UNSUR RADIOAKTIFOleh: M. Nurissalam, S.SiSMA Muhammadiyah I MetroUnsur Radioaktif adalah unsur yang dapat memancarkan radiasi secara spontan.Radiasi adalah sejenis sinar tetapi memiliki energi yang besar dan daya tembus yang tinggi.Radiasi yang dipancarkan zat radioaktif terdiri dari 3 jenis partikel: Sinar alfa 24 Sinar beta -1 0 Sinar gama 0 0+

NOTASI DAN SIMBOL PARTIKEL INTI

PartikelSimbolNotasiMuatanProtonp atau H1p1 atau 1H1 +1Netronn0n1 0Elektron/Sinar betae atau -1e0 atau -10 -1Sinar alfa atau He24 atau 2He4+2Sinar gama000

KESETABILAN INTIMengapa atom bersifat radioaktif ?Atom bersifat radioaktif karena intinya tidak stabil, sehingga mudah meluruh/pecah yang disertai pemancaran radiasi. Proton (+)Netron (o)Mengapa proton sebagai penyusun inti tidak saling tolak menolak/ dapat menyatu ?

Ada 3 Pendekatan tentang kesetabilan inti AtomPita kesetabilan.Diidentifikasi perbandingan n/p isotop-isotop yang terdapat di alam.ContohIsotop 6C12 memiliki n=6 dan p= 6 maka n/p = 1Isotop 11Na23 memiliki n= 12 dan p=11 maka n/p=12/11 = 1,09.Isotop 20Ca40 mempunyai n=20 dan p=20 maka n/p=1Dari perhitungan diatas maka diperoleh diagram berikut yang disebut diagram pita kesetabilan.

n/p isotop stabil82Catatan:Isotop yang stabil adalah isotop yang memiliki n/p berada pada pita kesetabilan.2.Isotop dengan No atom lebih dari 82 semua radio aktif.3. Ada 3 kelompok isotop tidak stabil;a.Di atas pita kestabilan.b.Di bawah pita kestabilanc. Atom berat dengan No > 82

Kecenderungan mencapai kestabilanIsotop di atas pita kesetabilan berarti kelebihan n dan kekurangan p. Maka akan mencapai kesetabilannya dengan cenderung mengubah n menjadi p0n11p1-1 0+Memancarkan sinar beta2. Isotop di bawah pita kesetabilan berarti kelebihan p dan kekurangan n. Maka akan mencapai kesetabilannya dengan cenderung mengubah p menjadi n dengan dua cara:1p10n1+1 e 0+Memancarkan positronCara I

Cara II1p1+-1e00n1Menangkap elektron dari kulit KeKLMemancarkan sinar XCara yang kedua ini lebih sering terjadi, sedangkan cara I jarang sekali terjadi

3. Istop-isotop dengan No. atom lebih dari 82. (inti berat)Cenderung meluruh dengan memancarkan sinar alfa () meskipun kadang disertai sinar beta () dan gama ()92U23890Th23424+90Th23488Ra23024+

92U23890Th23491Pa23492U23482Pb21484Po21886Rn22288Ra22690Th23083Bi21484Po21482Pb21083Bi21084Po21082Pb206POLA PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF

2. Energi BondingMenurut kajian ini kesetabilan inti atom disebabkan karena adanya energi bonding pernukleon yang cukup besar.Menurut konsep ini sebagian massa dari partikel inti diubah menjadi energi ikat antar nukleon (penyusun inti). Hal ini dapat dilihat dari selisih massa secara teori dan massa secara kenyataan, selisih massa tersebut kemudian diubah menjadi energi dengan konversi Einstein E = mc2 dan kemudian dibagi jumlah nukleonnya, sehingga akan diperoleh energi ikatan pernukleon.

Nuclear binding energy (BE) is the energy required to break up a nucleus into its component protons and neutrons.BE = 9 x (p mass) + 10 x (n mass) 19F massE = mc2BE (amu) = 9 x 1.007825 + 10 x 1.008665 18.9984BE = 0.1587 amu1 amu = 1.49 x 10-10 JBE = 2.37 x 10-11J= 1.25 x 10-12 J23.2

Nuclear binding energy per nucleon vs Mass number

Nuclear Transmutation23.4

Balancing Nuclear EquationsConserve mass number (A). The sum of protons plus neutrons in the products must equal the sum of protons plus neutrons in the reactants.235 + 1 = 138 + 96 + 2x1Conserve atomic number (Z) or nuclear charge. The sum of nuclear charges in the products must equal the sum of nuclear charges in the reactants.92 + 0 = 55 + 37 + 2x023.1

WAKTU PARUH ( t )Waktu yang diperlukan untuk meluruhkan separuh dari jumlah inti suatu isotop.Waktu paruh bersifat spesifik untuk setiap isotop. Contoh :t C-14 = 5700 tht Po-214 = 1,6 x 10-4 detikt Bi-210 = 5 harit Pb-214 = 26,8 menitSemakin besar (panjang) waktu paruhnya berarti proses peluruhannya berlangsung lambat (Isotop kurang aktif) Semakin pendek waktu paruhnya berarti peluruhannya berlangsung cepat (Isotop sangat aktif)

