetap.
B. Nomor atom bertambah, nomor massa tetap.
C. Nomor atom tetap, nomor massa berkurang.
D. Nomor atom dan nomor massa keduanya tetap.
Jawaban: D. Nomor atom dan nomor massa keduanya tetap.
Penjelasan: Peluruhan gamma hanya melepaskan energi dalam bentuk foton (sinar gamma) tanpa mengubah komposisi inti (jumlah proton dan neutron). - Di antara pernyataan berikut, manakah yang benar mengenai reaksi fisi nuklir?
A. Terjadi penggabungan inti-inti ringan.
B. Membutuhkan suhu yang sangat tinggi.
C. Menghasilkan inti yang lebih ringan dan neutron.
D. Sulit dikendalikan dan selalu meledak.
Jawaban: C. Menghasilkan inti yang lebih ringan dan neutron.
Penjelasan: Reaksi fisi adalah pemecahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan neutron dan energi. - Radioisotop Kobalt-60 (⁶⁰₂₇Co) banyak digunakan dalam bidang…
A. Pensterilan makanan
B. Penentuan umur batuan
C. Terapi kanker
D. Pelacak aliran darah
Jawaban: C. Terapi kanker
Penjelasan: Kobalt-60 memancarkan sinar gamma yang digunakan dalam radioterapi untuk membunuh sel kanker. - Reaktor nuklir bekerja berdasarkan prinsip…
A. Reaksi fusi yang tidak terkendali.
B. Reaksi fisi yang terkendali.
C. Peluruhan alfa yang dipercepat.
D. Peluruhan beta yang dihambat.
Jawaban: B. Reaksi fisi yang terkendali.
Penjelasan: Reaktor nuklir menggunakan reaksi fisi berantai yang dikendalikan untuk menghasilkan energi.
Soal Isian Singkat
- Inti atom yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda disebut __________.
- Radiasi _________ adalah gelombang elektromagnetik berenergi tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan.
- Proses penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat disebut reaksi _________.
- Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari jumlah inti atom radioaktif meluruh disebut _________.
- Salah satu radioisotop yang digunakan sebagai pelacak kebocoran pipa bawah tanah adalah _________.
Jawaban: Isotop
Jawaban: Gamma
Jawaban: Fusi nuklir
Jawaban: Waktu paruh
Jawaban: Natrium-24 (²⁴Na)
Soal Esai
- Jelaskan secara rinci perbedaan antara peluruhan alfa, beta, dan gamma. Sertakan perubahan nomor atom dan nomor massa yang terjadi pada inti induk setelah masing-masing peluruhan.
- Peluruhan Alfa (α): Inti induk memancarkan partikel alfa (inti Helium, ⁴₂He). Nomor atom inti berkurang 2 dan nomor massa berkurang 4. Contoh: ₂₃⁸₉₂U → ₂³⁴₉₀Th + ⁴₂He.
- Peluruhan Beta (β⁻): Sebuah neutron dalam inti berubah menjadi proton dan memancarkan elektron (partikel beta negatif, ⁰₋₁e). Nomor atom inti bertambah 1 dan nomor massa tetap. Contoh: ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e.
- Peluruhan Gamma (γ): Inti yang berada dalam keadaan tereksitasi melepaskan energi dalam bentuk foton (sinar gamma, ⁰₀γ) untuk mencapai keadaan dasar. Tidak ada perubahan pada nomor atom maupun nomor massa inti. Contoh: ⁶⁰₂₇Co* → ⁶⁰₂₇Co + ⁰₀γ (*menunjukkan inti tereksitasi).
- Sebutkan dan jelaskan minimal empat aplikasi radioisotop dalam berbagai bidang kehidupan (kedokteran, industri, pertanian, arkeologi/geologi).
- Kedokteran: Iodium-131 untuk diagnosis dan terapi gangguan tiroid; Kobalt-60 untuk radioterapi kanker; Teknesium-99m untuk pencitraan organ tubuh.
- Industri: Iridium-192 untuk pengujian non-destruktif (radiografi) pada material logam; Amerisium-241 dalam detektor asap; Kobalt-60 untuk sterilisasi alat medis dan makanan.
- Pertanian: Fosfor-32 untuk mempelajari penyerapan pupuk oleh tanaman; Radiasi gamma (misalnya dari Kobalt-60) untuk mutasi tanaman guna menghasilkan varietas unggul atau sterilisasi hama.
- Arkeologi/Geologi: Karbon-14 untuk penentuan umur benda-benda organik (penanggalan radiokarbon); Uranium-238/Timbal-206 untuk penentuan umur batuan dan mineral.
- Jelaskan apa yang dimaksud dengan reaksi berantai dalam konteks fisi nuklir. Bagaimana reaksi ini dapat dikendalikan dalam reaktor nuklir dan mengapa pengendalian ini sangat penting?
