Pendahuluan
Selamat datang di kumpulan contoh soal kimia radiasi! Materi kimia radiasi atau radioaktivitas merupakan salah satu cabang kimia yang menarik dan penting, membahas tentang inti atom yang tidak stabil, peluruhan radioaktif, serta berbagai aplikasi dan dampaknya dalam kehidupan. Artikel ini dirancang untuk membantu Anda menguji dan memperdalam pemahaman Anda melalui berbagai jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga mencocokkan.
Deskripsi SEO
Artikel ini menyediakan kumpulan contoh soal kimia radiasi yang komprehensif, mencakup berbagai aspek penting dalam materi ini. Anda akan menemukan 20 soal pilihan ganda, 5 soal isian singkat, 5 soal uraian, dan 2 soal mencocokkan, semuanya dirancang untuk menguji pemahaman Anda tentang konsep dasar radioaktivitas, jenis-jenis peluruhan, waktu paruh, reaksi inti, aplikasi isotop radioaktif dalam kehidupan sehari-hari seperti di bidang kedokteran, industri, dan energi, serta dampak dan penanganan limbah radioaktif. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan singkat untuk pilihan ganda, membantu Anda memahami alasan di balik jawaban yang benar. Baik Anda sedang mempersiapkan ujian sekolah, olimpiade, atau sekadar ingin mendalami kimia radiasi, sumber belajar ini akan sangat membantu. Tingkatkan pemahaman Anda tentang struktur inti atom, kestabilan nuklida, dan fenomena transmutasi inti melalui latihan soal yang bervariasi ini.
Contoh Soal Kimia Radiasi
I. Soal Pilihan Ganda
-
Partikel alfa (α) identik dengan inti atom…
- A. Hidrogen
- B. Helium
- C. Litium
- D. Berilium
-
Ketika sebuah inti atom mengalami peluruhan beta negatif (β⁻), apa yang terjadi pada nomor atom (Z) dan nomor massa (A) inti tersebut?
- A. Z berkurang 1, A tetap
- B. Z bertambah 1, A tetap
- C. Z tetap, A berkurang 1
- D. Z bertambah 1, A bertambah 1
-
Sinar radiasi yang memiliki daya tembus paling kuat adalah…
- A. Sinar alfa
- B. Sinar beta
- C. Sinar gamma
- D. Sinar X
-
Waktu paruh suatu unsur radioaktif adalah…
- A. Waktu yang dibutuhkan agar seluruh inti meluruh
- B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti meluruh
- C. Waktu yang dibutuhkan agar seperempat dari inti meluruh
- D. Waktu yang dibutuhkan agar inti menjadi stabil
-
Proses perubahan satu inti atom menjadi inti atom lain secara spontan disebut…
- A. Fisi nuklir
- B. Fusi nuklir
- C. Transmutasi inti
- D. Peluruhan radioaktif
-
Reaksi inti berikut: ¹⁴₇N + ¹₀n → ¹⁴₆C + ¹₁H adalah contoh dari…
- A. Peluruhan alfa
- B. Peluruhan beta
- C. Transmutasi buatan
- D. Fusi nuklir
-
Isotop radioaktif Karbon-14 (¹⁴₆C) banyak digunakan dalam…
- A. Terapi kanker
- B. Penentuan umur fosil atau artefak
- C. Sterilisasi alat medis
- D. Pembangkit listrik tenaga nuklir
-
Unsur radioaktif Kobalt-60 (⁶⁰₂₇Co) umumnya digunakan untuk…
- A. Mendeteksi kebocoran pipa
- B. Pelacak aliran darah
- C. Terapi radiasi pada kanker
- D. Bahan bakar reaktor nuklir
-
Salah satu bahaya utama radiasi pengion bagi makhluk hidup adalah…
- A. Peningkatan suhu tubuh
- B. Mutasi genetik dan kerusakan sel
- C. Perubahan warna kulit
- D. Penurunan tekanan darah
-
Inti atom yang memiliki jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda disebut…
- A. Isoton
- B. Isobar
- C. Isotop
- D. Isomer
-
Nuklida yang stabil cenderung memiliki rasio neutron terhadap proton (n/p) mendekati…
- A. 0.5
- B. 1.0 (untuk inti ringan)
- C. 2.0
- D. 3.0
-
Manakah dari pernyataan berikut yang BENAR mengenai peluruhan gamma?
- A. Mengubah nomor atom dan nomor massa.
- B. Melepaskan elektron berenergi tinggi.
- C. Merupakan gelombang elektromagnetik berenergi tinggi yang tidak mengubah nomor atom maupun nomor massa.
