unsur-radioaktif.ppt

7/21/2019 unsur-radioaktif.ppt

1/37

UNSUR RADIOAKTIFOleh: M. Nurissalam, S.Si

SMA Muhammadiyah I Metro

Unsur Radioaktif adalah unsur yang dapat

memancarkan radiasi secara spon tan.

Radiasi adalah sejenis sinar tetapi mem il ik i energi

yang besar dan daya tembus yang t ingg i .

Radiasi yang d ipancarkan zat radioakt i f terdir i dari 3

jen is part ikel:

Sinar alfa 2 4Sinar beta -1 0Sinar gama 00 +


2/37

NOTASI DAN SIMBOL PARTIKEL INTI

Partikel Simbol Notasi Muatan

Proton p atau H 1p1 atau 1H

1 +1

Netron n0n1 0

Elektron/

Sinar beta

e atau -1e0atau -1

0 -1

Sinar alfa atau He 24

atau 2He4

+2

Sinar gama 00 0


3/37

KESETABILAN INTI

Mengapa atom bersifat radioaktif ?Atom bersifat radioaktif karena in t inya t idak

stabi l ,sehingga mudah meluruh/pecah yang

disertai pemancaran radiasi.

Proton (+)

Netron (o)

Mengapa proton

sebagai penyusun

inti tidak saling tolak

menolak/ dapatmenyatu ?


4/37

Ada 3 Pendekatan tentang kesetabilan inti Atom

1.Pita kesetabilan.

Diidentifikasi perbandingan n/p isotop-isotop yang

terdapat di alam.

Contoh

Isotop 6C12 memiliki n=6 dan p= 6 maka n/p = 1

Isotop 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=1

Dari perhitungan diatas maka diperoleh diagram

berikut yang disebut diagram pita kesetabilan.


5/37

n/p isotop stabil

82

Catatan:

1. Isotop yang stabil

adalah isotop yang

memiliki n/p beradapada 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 kestabilan

c. Atom berat dengan

No > 82


6/37

Kecenderungan mencapai kestabilan

1. Isotop di atas pita kesetabilan berarti kelebihan n dan

kekurangan p. Maka akan mencapai kesetabilannyadengan cenderung mengubah n menjadi p

0n1 1p

1 -1

0+Memancarkan

sinar beta

2. Isotop di bawah pita kesetabilan berarti kelebihan p dan

kekurangan n. Maka akan mencapai kesetabilannya

dengan cenderung mengubah p menjadi n dengan dua

cara:

1p1

0n1 +1 e

0+Memancarkan

positron

Cara I


7/37

Cara II

1p1 + -1e

0 0n

1

Menangkap elektron dari

kulit K

e

K

L

Memancarkan sinar X

Cara yang kedua ini lebih sering terjadi, sedangkan

cara I jarang sekali terjadi


8/37

3. Istop-isotop dengan No. atom lebih dari 82. (int i berat)

Cenderung meluruh dengan memancarkan sinar

alfa () meskipun kadang disertai sinar beta ()dan gama ()

92U238

90

Th234 2

4+

90Th234

88Ra23

0

24+


9/37

92U238

90Th234 91Pa

234 92U234

82Pb214

84Po218

86Rn222

88Ra

226

90Th230

83Bi214

84Po214

82Pb210

83Bi210 84Po

210

82Pb206

POLA PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF


10/37

2. Energi Bonding

Menurut 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 danmassa 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.


11/37

Nuclear binding energy (BE)is the energy required to break

up a nucleus into its component protons and neutrons.

BE + 19F 91p + 101n9 1

0

BE = 9 x (p mass) + 10 x (n mass)19F mass

E = mc2

BE (amu) = 9 x 1.007825 + 10 x 1.00866518.9984

BE = 0.1587 amu 1 amu = 1.49 x 10-10 J

BE = 2.37 x 10-11J

binding energy per nucleon =binding energy

number of nucleons

=2.37 x 10-11 J

19 nucleons= 1.25 x 10-12J

23.2


12/37

Nuclear binding energy per nucleon vs Mass number


13/37

Nuclear Transmutation

Cyclotron Particle Accelerator

14N + 4 17O + 1p7 2 8 1

27Al + 4 30P + 1n13 2 15 0

14

N +1

p11

C +4

7 1 6 2

23.4


14/37

Balancing Nuclear Equations

1. Conserve mass number (A).The sum of protons plus neutrons in the products must equal

the sum of protons plus neutrons in the reactants.

1

n

0U

235

92 + Cs

138

55 Rb

96

37

1

n

0+ + 2235 + 1 = 138 + 96 + 2x1

2. Conserve atomic number (Z) or nuclear charge.

The sum of nuclear charges in the products must equal thesum of nuclear charges in the reactants.

1n0U23592 + Cs

13855 Rb

9637

1n0+ + 2

92 + 0 = 55 + 37 + 2x0 23.1


15/37

WAKTU PARUH ( t )

Waktu yang diperlukan untuk meluruhkanseparuh dari jumlah inti suatu isotop.

Waktu paruh bersifat spesifik untuk setiap isotop.

