Post on 02-Dec-2015
description
04/17/23 KULIAH KD II-B 1
Oleh:Oleh:DR. Hj. ATIKAH, MSi, AptDR. Hj. ATIKAH, MSi, AptJURUSAN KIMIA FMIPA JURUSAN KIMIA FMIPA
UNIBRAWUNIBRAW20201212
04/17/23 KULIAH KD II-B 2
RADIORADIOAKTIVITASAKTIVITAS
04/17/23 3KULIAH KD II-B
Tahun 1897 Bacquerel menyelidiki Tahun 1897 Bacquerel menyelidiki fosforesensi berbagai zatfosforesensi berbagai zat
Salah satu cuplikannya (Uranium) tanpa Salah satu cuplikannya (Uranium) tanpa penyinaran lebih dulu memancarkan penyinaran lebih dulu memancarkan sinar tanpa mengalami eksitasi lebih dulu sinar tanpa mengalami eksitasi lebih dulu
Sinar yan dipancarkan sangat kuat & dapat Sinar yan dipancarkan sangat kuat & dapat menembus beberapa lembaran benda –benda menembus beberapa lembaran benda –benda (kertas), yang tidak tertambus oleh sinar (kertas), yang tidak tertambus oleh sinar biasabiasa
Pemancaran sinar secara spontan oleh atom Pemancaran sinar secara spontan oleh atom karena perubahan dalam inti = karena perubahan dalam inti = radio radio aktivitasaktivitas
04/17/23 4KULIAH KD II-B
Sinar alfa 4Sinar alfa 4
HeHe
22 Sinar beta 0 0Sinar beta 0 0
atau atau -1 +1-1 +1 Sinar gamma Sinar gamma
04/17/23 5KULIAH KD II-B
NamaNama MassaMassa MuatanMuatan SimbulSimbul Dalam Dalam Medan Medan listriklistrik
Dalam Dalam medan medan MagnetMagnet
Daya Daya tembustembus
AlfaAlfa 4,00264,0026 +2+2 Inti HeInti He Belok Belok ke ke muatan muatan negatifnegatif
Belok Belok Ke arah Ke arah ++
RendahRendah
(kertas)(kertas)
BetaBeta 1/18371/1837 -1-1 ElektroElektronn
ke ke muatan muatan positifpositif
Belok Belok Ke arah Ke arah --
Lembar Lembar AluminiAluminium 2-3 um 2-3 mmmm
GammaGamma 00 00 Radiasi Radiasi REM REM dengan dengan E tinggiE tinggi
Tidak di Tidak di belokkabelokkann
Tidak di Tidak di belokkabelokkann
besarbesar
Positron Positron = Beta = Beta
+1+1 ElektroElektronn
Belok Belok ke ke muatan muatan negatifnegatif
Belok Belok Ke arah Ke arah ++
04/17/23 6KULIAH KD II-B
Reaksi-reaksi Inti
Beberapa inti tidak stabil. Inti-inti ini disebut radioaktif dan memancarkan partikel dan biasanya radiasi elektromagnetk energi-tinggi (sinar gamma) pada saat yang bersamaan. Reaksi inti yang lain melibatkan pemboman inti dengan partikel-partikel seperti neutron, proton, atau inti lainnya.
04/17/23 7KULIAH KD II-B
XAZ
nomor massa
nomor atomUnsur
Nomor atom (Z) = jumlah proton dalam inti
Nomor massa (A) = jumlah proton + jumlah neutron
= nomor atom (Z) + jumlah neutron
A
Z
1p11H1atau
proton1n0
neutron0e-1
0-1atau
elektron0e+1
0+1atau
positron4He2
42atau
partikel
1
1
1
0
0
-1
0
+1
4
2
21.1
04/17/23 8KULIAH KD II-B
Menyetarakan Persamaan Inti
1. Kekekalan nomor massa (A).
Jumlah proton plus neutron dalam produk harus sama dengan jumlah proton plus neutron dalam reaktan.
