Materi• Radioaktif alam• Radioelemen, radioisotop dan radionuklida• Sifat fisika diti atom dan partikel elementer• Pemancaran radioaktif• Bentuk-bentuk pemancaran• Radiasi inti• Pengukuran radiasi inti• Reaksi inti• Energi, reaktor, bahan bakar dan siklus bahan bakar

nuklir• Produksi radionuklida dan senyawa berlabel• Aspek utama kimia radionuklida

Radioaktivitas di alampenemuan radioaktivitas

•radioaktivitas ditemukan pada tahun 1896 di Paris oleh Henri Becquerel, Dia adalah yang menyelidiki emisi radiasi dari mdieral Uranium

•Dia menemukan bahwa plat fotografi menjadi hitam pada keadaan gelap, jika kontak dengan mdieral tersebut

•Dua tahun kemudian (1898) sifat yang sama ditemukan pada Thorium oleh Marie Curie di Francis dan oleh G. C. Schmidt di Jerman

•Bersama dengan suaminya, Pierre Curie, Dia menemukan Polonium pada tahun 1898, dan kemudian radium later ditahun yang sama

•radioaktivitas adalah sifat materi dan untuk mendeteksi senyawa radioaktif membutuhkan detektor, seperti: Geiger-Muller counters atau emulsi fotografik

•diketeahui bahwa detektor dapat juga mengetahui adanya radiasi ketika tidaka ada senyawa radioaktif.

Radioaktivitas di alam Senyawa radioaktif di alam

• Senyawa radioaktif terdistribusi luas diBumi. • Beberapa ditemukan di atmosphere, tetapi mayoritas

berada di lithosphere. • Yang sangat penting salah satunya adalah bijih uranium

dan thorium, dan garam potassium, termasuk produk peluruhan uranium dan thorium. Uranium dan thorium unsur yang berada bersama di alam.

• Konsentrasinya pada granite berturut-turut sekitar 4 dan 13 mg/kg,, dan konsenrasi uranium di air laut sekitar 3yg/l. dalam mineral pitchblende (U3 08)U. Uranium juga ditemui dalam mica.

• Yang paling penting dalam mineral Thorium adalah monazite, yang mengandung sejitar 0.1 dan 15% Th.

•Pengukuran radioaktivitas alam adalah seperangkat alat penting untuk penaggalan, atau untuk penentuan umur mineral

•pengukuran radioaktivitas alam 14C atau 3H is juga digunakan untuk penanggalan.

•Energi yang dihasilkan dari peluruhan radioelemen alam dibumi diasumsikan sangat berkontribusi pada perubahan suhu bumi

•Besarnya perubahan temperatur relatif sekitar 30oC per 1 km kedalaman pengamatan sampai beberapa kilometer dibawah permukaan yang menjelaskan peluruhan radioaktif dimana mineral itu berada, misal pada granite.

Radioelemen, Isotop dan Radionuklida Tabel periodik unsur-unsur

Tabel periodik terbentuk didorong oleh penemuan unsur-unsur baru. Yang dapat dikelompokan menjadi tiga fase, berdasarkan kronologisnya:

• (a) Penemuan unsur-unsur stabil: yang terakhir dari grup ini adalah hafnium (ditemukan pada tahun 1922) dan rhenium (ditemukan pada tahun 1925). Dengan itu, grup unsur-unsur stabil meningkat sampai 81 (nomor atom 1 (hydrogen) sampai 83 (bismuth) dengan pengecualian nomor atom 43 dan 61). selanjutnya, unsur-unsur tidak stabil adalah 90 (thorium) dan 92 (uranium) diperoleh.

• (b) Penemuan unsur-unsur tidak stabil alam: Uranium telah ditemukan pada tahun 1789 (Klaproth) dan thorium ditemukan pada tahun 1828 (Berzelius). Penyelidikan peluruhan radioaktif unsur-unsur tersebut, terutama oleh Marie dan Pierre Curie, mendorong penemuan unsur-unsur dengan nomor atom 84 (Po= polonium), 86 (Rn = radon), 87 (Fr = francium), 88 (Ra =radium), 89 (Ac = actdiium), dan 9 1 (Pa = protactdiium).

• (c) penemuan unsur-unsur buatan : unsur-unsur yang hilang: 43 (Tc = technetium) dan 61 (F’m = promethium) telah dibuat oleh reaksi nulir. unsur 85 (At = astatine) juga yang pertama dihasilkan oleh reaktor nuklir, dan selanjutnya dijetahua merupakan produk peluruhan Uranium dan Thorium

• Unsur-unsur radioaktif tersebut diatas yaitu b) dan c) disebut radioelemen.

