Kimia Inti dan Radiokimia

Oleh

Yunita Elina Sihotang

NIM 8136142025

Kimia inti adalah ilmu yang mempelajari struktur inti atom dan pengaruhnya terhadap kestabilan inti serta reaksi-reaksi inti yang terjadi pada proses peluruhan radio nuklida dan transmutasi inti

Radiokimia: mempelajari zat radioaktif dan penggunaannya dengan teknik2 kimia.

Kimia radiasi: bidang kimia yang mempelajari efek radiasi radioaktif terhadap materi.

Inti Radioaktif : Unsur inti atom yg mempunyai sifat memancarkan salah satu partikel alfa, beta atau gamma.

Sejarah :

- 1896 Becquerel : Senyawa uranium yg memancarkan sinar tampak yg dpt menembus bahan yg tdk tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi.

- 1896 Marie Curie : Bahwa inti uranium memancarkan suatu partikel.

+

α

γβ

Perhatikan gambar berikut ini!

Perhatikan gambar berikut ini!

Mengapa Inti Atom Meluruh?

SINAR ALFA• Partikel yg terdiri dr 4 buah nukleon i.e 2 proton dan 2 netron

Inti HeliumSifat :

1. Daya tembus di udara 4 cm,tdk tembus kertas.2. Partikel alfa tidak mengalami pembelokan karena massa partikel alfa lebih besar dr massa elektron.3. Hubungan antara energi dan jarak tembus :

E = 2,12 x R2/3

SINAR BETA• Mrpkn partikel yg dilepas atau terbentuk pd suatu nekleon inti,dpt

berupa elektron bermuatan negatif (negatron),elektron bermuatan positif (positron) atau elektron cupture (penangkapan elektron).

Sifat :1. Daya tembus 100 X partikel alfa.2. Menyebabkan atom yg dilewati terionisasi.3. Energi 0,01 MeV – 3 MeV,hub energi dan jarak tembus :

R = 0,543 E – 0,160

NETRON Merupakan partikel tdk bermuatan listrik yg dihasilkan dlm

reaktor nuklir, tidak menimbulkan ionisasi,namun menghasilkan energi.Pengurangan energi netron melalui interaksi dgn inti atom :1. Peristiwa hamburan (scattering).2. Reaksi inti (masuknya netron kedlm inti sehingga terbentuk sebuah inti yg berisotop.3. Reaksi fisi ( netron diserap inti,sehingga terbentuk 2 inti menengah dan beberapa netron serta energi )4. Peluruhan Inti (inti yg terbentuk akan melepaskan salah satu partikel alfa, proton, deutron atau triton).

Untuk pengobatan tumor dngan cairan Boron yg ditembak dgn netron.

PROTON

Inti suatu zat yang bermuatan positif. Dalam radioterapi untuk menghancurkan kelenjar hipofisis.

SINAR GAMMASINAR GAMMAMerupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa Merupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian transisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gammatransisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gamma

Inti mula2 1,48 MeV (27Co60) Inti baru 1,31 MeV

Inti 1,17 MeV

α

γ

Jika menembus lapisan materi setebal X maka intensitas akan berkurangXeII µ−= 0

Waktu paruh :

µ2ln

21 =t

SINAR XSINAR X Timbul karena ada perbedaan potensial arus searah yg Timbul karena ada perbedaan potensial arus searah yg

besar diantara kedua elektroda dlm sebuah tabung besar diantara kedua elektroda dlm sebuah tabung hampa,berkas elektron akan dipancarkan dari katoda ke hampa,berkas elektron akan dipancarkan dari katoda ke anodaanoda

A K

Perbedaaan tegangan katoda dan anoda 20 KeV – 100 KeV

Sifat sinar X :1. Menghitamkan pelat film2. Mengionisasi gas3. Menembus berbagai zat4. Menimbulkan fluorosensi5. Merusak jaringan

Perhatikan video berikut ini!

IONISASI• Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif karena energi radiasi

Jenis Radiasi1.Tidak menimbulkan radiasi

a. Sinar Ultra Ungub. Sinar infra merahc. Gelombang Ultrasonic

2. Menimbulkan ionisasia. Sinar Alfab. Sinar Betac. Sinar Gamad. Sinar Xe. Proton

Penggolongan Nuklida

• Isotop kelompok nuklida dengan Z sama• Contoh: 82Pb204, 82Pb206, 82Pb207,82Pb208

• Isobar kelompok nuklida dengan A sama• Contoh: 6C14, 7N14, 8O14

• Isoton kelompok nuklida dengan N sama• Contoh: 1H3, 2He4

• Isomer inti nuklida dengan A dan Z sama tetapi berbeda dalam tingkat energinya• Contoh: Co60m, Co60

Nuklida stabil secara alamiah tidak mengalami perubahan A maupun Z, misal: 1H1, 6C12, 7N14

Radionuklida alam primer radionuklida yang terbentuk secara alamiah dan bersifat radioaktif. Disebut primer karena waktu paruh panjang sehingga masih bisa ditemukan sampai sekarang. Contoh: 92U238 dengan waktu paruh=4,5x109 th

Radionuklida alam sekunder radiaktif dan dapat ditemukan dialam. Waktu paruh pendek, tidak dapat ditemukan di alam, tetapi dapat dibentuk secara kontinu oleh radionuklida alam primer, misal 90Th234 dengan waktu paruh 24 hari.

