BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kestabilan suatu inti berhubungan erat dengan perbandingan antara

jumlah neutron dan proton didalam inti. Sebagi contoh adalah isotop imbal

dengan 82 proton dan 132 neutron (dapat dinotasikan sebagai Pb-214) bersifat

tidak stabil atau dikatakan bersifat radioaktif dan secara spontan mengalami

peluruhan membentuk isotop lain. Sedangkan Pb-206 dari unsur yang sama tidak

bersifat radioaktif.

Secara eksperimental ditemukan bahwa semakin banyak proton dalam

suatu isotop (menyebabkan gaya tolak elektrostatik besar), dibutuhkan neutron

yang juga lebih banyak perprotonnya untuk stabilitas inti. Banyaknya neutron

meningkatkan atraksi gaya inti tanpa menyebabkan penambahan gaya tolak

elektrostatik. Oleh karena itu, ada rasio neutron dan proton tertentu yang

menghasilkan stabilitas maksimal. Hal ini akan diilustrasikan dalam bentuk pita

kestabilan inti yang akan dibahas dalam isi makalah.

 Kestabilan inti atom ditentukan oleh jumlah proton dan netron didalam

inti. Dari 1500 inti yang telah diketahui, hanya ± 400 inti yang stabil. Gambar di

bawah ini menunjukkan diagram N-Z, yang menyatakan hubungan antara jumlah

proton (N) dan jumlan netron (Z) untuk sejumlah inti stabil.

Inti stabil adalah inti yang tidak dapat secara spontan meluruh atau

berubah. Definisi kestabilan yang lebih mengkhusus adalah kemampuan inti

meluruh dengan jenis peluruhan tertentu. Sebagai contoh,  tidak dapat meluruh

secara spontan dengan mengemisikan b- atau b+. Agar proses peluruhan tersebut

terjadi, maka ke dalam sistem tersebut harus diberikan energi.  disebut

mempunyai kestabilan b. Tetapi U tidak stabil terhadap peluruhan alfa (a) karena

dapat mengemisikan partikel a secara spontan menjadi  disertai pelepasan energi

sebesar 1,27 MeV per nukleon, dimana energi tersebut hampir semua berupa

energi kinetik partikel a. Disamping itu  dapat secara spontan membelah menjadi

dua inti yang lebih kecil yang ukurannya hampir sama dengan membebaskan

energi sekitar 200 MeV. Kestabilan inti terhadap jenis peluruhan tertentu dapat

diketahui dengan memperhatikan massa total inti mula-mula dengan massa total

inti hasil. Jika perubahan inti berlangsung eksotermik (perubahan spontan), maka

massa total hasil harus kurang dari pada massa total inti mula-mula. Misalnya,

tidak dapat secara spontan mengemisikan partikel a menjadi , oleh karena massa

hasil (yaitu massa  + massa ) lebih besar  dari pada massa  dengan perbedaan

sekitar 9,105 .s.m.a atau sebesar 8,481 MeV.

Peta kestabilan inti hanya merupakan informasi untuk mengetahui

kestabilan inti secara eksperimen. Misalnya ingin mengetahui kestabilan 22Na dan

23Na, kita harus melihat tabel itu. Kita tidak bisa hanya melihat jumlah proton

dan neutron yang ada di dalam nuklida itu atau nilai angkabandingnya. Jika

berpedoman pada jumlah proton dan neutron atau nilai angkabandingnya, maka

kita akan terperangkap. Sebagai contoh berdasarkan angkabanding jumlah proton

dan neutron, 22Na merupakan nuklida yang stabil karena angkabanding proton

terhadap neutronnya sama dengan satu, dan 23Na merupakan nuklida tidak stabil.

