Oleh
A D I GU GU N A W A N | X I I 2
FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS
IPA
1 Deng ngan an menye menyebu but t na nama ma Alla Allah h ya yang ng Ma Maha ha Penga Pengasi sih h la lagi gi Maha Maha -De Penyayang Dan n Kam Kami i cip ciptak takan an bes besi i yan yang g pad padany anya a ter terdap dapat at "…Da Kami cipta kan yang padan padanya ya terda terdapat pat
ke kekua kuatan tan yang g heb hebat at dan be berba rbagai gai manfaa faat t bagi bagi man manusi usia a ...." kekuat kek uatan an yan berbag ber bagai ai man Qur' r'an an, 57:25) (Al Qu
1. Struktur Inti In Inti ti at atom om te terd rdir iri i at atas as proton dan neuron yang
sering dis sering disebu ebut t nukleon . Pr Prot oton on be berm rmuat uatan an li list stri rik k po posi siti tif f se seda dang ngka kan n neut ne utro ron n ti tida dak k be berm rmua uata tan n li list strik rik. Ju Juml mlah ah pr prot oton on sa sama ma de deng ngan an ju juml mlah ah el elek ektr tron on, sehi se hing ngga ga ato atom m be bers rsif ifat at ne netr tral al.
Massa proto Massa proton n = 1,67252 . 10-27 kg Massa Mass a neut neutron ron = 1,67482 . 10-27 kg
Lam Lamban bang g Uns Unsur ur
Dengan : elektron
Z A
X
= nama atom / unsur = nomor atom = jumlah proton &
= nomor massa = jumlah proton & neutron
Satuan mas massa dal dalam int inti i at atom ad adala lah h sma sma = amu (atomic mass ma ss un unit it )
2. Isotop, Isobar, dan Isoton a. Is Isot otop op ada dala lah h at atom om- at atom om da dari ri un unsu sur r ya yang ng sa sama ma
memp mpun unya yai i no nomo mor r at atom om sam sama a), te teta tapi pi mempu mempuny nyai ai (me nomo no mor r ma mass ssa a at atom om be berb rbed eda a. b. Is Isob obar ar ada dala lah h at atom om- at atom om da dari ri un unsu sur r ya yang ng berb be rbed eda a (be berb rbed eda a nomo nomor r atom atom), te tet tap api i memp mempu uny nyai ai nomo no mor r ma mass ssa a sa sama ma. c. Is Isot oton on ada dala lah h at atom om- at atom om da dari ri un unsu sur r ya yang ng berb be rbed eda a (me memp mpun unya yai i nom nomor ato atom m berb berbed eda a), te teta tapi pi memp me mpun unya ya ju juml mlah ah ne neut utro ron n ya yang ng sa sama ma.
3. Stabilitas Inti Sta Stabil bilita itas s unsu unsur r ter tergan gantun tung g pad pada a kes keseim eimban bangan gan
antara ju jumlahproton ( Z) dan ju jumlah ne neutron ( n) yang ya ng te terd rdap apa at da dala lam m in inti ti. Su Suat atu u un unsu sur r dika di kata taka kan n st stab abil il ji jika ka :
Jika su Jika suat atu u in inti ti at atom om memancarkan ). partikel beta ( memancarkan parikel pasitron ( yang yan g tid tidak ak stabil stab il dise disebut but unsu unsur r
bera be rada da di se sebe bela lah h ki kiri ri da daer erah ah st stab abil il , ia ak akan an Jika Ji ka ia be bera rada da di se sebe bela lah h ka kana nan n , ma maka ka ia ak akan an
+) ata atau u men menang angkap kap par partik tikel el bet beta a . Uns Unsur ur -uns unsur ur radioakt radi oaktif if
4. Defek Massa dan Energi Ikat a. Pr Prot oton on dan ne neur uron on da dapa pat t be ber rku kump mpul ul da dala lam m su sua atu
inti at inti atom om ka kare rena na ad adan anya ya en ener ergi gi ik ikat at inti. b. En Eneg egi i ik ikat at te terj rjad adi i da dala lam m in inti ti di dise seba babk bkan an ol oleh eh adanya penyu pada da inti inti. De Deng ngan an penyusut sutan an mas massa sa pa demi de miki kian an, ma mass ssa a in ini i ak akan an le lebi bih h ke keci cil l da dari ripa pada da juml ju mlah ah ma massa ssa pr prot oton on da dan n ne neut utron ron pe pemb mben entu tukn knya ya. c. Pe Peny nyus usut utan an ma mass ssa a in inti ti ya yang ng di dise seba babk bkan an ol oleh eh adan ad anya ya pe perub rubah ahan an ma mass ssa a in inti ti men menja jadi di en ener ergi gi ikat ik at ya yang ng di dise sebu but t def defek ek ma mass ssa a .
