Radium

TUGAS KIMIA ANORGANIK II

LOGAM RADIUM

Untuk memenuhi tugas matakuliah kimia anorganik II yang dibimbing oleh Ibu Dr. Fariati M.Sc.

The Learning University

Oleh M. Faqihuddin Zaky (309332407318) Offering G

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN KIMIA April 2011

TUGAS KIMIA ANORGANIK II

LOGAM RADIUM (Ra) 1. Sejarah Radium

Radium merupakan unsur kimia yang memiliki nomor atom 88 dan termasuk  dalam golongan 2 atau alkali tanah. Radium ditemukan pertama kali oleh Marie Skłodowska-Curie Skłodowska-Curie (Marie Curie) beserta suaminya Pierre pada tanggal 21 desember 1898. Radium ditemukan dalam bentuk senyawa radium klorida (RaCl 2) pada sampel  pitchblende atau uraninite (uranium dioksida) yang ditemukan di Joachimsthal,

Bohemia, Republik Ceko. Ketika uranium sudah dipisahkan dari sampel uraninite, Marie dan suaminya menemukan bahwa material yang tersisa masih bersifat radioaktif, mereka lalu memisahkan komponen radioaktif tersebut. Dalam komponen itu mereka mendapatkan unsur barium yang memberikan nyala api berwarna hijau serta suatu spektrum garis berwarna merah carmine (merah tua) yang belum pernah diketahui sebelumnya. Marie beserta suaminya lalu mengumumkan unsur penemuannya itu kepada Akademi Sains Perancis (French Academy of Sciences).

Pierre dan Marie Currie di laboratorium tempat radium ditemukan

 Nama „radium‟ diambil dari bahasa latin „radius‟ yang berarti „sinar‟ dikarenakan kekuatannya kekuatannya dalam mengemisikan energi dalam bentuk cahaya. Pada tahun 1910, radium dipisahkan sebagai logam murni oleh Marie Curie dan Andre Louis Debierne melalui proses elektolisis radium klorida murni dengan katoda raksa dan anoda platina-iridium. Amalgam yang dihasilkan terurai dalam gas hidrogen menghasilkan logam radium murni. Radium pertama kali diproduksi secara industri

oleh perusahaan milik UMHK (Union Minière du Haut Katanga) di Belgia pada awal abad ke-20. Pada saat itu peluruhan dari logam radium juga diberi nama radium dengan tambahan abjad untuk membedakannya : Historic name

Symbol, present name

Radium emanation

222

Radium A

218

Radium C

214

Radium C1

214

Radium C2

210

Radium D

210

Radium E

210

Radium F

210

Rn, radon-222

Po, polonium-218 Bi, bismuth-214 Po, polonium-214

Summary of radium decay   products that used to have 'radium' word  in their historical names

Tl, thallium-210 Pb, lead-210

Bi, bismuth-210 Po, polonium-210

Kelimpahan

Radium dihasilkan dari peluruhan unsur yang lebih berat. Waktu paruh radium yang singkat menyebabkan unsur radium sangat jarang ditemukan. Keberadaannya di alam pun sangat sedikit, dalam 7 ton batuan batuan uranium uranium ( pitchblende) hanya terdapat sekitar 1 gram radium. Kelimpahan radium pada kerak bumi adalah 1x 10 sedangkan sedangkan kelimpahannya dalam laut adalah 2 x 10

-11

-7

ppm,

ppm.

2. Sifat-Sifat Radium Sifat Fisika

Radium (88Ra) merupakan unsur logam radioaktif dan berwujud padat pada suhu kamar. Radium murni berwarna putih keperakan namun mudah teroksidasi di udara menjadi hitam. Radium mempunyai tingkat radioaktivitas yang tinggi dan dapat memancarkan cahaya ( self-luminous). Radiasi yang dipancarkan radium juga dapat menyebabkan bahan-bahan tertentu seperti fosfor untuk mengeluarkan cahaya. Radium memiliki keradioaktifan sekitar satu juta kali lipat dari keradioaktifan uranium dengan massa yang sama. Karena sangat radioaktif, radium menjadi logam yang sangat berbahaya. Radiasi dari radium lah yang menyebabkan Marie Curie meninggal dunia. Peluruhan dari radium (

226

Ra) menghasilkan radon (

alfa serta sebagian kecil sinar gamma.

