Uranium: 37 Fakta, Sejarah, Kegunaan, dan Bahaya Unsur Kimia Uranium

Gambar Lempengan Logam Uranium (Sumber gambar wikipedia)

PENDAHULUAN

Pada tanggal 6 Agustus 1945, sebuah bom sepanjang 10 kaki (3 meter) jatuh dari langit di atas kota Hiroshima di Jepang. 

Kurang dari satu menit kemudian, segala sesuatu yang berada dalam jarak satu mil dari ledakan bom itu dilenyapkan. Sebuah badai besar cepat menghancurkan segalanya dan membunuh puluhan ribu orang.

Ini adalah penggunaan pertama bom atom dalam peperangan, dan menggunakan satu unsur terkenal pembawa malapetaka yaitu: uranium.

Pada awalnya, uranium dianggap sebagai unsur yang relatif tidak penting. Ia memiliki beberapa aplikasi dalam pembuatan kaca berwarna, dalam memproduksi baja khusus, dan lampu. 

Oleh sebab itu, penjualan tahunan sebelum Perang Dunia II (1939-45) berjumlah tidak lebih dari beberapa ratus metrik ton logam dan senyawanya.

Kemudian, sebuah revolusi dramatis terjadi. Para ilmuwan menemukan bahwa salah satu bentuk uranium dapat mengalami pembelahan nuklir (fisi nuklir). 

Fisi nuklir adalah proses di mana inti atom besar pecah. Sejumlah besar energi dan atom yang lebih kecil diproduksi selama fisi. 

Aplikasi pertama dari penemuan ini adalah dalam pembuatan senjata nuklir, seperti bom atom. 

Setelah perang dunia II, pembangkit listrik tenaga nuklir dibangun untuk memanfaatkan fisi nuklir secara produktif. Pembangkit listrik tenaga nuklir mengubah energi yang dilepaskan oleh fisi menjadi listrik.

Saat ini, uranium dianggap sebagai salah satu elemen terpenting bagi masa depan umat manusia.

FAKTA-FAKTA KEREN URANIUM

1. Uranium adalah unsur kimia dengan simbol U dan nomor atom 92. Sebuah atom uranium memiliki 92 proton dan 92 elektron, serta terletak pada golongan actinide dari tabel periodik. Kelompok aktinida terdiri dari unsur-unsur dengan nomor atom 90 sampai 103.

2. Uranium memiliki titik leleh adalah 1.132,3 °C (2,070,1 °F),  titik didih sekitar 3.818 °C (6,904 °F) dan kepadatannya sekitar 19,05 gram per sentimeter kubik.

3. Uranium merupakan logam putih keperakan mengilap yang bersifat ulet dan mudah dibentuk. Ulet berarti mampu ditarik ke menjadi kabel tipis. Lunak berarti mampu dipalu menjadi lembaran tipis.

4. Martin Heinrich Klaproth, seorang ahli kimia Jerman, menemukan uranium pada tahun 1789. Sebenarnya keberadaan uranium telah diketahui setidaknya sejak 79 M, saat itu oksida uranium digunakan sebagai bahan pewarna untuk kaca keramik dan kaca. Para ilmuwan telah menemukan bahwa gelas yang dibuat di Italia pada awal tahun 79 M diwarnai dengan oksida uranium.

Gambar Uranium glass with black light (Sumber gambar Wikipedia)

Klaproth menemukan unsur mineral laten, yang pada saat itu dianggap sebagai seng dan bijih besi. Dalam percobaan, mineral dilarutkan dalam asam nitrat, dan kemudian garam kalium (garam potassium) ditambahkan ke endapan kuning yang tersisa. 

Klaproth menyimpulkan bahwa ia telah menemukan unsur baru ketika reaksi antara kalium dan endapan tidak mengikuti reaksi unsur-unsur yang diketahui. Penemuannya tersebut ternyata uranium oksida dan bukan uranium murni seperti yang semula ia yakini.

