KIMIA INTIEsti Mumpuni

MATERI1. PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF a. Radiasi sinar alfa,beta,gama b. Reaksi fisi c. Pengukuran radioaktivitas 2. APLIKASI REAKSI INTI a. Bidang kimia b. Bidang farmasi dan kedokteran

Lanjutan..3. KESTABILAN INTI a. Faktor2 yang mempengaruhi kestabilan inti b. Pita kestabilan unsur yang stabil c. Usaha inti untuk mencapai kestabilan4. TRANSFORMASI/TRANSMUTASI INTI a. Reaksi inti b.Jenis transformasi inti

Pengantarkimia inti adalah ilmu yang mempelajari struktur inti dan bagaimana struktur ini mempengaruhi kestabilan inti serta peristiwa inti seperti keradioaktifan alam dan transmisi inti.Kimia radiasi adalah bidang ilmu kimia yang mempelajari efek radiasi dari radioisotop pada materi serta perubahan dalam materi.Proton : partikel-partikel dalam inti yang bermuatan positifNukleon : partikel-partikel penyusun inti yaitu proton dan netronBilangan massa (A) = jumlah nukleon atau jumlah proton dan netron dalam intiNuklida : spesi nuklir yang ditandai dengan bilangan massa A, nomor atom Z dan bilangan netron NIsotop : nuklida yang nomor atomnya sama neutron dan bilangan massa berbeda. Oleh karena sifat kimia suatu unsur tergantung pada nomor atomnya, maka isotop-isotop suatu unsur mempunyai sifat kimia yang sama.dandan;

Isobar : nuklida-nuklida yang bilangan massanya sama tetapi nomor atomnya berbeda. Karena nomor atom berbeda, sifat kimia dan fisika pun berbedaIsoton : nuklida-nuklida yang mengandung jumlah neutron yang sama. Karena nomor atomnya berbeda maka sifat kimia dan fisik berbedaIsomer : nuklida yang mempunyai nomor atom dan bilangan massa yang sama tetapi berbeda dalam sifat keradioaktifannya. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan susunan tingkat energi proton dan neutron dalam inti.Curie : jumlah bahan radioaktif yang lajunya = 1 g Radium (3,7 x 1010 disintegrasi/detik)Rad : kuantitas radiasi yang mampu menimbun energi sebesar 1 x 10-2 J/Kg zatPartikel alfa : gabungan dua proton dan dua neutron, identik dengan inti atom heliumPartekel beta : elektron yang dimensikan sebagai hasil perubahan neutron menjadi proton dalam inti radioaktif

PELURUHAN RADIOAKTIF SPONTAN1. Penemuan sinar-X oleh Roentgen yang dapat menimbulkan peristiwa fluoresensi.2. Henry Becquerel (1896) mempelajari sifat fluoresensi garam uranium, ia menemukan bahwa garam-garam ini secara spontan memencarkan radiasi berenergi tinggi yang dapat menghitamkan pelat fotografi serta dapat menembus kertas hitam, gelas dan benda-benda lainnya.3. Marie dan Piere Curie (1898) mempelajari keradioaktifan dari suatu bijih uranium yang disebut pek blenda dan menemukan unsur baru yang sangat radioaktif yaitu radium.4. Rutherford menemukan sinar dan sinar pada waktu mempelajari keradioaktifan radium5. Villard (sarjana Perancis) menemukan sinar

Macam peluruhan radioaktifPeluruhan alfa (radiasi alfa)Radiasi alfa terdiri dari pancaran inti atom helium yang disebut partikel alfa yang digambarkan sebagai 42He. Sinar alfa mempunyai daya tembus yang rendah (tidak dapat menembus sehelai kertas, kulit manusia tetapi dapat merusak kulit). Bermuatan positif sehingga dibelokkan oleh medan magnet maupun listrik. Hilangnya satu partikel pengurangan nomor atom 2 dan nomor massa 4Peluruhan BetaPada peluruhan, neutron berubah menjadi proton. Partikel beta identik dengan elektron. Sinar beta mempunyai daya tembus > sinar alfa dan daya pengion < dari sinar alfa ; dapat menembus kertas aluminium setebal 2-3 mm.partikel beta dibelokkan oleh medan listrik dan magnet tetapi arah berlawanan dengan partikel alfa. Pembelokkan > dari partikel alfa. Hilangnya partikel digambarkan sebagai -10e. Jadi partikel beta mempunyai nomor atom -1 dan nomor massa 0

Ada 3 macam peluruhan beta :Peluruhan negatron terjadi perubahan netron menjadi proton dengan pemancaran elektron negatif atau negatronEmisi positron umumnya ditemukan pada inti radioaktif buatan dari unsur yang lebih ringanPenangkapan elektron (Electron capture)Jarang terjadi pada isotop alam, tetapi pada radionuklida buatan. Dalam proses ini elektron pada kulit elektron bagian dalam (kulit K atau L) diserap oleh inti. Jatuhnya elektron dari tingkat kuantum yang lebih tinggi ke tempat yang lowong bekas elektron yang tertangkap menghasilkan radiasi X.

