PELURUHAN RADIOAKTIF

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA

SINGARAJA

2012

OLEH :

NI MADE DWI PURWATI (1113031036)

LUH GEDE EKA PRATIWI (1113031039)

I NYOMAN ANGGARA MAHARDIKA (1113031046)

PELURUHAN RADIOAKTIF

Indikator :

1. Ketidakstabilan inti atom

2. Fisi Spontan

3. Peluruhan Alfa

4. Peluruhan Beta

5. Peluruhan Gamma

Peluruhan radiokatif adalah peristiwa hilangnya energi dari inti atom yang tidak stabil

dengan memancarkan radiasi dan partikel‐partikel pengion. Peluruhan, atau hilangnya

energi ini akan menghasilkan jenis atom lain yang stabil. Ditinjau dari jenis dan besar

energinya, radiasi radioaktif dibedakan menjadi tiga macam (yang dinamakan sesuai

dengan urutan alphabet Yunani), yaitu radiasi alfa, beta, dan gamma. Semua hal diatas

akan diuraikan di bawah ini

1. Ketidakstabilan Inti Atom

Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah

”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton

dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami

perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak

stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat

energinya tidak berada pada keadaan dasar.

Inti-inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan

neutronnya yang tidak seimbang ataupun karena tingkat energinya yang tidak berada

pada keadaan dasarnya, cenderung untuk berubah menjadi stabil. Bila ketidakstabilan

inti disebabkan karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang,

maka inti tersebut akan berubah dengan memancarkan radiasi alpha atau radiasi beta

(β). Kalau ketidakstabilannya disebabkan karena tingkat energinya yang berada pada

keadaan tereksitasi maka akan berubah dengan memancarkan radiasi gamma. Proses

perubahan atau transformasi inti atom yang tidak stabil menjadi inti atom yang lebih

stabil tersebut dinamakan peluruhan radioaktif.

Kestabilan inti atom ditandai dengan perbandingan jumlah proton dan neutron

dalam inti atom tersebut, jika (n/p) = 1, maka inti atom bersifat stabil. Jika (n/p) ≠ 1

maka inti atom tidak bersifat stabil. Bahan dengan inti atom yang stabil tidak dapat

memancarkan radiasi. Sebaliknya bahan dengan inti atom yang tidak stabil akan

meluruh sampai mencapai kestabilan, disertai pemancaran / radiasi ( berupa radiasi

alfa (α), beta (β), dan gamma (γ)).

2. Fisi Spontan

Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan nuklida radioaktif menjadi nuklida-

nuklida dengan nomor atom mendekati stabil karena tertumbuk oleh partikel inti lain.

Pembelahan nuklida ini disertai pelepasan sejumlah energi dan sejumlah neutron.

Reaksi fisi ini ada dua yakni rekasi fisi spontan dan reaksi fisi tak spontan. Reaksi fisi

spontan adalah sederetan pembelahan inti dimana neutron-neutron yang dihasilkan

dalam tiap pembelahan inti menyebabkan terjadinya pembelahan inti-inti yang lain.

Reaksi Fisi spontan ini sering disebut dengan reaksi fisi berantai. Salah satu contoh

reaksi fisi spontan yakni reaksi fisi U235. Pada awalnya sebuah neutron menumbuk inti

uranium-235 (U-235) dan menimbulkan reaksi yang menghasilkan produk fisi (Ba-141

dan Kr-92) serta 3 buah neutron. Dua dari tiga neutron hasil reaksi fisi itu kemudian

menumbuk inti U-235 lainnya dan menimbulkan reaksi fisi berikutnya (reaksi fisi

generasi kedua). Neutron hasil fisi dari reaksi fisi kedua ini diharapkan akan

menimbulkan reaksi fisi berikutnya (reaksi fisi generasi ketiga), dan selanjutnya kan

terjadi reaksi fisi dari generasi ke generasi secara kontinu. Pada reaksi fisi U235. Ini

dibutuhkan neutron lambat yang memiliki energi kinetik lemah. Berikut adalah

gambar reaksi fisi U235.

