Biokimia Pernafasan

RADIASI ATOM RADIOAKTIFReferensi:

Gabriel JF, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.

Nugroho HSW, Fisika Kesehatan, www.medikes.webs.comPendahuluan Radiasi yang diterapkan sebagai upaya terapi dalam dunia kesehatan pada umumnya merupakan radiasi yang dihasilkan oleh atom-atom radioaktif. Oleh karena itu untuk memahami pemanfaatan radioaktifitas ini, maka diperlukan pemahaman mengenai fisika atom.Teori Atom Seluruh materi tersebut tersusun atas bagian terkecil yaitu atom. Teori tentang atom berkembang secara bertahap sebagai berikut:

1. TEORI ATOM DALTONMenurut John Dalton, atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang tidak dapat dibagi lagi. Atom-atom bergabung membentuk molekul. Molekul-molekul yang tersusun atas atom-atom sejenis akan membentuk zat yang dinamakan unsur. Sedangkan molekul-molekul yang terdiri atas atom-atom yang berlainan akan membentuk zat yang dinamakan senyawa. Contoh dari molekul unsur adalah N2, O2, dll., sedangkan contoh dari molekul senyawa adalah CO2, H2O, dll.

2. TEORI ATOM THOMSON

Menurut Thomson, atom merupakan bola bermuatan positif dengan elektron-elektron bermuatan negatif yang tersebar merata pada bola tersebut.

3. TEORI ATOM RUTHERFORD

Menurut Rutherford, atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positf (proton) yang dikelilingi oleh partikel yang bermuatan negatif yang disebut elektron (e). Untuk atom netral, jumlah proton di dalam inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya.

4. TEORI ATOM BOHR

Niels Bohr mengembangkan Teori Rutherford dan berpendapat bahwa:

a. Elektron bergerak melalui lintasan tertentu yang disebut kulit atom, tanpa melepaskan energi

b. Elektron dapat berpindah-pindah dari kulit dalam ke kulit lebih luar dengan menyerap energi, atau ke kulit yang lebih dalam dengan melepaskan energi. Setelah kulit dalam penuh, baru elektron mengisi kulit yang lebih luar. Jumlah maksimum elektron ditentukan dengan formula:

X = 2n2Keterangan: X= jumlah elektron, n= bilangan kuantum utama (nomor kulit atom)

n= 1 adalah kulit pertama yang paling dalam dan diberi simbol K, n= 2 adalah kulit kedua dan diberi simbol L, n= 3 adalah kulit ketiga dan diberi simbol M, demikian seterusnya. Tugas:

Isilah tabel berikut dengan jumlah elektron pada masing-masing kulit atom!

UNSURJUMLAH

ELEKTRONJUMLAH ELEKTRON PADA LAPISAN KULIT ATOM

KLMNOP

Hidrogen 1

Helium2

Karbon6

Natrium1

Seng30

Struktur Inti Atom Inti atom terdiri atas partikel-partikel yang disebut nukleon. Ada dua macam nukleon yang memiliki massa hampir sama yaitu:

1. Proton (p) yang bermuatan positif, dengan massa 1,67264 x 10-272. Netron (n) yang tidak bermuatan (netral), dengan massa 1,67482 x 10-27Secara umum struktur inti atom dinyatakan dengan formulazXA Keterangan:

X = nama unsur

Z= nomor atom/ jumlah proton

A= nomor massa/ massa atom/ jumlah nukleon

A-Z= jumlah netron

Simbol gambar: ( = proton, = elektron, ( = netronContoh:

Atom hidrogen, helium dan litium 1H1 2He4 3Li7Keterangan:Hidrogen, nukleon: 1, proton: 1, netron: 1-1=0

Helium, nukleon: 4, proton: 2, netron: 4-2=2

Litium, nukleon: 7, proton: 3, netron: 7-3=4Tugas:

Gambarkan dan tunjukkan jumlah nukleon, proton, dan netron untuk atom-atom berikut:8O17, 6C13, 7N13, 16S31, 15P31 Isotop, Isobar dan Isoton 1. ISOTOP

Isotop adalah kelompok inti atom dengan nomor atom/jumlah proton sama, tetapi nomor massa/ jumlah nukleon berbeda. Contoh:

8O16, 8O17, 8O183Li4, 3Li5, 3Li6, 3Li78O17, 6C13, 7N13, 16S31, 15P31 2. ISOBAR

Isobar adalah kelompok inti atom dengan nomor massa/jumlah nukleon sama, tetapi nomor atom/jumlah proton sama berbeda. Contoh:

8O16, 7N163Li8, 4Be83. ISOTON

Isoton adalah kelompok inti atom dengan jumlah netron sama, tetapi nomor atom/jumlah proton dan nomor massa/jumlah nukleon berbeda. Contoh:

