bab 4_unsur-unsur radioaktif

Unsur-Unsur Radioaktif4

Bab 1 Bab 2 Bab 3 Bab 4 Bab 5

Peta Konsep

Tidak Stabil (Unsur Radioaktif)

Unsur Lain

Unsur

Buatan

Stabil (Bukan Unsur Radioaktif)

Alami

Unsur LainSinar Radioaktif

(, , dan )

- Membunuh Sel Kanker- Menghambat Perkembangbiakan

dan Teknik Jantan Mandul- Mengukur Ketebalan- Perunut- Membuat Bibit Unggul

- Terjadi di Matahari- Terbentuknya 14C sebagai Dasar

Penentuan Umur Suatu Fosil/Sejenisnya

- Dasar Penentuan Umur Bumi

bersifat

bersifat

dibedakan

berubah menjadi

digunakan untuk

+


A. Partikel-Partikel yang Dipancarkan Zat Radioaktif

RadiasiMassa

Pendekatan () Muatan Simbol Tipe

Alfa 4 +2 Partikel

Beta 0 -1 Partikel

Gama 0 0 Radiasi elektromagnet

Neutron 1 0 Partikel

Proton 1 +1 Partikel

Positron 0 +1 Partikel

He42

e01

n10

H p 11

11

e01

Jenis Emisi Radiasi oleh Inti Radioaktif


Radiasi , , dan dari sumber uranium dipisahkan dalam

medan elektrostatis, sinar bermuatan positif, sinar

bermuatan negatif, dan sinar tidak bermuatan.


Daya tembus radiasi isotop radioaktif. Sinar dapat

menembus kertas dan kayu, tetapi tidak dapat menembus

beton. Sinar dapat menembus kertas, tetapi tidak dapat

menembus kayu. Sinar tidak dapat menembus kertas.


Nuklida yang mempunyai jumlah proton sama, tetapi jumlah

neutron berbeda disebut isotop. Nuklida yang mempunyai jumlah (proton + neutron) sama, tetapi

jumlah protonnya berbeda disebut isobar. Nuklida yang mempunyai jumlah neutron yang sama disebut isoton.

B. Struktur Inti

Inti atom terdiri atas proton ( ) dan neutron ( ).n10p1

1

Partikel penyusun inti ini disebut nukleon. Suatu inti atom yang ditandai dengan jumlah proton dan

neutron tertentu disebut nuklida.

Ay

x

jumlah (proton + neutron)

jumlah proton


1. Stabilitas

Nuklida stabil, perbandingan n/p

mendekati 1, membentuk pita

kestabilan.

Nuklida-nuklida yang perbandingan

n/p-nya di luar pita kestabilan (di

luar titik-titik) adalah tidak stabil dan

disebut nuklida radioaktif.


a. Mengubah neutron menjadi proton dengan emisi

c. Emisi alfa ()

Unsur-unsur yang nomor atomnya lebih dari 83 dengan jumlah

(proton + neutron) lebih dari 208 umumnya mengemisi alfa ().

2. Nuklida di Atas Pita Kestabilan

Nuklida di atas pita kestabilan mempunyai kelebihan neutron dan

kekurangan proton. Agar stabil:

b. Emisi neutron ( )n10

)e( N C 01

147

146

n I I 10

13653

13753

)He( Pb Po 42

21282

21684


Nuklida di bawah pita kestabilan kelebihan proton dan kekurangan

neutron. Agar stabil:

b. Menangkap elektron (electron capture)

3. Nuklida di Bawah Pita Kestabilan

a. Emisi positron ( )e01

e B C 01

115

116

Li e Be 73

01

74

Ar e K 4018

01

4019


Proses perubahan dari nuklida radioaktif menjadi nuklida lain.

Emisi alfa () akan mengakibatkan nomor atom berkurang 2

dan massa inti berkurang 4.

Emisi beta () mengakibatkan nomor atom naik 1, sedangkan

massa intinya tetap.

Emisi gama () tidak mengakibatkan perubahan baik nomor

atom maupun massa intinya. Jadi, pada emisi gama hanya

penyusunan kembali keadaan energi dalam inti setelah

pemancaran atau .

4. Peluruhan

Selama proses peluruhan, unsur-unsur akan mengemisi radiasi.


A = aktivitas (atau jumlah atom) nuklida radioaktif X pada

saat t (t = waktu peluruhan)

A0 = aktivitas (atau jumlah atom) nuklida radioaktif X mula-

mula

k = konstanta peluruhanUntuk t = t½ maka A = ½ A0 berlaku

ktA

A

0

log 303,2 ktA

A0 log 303,2atau

21

693,0

tk

5. Kecepatan Peluruhan

Kecepatan peluruhan nuklida radioaktif mengikuti kinetika orde

satu dan tidak dipengaruhi, baik perubahan temperatur maupun

tekanan, tetapi hanya bergantung pada banyaknya nuklida yang

tidak stabil.


Sebanyak 0,02 gram 210Bi

disimpan sehingga sisanya

tinggal 0,01 gram. Jika waktu

paruh 210Bi adalah 5 hari,

tentukan lama 210Bi telah

disimpan.

02,02

101,0

hr 5

t

5

2

1

2

1t

hari 5t

02

1

2

1AA

t

t

Jika suatu zat radioaktif X mula-mula banyaknya = A0 dan waktu paruh =

t½ setelah zat X tersebut meluruh selama t maka zat X yang tinggal = A.