- Suatu sampel radioaktif memiliki waktu paruh 5 hari. Jika massa awal sampel adalah 120 gram, hitunglah massa sampel yang tersisa setelah 15 hari. Tunjukkan langkah-langkah perhitungannya.
- Diskusikan dampak positif dan negatif dari penggunaan energi nuklir sebagai sumber daya.
- Sumber Energi Bersih: Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca selama operasi, sehingga berkontribusi pada pengurangan perubahan iklim.
- Kapasitas Produksi Tinggi: PLTN dapat menghasilkan listrik dalam jumlah besar secara terus-menerus dengan menggunakan sedikit bahan bakar.
- Ketersediaan Bahan Bakar: Uranium relatif melimpah di bumi, dan teknologi reaktor canggih dapat memanfaatkan bahan bakar lebih efisien.
- Stabilitas Pasokan Energi: Tidak bergantung pada kondisi cuaca seperti energi terbarukan lainnya, sehingga pasokan listrik lebih stabil.
- Limbah Radioaktif: Menghasilkan limbah radioaktif yang sangat berbahaya dan memerlukan penyimpanan jangka panjang yang aman selama ribuan tahun.
- Risiko Kecelakaan: Meskipun jarang, kecelakaan PLTN (seperti Chernobyl atau Fukushima) dapat menyebabkan pelepasan radiasi yang luas, berdampak serius pada lingkungan dan kesehatan manusia.
- Proliferasi Nuklir: Teknologi nuklir sipil dapat disalahgunakan untuk pengembangan senjata nuklir.
- Biaya Pembangunan Tinggi: Pembangunan PLTN memerlukan investasi awal yang sangat besar dan waktu konstruksi yang panjang.
- Keamanan: Risiko serangan teroris terhadap PLTN dapat memiliki konsekuensi yang sangat merusak.
Jawaban:
Jawaban:
Jawaban: Reaksi berantai adalah serangkaian reaksi fisi yang terjadi secara terus-menerus. Ketika sebuah inti berat (misalnya Uranium-235) menyerap neutron dan mengalami fisi, ia akan menghasilkan inti-inti yang lebih ringan, energi, dan beberapa neutron baru. Neutron-neutron baru ini kemudian dapat diserap oleh inti U-235 lain, memicu reaksi fisi lebih lanjut, dan seterusnya. Jika tidak dikendalikan, jumlah neutron dan reaksi akan meningkat secara eksponensial, menyebabkan pelepasan energi yang sangat besar dan tidak terkendali (seperti pada bom atom).
Dalam reaktor nuklir, reaksi berantai dikendalikan menggunakan moderator (misalnya air berat atau grafit) untuk memperlambat neutron agar lebih mudah diserap oleh inti U-235, dan batang kendali (misalnya kadmium atau boron) untuk menyerap neutron berlebih, sehingga laju reaksi fisi dapat diatur. Pengendalian ini sangat penting untuk mencegah reaktor menjadi superkritis dan meledak, serta untuk memastikan produksi energi yang stabil dan aman.
Jawaban:
Diketahui:
Massa awal (N₀) = 120 gram
Waktu paruh (t½) = 5 hari
Waktu total (t) = 15 hari
Langkah-langkah:
1. Hitung jumlah waktu paruh (n):
n = t / t½ = 15 hari / 5 hari = 3
2. Gunakan rumus sisa massa:
N = N₀ × (1/2)ⁿ
N = 120 gram × (1/2)³
N = 120 gram × (1/8)
N = 15 gram
Jadi, massa sampel yang tersisa setelah 15 hari adalah 15 gram.
Jawaban:
Dampak Positif:
Dampak Negatif:
Soal Menjodohkan
- Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan istilah yang tepat di kolom kanan.
Pernyataan Istilah 1. Peluruhan yang memancarkan inti Helium A. Partikel Beta 2. Elektron berenergi tinggi yang dipancarkan inti B. Reaksi Fisi 3. Pemecahan inti berat menjadi inti ringan C. Partikel Alfa 4. Penggabungan inti-inti ringan D. Waktu Paruh 5. Waktu yang diperlukan agar separuh inti meluruh E. Reaksi Fusi Jawaban:
1. C. Partikel Alfa
2. A. Partikel Beta
3. B. Reaksi Fisi
4. E. Reaksi Fusi
5. D. Waktu Paruh - Jodohkan radioisotop berikut dengan aplikasi utamanya.
Radioisotop Aplikasi 1. Iodium-131 A. Penentuan umur fosil 2. Karbon-14 B. Terapi kanker 3. Kobalt-60 C. Pelacak kebocoran pipa 4. Natrium-24 D. Diagnosis penyakit tiroid 5. Teknesium-99m E. Pencitraan organ tubuh Jawaban:
1. D. Diagnosis penyakit tiroid
2. A. Penentuan umur fosil
3. B. Terapi kanker
4. C. Pelacak kebocoran pipa
5. E. Pencitraan organ tubuh