4Be9, 5B10, 3Li86C12, 7N13, 5B11 Gaya Inti Proton-proton di dalam inti atom semuanya bermuatan positif, sehingga mestinya partikel-partikel tersebut akan tolak menolak dan tidak terkumpul di dalam inti atom. Namun faktanya banyak inti atom yang stabil. Ini terjadi karena peran gaya inti. Gaya inti memiliki sifat-sifat yaitu:1. Pada jarak dekat tolak-menolak dan pada jarak jauh tarik-menarik2. Lebih kuat dari gaya lain yang pernah ditemukan misalnya gaya magnet, gravitasi, listrik dll.3. Tidak dipengaruhi oleh muatan partikel4. Cepat jenuh oleh nukleon di sekitarnyaGaya inti memerlukan energi yang disebut energi ikat inti. Massa inti atom selalu lebih selalu lebih kecil dari massa penyusunnya. Berarti ada pengurangan massa pada saat pembentukan inti. Pengurangan massa inilah yang berubah menjadi energi ikat.Reaksi inti Reaksi inti adalah reaksi yang menyebabkan terjadinya perubahan struktur inti atom. Reakti inti dinyatakan dengan formula:z1XA1 + z2XA2 ( z3XA3 + z3XA3Hukum yang berlaku dalam reaksi inti adalah:

1. Hukum kekekalan nomor atom (Z1 + Z2 = Z3 + Z4)

2. Hukum kekekalan nomor massa (A1 + A2 = A3 + A4)

Contoh:

7N14 + 2He4 ( 8O17 + 1H1

3Li7 + 1H1 ( 2He4 + 2He4Ada 2 jenis reaksi inti yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.

1. Reaksi fisi adalah reaksi pemecahan inti berat menjadi 2 inti yang lebih ringan. Contoh:

92U235 + 0n1 ( 54Xe140 + 38Sr94 + 2 0n1

2. Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan 2 inti ringan menjadi 1 inti yang lebih berat. Contoh:1H2 + 1H2 ( 2He3 + 0n1Stabilitas Inti Atom dan Radioaktifitas Syarat untuk inti atom yang stabil adalah sebagai berikut:1. Untuk atom ringan (Z83), tidak ada yang stabil karena n/Z > 1,5

Unsur-unsur yang tidak stabil dinamakan unsur radioaktif, yang secara spontan memancarkan partikelnya supaya menjadi stabil. Peristiwa pemancaran (radiasi) partikel tersebut disebut radioaktifitas. Partikel yang dipancarkan disebut partikel radioaktif atau sinar radioaktif. Jenis-jenis partikel radioaktif antara lain sinar alfa, sinar beta, sinar gamma, netron dan proton.

1. Sinar alfa (2(4)

Sinar alfa memiliki sifat sebagai berikut:

Bermuatan positif

Memiliki 2 proton dan 2 netron atau merupakan inti helium 2He4Contoh: 92U235 ( 2(4 + 90Th234

Memiliki daya tembus lebih kecil daripada sinar beta dan sinar gamma

Memiliki daya ionisasi lebih besar daripada sinar bera dan sinar gamma

Dalam medan magnet atau medan listrik dibelokkan sedikit ke kiri

Digunakan untuk radioterapi tetapi sangat terbatas karena daya tembusnya yang kecil

2. Sinar beta (-1(0)

Sinar beta memiliki sifat sebagai berikut:

Bermuatan negatif

Memiliki elektron (dalam hal ini ada perubahan netron menjadi proton dan elektron)

0n1 ( 1p1 + -1(0

Partikel beta/elekton terpancar sedangkan proton teringgal.

Contoh: 3Li8 ( -1(0 + 4Be8 Memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa dan lebih kecil daripada sinar gamma

Memiliki daya ionisasi lebih kecil daripada sinar alfa dan lebih besar daripada sinar gamma

Dalam medan magnet atau medan listrik dibelokkan banyak ke kanan Digunakan untuk radioterapi

3. Sinar gamma (()

Sinar gamma memiliki sifat sebagai berikut:

Tidak bermuatan listrik

Merupakan gelombang elektromagnetik, dalam hal ini jumlah proton dan netron tetap. Radiasi sinar gamma umumnya disertai dengan sinar alfa dan sinar beta.

Contoh: 92U239 ( 2(4 + ( + 90Th235 Memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar beta dan sinar alfa Memiliki daya ionisasi lebih kecil daripada sinar beta dan sinar alfa Dalam medan magnet atau medan listrik tidak dibelokkan

Digunakan untuk radioterapi, pembedahan (gamma knife)

4. Netron (0n1)

Netron memiliki sifat sebagai berikut:

Tidak bermuatan listrik

Memiliki energi tetapi tidak menimbulkan ionisasi

Digunakan untuk radioterapi, khususnya tumor otak

5. Proton (1p1)

Proton memiliki sifat sebagai berikut:

Bermuatan positif

Digunakan untuk radioterapi, khususnya untuk menghancurkan kelenjar hipofisis

Bagian ke-1: BioakustikaPage 1