Peluruhan GammaPeluruhan radioaktif yang memancarkan partikel alfa atau beta, menyebabkan kehilangan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik yaitu sinar gamma (). Sinar ini mempunyai daya tembus yang besar ; berkas sinar tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnetDisini 77% inti tersebut mengemisi partikel alfa yang berenergi 4,18 MeV, sisanya 23% menghasilkan partikel alfa yang berenergi 4,15 MeV. Kelebihan energi sebesar 0,05 MeV dibebaskan sebagai sinar .Perbedaan sinar X dengan sinar gammasinar Xsinar gammaEnergi lebih kecil1. energi lebih besarMerupakan fenomena buatan2. Merupakan fenomena alamBerasal dari transisi yang melibatkan3. Berasal dari transisi yang melibatkantingkat energi elektron tingkat energi inti

4. Pemancaran NeutronPembelahan spontanproses ini hanya terjadi dengan nuklida-nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbedaDeret Keluruhan RadioaktifDeret keluruhan radioaktif merupakan kelompok unsur yang terbentuk dari satu nuklida radioaktif yang berturut-turut memancarkan partikel alfa atau partikel betaada 3 deret keluruhan radioaktif alam : deret thorium, deret uranium dan deret aktiniumDeret thorium dan deret uranium mempunyai waktu paro terpanjang yaitu 1,39 x 1010 dan 4,51 x 109 tahuninduk deret uranium yang kadang disebut aktinouranium mempunyai waktu paro 7,13 x 108 tahun

Bilangan massa : thorium -232, merupakan kelipatan 4 dan dinyatakan dengan 4 nUranium : 4n+2 ; aktinium : 4n+3 ; tidak ada anggota deret keradioaktifan alam yang bilangan massanya dinyatakan dengan 4n+1Deret keradioaktifan keempat adalah deret keradioaktifan buatan yang disebut deret neptunium dengan waktu paro terpanjang 2,20 x 106 tahun dan bilangan massa dinyatakan 4n+1Deret peluruhan radioaktifDeret uranium (4n + 2)Semua reaksi peluruhan radioaktif mengikuti kinetika orde pertama konsentrasi berbanding lurus dengan jumlah partikel atau sinar yang di emisi per satuan waktu. Peluruhan radioaktif dicirikan dengan t bukan dengan

N = jumlah atom radioaktif pada waktu tNo = jumlah atom pada awal = tetapan peluruhanAplikasi kimia intiPenggunaan radioaktif dapat dibagi kedalam penggunaan sebagai perunut dan penggunaan sebagai sumber radoiasi. Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut sebab sinar yang dipancarkab dan energi sinar serta waktu paronya merupakan sifat khas radioisotop tersebut.1. Bidang kimia a. Analisis pengenceran isotopb. Analisis pengaktifan neutron contoh yang akan dianalisis ditembaki netron dan diubah menjadi radioisotop kemudian ditentukan keradioaktifannya.2. Bidang kedokteran a. Radioisotop natrium-24 dapat digunakan untuk mengikuti peredaran darah dalam tubuh manusia

Radioisotop 131I untuk mempelajari kelainan pada kelenjar tiroidRadioisotop fosfor dapat dipakai untuk menentukan tempat tumor di otakRadioisotop 59Fe dapat digunakan untuk mengukur laju pembentukan sel darah merah dalam tubuh dan untuk menentukan apakah besi dalam makanan dapat digunakan dengan baik dalam tubuhRadiasi radium untuk pengobatan kankerKobalt-60 sebagai pengganti radium karena sangat mahalSterilisasi makanan dengan cara radiasi sehingga makanan dapat tahan 4-5 kali lebih lama dari cara biasaRadiasi dapat membunuh mikroarganisme hidup termasuk bakteri

Bidang Pertaniana. Radiasi dapat digunakan untuk memperoleh bibit unggul. Sinar menyebabkan perubahan dalam struktur dan kromosom sehingga memungkinkan menghasilkan generasi yang lebih baikb. Radioisotop fosfor dapat dipakai untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh tanaman

Bidang industria. Untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam di dalam tanah atau dalam beton

Kestabilan IntiBeberapa aturan empiris yang dapat digunakan untuk mengenali inti yang stabil dan yang radioaktif :1. Semua inti yang mengandung 84 proton (NA / Z = 84) atau lebih tidak stabil2. Aturan ganjil genap Inti yang mengandung jumlah proton genap dan neutron ganap lebih stabil dari inti yang mengandung jumlah proton dan neutron yang ganjil (tabel)3. Bilangan sakti (magic numbers) Inti stabil jika dalam inti terdapat jumlah proton dan jumlah neutron = bilangan saktiBilangan-bilangan ini adalah Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50 dan 82Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126

Nuklida yang mempunyai neutron dan proton sebanyak bilangan sakti terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif.4. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton (N/P) unsur-unsur dengan nomor atom > 83 (Bi) bersifat radioaktif dan tidak memiliki isotop yang stabil Unsur-unsur yang lebih ringan mempunyai satu atau lebih isotop yang stabil dan non radioaktif kecuali : Technetium = Tc (Z= 43) dan Promethium = Pm (Z= 61)