222

Rn) dan mengemisikan partikel

(Kenampakan fisik radium)

(Radium yang menyala dalam gelap)

Sifat-sifat fisika radium yang lain adalah: 

Konfigurasi elektron : 2, 8, 18, 18, 32, 18, 8, 2



Bilangan oksidasi

:2



Massa jenis

: 5,5 g/cm



Titik lebur

: 973 K (700 C)



Titik didih

: 2010 K (1737 C)



Kalor peleburan

: 8,5 kJ/mol



Kalor penguapan

: 113 kJ/mol



Jari-jari atom

: 215 pm



Energi ionisasi

: pertama 509,3 kJ/mol ; kedua 979,0 kJ/mol



Elektronegativitas

: 0,9 skala pauling



Potensial oksidasi

: + 2,90 volt



Struktur kristal

: cubic centered body



Sifat magnetik

: non-magnetik 

3 o

o

Sifat Kimia

Radium merupakan unsur alkali tanah yang paling berat. Sifat-sifat kimianya hampir sama dengan unsur barium (Ba) sehingga sulit untuk memisahkan radium dengan barium. Senyawa-senyawa Senyawa-senyawa dari radium memberikan warna nyala api dari merah sampai keunguan. Radium bereaksi dengan udara, reaksinya antara l ain: 2 Ra (s) + O2 (g)  2 RaO (s) Ra (s) + O2 (g)  RaO2 (g) 3 Ra (s) + N2 (g)  Ra3N2 (s) Ra3N2 membuat warna radium menjadi kehitaman setelah bereaksi dengan udara.

Selain itu radium juga bereaksi hebat dengan air dan minyak membentuk radium hidroksida yang larut serta gas hidrogen: Ra(s) + 2 H2O(g)  Ra(OH)2(aq) + H2(g) Radium hidroksida lebih volatil (mudah menguap) jika dibandingkan dengan barium hidroksida. Ion radium dalam air tidak berwarna, membuat garamnya berwarna putih saat awal terbentuk, kemudian warnanya menjadi kuning dan akhirnya berwarna gelap akibat terdekomposisi dan memancarkan partikel alfa.  Isotop

Radium memiliki 25 isotop yang telah diketahui. Di antaranya hanya 4 isotop yang sering ditemukan di alam yaitu

223

Ra,

224

Ra,

226

Ra, dan

228

Ra. Isotop-isotop

tersebut dihasilkan dari peluruhan unsur Uranium ( 92U) dan Thorium (90Th).

226

Ra

merupakan isotop yang paling melimpah dan memiliki waktu paruh paling lama (1602 tahun) dihasilkan dari peluruhan tahun dihasilkan dari peluruhan

238

232

U. Selanjutnya

Ra memiliki waktu paruh 5,8

Th. Dua isotop lainnya memiliki waktu paruh yang

sangat pendek sekali sehingga jarang ditemukan, 228

Ra sering disebut sebagai mesothorium I ,

dan

228

223

Ra 11,4 hari dan

224

Ra 3,7 hari.

223

Ra sering disebut sebagai actinium X ,

224

Ra sering disebut sebagai thorium X . Selain isotop yang terdapat di alam, radium juga memiliki isotop yang

merupakan hasil sintesis. Hingga sekarang terdapat 33 isotop radium yang berhasil disintesis yang memiliki nomor massa 202-234. Isotop hasil sintesis merupakan isotop yang sangat tidak stabil dan memiliki peluruhan yang sangat sangat cepat. Radium kehilangan 1% dari aktivitasnya dalam 25 tahun, membuatnya mengalami peluruhan menjadi unsur-unsur yang lebih ringan dengan produk akhir sebagai timbal (Pb). Satuan internasional dari radioaktifitas adalah becquerel (Bq) senilai dengan 1 dps (disintegration per second). Selain itu juga terdapat satuan curie (bukan satuan standar) yang mendefinisikan radioaktifitas setara dengan laju disintegrasi 1 gram Ra-226 (3,7 x 10

10

disintegration per second atau 37 GBq).