5. Menurut Laboratorium Nasional Los Alamos, Klaproth menamai unsur baru tersebut berdasarkan nama planet Uranus yang baru ditemukan saat itu. Nama planet tersebut dinamai sesuai dengan nama dewa langit Yunani. 

Walaupun ditemukan pada tahun 1789, uranium murni baru diisolasi pada tahun 1841 oleh Eugène-Melchior Péligot, seorang ahli kimia Prancis, dengan cara memanaskan uranium tetraklorida dengan potasium.

6. Uranium ditemukan bersifat radioaktif pada tahun 1896 oleh Antoine H. Becquerel, seorang fisikawan Prancis. 

Pada saat itu, Becquerel meninggalkan sampel uranium di atas piring fotografi dan setelah dicek ternyata hasilnya yang menjadi kabur atau keruh. Dia menyimpulkan bahwa itu menghasilkan sinar tak kasat mata. 

Ini adalah contoh pertama radioaktivitas mulai dipelajari dan membuka bidang sains baru.

7. Marie Curie, seorang ilmuwan Polandia, menciptakan istilah radioaktivitas sesaat setelah penemuan Becquerel, dan dengan suaminya Pierre Curie, seorang ilmuwan Prancis, melanjutkan penelitian untuk menemukan unsur radioaktif lainnya, seperti polonium dan radium, serta mempelajari sifat-sifatnya.

8. Marie Curie, yang bekerja dengan uranium untuk menemukan beberapa unsur radioaktif bahkan lebih (polonium dan radium), kemungkinan terkena paparan radiasi dalam pekerjaannya. Dia meninggal pada tahun 1934 karena anemia aplastik, defisiensi sel darah merah, yang mungkin disebabkan oleh radiasi pada sumsum tulangnya.

9. Meskipun uranium sangat terkait dengan radioaktivitas, tingkat peluruhannya sangat rendah sehingga unsur ini sebenarnya bukan unsur kimia yang paling radioaktif di luar sana.

10. Uranium alami terdiri dari tiga isotop utama: uranium-238 (99,28% kelimpahan alami), uranium-235 (0,71%), dan uranium-234 (0,0054%). Ketiganya bersifat radioaktif dan memancarkan partikel alfa.

Uranium-238 adalah isotop uranium yang paling stabil, dengan masa paruh sekitar  4,468 × 10⁹ tahun, kira-kira setara umur Bumi. Uranium-235 memiliki waktu paruh sekitar  7,13 × 10⁸ tahun, dan uranium-234 memiliki waktu paruh sekitar 2,48 × 10⁵ tahun.

11. Uranium-235 adalah satu-satunya fissile isotop alami, dan banyak digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir dan senjata nuklir. Namun, karena ditemukan di alam dalam jumlah yang sangat kecil, uranium alam perlu menjalani pengayaan atau pemurnian.

12. Uranium adalah unsur yang relatif reaktif. Logam uranium dapat bereaksi dengan hampir semua unsur nonlogam seperti oksigen, sulfur, klorin, fluorin, fosfor, dan bromin (kecuali gas mulia), dengan reaktivitas meningkat seiring bertambahnya suhu. 

Asam klorida dan asam nitrat mampu melarutkan uranium, namun asam nonoksidasi selain asam lorida akan menyerang unsur tersebut dengan sangat lambat.

13. Bila uranium dihaluskan, maka bisa bereaksi dengan air dingin; Di udara, logam uranium akan ditutupi oleh lapisan gelap uranium oksida.

14. Sedikitnya 15 lb (7 kg) uranium-235 dapat digunakan untuk membuat bom atom. Bom nuklir pertama yang digunakan dalam perang.

Menurut Atomic Heritage Foundation, hanya 1,38 persen uranium di bom "Little Boy" yang menghancurkan Hiroshima yang mengalami pembelahan. Bom tersebut berisi sekitar 140 kilogram (64 kg) total uranium.

15. Perangkat Little Boy berbasis uranium menjadi senjata nuklir pertama yang digunakan dalam perang ketika diledakkan di atas kota Hiroshima di Jepang pada tanggal 6 Agustus 1945. 