1n0U23592 + Cs138
55 Rb9637
1n0+ + 2
235 + 1 = 138 + 96 + 2x1
2. Kekekalan nomor atom (Z) atau muatan inti.
Jumlah muatan inti dalam produk harus sama dengan jumlah muatan inti dalam reaktan.
1n0U23592 + Cs138
55 Rb9637
1n0+ + 2
92 + 0 = 55 + 37 + 2x021.1
04/17/23 9KULIAH KD II-B
Peluruhan 212Po karena emisi alpha. Tulis persamaan inti setimbang untuk peluruhan 212Po.
4He242ataupartikel alpha -
212Po 4He + AX84 2 Z
212 = 4 + A A = 208
84 = 2 + Z Z = 82
212Po 4He + 208Pb84 2 82
21.1
04/17/23 10KULIAH KD II-B 21.1
04/17/23 11KULIAH KD II-B
Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif
Peluruhan Beta
14C 14N + 0 + 6 7 -1
40K 40Ca + 0 + 19 20 -1
1n 1p + 0 + 0 1 -1
jumlah neutron turun 1
jumlah proton naik 1
Peluruhan Positron
11C 11B + 0 + 6 5 +1
38K 38Ar + 0 + 19 18 +1
1p 1n + 0 + 1 0 +1
jumlah neutron naik 1
jumlah proton turun 1
dan memiliki A = 0 dan Z = 021.2
04/17/23 12KULIAH KD II-B
Penangkapan elektron
jumlah neutron naik 1
jumlah proton turun 1
37Ar + 0e 37Cl + 18 17-1
55Fe + 0e 55Mn + 26 25-1
1p + 0e 1n + 1 0-1
Peluruhan alpha
jumlah neutron turun 2
jumlah proton turun 2212Po 4He + 208Pb84 2 82
Fisi spontan
252Cf 2125In + 21n98 49 021.2
Kestabilan Inti dan Peluruhan Radioaktif
04/17/23 13KULIAH KD II-B
n/p terlalu besar
peluruhan beta
X
n/p terlalu kecil
peluruhan positron atau penangkapan elektron
Y
21.2
04/17/23 14KULIAH KD II-B
Kestabilan Inti
• Inti yang mengandung proton atau neutron sebanyak 2, 8, 20, 50, 82, atau 126 lebih stabil dibandingkan inti-inti lainnya
Seperti jumlah elektron dalam gas mulia (e- = 2, 10, 18, 36, 54 dan 86) yg lebih stabil dibanding unsur lainnya
• Inti yang jumlah proton dan jumlah neutronnya genap lebih stabil dibanding yang ganjil
• Semua isotop dari unsur dengan nomor atom lebih dari 83 adalah isotop radioaktif
• Semua isotop Tc dan Pm bersifat radioaktif
21.2
04/17/23 15KULIAH KD II-B
Energi ikatan inti (BE) energi yg dibutuhkan untuk memecah inti menjadi komponen-komponennya, proton dan neutron.
BE + 19F 91p + 101n9 1 0
BE = 9 x (p massa) + 10 x (n massa) – 19F massa
Δ E = (Δ m)c2
BE (sma) = 9 x 1,007825 + 10 x 1,008665 – 18,9984
BE = 0,1587 sma 1 sma = 1,49 x 10-10 J
BE = 2,37 x 10-11J
Energi ikatan per nukleon = Energi ikatan
Jumlah nukleon
= 2,37 x 10-11 J19 nukleon
= 1,25 x 10-12 J
21.2
04/17/23 16KULIAH KD II-B
Energi ikatan inti per nukleon vs nomor massa
Energi ikatan intinukleon
Kestabilan inti
21.2
04/17/23 17KULIAH KD II-B
Kinetika peluruhan radioaktif
N anak
laju = -Nt
laju = N
Nt
= N-
N = N0exp(-t) lnN = lnN0 - t
N = jumlah atom pada waktu t
N0 = jumlah atom pada waktu t = 0
adalah kostanta peluruhan
ln2=
t½
21.3
04/17/23 18KULIAH KD II-B
Kinetika Peluruhan Radioaktif
[N] = [N]0exp(-t) ln[N] = ln[N]0 - t
[N]
ln [
N]
21.3
04/17/23 19KULIAH KD II-B
Penarikhan Radiokarbon
14N + 1n 14C + 1H7 160
14C 14N + 0 + 6 7 -1 t½ = 5730 tahun
21.3
Isotop C-14 dihasilkan ketika nitrogen atmosfer dibombardir dengan sinar kosmik. Semua makhluk hidup mengandung C-14, namun ketika mati, jumlah C-14 berkurang.