Tahap peluruhan radium-226

Tahap peluruhan radium-228 dan radium-224

3. Persenyawaan Radium

Dikarenakan waktu paruhnya yang pendek serta intensitas r adioaktifitasnya yang besar, senyawa radium cukup jarang ditemukan. Kebanyakan senyawa radium terdapat dalam bijih uranium. Senyawa dari radium yang paling banyak ditemukan dari bijih  pitchblende) adalah radium klorida. uranium ( pitchblende  Radium Klorida (RaCl2)

Radium klorida merupakan padatan berwarna putih dan dapat memancarkan cahaya berwarna biru-kehijauan. Kelarutannya dalam air lebih kecil jika dibandingkan dengan senyawa klorida dari logam alkali tanah yang lain. Padatan radium klorida biasanya diperoleh dalam bentuk radium klorida dihidrat, RaCl 2.2H2O. Untuk  mendapatkan radium klorida anhidrat pelu dilakukan pemanasan di udara pada suhu o

o

1

100 C diikuti dengan pemanasan dalam gas argon pada suhu 520 C selama 5  / 2 jam. Kegunaan dari radium klorida adalah untuk pemisahan logam radium dari logam barium dengan memanfaatkan kelarutannya yang rendah. Pada bidang kesehatan, digunakan untuk memproduksi gas radon yang dulunya digunakan untuk pengobatan kanker. Selain radium klorida, radium juga ditemui dalam bentuk persenyawaannya dengan halida lain seperti radium bromida (RaBr 2) dan radium iodida (RaI2), namun sifat-sifatnya serta kegunaannya masih belum banyak diketahui. Senyawa radium oksida (RaO) dan radium nitrida (Ra 3N2) merupakan senyawa yang dihasilkan jika radium terekspos di udara. Sedangkan senyawa radium hidroksida (RaOH 2) dihasilkan dari reaksinya dengan air. Radium hidroksida lebih mudah larut jika dibandingkan dengan hidroksida dari alkali tanah lainnya, membuatnya dapat dipisahkan dengan cara presipitasi menggunakan menggunakan larutan amonia (NH 3). Senyawa radium halida, radium hidroksida, dan radium nitrida larut dalam air. Sedangkan senyawa atau garam lainnya yang dihasilkan dari radium merupakan garam yang sukar larut, diantaranya adalah radium sulfat (RaSO 4), radium kromat (RaCrO4) dan radium karbonat (RaCO3).

(Tabel kelarutan beberapa senyawa dari radium yang sukar larut)

4. Penggunaan Radium

Pada awalnya radium bersama fosfor digunakan sebagai cat pada jam dinding,  jam tangan, dan tombol pada alat-alat instrumental dengan memanfaatkan memanfaatkan sifatnya yang dapat menyala dalam gelap. Namun pada pertengahan tahun 1920 terjadi kasus kematian 5 orang gadis yang mengenakan jam radium tersebut ( radium girl), sehingga pamakaiannya pamakaiannya dihentikan.

Self-luminous white paint which contains radium on the face and hand of an old clock.

Radium juga pernah digunakan sebagai zat aditif pada beberapa produk, seperti pasta gigi, krim rambut, dan bahkan pada makanan, karena dianggap dapat menyembuhkan (seperti air radium atau radithor ). ). Namun penggunaan radium tersebut

tidak bertahan lama dan banyak negara melarang penggunannya karena telah terungkap dapat menyebabkan gangguan kesehatan yang serius. Pada akhir tahun 1940 an penyinaran radium digunakan pada anak-anak untuk  mengatasi masalah pendengaran dan mencegah pembesaran tonsil/amandel. Setelah itu radium banyak digunakan pada bidang medis atau kesehatan untuk memproduksi gas radon untuk proses radioterapi dalam mengobati kanker. Radioterapi merupakan jenis terapi yang menggunakan radiasi tingkat tinggi untuk menghancurkan sel-sel kanker. Di Indonesia sendiri banyak menggunakan Radium-226 sebagai sumber radiasi yang dipakai dalam brachyteraphy. Brachyteraphy adalah suatu radioterapi dengan zat radioaktif sebagai sumber radiasinya. Brachyteraphy dilakukan dengan cara penyinaran pada jarak sangat dekat, bahkan pada kondisi tertentu sumber radiasi dimasukkan kedalam tubuh pasien. Biasanya digunakan digunakan untuk terapi kanker leher rahim. Aplikasi radium dalam medis dan industri biasanya terbungkus dalam platina, platina-iridium atau paduan lainnya dan bahkan kadang-kadang dalam emas. Bentuk  seperti ini biasanya disebut jarum atau kapsul tergantung dari penggunaannya. Bentuk   jarum mempunyai diameter 1,7 mm dan panjang 15 - 20 mm sedangkan kapsul mempunyai diameter 3 mm dan panjang 20 -25 mm. Untuk penggunaan khusus dalam dunia medis dapat menggunakan jarum dengan ukuran sampai 60 mm dan biasa disebut cell. Cell ini berisi jarum yang mempunyai diameter 0,8 mm dan panjang 15 - 45 mm.

