Oleh: DR. Hj. ATIKAH, MSi, Apt JURUSAN KIMIA KIMIA FMIPA UNIBRAW 2012
RADIO AKTIVITAS
RADIO AKTIVITAS
Tahun 1897 Bacquerel menyelidiki fosforesensi fosforesensi berbagai zat Salah satu cuplikannya (Uranium) tanpa penyinaran lebih dulu memancarkan sinar tanpa mengalami eksitasi lebih dulu Sinar yan dipancarkan sangat kuat & dapat menembus beberapa lembaran benda – benda benda (kertas), yang tidak tertambus oleh sinar biasa Pemancaran sinar secara spontan oleh atom karena perubahan dalam inti = radio aktivitas
Sinar alfa 4 He 2
Sinar beta
0
0
atau
-1
Sinar gamma
+1
Nama
Massa
Muatan
Simbul
Dalam Medan listrik
Dalam medan Magnet
Daya tembus
Alfa
4,0026
+2
Inti He
Belok ke muatan negatif
Belok Ke arah +
Rendah
ke muatan positif
Belok Ke arah -
Lembar Aluminiu m 2-3 mm besar
Beta
1/1837
-1
Elektron
Gamma
0
0
Radiasi Tidak di REM belokkan dengan E tinggi
Tidak di belokkan
+1
Elektron
Belok Ke arah +
Positron = Beta
Belok ke muatan
(kertas)
Reaksi-reaksi Inti
Beberapa inti tidak stabil. Inti-inti ini disebut radioaktif dan memancarkan partikel dan biasanya radiasi elektromagnetk energi-tinggi (sinar gamma) pada saat yang bersamaan. Reaksi inti yang lain melibatkan pemboman inti dengan partikel-partikel seperti neutron, proton, atau inti lainnya.
N o m o r at o m (Z) = jumlah proton dalam inti N o m o r m as s a (A) = jumlah proton + jumlah neutron
= nomor atom (Z) + jumlah neutron nomor massa nomor atom
proton neutron 1p 1H 1n atau 0 1 1
A ZX
Unsur
elektron 0 0e atau -1 -1
positron 0 0e atau +1 +1
partikel a 4He 4a atau 2 2
A
1
1
0
0
4
Z
1
0
-1
+1
2
21.1
Menyetarakan Persamaan Inti 1. Kekekalan nomor massa (A). Jumlah proton plus neutron dalam produk harus sama dengan jumlah proton plus neutron dalam reaktan. 235 92 U
+ 10n
138 55 Cs
+
96 37 Rb
+ 2 10n
235 + 1 = 138 + 96 + 2x1
2. Kekekalan nomor atom (Z) atau muatan inti. Jumlah muatan inti dalam produk harus sama dengan jumlah muatan inti dalam reaktan. 235 92 U
+ 10n
138 55 Cs
+
96 37 Rb
92 + 0 = 55 + 37 + 2x0
+ 2 10n 21.1
Peluruhan 212Po karena emisi alpha. Tulis persamaan inti setimbang untuk peluruhan 212Po. partikel alpha 212Po 84
4He 2
4He 2
atau 42a
+ AZX
212 = 4 + A
A = 208
84 = 2 + Z
Z = 82
212Po 84
4He 2
+ 208 82Pb
21.1
21.1
Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif Peluruhan Beta 14C 6
14N 7
+-10 + n
40 19K
40Ca 20
jumlah neutron turun 1
+ -10 + n 1n 0
jumlah proton naik 1 1p 1
+ -10 + n
Peluruhan Positron 11C 6
11B 5
++10 + n
38K 19
38 Ar 18
jumlah neutron naik 1
++10 + n 1p 1
jumlah proton turun 1 1n 0
++10 + n
n dan n memiliki A = 0 dan Z = 0
21.2
Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif Penangkapan elektron 37 Ar 18
+ -10e
37Cl 17
55Fe 26
+ -10e
55Mn 25
+n
1p 1
jumlah neutron naik 1
+n
jumlah proton turun 1
+ -10e
1n 0
+n
Peluruhan alpha
212Po 84
4He 2
+ 208 82Pb
jumlah neutron turun 2 jumlah proton turun 2
Fisi spontan 252Cf 98
1n 2125 In + 2 49 0
21.2
n/p terlalu besar peluruhan beta X
Y n/p terlalu kecil peluruhan positron atau penangkapan elektron
21.2
Kestabilan Inti •
Inti yang mengandung proton atau neutron sebanyak 2, 8, 20, 50, 82, atau 126 lebih stabil dibandingkan inti-inti lainnya Seperti jumlah elektron dalam gas mulia (e - = 2, 10, 18, 36, 54 dan 86) yg lebih stabil dibanding unsur lainnya