04/17/23 20KULIAH KD II-B
Penarikhan Uranium-238
238U 206Pb + 8 4 + 6 092 -182 2 t½ = 4,51 x 109 tahun
21.3
Umur batuanK-40 meluruh menjadi Ar-40 dengan waktu-paruh 1,2 x 109 years.
04/17/23 21KULIAH KD II-B
Transmutasi Inti
Pemercepat partikel siklotron
14N + 4 17O + 1p7 2 8 1
27Al + 4 30P + 1n13 2 15 0
14N + 1p 11C + 47 1 6 2
21.4
04/17/23 22KULIAH KD II-B 21.4
Transmutasi Inti
04/17/23 23KULIAH KD II-B
Fisi Inti
21.5
235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energy92 54380 0
Energi = [massa235U + massa n – (massa90Sr + massa143Xe + 3xmassa n )] x c2
Energi = 3.3 x 10-11J per 235U
= 2.0 x 1013 J per mol 235U
Pembakaran 1 ton batubara = 5 x 107 J
04/17/23 24KULIAH KD II-B
Fisi nuklir
04/17/23 25KULIAH KD II-B 21.5
235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energi92 54380 0
Reaksi fisi
Fisi Inti
04/17/23 26KULIAH KD II-B 21.5
Reaksi rantai inti serangkaian reaksi inti yang dapat berlangsung sendiri.Massa minimum dari material terfisikan yang diperlukan untuk memicu reaksi rantai inti disebut massa kritis.
Massa subkritis
Massa kritis
Fisi Inti
04/17/23 27KULIAH KD II-B
The little boy bomb. Bom ini menggunakan U-235
04/17/23 28KULIAH KD II-B
The fat man bomb. Bom ini menggunakan Pu-239
04/17/23 29KULIAH KD II-B
Fig. 21.9
04/17/23 30KULIAH KD II-B 21.5
Skema suatu reaktor fisi inti
Sebagian besar kalor dihasilkan dari peluruhan produk fisi. Bahkan jika reaksi fisi berhenti, peluruhan tidak berhenti.
Fisi Inti
04/17/23 31KULIAH KD II-B 21.6
Fusi Inti
2H + 2H 3H + 1H1 1 1 1
Reaksi Fusi Energi yg Dilepaskan
2H + 3H 4He + 1n1 1 2 0
6Li + 2H 2 4He3 1 2
6,3 x 10-13 J
2,8 x 10-12 J
3,6 x 10-12 J
Tokamak, sungkup plasma magnetik
Butuh suhu yg tinggi.Mengapa?
04/17/23 32KULIAH KD II-B 21.6
Radioisotop dalam kedokteran
• 24Na, t½ = 14,8 jam, pemancar , merunut aliran darah
• 131I, t½ = 8 hari, pemancar , menguji aktivitas kelenjar tiroid
• 123I, t½ = 13,3 jam, pemancar sinar-, menangkap citra otak
• 18F, t½ = 1,8 jam, pemancar, tomografi emisi positron
• 99mTc, t½ = 6 jam, pemancar sinar-, zat diagnostik
Citra otak dengan
senyawa 123I
04/17/23 33KULIAH KD II-B
Pencacah Geiger-Müller
21.6
04/17/23 34KULIAH KD II-B 21.6
Dampak biologis dari radiasiradiation absorbed dose (rad)
1 rad = 1 x 10-5 J/g zat
Roentgen equivalent for man (rem)
1 rem = 1 rad x Q Quality Factor-ray = 1
= 1 = 20