Untuk keperluan medis, radium yang digunakan mempunyai aktivitas maksimum 4 GBq (100 mg) dengan aktivitas rata-rata sumber sekitar 200 MBq (5,6 mg) untuk yang berbentuk jarum dan sekitar 260 MBq (7mg) untuk yang berbentuk  kapsul. Sedangkan Sedangkan untuk pemakaian non medis, radium digunakan dalam aktivitas yang lebih tinggi, misalnya sumber neutron Ra-Be mempunyai aktivitas sekitar 20 GBq (5000 mg) dan pemakaian lainnya sekitar 40 GBq (1000 mg). 5. Bahaya Radium

Radium adalah senyawa yang sangat radioaktif, jauh melebihi uranium. Oleh karena itu bahayanya juga akan lebih besar daripada bahaya radiasi logam uranium. Pada peluruhannya, radium mengemisikan partikel alfa yang dapat merusak dan memutasi sel. Radium juga mengemisikan sinar gamma meskipun hanya sedikit sekali. Berdasarkan sumber, bahaya dari radium sebenarnya telah dirasakan sejak  pertama kali ditemukan. Pada tahun 1898 Becquerel mengantongi radium dalam tabung yang telah disegel. Sebagai hasilnya dia mendapatkan luka bakar pada dadanya yang kemudian meninggalkan bekas luka. Selain itu Marie Curie juga mendapatkan luka yang sama setelah mengangkat mengangkat kotak logam tipis t ipis yang berisi tabung radium. Pada tahun 1903, radiasi sinar gamma digunakan untuk sterilisasi (pemandulan) kelinci dan babi. Efek tersebut juga berdampak sama terhadap manusia, yaitu menyebabkan kemandulan bagi laki-laki dan mengurangi kesuburan perempuan. Pada tahun 1904 terdapat lebih dari 100 kasus yang menyebutkan radiasi radium menyebabkan katarak pada mata manusia. Bahaya dari radiasi logam radium masih banyak sekali, diantaranya merusak sel darah dan menyebabkan anemia, leukopenia maupun leukemia. Pada awal tahun 1922 terdapat sekitar 100 kasus kematian ahli radiologi (radiologist) akibat menderita kanker. Pada tahun 1920an para dokter gigi menemukan fenomena “Radium Jaw” beberapa ribu pekerja di pabrik cat radium. Gigi dari para pekerja itu rusak dengan cepat, menjadi lunak dan keropos, dan kemudian pecah. Kemudian seorang ahli forensik   bernama Harrison Martland menyebutkan bahwa fenomena “Radium Jaw” tersebut disebabkan disebabkan oleh radium yang terdapat t erdapat dalam pasta gigi.

Selain itu radium dapat menyebabkan kanker tulang. Hal itu disebabkan oleh sifatnya yang menyerupai kalsium sehingga menggantikan posisi kalsium di tulang yang mengakibatkan kanker.