3. Peluruhan Alfa

Peluruhan partikel alfa (2He4) terjadi pada nuklida-nuklida yang memiliki

nomor massa >79 dan perbandingan neutron dan protonnya lebih besar dari satu.

Adanya peluruhan sebesar satu partikel alfa pada nuklida, dapat menurunkan jumlah

massa nuklida sebanyak 4 nukleon yang dilakukan satu kali dan bukan secara

bertahap. Ini terjadi karena energi yang diperlukan lebih rendah dibandingkan dengan

memancarkan empat partikel nukelon secara bertahap. Dalam memancarkan partikel

alfa, nuklida selalu membebaskan energi sebesar 5.8 MeV. Energi peluruhan alfa akan

turun dengan bertambahnya jumlah massa nukleon dan akan naik dengan

bertambahnya jumlah muatan proton.

Berdasarkan penelitian Rutherfor pada Tahun 1906 didapatkan hubungan

kualitatif antara energi radiasi partikel alfa dan waktu paruh nuklida radioaktif yakni

semakin besar energi radiasi partikel alfanya maka semakin pendek waktu paruhnya.

Bila energi radiasi semakin besar maka jarak tempuh radiasi partikel alfa semakin

jauh. Hubungan tidak langsung antara waktu paruh dan jarak tempuh radiasi

dinyatakan dengan log L = a + b log R, dimana L adalah tetapan peluruhan partikel

alfa, a dan b adalah tetapan yang harganya ditentukan oleh jenis deret radioaktif, dan

R adalah jarak tempuh radiasi partikel alfa. Waktu paruh partikel alfa dapat

dinyatakan dengan rumus :

Menurut teori mekanika kuantum, partikel alfa yang berenergi rendah masih

dapat menerobos potensial penghalang coulomb yang ukurannya lebih tinggi dan

keluar dari nukleus. Peristiwa ini dikenal sebagai ‘tummeling effect’. Kemungkinan

ini akan menjadi lebih besar ketika jumlah nukleon bertambah dan lebih kecil bila

jumlah muatan proton bertambah. Dengan kata lain bila hasil komparasi antara jumlah

proton sangat besar, maka kecenderungan nuklida radioaktif berat meluruhkan

partikel alfa sangat besar. Peluruhan partikel alfa selalu diserta dengan pemancaran

radiasi gamma.

4. Peluruhan Beta

Nuklida – nuklida berat yang mempunyai nomor massa (A) ganjil dalam

menuju keadaan nuklida yang stabil cenderung meluruhkan satu partikel beta, tetapi

untuk nomor massa (A) genap lebih cenderung meluruhkan dua atau tiga partikel

betanya. Untuk menuju keadaan nuklida yang stabil tersebut dapat dilakukan satu dari

tiga tipe peluruhan partikel beta, yaitu peluruhan partikel beta yang bermuatan

negatif, peluruhan partikel beta yang bermuatan positif, dan penangkapan elektron.

Suatu nuklida mempunyai nomor massa (A) yang berisi terlalu banyak netron

daripada protonnya sehingga ada kecenderungan mengubah netronnya, misal yang

diubah satu netron (0n1) menjadi satu proton (+1p+), satu partikel beta (-1e0) dan satu

anti neutrino (-1v). Akibat dari contoh proses ini maka nomor nuklida (Z) akan

bertambah dengan satu angka, dan jumlah netron akan berkurang satu angka, dan

nomor massa nuklida (A) tetap. Proses ini disebut proses peluruhan beta.