De Defe fek k ma mass ssa a di dite tentu ntuka kan n den denga gan n ru rumu mus s
Dengan : m
= defe defek k mass massa a (sma sma ) Z = nomor atom = jumlah proton mp = massa sa satu pr proton = 1 ,007825 sm sma (Goldstain ) n = A – Z = jumlah neutron mn = massa sa satu ne neutron = 1 ,00865 sm sma (Chadwick ) minti = mas massa int inti i (sma)
d. En Ener ergi gi ik ikat at in inti ti da dapa pat t di dite tent ntuk ukan an de deng ngan an ru rumu mus s : atauDengan
: c
1 sma 1 eV
= kecepatan cahaya (3 . 10 8 m/s
= 931 MeV = 1,6 . 10-19 Joule
5. Radioaktivitas Rad Radioak ioaktiv tivitas itas adal adalah ah pema pemanca ncaraan raan sina sinar r- sinar sinar
radioak radio akft ftif if se secar cara a sp spont ontan an den denga gan n di dise serta rtai i peluruhan inti atom menjadi inti yang lain.
A. Sin Sinar ar- sinar Radi sinar Radioakt oaktif if Sin ina ar alf lfa a (sinar ) Ter ). Terdiri diri ata atas s int intiHel iHelium ium ( Ber Bermuat muatan an lis listri trik k pos positif itif. Di Dibe belok lokkan kan ole oleh h med medan an mag magne net t mau maupu pun n me medan dan li listr strik ik. Daya tembus kecil tetapi daya ionisasi sangat besar. Jika suat suatu u ato atom mem memancar ark kan sin sinar , maka no nomo mor r ato atom berk be rkur uran ang g du dua a da dan n no nomo mor r ma mass ssa a be berk rkur uran ang g 4.
Sinar beta ( sinar ) Terdiri atas elektron( ) yang berasal dari inti in ti at atom om. Ber Bermuat muatan an lis listrik trik neg negatif atif. Di Dibl blokk okkan an ole oleh h med medan an mag magne net t mau maupun pun me medan dan listrik. Daya tembusnya lebih dari sinar - daya ioni io nisa sasi siny nya a ku kura rang ng da dari ri si sina nar r . Jik ika a su suat atu u at atom me mem man anc car ark kan si sin nar , maka no nomor atom bertambah satu dan nomor massa tetap.
Sinar gamma ( sinar ) Ber Berupa upa gelo gelomba mbang ng ele elektro ktromag magneti netik k yang dise disebut but foton. Tid Tidak ak ber bermuat muatan an lis listrik trik. Ti Tida dak k di dibe belo lokk kkan an ol oleh eh me meda dan n ma magn gnet et ma maup upun un me meda dan n listrik Daya tembus sangat besar dan daya ionisasi sangat sang at kec kecil il. Jika su suatu at atom me memancarkan si sinar maka no nomor atom dan nomor massanya tetap.