Radionuklida alam terinduksi Misal 6C14 yang dibentuk karena interaksi sinar kosmik dan nuklida 7N14 di atmosfir.

Radionuklida buatan merupakan radionuklida yang terbentuk tidak secara alamiah, tetapi hasil sintesis.

Kestabilan intiKestabilan inti

Faktor penentu kestabilan:• Angka banding jumlah netron

terhadap proton (n/p) yang terkandung dalam inti. Inti yang paling stabil adalah inti yang mempunyai nomor atom sampai 20, memiliki n/p=1 (kestabilan diagonal)

• Pasangan nukleon yang ditunjukkan oleh hukum genap-ganjil

• Energi pengikat inti pernukleon.

Angka Banding n/pAngka Banding n/pApabila nuklida-nuklida stabil

dihubungkan maka akan diperoleh pita kestabilan inti.

Unsur-unsur sampai dengan nomor atom 20 pita kestabilan inti membentuk sudut 45o dengan sumbu N dan Z (n/p=1).

Suatu inti dikatakan bersifat radioaktif karena ia mengalami peluruhan spontan disertai pemancaran radiasi.

Jenis radiasi yang dipancarkan

Partikel dasar

Massa relatif

Muatan Simbol Jenis

Alfa 4 +2 α, 2He4 Partikel

Negatron (beta)

0 -1 β-, -1e0 Partikel

Positron 0 +1 β+, +1e0 Partikel

Gamma 0 0 γ Gelombang elektromag

net

Proton 1 +1 1p1, 1H1 Partikel

Netron 1 0 0n1 Partikel

Keaktifan suatu zat radioaktif adalah jumlah peluruhan (disintegrasi) per satuan waktu.

Satuan keaktifan suatu zat radioakt9if adalah Curie (Ci), semula didasarkan pada laju disintegrasi 1 gram radium, tetapi sekarang didefinisikan sebagai 3,7 x 1010 disintegrasi S-1.

Satuan keaktifan dalam SI adalah becquerel (Bq) yang didefiniskan sebagai 1 disintegrasi S-1.

1 Bq = 1 disintegrasi/S Keaktifan jenis adalah keaktifan per gram

cuplikan zat radioaktif.

Satuan keradioaktifan dan dosis Satuan keradioaktifan dan dosis radiasiradiasi

Satu rad adalah jumlah energi radiasi yang diserap 100 erg per gram bahan.

Dalam SI satuan dosis adalah Gray (Gy) yang didefinisikan sebagai 1 JKg-1.1 Gy = 100 rad.

Reaksi Fisi

Reaksi Fisi : reaksi pembelahan inti menghasilkan netron

Setiap reaksi pembelahan inti selalu dihasilkan energi sekitar 200 Mev.

Netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menembak inti lain sehingga terjadi pembelahan inti secara berantai.

Energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram 235U ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500ton batubara.

Perhatikan Reaksi Fisi berikut ini!

Reaksi FusiReaksi Fusi

Reaksi penggabungan dua atau beberapa Reaksi penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi satu inti yang lebih berat.inti ringan menjadi satu inti yang lebih berat.Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat besar.besar.Reaksi ini memiliki energi pengaktifan, Reaksi ini memiliki energi pengaktifan, terutama untuk mengatasi gaya tolak terutama untuk mengatasi gaya tolak menolak kedua inti yang akan bergabung.menolak kedua inti yang akan bergabung.Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat.sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat.Pada suhu tersebut tidak terdapat atom Pada suhu tersebut tidak terdapat atom melainkan plasma dari inti dan elektron.melainkan plasma dari inti dan elektron.

REAKSI FUSI

Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi sangat besar.

Energi yang dihasilkan cukup untuk menyebabkan terjadinya reaksi fusi berantai yang dapat menimbulkan ledakan termonuklir.

Energi fusi dari 1 kg hidrogen setara dengan energi pembakaran 20ribu ton batubara.

Keuntungan reaksi fusi dibandingkan reaksi fisi: Energi yang dihasilkan lebih tinggi Relatif lebih “bersih”, karena hasil reaksi fusi adalah

nuklida-nuklida stabil.

PERHATIKAN REAKSI FUSI BERIKUT INI!

Aplikasi Reaksi Inti dan Aplikasi Reaksi Inti dan KeradioaktifanKeradioaktifan

Reaksi inti (fusi dan fisi) sebagai penghasil energi listrik.

Penentuan umur (dating) batuan atau fosil.Dalam bidang kimia:

◦ Analisis pengenceran isotop◦ Analisis pengaktifan netron sebagai perunut dalam

menentukan mekanisme reaksi kimia.Dalam bidang kedokteran, radioisotop digunakan

sebagai perunut dalam terapi kanker.Dalam bidang pertanian, radioisotop digunakan

sebagai perunut dan juga untuk memperoleh bibit unggul (pemuliaan tanaman).

PERHATIKAN VIDEO BERIKUT INI!