Kenyataannya (fakta empiris) menunjukkan bahwa garis kestabilan melalui 23Na

dan tidak melalui 22Na. Jadi 23Na stabil dan 22Na tidak stabil dengan

memancarkan b+ karena berada di atas garis kestabilan.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan penjabaran dari latar belakang diatas, penulis merumuskan

suatu rumusan masalah, yaitu :

1. Apa pengertian dari peluruhan ?

2. Apa saja tipe – tipe peluruhan dan sifat-sifat radiasinya ?

3. Apa saja manfaat dan kerugian dari peluruhan tersebut ?

C. Tujuan Penulisan

Setelah penyelesaian penulisan makalah ini, dapat mengetahui, yaitu :

1. Pengertian dari peluruhan

2. Tipe – tipe peluruhan dan sifat radiasinya masing-masing

3. Manfaat dan kerugian dari peluruhan tersebut.

D. Manfaat Penulisan

Makalah ini diharapkan dapat membantu mahasiswa sebagai referensi kuliah

secara teoritis maupun secara praktis. Secara toeritis, makalah ini dapat

menambah khasanah pengetahuan mengenai Tipe-tipe peluruhan. Secara praktis,

makalah ini bermanfaat bagi pembaca untuk dapat mengetahui pengertian

peluruhan, tipe-tipe peluruhan, dan efek dari berbagai peluruhan.

BAB II

PEMBAHANSAN

A. Pengertian Peluruhan

Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses di mana sebuah inti

atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi).

Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus

anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan

sebuah atom.

Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan

Perancis Henri Becquerel ketika sedang bekerja dengan material fosforen. Material

semacam ini akan berpendar di tempat gelap setelah sebelumnya mendapat

paparan cahaya, dan dia berfikir pendaran yang dihasilkan tabung katode oleh

sinar-X mungkin berhubungan dengan fosforesensi. Karenanya ia membungkus

sebuah pelat foto dengan kertas hitam dan menempatkan beragam material

fosforen diatasnya. Kesemuanya tidak menunjukkan hasil sampai ketika ia

menggunakan garam uranium. Terjadi bintik hitam pekat pada pelat foto ketika ia

menggunakan garam uranium tesebut.

Pada awalnya tampak bentuk radiasi yang baru ditemukan ini mirip dengan

penemuan sinar-X. Akan tetapi, penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh

Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford dan ilmuwan lainnya

menemukan bahwa radiaktivitas jauh lebih rumit ketimbang sinar-X. Beragam jenis

peluruhan bisa terjadi.

Sebagai contoh, ditemukan bahwa medan listrik atau medan magnet dapat memecah

emisi radiasi menjadi tiga sinar. Demi memudahkan penamaan, sinar-sinar tersebut

diberi nama sesuai dengan alfabet yunani yakni alpha, beta, dan gamma, nama-nama

tersebut masih bertahan hingga kini. Kemudian dari arah gaya elektromagnet,

diketahui bahwa sinar alfa mengandung muatan positif, sinar beta bermuatan negatif,

dan sinar gamma bermuatan netral. Dari besarnya arah pantulan, juga diketahui

bahwa partikel alfa jauh lebih berat ketimbang partikel beta. Dengan melewatkan

sinar alfa melalui membran gelas tipis dan menjebaknya dalam sebuah tabung lampu

neon membuat para peneliti dapat mempelajari spektrum emisi dari gas yang

dihasilkan, dan membuktikan bahwa partikel alfa kenyataannya adalah sebuah inti

atom helium. Percobaan lainnya menunjukkan kemiripan antara radiasi beta dengan

sinar katode serta kemiripan radiasi gamma dengan sinar-X.

Para peneliti ini juga menemukan bahwa banyak unsur kimia lainnya yang

mempunyai isotop radioaktif. Radioaktivitas juga memandu Marie Curie untuk

mengisolasi radium dari barium; dua buah unsur yang memiliki kemiripan sehingga

sulit untuk dibedakan.

