8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
1/47
KIMIA INTI DANRADIOKIMIA
Oleh:
Dr. Ir. Cut MeurahRosnelly, MTFakultas Teknik
Universitas Syiah Kuala
Materi kuliah Kimia Dasar 2
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
2/47
y
Model Atom Modern
Atom terdiri atas tiga jenis partikel:
proton, elektron, dan neutron
np
Awan elektron
n = neutron (netral)
p = proton (muatan +)Inti atom:
orbital
Massa sama= 1 sma
Atom
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
3/47
Struktur Atom
Catatan: jika suatu atom membentuk ikatan dengan atom
lain, maka ang terlibat dalam pembentukan ikatan adala!elektron ang terletak pada kulit terluar (elektron"elektron#alensi)$ $ %ulit ang paling luar !ana bole! mengandungmaksimum & elektron 'nsur"unsur ang memiliki elektron
#alensi ang sama, memiliki siat"siat kimia ang sama$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
4/47
Struktur Atom
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
5/47
imana: * = lambang unsur umla! proton (p) = A = nomor massa umla! elektron (e) = = nomor atom umla! neutron (n) = A "
*
A
ZSusunan atom:
Massa Atom (A) = umla! proton + jumla! neutron
nuklida
-uklida: partikel"pertikel penusun inti (protondan neutron)
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
6/47
1.
/Atom C: C / proton, / elektron, / neutron
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
7/47
Conto! soal:1$ 0entukan jumla! proton dan neutron dari 0!
awab: 0!, maka = 23, artina jumla! proton (p) = 23
A = .45 p + n = A 23 + n = .45
n = .45 6 23 = 155
.$ Suatu nuklida radium dengan jumla! proton &&
dan jumla! neutron 14/$ 7agaimanaka! notasidari nuklida radium itu8awab:
p = && artina = &&
n = 14/, maka A = p + n = && + 14/ = ..5
.45
23
.45
23
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
8/47
alam atom netral, jumla! elektron = alam ion bermuatan +9, jumla! elektron = 6 9alam ion bermuatan 69, jumla! elektron = + 9
7eberapa kesimpulan tentang Atom:
" Atom terdiri dari inti dan elektron ang bergerakmengelilingi inti pada lintasan stasioner$"artikel inti terdiri atas proton (bermuatan
positi) dan netron (bermuatan netral)$"7esar muatan proton sama dengan muatan elektronpada atom netral$"Massa atom !ampir sama dengan massa inti atom$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
9/47
-uklida: Inti atom ang dilengkapi dengan nomoratom dan nomor massana
-uklida ang dikenal terdapat lebi! dari 4 333nuklida, sekitar .&3 di antarana adala! nuklidastabil dan lainna adala! nuklida radioakti$
Jenis nuklida Jumlah nuklidastabil
' (ena), N (ena) %*+
' (ena), N (anil ++
' (anil, N (ena) +$
' an il N an il &
ika dikelompokkan berdasarkan jumla! proton
() dan jumla! netron (-) penusunna maka akandiperole! data sbb:
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
10/47
2. Radionuklida alam primer radionuklida ang terbentuk se;ara alamia! dan bersiat
radioakti$ isebut primer karena waktu paru!panjang se!ingga masi! bisa ditemukan sampaisekarang$ Conto!: 2.'.4& dengan waktuparu!=5,-15
< %elompok nuklida berdasar kestabilan danproses pembentukanna di alam:
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
11/47