Bila suatu nuklida berat yang bernomor massa (A) tersebut memiliki jumlah

proton yang tidak jauh berbeda dengan netronnya ada kecenderungan mengubah

partikel protonnya. Sebagai contoh, bila yang diubah ini satu proton menjadi netron

dan satu partikel beta yang bermuatan positif (+1e0), satu massa neutrino yang

bermuatan positif (+1v) dan satu netron. Akibat dari peristiwa ini nomor nuklidanya

akan turun satu angka, jumlah netronnya bertambah satu angka, dan nomor massanya

tetap. Proses peluruhan partikel beta yang bermuatan positif disebut proses

peluruhan positron. Dampak dari peluruhan partikel positron atau beta positif ini

akan diikuti oleh proses anhilasi atau penghilangan energi sebesar 1,02 MeV yang

ekuivalen dengan dua kuanta radiasi gamma. Ini terjadi karena partikel positron yang

meluruh dari nuklida akan berinteraksi dan saling menetralkan dengan elektron yang

mengorbit di luar nukleus.

Arah meluruhnya partikel beta yang bermuatan negatif dapat menuju ke

nukleus dan berinteraksi dengan nukleon yang bermuatan positif atau proton. Dampak

terjadinya interaksi antara satu proton dan satu elektron maka jumlah netron akan

bertambah satu, jumlah proton berkurang satu dan disertai pembebasan energi sebesar

Eo. Besarnya Eo dapat ditentukan sebagai berikut:

Eo = E netron – E proton – E elektron

Dimana E = mc2

Elektron yang mudah memasuki nukleus adalah elektron yang menempati

orbital terdekat dengan nukleus, yaitu elektron dari orbital K. Kekosongan elektron di

orbital K akan segera diisi oleh elekron yang berasal dari orbital di atasnya, misal oleh

elektron dari orbital L. Perpindahan elektron dari orbital yang berenergi tinggi ke

orbital yang berenergi rendah akan disertai dengan pembebasan sejumlah energi yang

berwujud radiasi X.

Suatu nuklida berat lebih cenderung meluruhkan partikel beta daripada

partikel proton atau neutronnya. Ini disebabkan karena energi yang diperlukan untuk

meluruhkan satu proton atau satu neutron jauh lebih besar dibandingkan dengan

meluruhkan satu partikel beta. Bila nuklida berat meluruhkan satu partikel proton atau

netron diperlukan energi sebesar 5 MeV sampai dengan 8 MeV, dan bila meluruhkan

satu partikel beta hanya diperlukan energi sebesar 0,51 MeV.

5. Peluruhan Gamma

Setelah peluruhan alfa dan beta, inti biasanya dalam keadaan tereksitasi.

Seperti halnya atom, inti akan mencapai keadaan dasar (stabil) dengan memancarkan

foton (gelombang elektromagnetik) yang dikenal dengan sinar gamma (γ). Dalam

proses pemancaran foton inti, baik nomor atom atau nomor massa inti tidak berubah.

Setelah inti meluruh menjadi inti baru biasanya terdapat energi kelebihan pada ikatan

intinya sehingga seringkali disebut inti dalam keadaan tereksitasi. Inti yang kelebihan

energinya ini biasanya akan melepaskan energinya dalam bentuk sinar gamma yang

dikenal dengan peluruhan gamma, sinarnya ini adalah foton dan termasuk ke dalam

gelombang elektromagnetik yang mempunyai energi yang sangat besar melebihi

sinar X.

Peluruhan gamma (γ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan

energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma

dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar.

Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk

gelombang elektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki

nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.

Energi tiap foton adalah beda energi antara keadaan awal dan keadaan akhir inti, dikurangi

dengan sejumlah koreksi kecil untuk energi pental inti. Energi ini berada pada kisaran 100

KeV hingga beberapa MeV

DAFTAR PUSTAKA

Friedlander, Gerhart,dkk.(1981).Nuclear and Radiochemistry.New York:John Wiley &

Sons.

Kartowasono,Ngadiran,dkk.(2005).Radiokimia.Singaraja:IKIP Negeri Singaraja

Anonim.2012.Sains dan Teknologi.Diakses pada tanggal 18 September 2012 dari

http://zeniad.wordpress.com/2009/07/27/kestabilan-inti-atom/

Anonim.2012.Kestabilan Inti Atom.Diakses pada tanggal 18 September 2012 dari

http://fisika.ub.ac.id/web/sites/default/files/lab-