Contoh :

t C-14 = 5700 tht Po-214 = 1,6 x 10-4detik

t Bi-210 = 5 hari

t Pb-214 = 26,8 menit

Semakin besar (panjang) waktu paruhnya berarti prosespeluruhannya berlangsung lambat (Iso top kurang akt i f)

Semakin pendek waktu paruhnya berarti peluruhannya

berlangsung cepat (Isotop sangat aktif)


16/37

020 40 60 80 100 120

50%

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 ISOTOP

Waktu ( t )

t t t t


17/37

HUBUNGAN t DENGAN SISA ISOTOP

Periode Waktuparuh: t / t

Sisa Isotop

Nt

Rumus

0 100% = 1 bagian ()0 bagian

1 50% = bagian ()1 bagian

2 25 % = bagian ()2 bagian

3 12,5% = 1/8 bagian ()3 bagian

4 6,25% = 1/16 bagian ()4 bagian

- -

n Maka sisa isotop ( Nt) ()n bagian

Maka jumlah isotop yang tersisa; Nt = ( )n .No


18/37

Contoh soal:

1. Suatu isotop setelah disimpan selama 20 hari ternyata

masih tersisa = 1/16 bagian. Tentukanlah waktu paruhisotop tersebut !

Jawab:

Diketahui : No = 1 bagian

Nt = 1/16 bagian

Nt

No= ( )n

= ( )41/16 = ( )

n

Maka n = 4

n =tt

Maka t = 204

= 5 hari


19/37

Contoh soal:

2. Suatu isotop setelah disimpan selama 60 hari ternyata

masih tersisa = 12,5 %. Tentukanlah waktu paruhisotop tersebut !

Jawab:

Diketahui : No = 100%

Nt = 12,5 %

Nt

No= ( )n

1/8 = ( )312,5/100 = ( )

n

Maka n = 3

n =tt

Maka t = 603

= 20 hari


20/37

PENENTUAN USIA FOSIL

Usia suatu fosil dapat ditentukan berdasarkan aktivitasisotop 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 hidupmasih melakukan

aktivitas kehidupannya

Pada mahluk yang

sudah mati kadar C-14

yang ada dalam tubuh

adalah berkurang. Hal

ini karena pada mahlukmati tidak melakukan

aktivitas kehidupannya


21/37

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 hidupmemiliki 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 dps

Nt

No= ( )n

= ( )n

5,1/15,3 = ( )n

log = log ( )n

log

= n log Hitung n ?


22/37

REAKSI INTITransmutasi inti.

Pada transmutasi inti inti atom ditembaki dengan partikel

(proton, netron, alfa atau partikel lain.)

Cyclotron Particle Accelerator


23/37

Nuclear Transmutation


24/37

Nuclear FissionPembelahan Inti

235U + 1n 90Sr + 143Xe + 31n + Energy92 54380 0

Energy = [mass 235U + mass n(mass 90Sr + mass 143Xe + 3 x mass n )] x c2

Energy = 3.3 x 10-11J per 235U

= 2.0 x 1013J per mole 235U

Combustion of 1 ton of coal = 5 x 107J


25/37

Nuclear Fission

23.5

Nuclear chain react ionis 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

cr i t ical mass.

Non-critical

Critical

S f


26/37

Schematic Diagram of a Nuclear Reactor

23.5


27/37

Natural Uranium

0.7202 % U-235 99.2798% U-238

Measured at Oklo

0.7171 % U-235

Chemistry In Action:Natures Own Fission Reactor

N l F i


28/37

23.6

Nuclear Fusion

2H + 2H 3H + 1H1 1 1 1

Fusion Reaction Energy Released

2H + 3H 4He + 1n1 1 2 0

6Li + 2H 2 4He3 1 2

6.3 x 10-13J

2.8 x 10-12J

3.6 x 10-12J

Tokamak magnetic

plasma

confinement


29/37

R di i t i M di i


30/37

23.7

Radioisotopes in Medicine

1 out of every 3 hospital patients will undergo a nuclear

medicine procedure

24Na, t= 14.8 hr, emitter, blood-flow tracer

131I, t= 14.8 hr, emitter, thyroid gland activity

123I, t= 13.3 hr, -ray emitter, brain imaging

18F, t= 1.8 hr, +emitter, positron emission tomography

99mTc, t= 6 hr, -ray emitter, imaging agent

Brain images

with 123I-labeled

compound

R di i t i M di i


31/37

23.7

Radioisotopes in Medicine

98Mo + 1n 99Mo42 0 42

235U + 1n 99Mo + other fission products92 0 42

99mTc 99Tc + -ray43 43

99Mo 99mTc + 0+ n42 43 -1

Research production of 99Mo

Commercial production of 99Mo

t= 66 hours

t= 6 hours

Bone Scan with99mTc


32/37

Pakai glukosa berlabel

Pakai oksigen berlabel


33/37


34/37


35/37

Geiger-Mller Counter

23.7

Biological Effects of Radiation


36/37

23.8

Biological Effects of Radiation

Radiation absorbed dose (rad)

1 rad = 1 x 10-5J/g of material

Roentgen equivalent for man (rem)

1 rem = 1 rad x Q Quality Factor

-ray = 1

= 1

= 20


37/37

Chemistry In Action:Food Irradiation

Dosage Effect

Up to 100 kilorad

Inhibits sprouting of potatoes, onions, garlics.

Inactivates trichinae in pork. Kills or prevents insects

from reproducing in grains, fruits, and vegetables.

1001000 kiloradsDelays spoilage of meat poultry and fish. Reduces

salmonella. Extends shelf life of some fruit.

1000 to 10 000 kilorads

Sterilizes meat, poultry and fish. Kills insects and

microorganisms in spices and seasoning

unsur-radioaktif.ppt

Documents

Transcript of unsur-radioaktif.ppt