5-kimia inti.ppt

04/17/23 KULIAH KD II-B 1

Oleh:Oleh:DR. Hj. ATIKAH, MSi, AptDR. Hj. ATIKAH, MSi, AptJURUSAN KIMIA FMIPA JURUSAN KIMIA FMIPA

UNIBRAWUNIBRAW20201212

04/17/23 KULIAH KD II-B 2

RADIORADIOAKTIVITASAKTIVITAS

04/17/23 3KULIAH KD II-B

Tahun 1897 Bacquerel menyelidiki Tahun 1897 Bacquerel menyelidiki fosforesensi berbagai zatfosforesensi berbagai zat

Salah satu cuplikannya (Uranium) tanpa Salah satu cuplikannya (Uranium) tanpa penyinaran lebih dulu memancarkan penyinaran lebih dulu memancarkan sinar tanpa mengalami eksitasi lebih dulu sinar tanpa mengalami eksitasi lebih dulu

Sinar yan dipancarkan sangat kuat & dapat Sinar yan dipancarkan sangat kuat & dapat menembus beberapa lembaran benda –benda menembus beberapa lembaran benda –benda (kertas), yang tidak tertambus oleh sinar (kertas), yang tidak tertambus oleh sinar biasabiasa

Pemancaran sinar secara spontan oleh atom Pemancaran sinar secara spontan oleh atom karena perubahan dalam inti = karena perubahan dalam inti = radio radio aktivitasaktivitas


Sinar alfa 4Sinar alfa 4

HeHe

22 Sinar beta 0 0Sinar beta 0 0

atau atau -1 +1-1 +1 Sinar gamma Sinar gamma


NamaNama MassaMassa MuatanMuatan SimbulSimbul Dalam Dalam Medan Medan listriklistrik

Dalam Dalam medan medan MagnetMagnet

Daya Daya tembustembus

AlfaAlfa 4,00264,0026 +2+2 Inti HeInti He Belok Belok ke ke muatan muatan negatifnegatif

Belok Belok Ke arah Ke arah ++

RendahRendah

(kertas)(kertas)

BetaBeta 1/18371/1837 -1-1 ElektroElektronn

ke ke muatan muatan positifpositif

Belok Belok Ke arah Ke arah --

Lembar Lembar AluminiAluminium 2-3 um 2-3 mmmm

GammaGamma 00 00 Radiasi Radiasi REM REM dengan dengan E tinggiE tinggi

Tidak di Tidak di belokkabelokkann

Tidak di Tidak di belokkabelokkann

besarbesar

Positron Positron = Beta = Beta

+1+1 ElektroElektronn

Belok Belok ke ke muatan muatan negatifnegatif

Belok Belok Ke arah Ke arah ++


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.


XAZ

nomor massa

nomor atomUnsur

Nomor atom (Z) = jumlah proton dalam inti

Nomor massa (A) = jumlah proton + jumlah neutron

= nomor atom (Z) + jumlah neutron

A

Z

1p11H1atau

proton1n0

neutron0e-1

0-1atau

elektron0e+1

0+1atau

positron4He2

42atau

partikel

1

1

1

0

0

-1

0

+1

4

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.

1n0U23592 + Cs138

55 Rb9637

1n0+ + 2

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.

1n0U23592 + Cs138

55 Rb9637

1n0+ + 2

92 + 0 = 55 + 37 + 2x021.1


Peluruhan 212Po karena emisi alpha. Tulis persamaan inti setimbang untuk peluruhan 212Po.

4He242ataupartikel alpha -

212Po 4He + AX84 2 Z

212 = 4 + A A = 208

84 = 2 + Z Z = 82

212Po 4He + 208Pb84 2 82

21.1

04/17/23 10KULIAH KD II-B 21.1


Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif

Peluruhan Beta

14C 14N + 0 + 6 7 -1

40K 40Ca + 0 + 19 20 -1

1n 1p + 0 + 0 1 -1

jumlah neutron turun 1

jumlah proton naik 1

Peluruhan Positron

11C 11B + 0 + 6 5 +1

38K 38Ar + 0 + 19 18 +1

1p 1n + 0 + 1 0 +1

jumlah neutron naik 1

jumlah proton turun 1

dan memiliki A = 0 dan Z = 021.2


Penangkapan elektron

jumlah neutron naik 1

jumlah proton turun 1

37Ar + 0e 37Cl + 18 17-1

55Fe + 0e 55Mn + 26 25-1

1p + 0e 1n + 1 0-1

Peluruhan alpha

jumlah neutron turun 2

jumlah proton turun 2212Po 4He + 208Pb84 2 82

Fisi spontan

252Cf 2125In + 21n98 49 021.2

Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif


n/p terlalu besar

peluruhan beta

X

n/p terlalu kecil

peluruhan positron atau penangkapan elektron

Y

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


Energi ikatan inti (BE) energi yg dibutuhkan untuk memecah inti menjadi komponen-komponennya, proton dan neutron.