Contoh: Jawab:


C. Memperkirakan Umur Batuan

Umur benda yang berasal dari organisme hidup, misalnya fosil,

dapat diketahui dengan menggunakan metode radiokarbon.

Contoh:

Suatu sampel kayu dianalisis. Ternyata, 1 gram karbon pada

kayu tersebut mempunyai aktivitas 8,5 disintegrasi per menit.

Berapa umur kayu tersebut? (Waktu paruh t½ 14C = 5.770 tahun

dan aktivitas 14C dalam tumbuh-tumbuhan hidup = 15,3

disintegrasi per menit).


Waktu paruh (t½) 14C = 5.770 tahun

Aktivitas 1 gram 14C mula-mula = 15,3 disintegrasi per menit (A0)

Aktivitas 1 gram 14C pada kayu = 8,5 disintegrasi per menit (A)

14 th 102,1th 770.5

693,0693,0

21

t

k

ktA

A0 log 303,2

t th 10 1,2menit per sidisintegra 5,8

menit per sidisintegra 3,15 log 303,2 14

t th 10 1,22553,0 303,2 14

Jadi, umur kayu tersebut diperkirakan 4.900 tahun.

Jawab:

t = 4.900 th


Reaksi inti dapat digolongkan menjadi 3, yaitu

a. transmutasi,

b. reaksi fisi, dan

c. reaksi fusi.

D. Reaksi Inti

1. Transmutasi

Perubahan suatu isotop menjadi isotop lain disebut transmutasi.

Contohnya:


Reaksi pembelahan inti menjadi dua spesies yang hampir sama.

2. Reaksi Fisi

Reaksi fisi uranium 235U.

Reaksi fisi yang tidak terkendali akan mengakibatkan reaksi berantai

yang menghasilkan energi sangat besar, misalnya bom atom.

Reaksi berantai dapat dikendalikan dan energi yang terjadi dapat

digunakan untuk sumber tenaga (pembangkit listrik, PLTN).

Bom atom


Reaksi penggabungan inti-inti kecil menjadi inti yang lebih besar.

3. Reaksi Fusi

Sumber energi bintang (termasuk matahari) merupakan contoh

reaksi fusi yang kompleks.

Fusi hidrogen membentuk helium di matahari.


4. Bom Hidrogen

Pada dasarnya, bom hidrogen merupakan reaksi fusi dari isotop

hidrogen ( = proton, = deuterium, dan = tritium) dengan

bantuan reaksi fisi 235U atau Pu.

H21H1

1 H31


E. Penggunaan Isotop Radioaktif

1. Radioisotop untuk Analisis

Bermacam-macam zat dalam jumlah sedikit dapat dianalisis

dengan pengaktifan neutron. Penyinaran neutron pada sampel

dapat mengubah beberapa atom menjadi isotop radioaktif.

Contoh: untuk analisis rambut kepala Napoleon lebih dari 100

tahun setelah Napoleon meninggal.

a. Analisis Pengaktifan

b. Analisis dengan Metode Pelarutan Isotop

Isotop radioaktif tritium (3H), sebagai tritium oksida, digunakan

untuk mengetahui kelarutan air dalam benzena atau

hidrokarbon yang lain dengan cara mengukur aktivitasnya.


Radioisotop yang biasa digunakan sebagai perunut antara lain 3H, 11C, 13N, 15O, 22Na, 24Na, 32P, 45Ca, 59Fe, 60Co, 64Cu, 82Br, 131I, dan 203Hg.

a. Reaksi Esterifikasi

2. Radioisotop sebagai Perunut (Pelacak)

Pada reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dan alkohol, atom

oksigen yang membentuk air berasal dari asam karboksilatnya.

O O

R’––C––O––H + H––O––R → R’––C––O––R + H2OAsam karboksilat Alkohol Ester

b. Fotosintesis

Oksigen yang diperlukan untuk pembentukan karbohidrat dari CO2

dan H2O pada reaksi fotosintesis berasal dari H2O, bukan dari CO2.


c. Teknik Perunut untuk Kedokteran

1. Radioisotop 131I untuk menentukan volume darah, volume

plasma, aktivitas hati, dan metabolisme lemak.

2. Radioisotop 24Na digunakan untuk mengetahui penyempitan

atau gangguan sistem peredaran darah.

3. Radioisotop sebagai Sumber Energi

Radiasi energi tinggi yang dipancarkan oleh radioisotop dapat

digunakan untuk sterilisasi dan pengawetan bahan makanan.

Dalam bidang kedokteran, 60Co (pemancar gama) digunakan

untuk menghancurkan pertumbuhan kanker.


4. Radioisotop dalam Bidang Industri dan Bidang Lainnya

a. Mengukur tebal dan rapat jenis dengan metode absorpsi (serap)

b. Metode Radiografi

Digunakan untuk

1) mengevaluasi sambungan las;

2) mengevaluasi mutu beton dan besi cor;

3) mengevaluasi isi kopor penumpang pesawat udara.

c. Mengukur tinggi permukaan

Menggunakan radioisotop pemancar gama berenergi tinggi,

misalnya 60Co. Alat ini digunakan di pabrik pengecoran baja.

d. Penyediaan benih unggul dan pengawetan bahan makanan


e. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

Energi yang dihasilkan dalam reaktor nuklir ditransfer untuk

mendidihkan air dalam ketel. Uap yang dihasilkan ketel dialirkan

ke turbin untuk menggerakkan generator listrik.

Skema pembangkit listrik tenaga nuklir Magnox.

bab 4_unsur-unsur radioaktif

Documents