Meledak dengan hasil setara dengan 12.500 ton TNT. Hampir 50.000 bangunan hancur dan membunuh sekitar 75.000 orang.

16. Awalnya diyakini bahwa uranium relatif jarang terjadi, dan bahwa proliferasi nuklir dapat dihindari dengan cara membeli semua persediaan uranium yang diketahui, namun hanya dalam satu dekade deposit besar ditemukan di banyak tempat di seluruh dunia.

17. Penggunaan uranium utama di sektor sipil adalah untuk bahan bakar pembangkit listrik tenaga nuklir. Satu kilogram uranium-235 secara teoritis dapat menghasilkan sekitar 20 terajoule energi (2 × 10¹³ joule), dengan asumsi fisi lengkap;  energi ini setara dengan 1500 ton batu bara.

18. Penggunaan uranium dalam bentuk oksida alamnya terbentuk paling lambat pada tahun 79 M, ketika digunakan untuk menambahkan warna kuning pada kaca keramik. 

Kaca kuning dengan oksida uranium 1% ditemukan di vila Romawi di Cape Posillipo di Teluk Napoli, Italia, oleh RT Gunther dari Universitas Oxford pada tahun 1912.

19. Reaktor Grafis X-10 di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) di Oak Ridge, Tennessee, yang sebelumnya dikenal dengan Clinton Pile dan X-10 Pile, adalah reaktor nuklir buatan kedua di dunia (setelah Enrico Fermi's Chicago Pile) dan merupakan yang pertama reaktor dirancang dan dibangun untuk operasi terus menerus.

Argonne National Laboratory's Experimental Breeder Reactor I, yang berada di Stasiun Pengujian Reaktor Nasional Atomic Energi dekat Arco, Idaho, menjadi reaktor nuklir pertama yang menciptakan listrik pada tanggal 20 Desember 1951. 

Awalnya, empat bola lampu 150 watt diterangi oleh reaktor, namun perbaikan pada akhirnya memungkinkannya untuk memperkuat seluruh fasilitas. Kemudian, kota Arco menjadi kota pertama di dunia yang memiliki semua listriknya berasal dari tenaga nuklir yang dihasilkan oleh BORAX-III.

20. Pembangkit tenaga nuklir berskala komersial pertama di dunia, Obninsk di Uni Soviet, mulai berproduksi dengan reaktor AM-1 pada tanggal 27 Juni 1954. 

Pembangkit listrik tenaga nuklir awal lainnya adalah Calder Hall di Inggris, yang mulai berproduksi pada tanggal 17 Oktober 1956, dan Pembangkit Tenaga Atom Pengiriman di Pennsylvania, yang dimulai pada tanggal 26 Mei 1958.

21. Uji coba nuklir di atas tanah oleh Uni Soviet dan Amerika Serikat pada tahun 1950-an dan awal 1960-an dan oleh Prancis sampai tahun 1970-an dan 1980-an telah menyebarkan sejumlah besar masalah kejatuhan dari isotop uranium di seluruh dunia.

22. Selama Perang Dingin antara Uni Soviet dan Amerika Serikat, memiliki stok uranium yang sangat besar dan puluhan ribu senjata nuklir dibuat dengan menggunakan uranium dan plutonium. 

Sejak pecahnya Uni Soviet pada tahun 1991, diperkirakan sekitar 540 metrik ton uranium (cukup untuk membuat 40.000 hulu ledak nuklir) disimpan di fasilitas yang tidak cukup dijaga oleh Federasi Rusia dan beberapa negara bekas Soviet lainnya. 

Polisi di Asia, Eropa, dan Amerika Selatan setidaknya 16 kali dari tahun 1993 sampai 2005 telah mencegat pengiriman bom uranium atau plutonium yang diselundupkan, dan sebagian besarnya berasal dari sumber-sumber bekas Soviet.