BE + 19F 91p + 101n9 1 0

BE = 9 x (p massa) + 10 x (n massa) – 19F massa

Δ E = (Δ m)c2

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 J19 nukleon

= 1,25 x 10-12 J

21.2


Energi ikatan inti per nukleon vs nomor massa

Energi ikatan intinukleon

Kestabilan inti

21.2


Kinetika peluruhan radioaktif

N anak

laju = -Nt

laju = N

Nt

= N-

N = N0exp(-t) lnN = lnN0 - t

N = jumlah atom pada waktu t

N0 = jumlah atom pada waktu t = 0

adalah kostanta peluruhan

ln2=

t½

21.3


Kinetika Peluruhan Radioaktif

[N] = [N]0exp(-t) ln[N] = ln[N]0 - t

[N]

ln [

N]

21.3


Penarikhan Radiokarbon

14N + 1n 14C + 1H7 160

14C 14N + 0 + 6 7 -1 t½ = 5730 tahun

21.3

Isotop C-14 dihasilkan ketika nitrogen atmosfer dibombardir dengan sinar kosmik. Semua makhluk hidup mengandung C-14, namun ketika mati, jumlah C-14 berkurang.


Penarikhan Uranium-238

238U 206Pb + 8 4 + 6 092 -182 2 t½ = 4,51 x 109 tahun

21.3

Umur batuanK-40 meluruh menjadi Ar-40 dengan waktu-paruh 1,2 x 109 years.


Transmutasi Inti

Pemercepat partikel siklotron

14N + 4 17O + 1p7 2 8 1

27Al + 4 30P + 1n13 2 15 0

14N + 1p 11C + 47 1 6 2

21.4

04/17/23 22KULIAH KD II-B 21.4

Transmutasi Inti


Fisi Inti

21.5

235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energy92 54380 0

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 107 J


Fisi nuklir

04/17/23 25KULIAH KD II-B 21.5

235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energi92 54380 0

Reaksi fisi

Fisi Inti

04/17/23 26KULIAH KD II-B 21.5

Reaksi rantai inti serangkaian reaksi inti yang dapat berlangsung sendiri.Massa minimum dari material terfisikan yang diperlukan untuk memicu reaksi rantai inti disebut massa kritis.

Massa subkritis

Massa kritis

Fisi Inti


The little boy bomb. Bom ini menggunakan U-235


The fat man bomb. Bom ini menggunakan Pu-239


Fig. 21.9

04/17/23 30KULIAH KD II-B 21.5

Skema suatu reaktor fisi inti

Sebagian besar kalor dihasilkan dari peluruhan produk fisi. Bahkan jika reaksi fisi berhenti, peluruhan tidak berhenti.

Fisi Inti

04/17/23 31KULIAH KD II-B 21.6

Fusi Inti

2H + 2H 3H + 1H1 1 1 1

Reaksi Fusi Energi yg Dilepaskan

2H + 3H 4He + 1n1 1 2 0

6Li + 2H 2 4He3 1 2

6,3 x 10-13 J

2,8 x 10-12 J

3,6 x 10-12 J

Tokamak, sungkup plasma magnetik

Butuh suhu yg tinggi.Mengapa?

04/17/23 32KULIAH KD II-B 21.6

Radioisotop dalam kedokteran

• 24Na, t½ = 14,8 jam, pemancar , merunut aliran darah

• 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 = 6 jam, pemancar sinar-, zat diagnostik

Citra otak dengan

senyawa 123I


Pencacah Geiger-Müller

21.6

04/17/23 34KULIAH KD II-B 21.6

Dampak biologis dari radiasiradiation absorbed dose (rad)

1 rad = 1 x 10-5 J/g zat

Roentgen equivalent for man (rem)

1 rem = 1 rad x Q Quality Factor-ray = 1

= 1 = 20

5-kimia inti.ppt

Documents