B. Int Intens ensita itas s Sin Sinar ar Rad Radioa ioakti ktif f Jika Ji ka se sebe berka rkas s sin sinar ar rad radio ioak aktif tif di dilew lewat atkan kan pada sebuah keping logam dengan ketebalan x, maka mak a in inten tensi sitas tasny nya a aka akan n ber berku kura rang ng da dan n me meme menuh nuhi i persamaan :
Dengan keping keping .
ika I = ½ I0 ,
: I0
intensitas as sinar sinar radioakt radioaktif if sebelum sebelum melewati melewati = intensit
I
intensitas as sinar sinar radioakt radioaktif if setelah setelah melewati melewati = intensit
x tebal keping keping = tebal e = bila ilangan ngan nat natural ural = 2 ,7182 1828 = koefisien pelemahan Half f Val Value ue Lay Layer er (HVL), ya maka ketebalan ke kepi ping ng x di dise sebu but t Hal
C. Alat Deteksi (Detektor ) Detek De tekto tor r ad adal alah ah al alat at ya yang ng dig digun unaka akan n un untuk tuk mendet men deteks eksi i ad adan anya ya sua suatu tu sum sumber ber at atau au uns unsur ur radioaktif. Beber Be berap apa a de dete tekto ktor r di an anta taran ranya ya :
1. Pen Pencaca cacah h Geig Geiger er Muel Mueller ler 2. Kam Kamar ar Kab Kabut ut Wil Wilson son 3. Emu Emulsi lsi Fi Film lm 4. Pen Pencaca cacah h Sint Sintila ilasi si
D. Pelu Peluru ruha han n Ra Radi dioa oakt ktif if Pelur Pe luruh uhan an ad adal alah ah pe peris risti tiwa wa pe peca cahny hnya a in inti ti at atom om secara sec ara sp spont ontan an. Un Unsu sur r- uns unsur ur rad radio ioak aktif tif se selal lalu u mel melur uruh uh untu un tuk k me menu nuju ju ke ke kead adaa aan n st stab abil ilny nya a. Pr Pros oses es pe pelu luru ruha han n inti int i- inti inti da dapat pat di ditul tulis iska kan n da dala lam m be bent ntuk uk :
Dengan
: No
Nt t
= = = =
jumla jumlah h inti inti mula mula -mula mula jumla jumlah h inti inti yang yang belum belum meluru meluruh h konst konstant anta a peluru peluruha han n (S -1 ) wakt waktu u melur meluruh uh (s)
Apabila Apabi la ban banya yakny knya a in inti ti ya yang ng be belu lum m me melu luruh ruh tin ti ngg ggal al set eten enga gah h da dari ri ju juml mla ah in inti ti mu mula la- mu mula la ( Nt = ½ N0), mak maka a wa waktu ktu ya yang ng di diper perlu luka kan n di dise sebut but wa waktu ktu pa paro ro ( dan n di diru rumus muska kan n se seba bagai gai : ), da
Rumu Ru mus s pe pelu luruh ruhan an dap dapat at pul pula a di dirum rumus uskan kan se sebag bagai ai :
6. Reaksi Reaksi Inti Re Reak aksi si in inti ti ada adala lah h pe peru ruba baha han n- peru peruba baha han n ya yang ng
terjad terj adi i di dal alam am in inti ti at atom om. Pa Pada da seti setiap ap re reak aksi sireak re aksi si in inti ti se sela lalu lu be berl rlak aku u : a. Hu Huku kum m ke keke keka kala lan n mo mome ment ntum um b. Hu Huku kum m ke keke keka kala lan n en ener ergi gi c. hu huku kum m ke keke keka kala lan n no nomo mor r ato tom m d. hu huku kum m ke keke keka kala lan n no nomo mor r mas assa sa Maca Ma cam m- mac macam am re reak aksi si in inti ti ad adal alah ah seb sebag agai ai berikut : a. Ra Radi diok okat ativ ivit itas as al alam am b. Pe Pene nemb mbak akan an inti inti
In Inti ti at atom om da dapat pat me meng ngal alam ami i pe peru ruba bahan han me mela lalu lui i
cara pe cara pene nemb mbak akan an in inti ti at atom om de deng ngan an su suat atu u partikel dasar atu dengan inti atom lain.