4. Radionuklida alam terinduksi Misal /C15 ang dibentuk karena interaksi sinar kosmik dannuklida >-15 di atmosir$
5. Radionuklida buatan merupakanradionuklida ang terbentuk tidak se;araalamia!, tetapi !asil sintesis$
3. Radionuklida alam sekunder radioakti dandapat ditemukan dialam$ ?aktu paru! pendek,
tidak dapat ditemukan di alam, tetapi dapatdibentuk se;ara kontinu ole! radionuklida alamprimer, misal 23Th.45 dengan waktu paru! .5 !ari$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
12/47
;$Isoton: nuklida"nuklida dengan jumla! neutron ang sama$Conto!: 12%42 dengan .3Ca53
1, &1&
>-1. , >-15 , >-1/
-uklida terbagi:
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
13/47
etunjuk empiris menatakan inti bersiat stabildan bersiat radioaktiBtidak stabil:1$ Semua inti dengan proton - &5 : tidak stabil.$ Aturan ganjil genap$ umla! proton genap dan
neutron genap lebi! stabil dari ang ganjil4$ 7ilangan sakti (magi; number ) lebi! stabil, aitu:
" neutron: .,&,.3, .&,
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
14/47
Inti ang terletak diatas pita kestabilan (nBp 1) akan meluru! dengan peman;aran sinar betadan peman;aran neutron$Inti ang terletak dibawa! pita kestabilan akanmeluru! dengan peman;aran positron,
peman;aran proton dan penangkapan ele;trondi kulit %$Inti ang terletak pada sembarang pita akanmeman;arkan sinar ala$ Semua reaksi
meman;arkan sinarB partikel tertentu se;araspontan$"
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
15/47
"Deaksi kimia inti: suatu reaksi ang melibatkan intiatom dan menebabkan terjadina peruba!an"peruba!an pada inti atom$
"Deaksi ang terjadi di inti atom dinamakan reaksinuklir, dimana pada prosesna meman;arkan sinarradioakti seperti ala, beta dan gamma$
" Dadio kimia: mempelajari penggunaan teknik.kimia dalam mengkaji Eat radioakti dan pengaru!
kimiawi dari radiasi Eat radioakti tersebut$
7eberapa Istila! dalam %imia Inti:-%imia Inti: kajian mengenai peruba!an. dalam intiatom$ eruba!anna disebut dengan reaksi inti$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
16/47
DFA%SI %IMIA DFA%SI I-0I0idak terjadi peruba!an
pada susunan inti, !ana
terjadi pengelompokan
atom$
0erjadi peruba!an pada
susunan inti atom, berarti
terbentuk unsur baru$
0idak terjadi peruba!anmassa atom
0erjadi peruba!an massa atom ang diuba! menjadi energi$
Melibatkan sejumla!
makroskopis Eat. angmengalami reaksi
Melibatkan sejumla! proses.
tunggal
Fnergi dinatakan per mol
atau per gram
Fnergi dinatakan per inti
transormasi
Fnergi ang dibebaskan Fnergi ang dibebaskan besar
FD7FAA- DFA%SI %IMIA A- DFA%SI %IMIA I-0I
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
17/47
DFA%SI %IMIA DFA%SI I-0Iana elektron dalam
orbital atom atau molekul
ang terlibat dalampemutusan dan
pembentukan ikatan$
roton, elektron, neutron, dan
partikel dasar lain dapat saja
terlibat
Gaju reaksi dipengaru!i
ole!: su!u, tekanan,
konsentrasi, katalis$
Gaju reaksi biasana tidak
dipengaru!i ole! su!u,
tekanan, dan katalis$
GA-'0A- FD7FAA- DFA%SI %IMIA A- DFA%SI%IMIA I-0I
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
18/47
Deaksi kimia !ana terjadi antar unsur"unsurkimia beserta ikatan"ikatanna tanpa menguba!