- D. Melepaskan inti helium.
-
Jika suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 5 jam, berapa fraksi unsur tersebut yang tersisa setelah 15 jam?
- A. 1/2
- B. 1/4
- C. 1/8
- D. 1/16
-
Satuan yang digunakan untuk mengukur dosis radiasi ekuivalen pada jaringan biologis adalah…
- A. Becquerel (Bq)
- B. Curie (Ci)
- C. Sievert (Sv)
- D. Gray (Gy)
-
Reaktor nuklir bekerja berdasarkan prinsip reaksi…
- A. Fusi nuklir tak terkendali
- B. Fisi nuklir terkendali
- C. Peluruhan alfa spontan
- D. Transmutasi buatan
-
Unsur radioaktif Yodium-131 (¹³¹₅₃I) banyak digunakan dalam bidang kedokteran untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit pada organ…
- A. Jantung
- B. Hati
- C. Ginjal
- D. Tiroid
-
Peluruhan yang melibatkan pemancaran positron (β⁺) akan menyebabkan…
- A. Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap
- B. Nomor atom berkurang 1, nomor massa tetap
- C. Nomor atom tetap, nomor massa berkurang 1
- D. Nomor atom berkurang 1, nomor massa berkurang 1
-
Bahan yang paling efektif untuk menahan radiasi sinar gamma adalah…
- A. Kertas
- B. Aluminium
- C. Timbal
- D. Plastik
-
Aktivitas radioaktif didefinisikan sebagai…
- A. Energi yang dilepaskan per satuan waktu
- B. Jumlah inti yang meluruh per satuan waktu
- C. Massa total sampel radioaktif
- D. Waktu yang dibutuhkan untuk meluruh
-
Deret radioaktif berakhir ketika inti hasil peluruhan mencapai kondisi…
- A. Inti ringan
- B. Inti stabil
- C. Inti dengan nomor massa ganjil
- D. Inti dengan nomor atom genap
II. Soal Isian Singkat
-
Satuan SI untuk aktivitas radioaktif adalah…
-
Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari jumlah inti radioaktif meluruh disebut…
-
Jenis radiasi yang memiliki daya ionisasi paling tinggi dan paling berbahaya jika tertelan atau terhirup adalah…
-
Reaksi penggabungan inti-inti ringan yang terjadi di matahari disebut…
-
Salah satu radioisotop yang digunakan untuk sterilisasi alat-alat medis adalah…
III. Soal Uraian
-
Jelaskan perbedaan mendasar antara reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir, serta berikan masing-masing satu contoh aplikasinya!
-
Gambarkan dan jelaskan perubahan pada nomor atom (Z) dan nomor massa (A) dari suatu inti induk (X) ketika mengalami:
- Peluruhan alfa (α)
- Peluruhan beta negatif (β⁻)
- Peluruhan gamma (γ)
-
Sebutkan tiga manfaat positif dari radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari dan tiga bahaya yang dapat ditimbulkan oleh paparan radiasi!
-
Suatu sampel radioaktif mula-mula memiliki massa 200 gram. Jika waktu paruh unsur tersebut adalah 4 jam, berapa massa unsur yang tersisa setelah 12 jam?
-
Jelaskan mengapa penanganan limbah radioaktif memerlukan prosedur yang sangat ketat dan khusus! Sebutkan beberapa metode umum penanganan limbah tersebut.
IV. Soal Mencocokkan
Cocokkan istilah di kolom kiri dengan definisi yang tepat di kolom kanan.
- 1. Waktu paruh
- 2. Sinar gamma
Pilihan Jawaban:
- A. Radiasi elektromagnetik berenergi tinggi.
- B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti radioaktif meluruh.
Kunci Jawaban dan Pembahasan
I. Kunci Jawaban Pilihan Ganda
-
Jawaban: B
Pembahasan: Partikel alfa (α) adalah inti atom helium (⁴₂He), yang terdiri dari dua proton dan dua neutron.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Dalam peluruhan beta negatif (β⁻), sebuah neutron dalam inti berubah menjadi proton dan memancarkan elektron (partikel beta). Ini berarti nomor atom (jumlah proton) bertambah 1, sedangkan nomor massa (jumlah proton + neutron) tetap karena satu neutron diganti satu proton.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Sinar gamma (γ) adalah radiasi elektromagnetik berenergi tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan, sehingga memiliki daya tembus paling kuat dibandingkan alfa dan beta.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Waktu paruh (t¹/₂) adalah interval waktu yang dibutuhkan agar setengah dari jumlah inti radioaktif suatu sampel meluruh.