Penemba Penem baka kan n in inti ti at atom om dap dapat at men menga gakib kibat atka kan n terjadinya
Tra Transmu nsmutasi tasi int inti i
Transm Tran smut utas asi i in inti ti ad adal alah ah re reak aksi si in inti ti ya yang ng terj te rjad adi i ka kare rena na in inti ti at atom om su suat atu u un unsu sur r di dite temb mbak ak denga den gan n sua suatu tu par parti tikel kel su subat batom omik ik, seh sehin inga ga berubah menjadi inti atom unsur baru yang stabil.
Radioak Radioaktivitas tivitas buatan
Radioaktivi Radioak tivitas tas buat buatan an ada adalah lah per peristi istiwa wa berubahnya satu inti atom menjadi atom baru yang ya ng ti tida dak k st stab abil il (be bers rsif ifat at ra radi dioa oakt ktif if).
Re Reak aksi si Fis Fisi i
Reaksi Reaks i fi fisi si ad adala alah h pe peris risti tiwa wa pe pemb mbela elaha han n in inti ti menjadi dua inti baru yang disertai dengan bebe be bera rapa pa ne neut utro ron n da dan n en ener ergi gi ya yang ng sa sang ngat at be besa sar r.
Re Reak aksi si Fus Fusi i
Reaksi Reak si fu fusi si ad adal alah ah re reak aksi si ya yang ng te terj rjad adi i an anta tara ra dua du a in inti ti at atom om un unsu sur r ri ring ngan an ( no nomo mor r at atom omny nya a kura ku rang ng da dari ri 5) ya yang ng be bega gabu bung ng me menj njad adi i sa satu tu in inti ti yang yan g le lebih bih be besar sar de denga ngan n dis diser erta tai i pe pemb mbeba ebasa san n ener en ergi gi ya yang ng sa sang ngat at be besa sar r.
7. Reaktor Atom (Reaktor Nuklir) Re Reak akto tor r at atom om at atau au re reak akto tor r nu nukl klir ir ad adal alah ah te temp mpat at
terjadiny terjad inya a rea reaksi ksi fis fisi i ber berant antaiya aiyang ng terk te rken enda dali li. Se Sebu buah ah re reak akto tor r me meru rupa paka kan n sum sumbe ber r ener en ergi gi ya yang ng be beru rupa pa ka kalo lor r. Me Menur nurut ut keg kegun unaa aanny nnya a, re reakt aktor or nuk nukli lir r dib dibed edaka akan n menjadi :
Re Reak akto tor r da daya ya, ya yait itu u re reak akto tor r ya yang ng da dapa pat t
mengha meng hasi silk lkan an te tena naga ga li list stri rik k ( PL PLTN TN). Re Reak akto tor r pe pene neli liti tian an, ya yait itu u re reak akto tor r ya yang ng dipergun dipe rgunaka akan n unt untuk uk pen penelit elitian ian- pene penelit litian ian di bida bi dang ng mat mater eria ial l, fi fisi sika ka, ki kimi mia a, ke kedo dokt kter eran an, biol bi olog ogi i, ds dsb b. Re Reak aktor tor is isoto otop p, ya yait itu u re reak aktor tor ya yang ng me meng nghas hasil ilkan kan neutr neu tron on ya yang ng di digu gunak nakan an unt untuk uk mem mempr prod oduks uksi i radioisotop.
Ba Bagi gian an- bag bagia ian n re reak akto tor r ad adal alah ah se seba baga gai i be beri riku kut t. Ba Baha han n ba baka kar r be beru rupa pa ura uraniu nium m. Te Tera ras s re reak aktor tor se sebag bagai ai tem tempat pat be berla rlangs ngsung ungnya nya reaksi reak si nuk nuklir lir. Mo Mode dera rato tor r / pe pend ndin ingi gin n prime primer r berfu berfung ngsi si unt untuk uk menurunk menu runkan an ener energi gi neut neutron ron. Bat Batang ang kend kendali ali berf berfungs ungsi i untu untuk k meng mengend endalik alikan an jumlah reaksi fisi yang terjadi atau mengenda meng endalik likan an jum jumlah lah neu neutron tron. Pe Peri risai sai be berfu rfungs ngsi i me mena nahan han ra radia diasi si yan yang g dihas dih asilk ilkan an sup supay aya a par para a pek peker erja ja te terl rlind indun ungi gi. Pen Pending dingin in sek sekunde under r. Pe Pemi minda ndah h pan panas as ber berfu fung ngsi si unt untuk uk mem memind indahk ahkan an pana pa nas s da dari ri pe pend ndin ingi gin n pr prim imer er ke pe pend ndin ingi gin n sekunder.