bentuk dari masing"masing unsur tersebut,seperti misalna senawa idrogen (.) bereaksidengan senawa ksigen (.) akan meng!asilkanmolekul air (.)$
-5Cl(s ) -→ 4( g ) + Cl( g )
Deaksi enguraian
Conto!: amonium klorida dipanaskan maka akanterurai menjadi amonia dan asam klorida$
C-0. DFA%SI %IMIA
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
19/47
Deaksi enggabungan
Conto!: i atmosir gas nitrogen dan gas
!idrogen dapat bereaksi membentuk amoniadengan bantuan petir$
-.( g ) + 4.( g ) .-→ 4( g )
Deaksi endesakan
Conto!: Gogam seng di;elupkan ke dalam larutan
tembaga(II) sulat akan menggantikan posisitembaga
n(s ) + CuS5(aH ) Cu(→ s ) + nS5(aH )
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
20/47
Deaksi nuklir atau reaksi inti merupakan reaksiberuba!na inti suatu unsur menjadi inti unsur
lain ang berbeda se!ingga reaksi ini lebi!ditekankan pada peruba!an nomor massa dannomor atom pada suatu inti atom$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
21/47
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
22/47
ukum"!ukum ang berlaku pada reaksi inti adala!:1$ukum kekekalam momentum: jumla! momentumsebelum dan setela! tumbukan adala! sama$
.$umum kekekalan energi, aitu: jumla! energisebelum dan setela! tumbukan adala! sama$
4$ukum kekekalan nomor atom, aitu: jumla!nomor atom sebelum dan setela! tumbukan adala!sama$ maka D + S = 0 + '
5$ukum kekekalan nomor massa, aitu: jumla!momentum sebelum dan setela! tumbukan adala!sama$ maka M + - = +
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
23/47
artikel dasar ang terlibat dalam reaksi intiuntuk menstabilkan unsur. radioakti
artikel!asar Massarelati/ Muatan Si01ol 2enis
Al/a & 3# α, #4e& artikel
Ne(atron
51eta6
$ 7% β7, 7%e$ artikel
ositron $ 3% β3, 3%e$ artikel
8a00a $ $ γ 8elo01an(
elektro0a(net
roton % 3% %)%, %4
% artikel
Netron % $ $n% artikel
l ! di kti d I ti
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
24/47
eluru!an radioakti dan ersamaan Inti
eluru!an: peruba!an suatu nuklida menjadi nuklidalain ang terjadi se;ara spontan dan meng!asilkan
partikel ala (peluru!an ala ) atau partikel beta(peluru!an beta)$
Se;ara kimia peluru!an radioakti merupakan
reaksi nuklir atau reaksi inti ang dapatdirumuskan dengan suatu persamaan inti (nu;leareHuation ), aitu (berlaku !ukum kekekalan energidan muatan) : b*a d; + e
Maka reaksi tersebut berlaku a = ; + e dan b = d + Atau muatan (nomor atom) dan momor massa di ruaskanan sama dengan ruas kiri$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
25/47
Conto!:eluru!an '".4& menjadi 0!".45 denganmeman;arkan sinar J, dapat ditulis:
2.'.4& 23 0!.45 + .e5
Soal:0uliskan persamaan inti pada peluru!an 0!".45 ang meman;arkan sinar betaawab:
23 0!.45 21a.45 + "1e3
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
26/47
&5o.13 &.b.3/ + .e5.