•
Inti yang jumlah proton dan jumlah neutronnya genap lebih stabil dibanding yang ganjil
•
Semua isotop dari unsur dengan nomor atom lebih dari 83 adalah isotop radioaktif
•
Semua isotop Tc dan Pm bersifat radioaktif
21.2
E n e r g i i k a t a n i n t i (B E ) energi yg dibutuhkan untuk memecah
inti menjadi komponen-komponennya, proton dan neutron. BE + 199F Δ
911p + 1010n
E = ( Δ m)c2
BE = 9 x (p massa) + 10 x (n massa) –
19F
massa
BE (sma) = 9 x 1,007825 + 10 x 1,008665 – 18,9984 BE = 0,1587 sma
1 sma = 1,49 x 10 -10 J
BE = 2,37 x 10-11J Energi ikatan per nukleon =
Energi ikatan Jumlah nukleon 2,37 x 10-11 J = 1,25 x 10-12 J = 19 nukleon 21.2
Energi ikatan inti per nukleon vs nomor massa
Energi ikatan inti nukleon
Kestabilan inti 21.2
Kinetika peluruhan radioaktif N laju = -
anak DN
laju = lN
Dt DN Dt
N = N0exp(-l t )
= lN lnN = lnN0 - lt
N = jumlah atom pada waktu
t
N0 = jumlah atom pada waktu
t = 0
l adalah kostanta peluruhan
l =
ln2 t ½
21.3
Kinetika Peluruhan Radioaktif
[N] = [N]0exp(-lt )
] N [
ln[N] = ln[N]0 - lt
] N [ n l
21.3
Penarikhan Radiokarbon 14N 7 14C 6
+ 01n
14C 6 14N 7
+ 11H
+ -10 + n
t ½
= 5730 tahun
Isotop C-14 dihasilkan ketika nitrogen atmosfer dibombardir dengan sinar kosmik. Semua makhluk hidup mengandung C-14, namun ketika mati, jumlah C-14 berkurang.
21.3
Umur batuan
K-40 meluruh menjadi Ar-40 dengan waktu-paruh 1,2 x 109 years. Penarikhan Uranium-238 238U 92
206Pb 82
+ 8 24a + 6-10
t ½
= 4,51 x 109 tahun
21.3
Transmutasi Inti
14N 7
27 Al 13
14N 7
+ 24a + 24a + 11p
17O 8
+ 11p
30P 15
+ 01n
11C 6
+ 42a
Pemercepat partikel siklotron 21.4
Transmutasi Inti
21.4
Fisi Inti
235U 92
+ 01n
90Sr 38
1n + Energy + 143 Xe + 3 0 54
Energi = [massa235U + massa n – (massa90Sr + massa143Xe + 3xmassa n )] x c2
Energi = 3.3 x 10 -11J per 235U = 2.0 x 1013 J per mol
235U
Pembakaran 1 ton batubara = 5 x 10 7 J 21.5
Fisi nuklir
Fisi Inti Reaksi fisi 235U 92
+ 01n
90 38 Sr
1n + Energi + 143 Xe + 3 0 54
21.5
Fisi Inti Reaks i rantai inti serangkaian reaksi inti yang dapat
berlangsung sendiri. Massa minimum dari material terfisikan yang diperlukan untuk memicu reaksi rantai inti disebut m a s s a k r i t is .
Massa subkritis
Massa kritis 21.5
The little boy bomb. Bom ini menggunakan U-235
The fat man bomb. Bom ini menggunakan Pu-239
Fig. 21.9
Fisi Inti
Skema suatu reaktor fisi inti
Sebagian besar kalor dihasilkan dari peluruhan produk fisi. Bahkan jika reaksi fisi berhenti, peluruhan tidak berhenti.
21.5
Fusi Inti Reaksi Fusi
Energi yg Dilepaskan
2 1H
+ 12H
3 1H
2 1H
+ 13H
4 2 He
6Li 3
+ 12H
2
+ 11H + 10n
4He 2
6,3 x 10-13 J 2,8 x 10-12 J 3,6 x 10-12 J
Butuh suhu yg tinggi. Mengapa? Tokamak, sungkup plasma magnetik
21.6
Radioisotop dalam kedokteran •
24Na,
•
131I,
t½ = 8 hari, pemancar , menguji aktivitas kelenjar tiroid
•
123I,
t½ = 13,3 jam, pemancar sinar- , menangkap citra otak
•
18F,
t½ = 1,8 jam, pemancar +, tomografi emisi positron
•
99mTc,
t½ = 14,8 jam, pemancar , merunut aliran darah
t½ = 6 jam, pemancar sinar- , zat diagnostik
Citra otak dengan senyawa 123I 21.6
Pencacah Geiger-Müller
21.6