02040608010012050%6,25%12,5%25%100 %1 x Waktu paruh 2 x Waktu paruh 3 x Waktu paruh 4 x Waktu paruh HUBUNGAN t DENGAN SISA ISOTOPWaktu ( t )tttt

HUBUNGAN t DENGAN SISA ISOTOPMaka jumlah isotop yang tersisa; Nt = ( )n .No

Periode Waktu paruh: t / t Sisa Isotop NtRumus0100% = 1 bagian()0 bagian150% = bagian ()1 bagian225 % = bagian()2 bagian312,5% = 1/8 bagian()3 bagian46,25% = 1/16 bagian()4 bagian--nMaka sisa isotop ( Nt )()n bagian

Contoh soal:Suatu isotop setelah disimpan selama 20 hari ternyata masih tersisa = 1/16 bagian. Tentukanlah waktu paruh isotop tersebut !Jawab:Diketahui :No = 1 bagianNt = 1/16 bagianNtNo= ( )n= ( )41/16= ( )nMaka n = 4n =t t Maka t =20 4= 5 hari

Contoh soal:2. Suatu isotop setelah disimpan selama 60 hari ternyata masih tersisa = 12,5 %. Tentukanlah waktu paruh isotop tersebut !Jawab:Diketahui :No = 100%Nt = 12,5 %NtNo= ( )n1/8 = ( )312,5/100= ( )nMaka n = 3n =t t Maka t =60 3= 20 hari

PENENTUAN USIA FOSILUsia suatu fosil dapat ditentukan berdasarkan aktivitas isotop C-14 yang terkandung dalam fosil ( sebagai Nt ) dibandingkan dengan aktivitas C-14 yang terkandung dalam jasad masih hidup ( sebagai No )Pada mahluk hidup kadar C-14 yang ada dalam tubuh adalah konstan. Hal ini karena pada mahluk hidup masih melakukan aktivitas kehidupannyaPada mahluk yang sudah mati kadar C-14 yang ada dalam tubuh adalah berkurang. Hal ini karena pada mahluk mati tidak melakukan aktivitas kehidupannya

Contoh soal:3. Telah ditemukan fosil manusia purba di Desa Sangiran, Setelah diidentifikasi aktivitas C-14 nya ternyata memiliki aktivitas 5,1 dps. Jika pada tulang yang masih hidup memiliki aktivitas C-14 =15,3 dps dan t C-14 =5700 th. Tentukan usia fosil manusia purba tersebut.Jawab:Diketahui :No = 15,3 dpsNt = 5,1 dpsNtNo= ( )n = ( )n5,1/15,3= ( )nlog = log ( )n log = n log Hitung n ?

REAKSI INTITransmutasi inti.Pada transmutasi inti inti atom ditembaki dengan partikel (proton, netron, alfa atau partikel lain.)

Nuclear Transmutation

Nuclear Fission Pembelahan IntiEnergy = [mass 235U + mass n (mass 90Sr + mass 143Xe + 3 x mass n )] x c2Energy = 3.3 x 10-11J per 235U= 2.0 x 1013 J per mole 235UCombustion of 1 ton of coal = 5 x 107 J

Nuclear Fission23.5Nuclear chain reaction is a self-sustaining sequence of nuclear fission reactions.The minimum mass of fissionable material required to generate a self-sustaining nuclear chain reaction is the critical mass.

Schematic Diagram of a Nuclear Reactor23.5

Natural Uranium0.7202 % U-235 99.2798% U-238Measured at Oklo0.7171 % U-235Chemistry In Action: Natures Own Fission Reactor

23.6Nuclear FusionFusion ReactionEnergy Released6.3 x 10-13 J2.8 x 10-12 J3.6 x 10-12 JTokamak magnetic plasma confinement

23.7Radioisotopes in Medicine1 out of every 3 hospital patients will undergo a nuclear medicine procedure24Na, t = 14.8 hr, b emitter, blood-flow tracer131I, t = 14.8 hr, b emitter, thyroid gland activity123I, t = 13.3 hr, g-ray emitter, brain imaging18F, t = 1.8 hr, b+ emitter, positron emission tomography99mTc, t = 6 hr, g-ray emitter, imaging agentBrain images with 123I-labeled compound

23.7Radioisotopes in MedicineResearch production of 99MoCommercial production of 99Mot = 66 hourst = 6 hours

Pakai glukosa berlabelPakai oksigen berlabel

Geiger-Mller Counter23.7

23.8Biological Effects of RadiationRadiation absorbed dose (rad)1 rad = 1 x 10-5 J/g of materialRoentgen equivalent for man (rem)1 rem = 1 rad x QQuality Factorg-ray = 1b = 1a = 20

Chemistry In Action: Food Irradiation

DosageEffectUp to 100 kiloradInhibits sprouting of potatoes, onions, garlics. Inactivates trichinae in pork. Kills or prevents insects from reproducing in grains, fruits, and vegetables.100 1000 kilorads Delays spoilage of meat poultry and fish. Reduces salmonella. Extends shelf life of some fruit.1000 to 10,000 kiloradsSterilizes meat, poultry and fish. Kills insects and microorganisms in spices and seasoning.