B. Tipe-tipe Peluruhan dan Sifat-sifat Radiasinya

1. Peluruhan Partikel Alfa

Partikel Alfa (α) adalah bentuk radiasi partikel yang dapat menyebabkan

ionisasi dan daya tembusnya rendah. Partikel tersebut terdiri dari dua proton

dan dua netron yang terikat menjadi sebuah partikel yang identik dengan inti

Helium (2He4).

Partikel Alfa dipancarkan oleh inti radioaktif seperti Uranium atau

Radium dalam proses peluruhan alfa. Kadang-kadang proses ini membuat

inti dapat tereksitasi dan memancarkan sinar gamma untuk membuang

kelebihan energi.

Peluruhan alfa dominan terjadi pada inti-inti tidak stabil yang relatif

berat (Z > 80). Contoh Radium yang menjadi gas Radon karena peluruhan

alfa. Proses puluruhan alfa dapat dituliskan secara simbolik melalui reaksi

inti sebagai berikut:

zXA -->z-2XA-4 + α

Contoh peluruhan partikel alfa yang terjadi di alam adalah:

1. 92U238 --> 90Th234 + α

2. 88Ra222 --> 86Rn218 + α

a) Energi partikel alfa paling rendah 7,5 MeV diperlukan untuk penetrasi

lapisan pelindung nominal pada kulit (7 mg/cm2 atau 0,07 mm).

b) Jangkauan partikel alfa di udara 1 atm

Ra = 0,56 E (E <>

Ra = 1,24 E – 2,62 (E ≥ 4 MeV) Pada kondisi STP, setiap 1 mm udara,

energi partikel alfa berkurang sebesar 60 keV.

c) Ketebalan jendela detektor menyebabkan energi partikel alfa berkurang

sekitar 0,8 MeV per mg/cm2 ketebalan jendela. Oleh karena itu detektor

yang mempunyai jendela dengan tebal 3 mg/cm2 (seperti pada

proposional gas untuk deteksi alfa/beta dan detektor GM) tidak akan

dapat mendeteksi emisi alfa yang lebih rendah dari 3 MeV. Detektor ini

mempunyai efisiensi yang sangat rendah untuk partikel alfa yang

berenergi rendah atau partikel alfa teratenuasi.

Detektor alfa proposional udara mempunyai energi dan respon

efisiensi yang lebih tinggi dari pada detektor proposional gas atau GM.

Transfer energi partikel alfa ke udara yaitu Partikel alfa 6 MeV

memproduksi 40.000 pasangan ion per cm.Partikel alfa 4 MeV memproduksi

55.000 pasangan ion per cm. Karena ω udara 34 eV per pasangan ion. Maka:

a) Partikel alfa berenergi 6 MeV turun 1,18 MeV per cm udara.

b) Partikel alfa berenergi 4 MeV turun 1,87 MeV per cm udara

Sifat Radiasi Alfa

a) Daya ionisasi partikel alfa sangat besar, kurang lebih 100 kali daya

ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma.

b) Jarak tembusnya sangat pendek, hanya beberapa mm udara, tergantung

energinya.

c) Partikel alfa akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan

listrik.

d) Kecepatan partikel alfa bervariasi antara 1/100 sampai 1/10 kecepatan

cahaya.

2. Peluruhan Partikel Beta

Partikel Beta adalah elektron atau positron yang berenergi tinggi yang

dipancarkan oleh beberapa jenis inti radioaktif seperti K40. Partikel beta yang

dipancarkan merupakan bentuk radiasi yang menyebabkan ionisasi sinar

beta. Produksi partikel beta disebut juga peluruhan beta. Peluruhan beta

terjadi pada inti tidak stabil yang relatif ringan. Dalam peluruhan ini akan

dipancarkan partikel beta yang mungkin bermuatan negatif (ß- atau elektron)

atau bermuatan positif (ß+ atau positron). Pada diagram N-Z peluruhan ß-

terjadi bila inti tidak stabil berada di atas kurva kestabilan, sedangkan

peluruhan ß+ terjadi bila intinya berada di bawah kurva kestabilan.