-
Jawaban: D
Pembahasan: Peluruhan radioaktif adalah proses spontan di mana inti atom yang tidak stabil memancarkan radiasi untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil. Transmutasi inti adalah perubahan satu unsur menjadi unsur lain, yang bisa terjadi secara spontan (peluruhan) atau buatan.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Reaksi ¹⁴₇N + ¹₀n → ¹⁴₆C + ¹₁H menunjukkan bahwa inti Nitrogen-14 ditembak dengan neutron dan berubah menjadi Karbon-14 serta memancarkan proton. Ini adalah contoh transmutasi buatan karena inti diubah oleh partikel penembak.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Isotop Karbon-14 (¹⁴₆C) digunakan dalam metode penanggalan radiokarbon untuk menentukan umur bahan organik seperti fosil dan artefak hingga puluhan ribu tahun.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Kobalt-60 (⁶⁰₂₇Co) adalah sumber sinar gamma yang kuat dan digunakan secara luas dalam radioterapi untuk mengobati kanker karena kemampuannya merusak sel kanker.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Radiasi pengion dapat merusak DNA dalam sel, menyebabkan mutasi genetik, kerusakan sel, dan pada akhirnya dapat memicu kanker atau penyakit lainnya.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (jumlah proton/nomor atom sama) tetapi memiliki jumlah neutron (dan oleh karena itu nomor massa) yang berbeda.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Untuk inti ringan, rasio neutron terhadap proton (n/p) yang mendekati 1.0 (misalnya ¹²₆C memiliki 6n/6p = 1) menunjukkan kestabilan. Untuk inti yang lebih berat, rasio ini cenderung meningkat hingga sekitar 1.5.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Peluruhan gamma (γ) adalah emisi foton berenergi tinggi (gelombang elektromagnetik) dari inti yang tereksitasi. Ini tidak mengubah jumlah proton maupun neutron, sehingga nomor atom dan nomor massa inti tetap.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh (n) = Total waktu / Waktu paruh = 15 jam / 5 jam = 3. Fraksi yang tersisa = (1/2)ⁿ = (1/2)³ = 1/8.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Sievert (Sv) adalah satuan SI untuk dosis ekuivalen dan dosis efektif radiasi, yang memperhitungkan efek biologis radiasi pada jaringan hidup. Becquerel (Bq) untuk aktivitas, Gray (Gy) untuk dosis serap.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Reaktor nuklir menghasilkan energi melalui reaksi fisi nuklir yang terkendali, di mana inti atom berat dipecah menjadi inti yang lebih ringan, melepaskan energi dan neutron.
-
Jawaban: D
Pembahasan: Yodium-131 (¹³¹₅₃I) secara selektif diserap oleh kelenjar tiroid, sehingga sangat efektif untuk mendiagnosis dan mengobati gangguan tiroid seperti hipertiroidisme dan kanker tiroid.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Dalam peluruhan positron (β⁺), sebuah proton dalam inti berubah menjadi neutron dan memancarkan positron. Ini menyebabkan nomor atom (jumlah proton) berkurang 1, sedangkan nomor massa tetap.
-
Jawaban: C
Pembahasan: Timbal (Pb) dan beton tebal adalah bahan yang sangat efektif dalam menyerap dan menahan radiasi sinar gamma karena densitasnya yang tinggi dan nomor atomnya yang besar.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Aktivitas radioaktif adalah ukuran laju peluruhan inti radioaktif, yaitu jumlah peluruhan yang terjadi per satuan waktu.
-
Jawaban: B
Pembahasan: Deret radioaktif adalah serangkaian peluruhan inti yang tidak stabil hingga akhirnya menghasilkan inti atom yang stabil dan tidak lagi radioaktif (umumnya timbal).
II. Kunci Jawaban Isian Singkat
-
Becquerel (Bq)
-
Waktu paruh
-
Sinar alfa (α)
-
Fusi nuklir
-
Kobalt-60 (⁶⁰₂₇Co) atau Sesium-137 (¹³⁷₅₅Cs)
III. Kunci Jawaban Uraian
-
Fisi nuklir adalah reaksi pemecahan inti atom berat (misalnya uranium atau plutonium) menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi yang besar dan neutron. Contoh aplikasi: Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) dan bom atom.
Fusi nuklir adalah reaksi penggabungan dua inti atom ringan (misalnya deuterium dan tritium) membentuk inti yang lebih berat, disertai pelepasan energi yang sangat besar. Contoh aplikasi: Reaksi di bintang (matahari) dan bom hidrogen (masih dalam tahap penelitian untuk energi terkendali).