23. Uranium adalah unsur ke 51 dalam urutan kelimpahan di kerak bumi. Uranium juga merupakan unsur kimia bernomor tertinggi yang ditemukan secara alami dalam jumlah yang signifikan di Bumi dan hampir selalu ditemukan dalam bentuk senyawa dengan unsur lainnya.

24. Konsentrasi rata-rata uranium di kerak bumi adalah (tergantung pada referensi) 2 sampai 4 bagian per juta, atau sekitar 40 kali lebih melimpah dari perak.

Kerak bumi dari permukaan sampai kedalaman 25 km (15 mil) mengandung 10¹⁷ kg (2 × 10¹⁷ lb) uranium sedangkan lautan mungkin mengandung 10^13 kg (2 × 10¹³ lb) uranium. Konsentrasi uranium di tanah berkisar antara 0,7 sampai 11 bagian per juta (15 bagian per juta di tanah pertanian karena penggunaan pupuk fosfat), dan konsentrasinya dalam air laut adalah 3 bagian per miliar.

25. Uranium ditambang dengan cara yang sama seperti besi. Bijih dikeluarkan dari tanah , kemudian diolah dengan asam nitrat sehingga terbentuk uranyl nitrat (UO₂(NO₃)₂).  Senyawa ini kemudia diubah menjadi uranium dioksida (UO₂). Akhirnya, senyawa ini diubah lagi menjadi logam uranium murni dengan gas hidrogen.

26. Konsentrasi uranium lebih banyak dari pada antimon, timah, kadmium, merkuri, atau perak, dan ini sama melimpahnya seperti arsenik atau molibden. 

Uranium ditemukan di ratusan mineral, termasuk uraninite (bijih uranium yang paling umum), karnotit, autunite, uranophane, torbernite, dan coffinite. 

Konsentrasi uranium yang signifikan terjadi pada beberapa zat seperti deposit batuan fosfat, dan mineral seperti lignit, dan pasir monazite dalam bijih kaya uranium (dipulihkan secara komersial dari sumber yang mengandung uranium 0,1%).

27. Beberapa bakteri, seperti Shewanella putrefaciens, Geobacter metallireducens dan beberapa strain Burkholderia fungorum, menggunakan uranium untuk pertumbuhannya dan mengubah Uranium(VI) menjadi Uranium(IV).

28. Beberapa organisme, seperti lichen Trapelia involuta atau mikroorganisme seperti bakteri Citrobacter, dapat menyerap konsentrasi uranium yang sampai 300 kali. 

Spesies Citrobacter menyerap ion uranyl bila diberi gliserol fosfat (atau fosfat organik serupa lainnya). Setelah satu hari, satu gram bakteri bisa mengerutkan diri dengan sembilan gram kristal fosfat uranyl; ini menciptakan kemungkinan bahwa organisme ini dapat digunakan dalam bioremediasi untuk mendekontaminasi air yang tercemar uranium.

Proteobacterium Geobacter juga telah ditunjukkan untuk bioremediate uranium di air tanah. Jamur mikoriza Glomus intraradices meningkatkan kandungan uranium di akar tanaman simbiotiknya.

29. Tanaman menyerap beberapa uranium dari tanah. Berat kering konsentrasi uranium pada tanaman berkisar antara 5 sampai 60 bagian per miliar, dan abu dari kayu bakar dapat memiliki konsentrasi hingga 4 bagian per juta. 

Konsentrasi uranium kering dalam tanaman pangan biasanya lebih rendah dengan satu sampai dua mikrogram per hari yang dikonsumsi melalui makanan yang dimakan orang.

30. Bentuk oksida uranium yang paling umum adalah triuranium oktoksida (U₃O₈) dan uranium dioksida (UO₂). Kedua bentuk oksida merupakan padatan yang memiliki kelarutan rendah dalam air dan relatif stabil pada berbagai kondisi lingkungan.

Gambar Struktur kristal triuranium oktoksida (U3O8) (Sumber gambar Wikipedia)

Triuranium oktoksida adalah (tergantung pada kondisi) senyawa uranium yang paling stabil dan merupakan bentuk yang paling sering ditemukan di alam. Sedangkan uranium dioksida adalah bentuk uranium paling umum yang biasa digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir.

