DESI WARTINI

SAKMAH

LENI BUDIARTI

PELURUHAN

BERTINGKAT

Oleh :

Hukum – hukum peluruhan bertingkat

Deret radioaktivitas

Kesetimbangan radioaktivitas

PELURUHA BERTINGKAT

SELESAI

Inti radioaktif tidak selalu meluruh dan

menghasilkan inti anak yang stabil. Seringkali

inti anak juga tidak stabil, sehingga terjadi

peluruhan berikutnya yang juga belum tentu

stabil. Setelah beberapa kali meluruh, akan

terbentuk inti yang benar-benar stabil. Tahapan-

tahapan peluruhan tersebut akan mengikuti

suatu urutan yang disebut deret radioaktif.

Peluruhan yang demikian disebut peluruhan

bertingkat

A. Hukum – hukum

peluruhan bertingkat

HUKUM KEKEKALAN DALAM PELURUHAN

BERTINGKAT

1. Hukum Kekekalan energi

hukum kekekalan energi mungkin yang lebih penting

dari semua hukum kekekalan. Hukum ini memberitahu

kita mengenai peluruhan mana yang palingmungkin terjadi

dan memungkinkan kita menghitung eneri diam atau

kinetik dari hasil peluruhan. Sebagai contoh, sebuah inti X

hanya dapat meluruh menjadi sebuah inti X’ yang lebih

ringan. Selain itu, ia memancarkan pula satu atau lebih

partikel yang scara bersamaan kita sebut x, jika massa diam

X lebih besar daripada masa diam total X’ + x. kelebihan

energi masa ini kita sebut nilai Q peluruhan :

mN (X)c² = mN (X’)c² + mN (X)c² + Q

Q = [mN (X) - mN (X’) - mN (X) ] c²

=

2.Hukum Kekekalan momentum linier

jika inti yang meluruh pada awalnya diam , maka

momentum total semua partikel hasil peluruhannya

haruslah nol,

Px’ + Px = 0

biasanya massa partikel atau partikel-partikel x yang

dipancarkan lebih kecil daripada massa inti sisa X’,

sehingga momentum pental Px, menghasilkan energi

kinetik Kx’ yang kecil

3.Hukum Kekekalan momentum sudut

Ada dua jenis momentum sudut: momentum sudut spin s dan

momentum sudut gerak atau orbital I. dalam kerangka diam dalam

inti X, momentu sudut total sebelum peluruhan adalah Sx. Setelah

peluruhan , kita mempunyai sejumlah spin dari inti X’ dan partikel –

partikel x, dan sejumlah momentum sudut I = r x p dari x dan X’.

Dengan demikian hukum ini mensyaratkan bahwa :

Sx = Sx’ + sx + Ix’ + Ix

4. Hukum Kekekalan muatan elektrik

Hukum ini merupakan bagian mendasar dalam seluruh

proses peluruhan dan reaksi. Hukum ini mensyaratkan

bahwa muatan elektrik total sebelum dan setelah

peluruhan haruslah tidak berubah atau sama besar

5. Hukum Kekekalan nomor massa

dalam beberapa proses peluruhan kita dapat

menciptakan beberapa partikel (poton atau elektron,

misalnya) yang tidak hadir selamapeluruhan. Dalam

beberapa proses peluruhan , nomor massa A tetap tidak

berubah karena baik Z maupun N kedua-duanya

sedemikian rupa sehingga mempertahankan jumlah

keduanya tetap.

Proses peluruhan bertingkat

Misalkan N1 adalah inti atom radio aktif

dengan tetapan peluruhan meluruh menjadi

inti atom baru N2 dengan tetapan peluruhan 2,

meluruh lagi menjadi inti atom stabil N3. jika di

analogikan dengan sutu generasi maka inti atom

ke-1 disebut dengan inti atom induk, generasi

ke-2 disebut inti atom anak dan generasi ke-3

inti atom cucu. Seperti di sajikan pada gambar.

2,

Induk Anak Cucu

radioaktif radioaktif stabil

1

N1 N2 N31

Pada saat awal t = 0, N1 = N10, N2 = N3 = 0.

Setelah selang waktu dt, maka laju

perubahan inti anak,induk dan cucu

memenuhi :

1. Kesetimbangan Transien (Transient

Equilibrium)

1 < 2 : umur rerata unsur induk daripada

unsur anak luruh.

2 < 1 : setelah waktu tertentu, unsur anak

(daughter) akan meluruh dengan laju

peluruhannya sendiri.