-
Ketika inti induk (X) mengalami:
- Peluruhan alfa (α): Inti induk memancarkan partikel alfa (inti helium, ⁴₂He). Nomor atom (Z) berkurang 2, dan nomor massa (A) berkurang 4. Reaksi umum: ᴬᶻX → ᴬ⁻⁴ᶻ⁻²Y + ⁴₂He.
- Peluruhan beta negatif (β⁻): Inti induk memancarkan elektron (⁰₋₁e). Sebuah neutron dalam inti berubah menjadi proton. Nomor atom (Z) bertambah 1, dan nomor massa (A) tetap. Reaksi umum: ᴬᶻX → ᴬᶻ⁺¹Y + ⁰₋₁e.
- Peluruhan gamma (γ): Inti induk memancarkan foton berenergi tinggi (gelombang elektromagnetik). Ini terjadi ketika inti berada dalam keadaan tereksitasi dan kembali ke keadaan dasar. Tidak ada perubahan pada nomor atom (Z) maupun nomor massa (A). Reaksi umum: ᴬᶻX* → ᴬᶻX + γ (tanda * menunjukkan inti tereksitasi).
-
Manfaat positif radioaktivitas:
- Kedokteran: Diagnostik (misal: I-131 untuk tiroid, Tc-99m untuk pencitraan organ) dan terapi (misal: Co-60 untuk radioterapi kanker).
- Industri: Sterilisasi alat medis (Co-60), deteksi kebocoran pipa, pengujian non-destruktif (radiografi), kontrol ketebalan material.
- Arkeologi/Geologi: Penanggalan radiokarbon (C-14) untuk menentukan umur fosil, penentuan umur batuan (U-238/Pb-206).
Bahaya paparan radiasi:
- Kerusakan sel dan DNA: Dapat menyebabkan mutasi genetik, kematian sel, dan gangguan fungsi organ.
- Kanker: Paparan radiasi jangka panjang atau dosis tinggi dapat meningkatkan risiko berbagai jenis kanker (leukemia, kanker tiroid, dll.).
- Penyakit radiasi akut: Dosis tinggi dalam waktu singkat dapat menyebabkan mual, muntah, diare, kerontokan rambut, pendarahan, dan bahkan kematian.
-
Diketahui: Massa awal (N₀) = 200 gram, Waktu paruh (T) = 4 jam, Waktu total (t) = 12 jam.
Langkah 1: Hitung berapa kali waktu paruh (n).
n = t / T = 12 jam / 4 jam = 3 kali waktu paruh.
Langkah 2: Gunakan rumus sisa massa setelah peluruhan.
N = N₀ × (1/2)ⁿ
N = 200 gram × (1/2)³
N = 200 gram × (1/8)
N = 25 gram.
Jadi, massa unsur yang tersisa setelah 12 jam adalah 25 gram.
-
Penanganan limbah radioaktif memerlukan prosedur yang sangat ketat dan khusus karena limbah tersebut memancarkan radiasi pengion yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan dalam jangka waktu yang sangat lama (bisa ribuan hingga jutaan tahun). Radiasi ini dapat menyebabkan kerusakan genetik, kanker, dan pencemaran lingkungan yang serius jika tidak ditangani dengan benar.
Beberapa metode umum penanganan limbah radioaktif meliputi:
- Penyimpanan Sementara: Limbah disimpan dalam fasilitas yang aman dan terlindung, seringkali di kolam pendingin atau wadah kering, untuk memungkinkan sebagian besar aktivitas radioaktif berumur pendek meluruh.
- Pengolahan: Mengurangi volume limbah, mengubah bentuk fisiknya (misalnya dengan vitrifikasi atau sementasi) menjadi bentuk yang lebih stabil dan kurang reaktif, serta memisahkan isotop-isotop tertentu.
- Pembuangan Akhir: Penempatan limbah secara permanen di lokasi geologi yang stabil dan dalam (misalnya di formasi batuan dalam) yang dirancang untuk mengisolasi limbah dari biosfer selama ribuan tahun.
- Daur Ulang/Reprosesing: Beberapa limbah (terutama bahan bakar nuklir bekas) dapat diproses ulang untuk memulihkan uranium dan plutonium yang masih dapat digunakan, mengurangi volume limbah yang harus dibuang secara permanen.
IV. Kunci Jawaban Mencocokkan
- 1. Waktu paruh → B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti radioaktif meluruh.
- 2. Sinar gamma → A. Radiasi elektromagnetik berenergi tinggi.