Usaha Inti Mencapai Kestabilan :1. Perbandingan N/P terlalu besar : Z 83a. Pemancaran neutron Jarang diamati karena berlangsung sangat cepat. Menurut perhitungan untuk memancarkan neutron, waktu paro inti 10-12 detik sehingga terlampau singkat untuk diamati

b. Pemancaran partikel beta Salah satu neutron dalam inti berubah menjadi proton disertai dengan pemancaran partikel betaPerbandingan N/P terlalu kecil : Z< 83a. Pemancaran positron b. Penangkapan elektron K (pada isotop buatan , jarang terdapat pada isotop alam)c. Pemancaran proton

3. Bila Z > 83 pemancaran partikel alfa (memancarkan proton dan neutron)Transformasi Inti = Transmutasi intiTransformasi inti adalah reaksi inti dimana partikel penembak diserap oleh inti dan menyebabkan inti tersebut berubah menjadi unsur lain.Caranya : 1. Penembakan partikel alfa2. Penembakan dengan proton3. Penembakan dengan neutron

Persamaan antara reaksi nuklir dan reaksi kimia biasaAda kekekalan muatan dan kekekalan massa energiMempunyai energi pengaktifanDapat menyerap energi (endo ergik) atau melepaskan energi (ekso ergik)Reaksi nuklir dapat ditulis dengan suatu singkatan yaitu mula-mula nuklida sasaran, kemudian di dalam tanda kurung proyektil dan partikel yang dipancarkan dipisahkan oleh tanda koma dan diakhiri nuklida hasil reaksiDitulis :Energi ikatan intiEnergi yang dibutuhkan untuk menguraikan suatu inti atau energi yang dilepas bila suatu inti terbentuk disebut energi ikatan.Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron.selisih antara massa inti yang sebenarnya dan jumlah massa proton dan neutron penyusunannya disebut kehilangan massa (mass defect)

Contoh :Atom mengandung 26 proton, 30 neutron dan 26 elektronmassa dari partikel-partikelnya :p = 1,007277 u (s.m.a)n = 1,008665 u (s.m.a)e = 0,0005486 u (s.m.a)massa menurut perhitungan (26 x 1,007277) + (30 x 1,008665) + (26 x 0,0005486) = 56,4634 uMassa menurut pengamatan = 55,847kehilangan massa = 56,4634 55,847 = 0,6164 u1 mol atom = 6,022 x 10231 u (s.m.a) = 1,6606 x 10-24 gE = mc2 (Einstein)E = energi, m adalah ekivalen massa dan c adalah kecepatan cahaya

= 9,15 x 10-11 kg m2 / det2 = 9,15 x 10-11 JMassa menurut perhitungan(2 x 1,007277) + (2 x 1,008665) + (2 x 0,0005486) = 4,032981 umassa menurut pengamatan = 4,00260 ukehilangan massa = 4,032981 4,00260 = 0,030381 u= 4,54 x 10-12 kg m2 / det2 = 4,54 x 10-12 J1 mol He = 6,022 x 1023 x 4,54 x10-12 J = 2,73 x 1012 J

Fisi, FusiReaksi fisi yaitu pecahnya suatu inti menjadi beberapa inti yang lebih kecilContohnya :Setiap pembelahan inti oleh satu neutron menghasilkan 2 - 4 neutron dan selalu menghasilkan energi kira-kira 200 MeV. Energi yang dihasilkan pada pembelahn 235 g Uranium-235 ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500 ton batubara.Bom atom PD II tipe pembelahan intiPD I : menggunakan Uranium-235PD II : menggunakan Plutonium-239Dalam bom atom (nuklir) energi yang dihasilkan dapat dikendalikan, tetapi dalam reaktor atom (nuklir), energi yang dihasilkan dapat dikendalikan.

Reaksi fusi : terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Energi yang dihasilkan dari reaksi fusi lebih besar dari energi yang dihasilkan dari unsur dengan berat massa yang sama

Contoh :Reaksi fusi biasanya terjadi pada suhu 100 juta derajat. Reaksi fusi yang terjadi pada suhu tinggi disebut reaksi termonuklir. Energi yang dihasilkan sangat besar. 1 kg hidrogen yang mengalami reaksi fusi dapat menghasilkan energi yang ekivalen dengan energi yang dihasilakn dari 200.000 ton batubara

Tabel. Partikel yang dipancarkan oleh isotop

Partikel s.m.aMuatan lambangAlfa 4+2Beta 0-1Gamma00Neutron10Proton1+1Positron0+1+

Jumlah proton-neutronInti yang stabilGenap-genapGenap-ganjilGanjil-genapGanjil-ganjil15752505

Tabel. Macam peluruhan radioaktif

Keadaan intiRadiasi Proses setaraMacam peluruhanZ > 83Emisi N/P BesarEmisi N/P KecilEmisi positron (+)N/P KecilSinar XPenangkapan elektron Inti tereksitasiEmisi