Autopsi menunjukkan menunjukkan radium dapat dapat mengakibatkan mengakibatkan

kanker tulang dengan kadar 10  –  180 mikrogram di dalam tulang (jumlah yang tidak  tampak oleh mata). Radium yang pernah dianggap sebagai obat dengan produk air radium ( radithor )  juga telah berhasil membunuh konsumennya, konsumennya, yaitu Eben Byers pada tahun 1927. Kejadian tersebut menimbulkan kecemasan publik, namun radium masih tetap digunakan sebagai sebagai zat aditif makanan dan minuman pada saat itu. Pada sekarang ini penggunaan radium hanya terbatas untuk radioterapi para penderita kanker, karena daya rusaknya mampu menghancurkan sel-sel kanker. Penggunaan radiasi tersebut juga dilakukan dengan intensitas tertentu sesuai dengan  jenis kanker yang diderita, sehingga tidak menimbulkan bahaya bagi pasien. Meski begitu pengobatan dengan cara demikian masih menimbulkan efek samping antara lain berupa kelelahan, reaksi kulit (kering, memerah, nyeri, perubahan warna, dan ulserasi), penurunan sel darah, kehilangan nafsu makan, diare mual, dan muntah. Kebotakan bisa saja terjadi tetapi hanya pada area yang terkena radioterapi. Berbagai efek samping yang ditimbulkan tersebut masih dinilai wajar, dikarenakan metode penyembuhan kanker yang dilakukan tersebut melibatkan zat radioaktif yang sangat berbahaya, yaitu radium. 6. Studi Kasus “Di antara 4 isotop radium yang umum (massa atom 223, 224, 226, 228) hanya radium-228 radium-228 yang mengalami peluruhan β, β , sedangkan isotop lainnya mengalami toksisitasnya?” peluruhan α. Bagaimana pengaruhnya terhadap sifat toksisitasnya?”

Reaksi peluruhan radium-228 (mesothorium I) berbeda dengan reaksi peluruhan isotop radium pada umumnya. Pada kebanyakan isotop radium, reaksi peluruhannya menghasilkan isotop radon (Rn) serta mengemisikan partikel α. Namun pada radium228, partikel yang diemisikan berupa patikel β dan menghasilkan aktinium -228 (mesothorium II) dengan radiasi energy sebesar 0,017 MeV. Jika dibandingkan, daya tembus partikel partike l β lebih kuat daripada partikel α, α , hal tersebut dikarenakan massa partikel α jauh lebih besar (setara 4 sma) daripada massa  partikel β (setara 1 elektron). Dengan memiliki daya tembus yang lebih kuat, tentu

radiasi yang dipancarkan akan semakin berbahaya karena dapat dengan mudah menembus jaringan di dalam tubuh. Selain itu, radium-228 memiliki laju peluruhan yang relatif cepat yaitu 10360 GBq atau 1,0360 x10

13

dps (radium-226 hanya memiliki

laju peluruhan 37 GBq). Dengan begitu risiko kanker yang ditimbulkan oleh radiasi dari radium-228 lebih besar, atau dengan kata lain toksisitasnya lebih besar.

(dapat dihentikan dengan selembar kertas)

(dapat dihentikan dengan pelat aluminium)

(dapat dihentikan dengan timbal setebal 4 meter)

Menurut pendapat saya, penyebab dari efek berbahaya yang ditimbulkan dari logam radium sebagian besar disebabkan oleh adanya isotop radium-228 yang memancarkan partikel β yang lebih berbahaya dari pada partikel α. Untuk mengurangi toksisitas dari unsur radium, dapat dilakukan dengan cara pemisahan isotop radium-228 tersebut sehingga radiasi yang dipancarkan tidak t erlalu berbahaya.

DAFTAR PUSTAKA Rad iochemistry of Radium. USA: U.S. Kirby, H. W. 1964. Nuclear science series: The Radiochemistry

Atomic Energy Commission http://www.lateralscience.co.uk/radium/Ra http://www.lateralscien ce.co.uk/radium/RaDisc.html Disc.html (diakses 24 Maret 2011). http://en.wikipedia.org/wiki/Radium http://en.wikipedia.org /wiki/Radium (diakses 24 Maret 2011). http://www.epa.gov/rpdweb00/radion http://www.epa.gov/rpdweb00/radionuclides/radium.html uclides/radium.html (diakses 2 April 2011). http://www.ccnr.org/ceac_B.html http://www.ccnr.org/ce ac_B.html (diakses 2 April 2011). http://digilib.unsri.ac.id/download/Dasa http://digilib.unsri.ac.id/d ownload/Dasar-Dasar%20Radioterapi.pd r-Dasar%20Radioterapi.pdff (diakses 2 April 2011).