Karena kestabilannya, oksida uranium biasanya dianggap sebagai bentuk kimia pilihan untuk penyimpanan atau pembuangan.

Gambar Struktur kristal Uranium dioksida, UO2 (Wikipedia)

31. Seseorang dapat terkena uranium dengan menghirup debu di udara atau dengan menelan air dan makanan yang telah terkontaminasi. 

Jumlah uranium di udara biasanya sangat kecil. Namun, orang-orang yang bekerja di pabrik yang memproses pupuk fosfat, tinggal di dekat fasilitas pemerintah yang membuat atau menguji senjata nuklir, tinggal atau bekerja di dekat medan perang modern dimana senjata uranium digunakan, atau tinggal atau bekerja di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir, fasilitas yang menambang atau memproses bijih uranium, atau memperkaya uranium untuk bahan bakar reaktor, mungkin akan terpapar uranium.

32. Paparan uranium pada kadar 10 mg/m3 akan berbahaya bagi kehidupan dan kesehatan. Oleh karena itu, Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja (OSHA) menetapkan batas paparan uranium yang diizinkan di tempat kerja sebesar 0,25 mg/m3 selama 8 jam kerja. 

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) menetapkan batas paparan yang direkomendasikan (REL) 0,2 mg/m3 selama 8 jam kerja dan batas pendek 0,6 mg/m³.

33. Kebanyakan uranium yang dicerna diekskresikan selama pencernaan. Hanya 0,5% yang diserap bila kita menelan bentuk uranium yang tidak larut, seperti oksidanya, sedangkan penyerapan ion uranyl yang dapat larut bisa mencapai 5%. 

Namun, senyawa uranium terlarut cenderung cepat melewati tubuh, sedangkan senyawa uranium yang tidak larut, terutama bila dihirup dalam bentuk debu ke paru-paru, akan menimbulkan bahaya pemaparan yang lebih serius.

Setelah memasuki aliran darah, uranium yang diserap cenderung untuk membentuk bioakumulasi dan bertahan selama bertahun-tahun di jaringan tulang karena afinitas uranium untuk fosfat. 

Uranium tidak diserap melalui kulit, dan partikel alfa yang dilepaskan oleh radiaktifitas uranium tidak dapat menembus kulit.

Walaupun demikian, fungsi normal ginjal, otak, hati, jantung, dan sistem lainnya dapat berpengaruh ketika terjadi paparan uranium. Hal ini disebabkan karena selain radioaktif lemah, uranium juga merupakan logam yang beracun.

34. Radiasi alfa dari uranium inhalasi telah terbukti menyebabkan kanker paru-paru pada pekerja nuklir yang terpapar.

35. Logam uranium berbentuk sangat halus dapat menimbulkan bahaya kebakaran karena uranium bersifat piroforik yang akan menyala secara spontan di udara pada suhu kamar.

36. Logam uranium biasanya ditangani dengan sarung tangan sebagai tindakan pencegahan. Konsentrat uranium ditangani dan dikondisikan agar memastikan bahwa manusia atau makluk hidup yang lain menghirup atau menelannya.

37. Uranium biasanya membentuk banyak senyawa yang cenderung memiliki warna kekuningan atau kehijauan. Beberapa larutan uranium ditunjukan pada gambar di bawah ini.

Gambar Larutan Uranium (Sumber gambar Wikipedia)

SUMBER RUJUKAN

- Wikipedia. Online.  (en.m.wikipedia.org/wiki/Uranium) diakses pada Minggu, 21 Januari 2018.

- Stephanie Pappas. 2017. Online.  (www.livescience.com/39773-facts-about-uranium.html) diakses pada Minggu, 21 Januari 2018

- Encyclopedia. 2006. Online.  (www.encyclopedia.com/science-and-technology/chemistry/compounds-and-elements/uranium#3427000109) diakses pada Selasa, 23 Januari 2018.