1$ eluru!an Ala (J): suatu peman;aran atauradiasi inti !elium (.e5), se!ingga suatu inti
ang mengalami peluru!an sinar ala akanmengalami pengurangan nomor massa 5 danberkurangna nomor atom .$eluru!an akan terjadi pada nuklida. ang
mempunai nomor massa besar, umumna dengan jumla! proton &4 (inti relati besar)Conto!:
2.'.4&
23
0!.45
+ .e5
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
27/47
.$ eluru!an 7eta (K): sebua! proton beruba!menjadi inti atau sebalikna$ adi dan - masing"
masing beruba! satu satuan, tetapi A tidakberuba!$ 0erdapat tiga enomena peluru!an beta, aitu:a$ eluru!an beta negati (elektron)
Conto!: 12%53 .3Ca53 + "1e3
b$eluru!an beta positi (positron)
Conto!L .>Co
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
28/47
4$ eluru!an gamma (): radiasi elektromagnetik ang di!asilkan dari peluru!an ala dan beta$
Inti. ang di!asilkan berada pada tingkatterkesitasi$ erpinda!anna ke tingkat energidasar akan menimbulkan peman;aran sinar gamma$Conto!:
.>Co/3
.>Co/3 (
N) + 33
Oelombang elektromagnet ang biasa terlibatdalam reaksi inti adala! (gamma) dengan massa
3 dan muatan 3$ Mirip sinar *, ;a!aa biasa$
Sinar *: sinar ronten: sinar keluar dariantikatoda, mmapu menembus benda, dapatdiserap ole! tima! !itam, platina, tulang$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
29/47
β rays
Sinar"sinar Dadioakti
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
30/47
Deaksi nuklir dapat juga ditulis sbb:ada awal dituliskan nuklida sasaran, kemudian di
dalam tanda kurung dituliskan proektil danpartikel ang dipan;arkan dipisa!kan ole! tandakoma dan diak!ir perumusan dituliskan nuklida!asil reaksi$
Conto!:
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
31/47
Conto! soal:er!atikan persamaan reaksi inti berikut
14Al.> + 3n1 11-a.5 + b*a
alam persamaan di atas, maka * adala!Pawab: ari pers reaksi diatas, maka:-umla! nomor massa di sebela! kiri : .> + 1 = .&-
umla! nomor atom di sebela! kiri : 14 + 3 = 14-umla! nomor massa di sebela! kiri = jumla! nomormassa di sebela! kanan
.& = .5 + a se!ingga: a = .& 6 .5 = 5-
umla! nomor atom di sebela! kiri = jumla! nomoratom di sebela! kanan14 = 11 + b se!ingga: b = 14 6 11 = .SFI-OOA : * merupakan partikel ala atau
.e5
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
32/47
Laju Peluruhan Radioaktif
eluru!an radioakti termasuk reaksi ordo
pertama$ eluru!an unsur radioakti sebandingdengan jumla! atomna (-)$
" d-Bdt = k$ -
k = konstanta laju orde pertama (per waktu)- = jumla! nuklida radioakti dalam ;onto!
7ila diintegralkan menjadi:ln -tB-o = " k$t-t = -o$ e 6kt
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
33/47
Atau: t = ( .,434 B k ) log (-o B-t)imana:t = lamana radioakti meluru!-o = jumla! nuklida radioakti mula"mula-t = jumla! nuklida radioakti setela! waktu tertentu
Conto! 1:7erapa gram nuklida ang tersisa apabila .33gram nuklida tsb disimpan selama 1333 !ari,
tetapan peluru!an nuklida tsb adala! 5,/ 9 13 ". 8
awab: t = ( .,434 B k ) log (-oB-t)
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
34/47
1333 = (.,434 B 5,/ 9 13 ". ) log (.33B-t)1333 =
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
35/47
Waktu Paruh t1!2"
#an$akn$a %aktu $an& di&unakan untuk
separuh dari 'uplikan meluruh disebut%aktu paruh t 1!2 " .
Gaju peluru!an merupakan ukurankesetabilan inti, biasana dinatakan dalamwaktu paru! (t1B.), aitu waktu angdiperlukan untuk meluru! agar jumla! atom
(-3) menjadi tinggal separu!na (Q -3)$ln Q -o B -o = " k$t1B.