8. Penggunaan Radioisotop Ra Radi dioi oiso soto top p ada adala lam m ju juml mlah ah be besa sar r dap dapat at di dibu buat at
deng de ngan an me mengg nggun unak akan an re reak aksi si in inti ti de deng ngan an ne neut utro ron n.
Beberap Beber apa a keg kegun unaan aan ra radio diois isot otop op ad adala alah h se sebag bagai ai berikut.
Reaksi fisi dan reaksi fusi dapat dipakai
sebagai sebag ai su sumb mber er pe pengg nggan anti ti mi miny nyak ak ta tana nah h da dan n batubara. Dal alam am bida bidang ng indu indust stri ri : si sina nar r ga gamm mma a at atau au sina sinar r X ya yang ng di dipa panc ncar arka kan n da dair ir ra radi dioi oiso soto top p Co- 60 atau ata u Ir-192 dig digun unaka akan n un untuk tuk me memer merik iksa sa mate ma teri rial al ta tanp npa a me meru rusa sak k, bi bida dang ng te tekn knik ik radiografi.
Pen Penggu ggunaa naan n radi radiois oisoto otop p dal dalam am bid bidang ang ked kedokt oktera eran n 1. Unt Untuk uk men mendi diagn agnos osis is su suat atu u pe peny nyaki akit t, de deng ngan an meng me nggu guna naka kan n si sina nar r Ro Ront ntag agen en ( Si Sina nar r X). 2. Untuk membunuh sel- sel kanker atau mencegah sel kanker, dengan menggunakan sinar- yang dipan di panca carka rkan n Co-60. 3. Unt Untuk uk mem mempe pelaj lajar ari i car cara a ker kerja ja kel kelen enja jar r go gond ndok ok, denga de ngan n men mengg ggun unaka akan n rad radio iois isoto otop p I- 131.
Dalam Dala m bi bida dang ng biol biolog ogi i : un untu tuk k me memp mpel elaj ajar ari i mekan mek anism isme e re reaks aksi i pad pada a pr prose oses s fot fotos osin intes tesis is dan proses- proses di dalam sel hidup.
Da Dala lam m bi bida dang ng hi hidr drol olog ogi i. 1. Unt Untuk uk men mengu gukur kur ke kecep cepat atan an at atau au deb debit it ali alira ran n. 2. Unt Untuk uk men menen entuk tukan an jum jumla lah h kan kandu dunga ngan n ai air r da dala lam m tanah. 3. Unt Untuk uk men mende detek teksi si keb keboc ocor oran an pi pipa pa pe peny nyalu alur r yan yang g terbe te rbena nam m dal dalam am tan tanah ah. 4. Unt Untuk uk men mengu gukur kur ti tingg nggi i pe permu rmuka kaan an ca cair iran an da dalam lam suatu su atu wa wadah dah te tertu rtutu tup p.
Untuk Untu k me mene nent ntuk ukan an um umur ur mi mine nera ral l, um umur ur bu bumi mi, da dan n umur um ur be bend nda a-be bend nda a be bers rsej ejar arah ah. Um Umur ur bu bumi mi da dapa pat t dihit dih itung ung de denga ngan n me menen nentu tukan kan Pb dal dalam am min miner eral al Uranium.
Alhamdulillah ! Jazakum Jaz akumulla ullah h Khai Khairan ran Kats Katsiran iran !