Berpijak pada persamaan :

B. KESETIMBANGAN RADIO

AKTIVITAS

2. Kesetimbangan Sekuler/Permanen (Permanent or

Secular Equilibrium)

Berdasarkan peluruhan berturutan/ bertingkat

Apabila half life (umur paro) unsur induk sangat lama, jika

dibandingkan dengan unsur anak luruh, 1 << 2, maka persamaan

di atas tereduksi menjadi :

Sebab : 2 - 1 2 , dan e-1

t 1

Selanjutnya waktu peluruhan, t sangat lama

dibandingkan dengan inti anak, yaitu t >> 1/ 2,

teNN 21

10

2

1

2

tteeNN 21

10

12

1

2

maka e - 2t , dapat diabaikan/dihilangkan

Persamaan kesetimbangan sekuler menjadi ;

Yang berarti jumlah N2 atau keberadaan inti anak

konstan. Unsur anak luruh disebut dalam keadaan “

kesetimbangan permanen/sekuler” dengan unsur

induk.

Apabila umur paro unsur anak sangat lama,

maka jumlahnya hampir konstan, yaitu N10 = N1,

sehingga :

Kondisi “permanent or secular equilibrium”menjadi

1

2

1

2NN

2211NN

211221/// NNatau

10

2

1

10

2

1

201 NNN

Dalam proses peluruhan radioaktif, nomor massa A inti induk

akan berubah dengan 4 satuan (peluruhan alfa) atau A tidak

berubah (peluruhan beta). Karena itu nomor massa A dari isotop-

isotop anggota peluruhan berantai, pasti meluruh dengan kelipatan

4. Dengan demikian ada empat deret yang mungkin dengan

nomor massa A, yang dapat dinyatakan dengan rumus 4n, 4n + 1,

4n + 2, 4n +3, dengan n adalah bilangan bulat.

Masing-masing deret radioaktif diberi nama dengan inti induknya.

Deret radioaktif 4n + 2 diberi nama deret uranium. Deret

radioaktif 4n + 3 diberi nama deret aktinium. Deret 4n diberi

nama deret deret Thorium dan deret 4n + 1 diberi nama deret

Neptunium.

C. DERET RADIOAKTIV

TABEL DERET RADIOAKTIF ALAM

Anggota deret (4n+1) dengan umur

terpanjang adalah , suatu pemancar alfa

dengan waktu paro 2 x 106 tahun. Semua

anggota deret ini diperoleh secara buatan dengan

hasil akhir yang stabil

Deret radioaktif menggambarkan bentuk

transformasi dan masing-masing deret terdiri dari

urutan produk nuklida anak yang semuanya dapat

diturunkan dari nuklida induk.

Keempat deret unsur radioaktif tersebut adalah:

1) Deret Thorium

Deret Thorium merupakan deret yang diawali unsur

92Th232 (inti induk) dan diakhiri unsur 87Pb208 sebagai

unsur yang stabil, dengan melalui 7 peluruhan α dan 5

peluruhan β. Deret ini disebut juga deret (4n), karena

deret Thorium memiliki nomor massa yang dinyatakan

oleh bilangan 4n, dengan n adalah bilangan bulat positif.

Peluruhan 83Bi212 dapat berlangsung melalui

pemancaran sinar alfa, kemudian pemancaran beta dalam

urutan terbalik.

2) Deret Neptunium

Deret Neptunium merupakan deret yang diawali unsur (inti

induk) dan diakhiri unsur sebagai unsur yang stabil, dengan

melalui 8 peluruhan α dan 5 peluruhan β. Deret ini disebut juga

deret (4n+1).

3) Deret Uranium

Deret Uranium merupakan deret yang diawali unsur (inti

stabil) dan diakhiri unsur sebagai unsur yang stabil, dengan

melalui 9 peluruhan α dan 7 peluruhan β. Deret ini disebut juga

deret (4n+2). Peluruhan ini dapat berlangsung dengan

pemancaran sinar alfa kemudian beta atau dengan urutan yang

terbalik. Tiap deret mempunyai deretan yang cukup panjang

sampai akhirnya menjadi inti stabil.

4) Deret Aktinium

Deret Aktinium merupakan deret yang

diawali unsur (inti induk) dan diakhiri unsur

sebagai unsur yang stabil, dengan melalui 9

peluruhan α dan 6 peluruhan β. Deret ini disebut

juga deret (4n+3). Peluruhan dapat berlangsung

dengan pemancaran sinar alfa kemudian beta

atau dengan urutan yang terbalik.

Sekian & Terima

Kasih