t1B. = ln . B k = 3,/24 B k
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
36/47
ubungan antara sisa nuklida radioakti dengan jumla! waktu paru! ang tela! berlalu:
-B -o = R1B. n
dengan:- = jumla! nuklida radioakti sisa setal! waktu t-o = jumla! nuklida radioakti mula"mula
n = t B t Q = waktu B waktu paru!%arena keaktian sebanding dengan jumla! atomradioakti, maka dapat juga diturunkan rumusan:
A B Ao = R1B. n
engan: A = keaktian pada waktu tAo = keaktian awal
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
37/47
Conto! soal:Sebanak 3,3. gram 7i".13 disimpan se!inggasisana tinggal 3,31 gram$ 7ila waktu paru! 7i".13 adala! < !ari, tentukn berapa lama 7i".13tela! disimpan
awab: t = (.,434Bk) log (-oB-)dengan -o = 3,3. gram dan - = 3,31 gramMaka k = 3,/24 B t1B. = 3,/24 B < = 3,14&/
se!ingga:t = .,434 B 3,14&/ log (3,3.B3,31) = < !ari$
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
38/47
Conto!:Suatu nuklida radioakti tela! disimpan selama 13!ari dan ternata dari 4,. gram nuklida tsb tela!tersisa sebanak 3,. gram$ 0entukan waktu paru!nuklida tsb
awab:- = 3,. gram -o = 4,. gram t = 13 !ari- B -o = R1B.n 3,. B 4,. = R1B.n
1B1/ = R1B.n
, maka n = 55 = t B t1B. = 1333 B t1B.t1B. = .< !ari
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
39/47
Conto!:Suatu Eat radioakti mula"mula menunjukkankeaktian .$533 dps$ Setela! 13 ta!unkeaktianna menjadi 433 dps$ 7erapa waktuparu! Eat radioakti itu8
awab:Ao = .$533 dps A = 433 dps t = 13 ta!unA B Ao = R1B.n
433 B .533 = R1B.n
1B& = R1B.n
, maka:n = 4 se!ingga : 4 = t B t1B. = 13 B t1B. t 1B. = 4,44 ta!un
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
40/47
@osor"4., radioisotop ang digunakan padaterapi leukimia mempunai waktu paru!15,./ !ari$ itung berapa persen @osor"4.
ang tersisa setela! 4< !ari$
Conto! .:
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
41/47
? k ! b d d k
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
42/47
?aktu paru! bisa menjadi sangat pendek atausangat panjang$ 0abel berikut menunjukkan%aktu paruh t1!2" dari beberapa jenis isotop
radioaktif$
Radioisotop Radiasi $an&
(ipan'arkan
Waktu Paruh
t 1!2 " %r"25 K 1,5 detikDn"... J 4,& !ariI"141 K & !ari
Co"/3 T
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
43/47
waktu paru! penting untuk diketa!ui, sebabdapat digunakan untuk menentukan kapan suatu
ba!an radioakti aman untuk ditangani$Aturanna adala! suatu ;uplikan dinatakanaman bila radioakti#itasna tela! turun
sampai di bawa! batas pengamatan (initerjadi setela! 13 kali waktu paru!) $
jika radioakti Iodin"141 (I"141) dengan
waktu paru! (t1B.) = & !ari dimasukkan kedalam tubu! guna mengobati kanker t!roid,ba!an ini akan !ilang dalam 13 kali waktuparu! atau &3 !ari pela;ak medis
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
44/47
penentuan usia benda"benda kuno$
Selama suatu organisme !idup, jumla! isotop C"15dalam struktur selna akan tetap konstan$ 0etapi,bila organisme tersebut mati, jumla! C"15 mulaimenurun$ ara ilmuwan kimia tela! mengeta!ui
waktu paru! dari C"15, aitu 43 ta!un$ engandemikian, mereka dapat menentukan berapa lamaorganisme tersebut mati Pela'akanradioaktif
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
45/47
" menentukan usia kerangka ang ditemukan disitus"situs arkeologi$
-mengeta!ui usia S!roud o 0urin (kain kaandari 0urin) , aitu sepotong kain linenpembungkus maat manusia dengan gambaranseorang manusia ter;etak diatasna7a!an pembungkus -abi Isa$ada 12&&, itentang ba!wa ba!an pd 1.33"1433 SM bukan kain kaan nabi Isa $
'ntuk benda"benda mati, para ilmuwan kimiamenggunakan isotop lainna, seperti %alium 53(%"53)$
%esimpulan %imia Inti
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
46/47
%esimpulan %imia Inti
8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx
47/47
Top Related