Kurva pita kestabilan

Proses peluruhan partikel beta adalah sebagai berikut:

zXA --> z+1XA + β- + υ+ zXA --> z-1XA + β++ υ-

Contoh: 15P32--> 16S32 + β- + υ+ 8O15 --> 7N15 + β+

+ υ-

Neutrino (υ+) dan antineutrino (υ-) adalah partikel yang tidak bermassa,

tetapi mempunyai energi yang disertai peluruhan β.

1. Energi partikel beta paling rendah 70 keV diperlukan untuk penetrasi

lapisan pelindung nominal pada kulit

(7 mg/cm2 atau 0,07 mm)

2. Rata–rata energi spektrum sinar beta ±1/3 dari energi maksimum.

3. Jangkauan partikel beta di udara sekitar 12 ft (3,6 m)/MeV.

4. Jangkauan partikel beta atau elektron dalam gram/cm2 (tebal dalam cm

dikalikan densitas dalam g/cm3) adalah kira–kira setengah dari energi

maksimum dalam MeV. Kaidah ini menaksir terlalu tinggi jangkauan

energi rendah (0,5 MeV) dan nomor atom rendah, dan taksiran rendah

untuk energi tinggi dan nomor atom tinggi.

5. Laju paparan (rad/jam) dalam medium infinit yang terkontaminasi oleh

pengemisi beta adalah 2,12 EC / ρ

Dengan - E(MeV) adalah rata-rata energi beta per peluruhan,

-          C (μCi/cm3) adalah konsentrasi, dan

-          ρ (g/cm3) adalah densitas.

Sifat Radiasi Beta

a. Daya ionisasinya di udara 1/100 kali dari partikel alfa.

b. Jarak tembusnya lebih jauh dari partikel alfa, di udara dapat beberapa cm.

c. Kecepatan partikel beta antara 1/100 sampai 99/100 kecepatan cahaya.

d. Karena sangat ringan maka partikel beta mudah sekali dihamburkan jika

melewati  medium.

e. Partikel beta akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan

listrik.

3. Pelurhan Sinar Gamma

Peluruhan gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom maupun

nomor massa, karena radiasi yang dipancarkan dalam peluruhan ini berupa

gelombang elektromagnetik (foton). Peluruhan ini dapat terjadi jika energi

inti atom tidak dalam keadaan dasar (ground state). Peluruhan ini dapat

terjadi pada inti berat maupun ringan, di atas maupun di bawah kurva

kestabilan.Biasanya peluruhan gamma ini mengikuti peluruhan alfa atau

beta. Peluruhan gamma dapat dituliskan sebagai berikut:

zXA* --> zXA + γ

Contoh peluruhan gamma yang mengikuti peluruhan beta

27Co60 --> 28Ni60* + β-

28Ni60* --> 28Ni60 + γ

Sinar Gamma buatan

Xm + n --> Xm+1* + γ

Sifat Radiasi Gamma

a. Sinar gamma dipancarkan oleh nuklida tereksitasi (isomer) dengan

panjang gelombang antara 0,005 – 0,5 amstrong.

b. Daya ionisasinya di dalam medium sangat kecil sehingga daya

tembusnya sangat besar bila dibandingkan dengan daya tembus

partikel alfa atau beta.

c. Karena tidak bermuatan maka sinar gamma tidak dibelokkan oleh

medan listrik maupun medan magnet.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

B. Saran

DAFTAR PUSTAKA

http://rerejolye.blogspot.com/2011/04/pita-kestabilan-radio-kimia.html

http://komikfisika.blogspot.com/2011/01/peluruhan-beta.html

http://komikfisika.blogspot.com/2011/01/peluruhan-alpha.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Peluruhan_radioaktif

http://www.determity.com/tag/pengertian-peluruhan/