• Mereka hanya berada dalam bentuk tidak stabil dan terdiri dari unsur-unsur dengan nomor atom 43, 61, dan semua unsur-unsur dengan nomor atom 84

• Setelah waktu yang cukup lama (sekitar 1012 y) radioelemen U dan Th tidak berada dalam jumlah yang banyak dibumi, konsekwensinya tabel periodik unsur-unsur berakhir pada unsur 83 (Bi = bismuth)

Radioelemen, Isotop dan Radionuklida Isotop dan Peta Nuklida

•Istilah isotop berati “in the same place”.•Isotop berbeda pada massanya, tetapi

sifat kimianya sama

• Sekitar 340 unsur-unsur ditemuai dialam dan dikelompokan menjadi 4 grup:▫ (1) 258 unsur stabil yang masih diperdebatkan▫ (2) untuk 25 nuklida dengan nomor atom Z < 80 peluruhan

radioaktif telah dilaporkan, tetapi tidak ditetapkan untuk 7 unsur tersebut. Kebanyakan menunjukan waktu paruh sangat panjang (9 nuclides > 10I6 y dan 4 nuclides > 1020 y), dan radioaktivitas tidak membuktikan ketidakrancuan. Beberapa kemudian dilaporkan menjadi stabil, dan the 15 nuclides dengan waktu paruh >1015 y dipertimbangkan menjadi quasistable.

▫( 3 ) sumber utama radioaktivitas alam ditetapkan 46 nuclides yaitu 238U, 235Ua dan 232Th dan produk peluruhannya.

▫ (4) beberapa radionuklida langsung dihasilkan oleh tumbukan radiasi kosmik, dan grup utama yang menunjukan pembentukan melalui proses tersebut adalah 14C, 10Be, 7Be dan 3H

Radioelemen, isotop dan radionuklidastabilitas dan transmutasi nuklida

•Kelimpahan yang besar dari kombinasi inti genap-genap menunjukan stabilitas yang tinggi

•sebaliknya, kombinasi inti ganjil-ganjil odd-odd menunjukan ketidaksabilan. Empat dari inti ganjil-ganjil stabil adalah very light.

•Aktivitas peluruhan alfha ditunjukan oleh unsur-unsur berat Z = P > 83 (Bi)

•Unsur-unsur dengan nomor atom genap menunjukan aktivitas utama pemancaran atau electron capture, nomor massa A tetap. neutron dirubah menjadi proton atau proton dirubah menjadi neutron

•selanjutnya, inti ganjil-ganjil ditransformasi menjadi inti genap-genap - contoh, 40K menjadi 40Ar atau menjadi 40Ca

•Aturan Mattauch diusulkan untuk membantu dengan lengkap. Tetangga isobar yang stabil tidak ada (kecuali: A = 50, 180). contoh, pada rangkaian isobar berikut, yang ditengah adalah radioaktif:

•Dari nilai P dan N tertentu sejumlah nuklida stabil eksis: 2, 8, 20, 28, 50, 82 (126, hanya untuk N)

•Bilangan tersebut adalah “magic numbers” yang dijelaskan oleh struktur kulit inti atom (shell model)

Energi ikatan inti

•Stabilitas tinggi dari kulit tertutup (magic numbers) dapat dijelaskan oleh energi ikat inti

•Untuk menghitung energi ikat inti EB, Weizsacker mengembangkan formula semi-empirical berdasarkan model tetes inti:

• EB adalah energi ikat total semua nukleon

• av adalah konstanta dan A adalah nomor massa• tolakan bersama-sama proton-proton ditunjukan

oleh Coulomb Ec• ac adalah konstanta dan Z adalah nomor atom

• A1/3 is a measure of the radius of the nucleus dan therefataue also of the distance between the protons

• surface energy term EF• aF is agadi a constant dan A2/3 is a measure fatau

the surface• symmetry energy Es

•The value of is given approximately oleh ag/A, where ag is a constant. From the masses of the nuclides the followdig values have been calculated fatau the constants: ▫av 14.1 MeV

▫ac 0.585 MeV

▫aF 13.1 MeV

▫as 19.4MeV

▫ag 33 MeV.

The transmutation ditostable nuclei proceeds oleh decay atau electron capture

the stable nuclei are at the bottom of the curves

unstable isobars are transfataumed stepwise, either oleh - decay from lower to higher atomic numbers atau oleh + decay

The contdiuation of these parabolas through the whole chart of the nuclides gives the “valley of stable nuclei” dan the “ldie of stability”.

Nuclide Masses

•On the basis of the proton-neutron model of atomic nuclei, the followdig equation can be written fatau the mass of a nuclide: