Peluruhan radioaktif

RADIOAKTIVITAS
HAMDANI,S.Pd
Inti atom stabil
Inti atom tidak stabil
Jumlah proton (Z) lebih  Jumlah proton (Z) lebih
sedikit atau sama banyak besar dari jumlah netron
dengan neutron (N)
(N)
Gaya inti lebih besar  Gaya elektrostatis jauh
dibandingkan dengan gaya lebih besar di bandingkan
elektrostatis
dengan gaya inti
Gambar : Gaya Inti terjadi pada partikel
yang saling berdekatan saja
Gambar :Gaya elektroststis terjadi pada partikel
yang berdekatan dan berjauhan
Grafik kestabilan inti menunjukkan
bahwa jumlah netron
menjadi lebih besar dari jumlah proton
begitu nomor atom Z meningkat.
Suatu zat (unsur) akan menjadi
radioaktif jika memiliki inti atom yang
tidak stabil. Suatu inti atom berada
dalam keadaan tidak stabil jika jumlah
proton jauh lebih besar dari jumlah
netron. Pada keadaan inilah gaya
elektrostatis jauh lebih besar dari gaya
inti sehingga ikatan atom-atom menjadi
lemah dan inti berada dalam keadaan
tidak stabil.
Apakah inti atom
yang tidak stabil bisa
berubah menjadi inti
atom yang stabil?
Jika bisa bagaimana
caranya?
Radioaktivitas adalah pemancaran
sinar radioaktif secara spontan
oleh inti atom tidak stabil menjadi
inti atom yang stabil
Peluruhan radioaktif ada
3 yaitu peluruhan alfa,
peluruhan beta dan
peluruhan gamma
Daya tembus sinar radioaktif:
Sinar alfa < sinar beta < sinar gamma
Pada peristiwa peluruhan berlaku:
•
•
•
•
•
Hukum kekekalan energi
Hukum kekekalan momentum linier
Hukum kekekalan momentum sudut
Hukum kekekalan nomor massa
Hukum kekekalan nomor atom

4
2
226
88
Ra
PARTIKEL ALPA
INTI INDUK (X)
INTI ANAK (Y)
222
86
226
88
Ra  Rn  
222
86
4
2
Rn
Peluruhan alfa
Ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa,
inti tersebut kehilangan empat nukleon
dua diantaranya adalah proton
anak
Induk
88 p
138 n
226
88
A
Z
86 p
136 n
Ra 
X
sinar alfa
+
2p
2n
Rn  
222
86
4
2
Y 
A 4
Z 2
4
2
X
Y
+

m  minti x  (minti Y  minti )
m  (matom X  Zme X )  [( matomY  Zme Y )  (m partikel  Zme )]
Q  minti x  (minti Y  minti )c
2
Q  ((matomX  Zme X )  [(matomY  ZmeY )  (mpartikel  Zme )])c 2
226
88
Ra  Rn  He
222
86
4
2
m  (m Ra  88me)  [( m Rn  86me)  (m He  2me)]
226
88
222
86
m  m Ra m Rn m He
226
88
222
86
4
2
m  matom X  matomY  m partikel
Q  (matom X  matomY  m partikel )931,5MeV
4
2
Energi yang
dibebaskan menjadi
energi kinetik alfa dan
energi kinetik anak.
Ek
 A4
 Q

 A 
Subtitusikan persamaan 1 dan 2
p sebelum  p sesudah
m x v x  mY vY  m v
jika int i induk diam (v x  0)
0  mY vY  m v
m v
vY  
......................(1)
mY
Q  E kY  E k
Q
1
1
2
2
mY vY  m v ....(2)
2
2
Q
 m v
1
mY    
2
mY

2

1
  m v 2
2

2
1 m
1
2
2
Q
v  m v
2 mY
2
m 1
1
2
2
Q
m v  m v
mY 2
2
m
E k  E k
mY
 m


Q

1
m
 E k
 Y

 m
mY 
Q 
m  m 
 E k
Y
Y 

Q
4 A4
Q  
 E k
A4


 A4
E k  
Q
A


Peluruhan beta
Peluruhan beta
 Dalam peluruhan beta sebuah netron berubah
menjadi sebuah proton atau sebaliknya
n  pe
 Partikel yang dipancarkan disebut partikel beta; dan
kemudian partikel itu dikenal sebagai elektron
 Elektron yang dipancarkan diperoleh dari elektron
yang “diciptakan” oleh inti atom dari energi yang
ada.
n  pe
Reaksi di atas kurang
tepat karena pada reaksi
ini energi, momentum
dan momentum sudut
tidak kekal
Pauli melalui hipotesisnya
mengusulkan suatu partikel
baru yaitu netrino. Sehingga
reaksinya menjadi:
n  p  e 
Beta Minus
23
10
Ne Na  e 
23
11
0 
1
Beta Plus
230
91
Pa Th  e 
230
90
0 
1
Sifat-sifat anti-netrino:
•
•
•
•
Muatannya netral
Mempunyai spin = ½
Mempunyai energi
Tidak mempunyai massa
A
Z
X  Y  e 
0 
1
A
Z 1
m m X inti  m
A
Z
23
10
0 
1
m e
A
Z 1 int i
Y
Ne Na  e 
0 
1
23
11
m  (m Ne  10me)  (m Na  11me)  me
23
10
23
11
m m Ne m Na
23
10
23
11
m m X m Y
A
Z
A
Z
Q  (m X m Y )931,5 MeV
A
Z
A
Z
1. Carilah persamaan energi yang terjadi
pada saat peluruhan beta plus!
230
91
Pa Th  e 
230
90
0 
1
2. Tentukan energi kinetik beta yang terjadi
dengan asumsi energi kinetik neutrino
minimum!
Energi yang diperoleh dari
massa berubah menjadi energi
elektron dan energi netrino.
Elektron akan mempunyai
kinetik yang maksimum jika
netrino sama dengan nol.
defek
kinetik
energi
Energi
Energi kinetik maksimum sama dengan
Energi yang berasal dari defek massa
E k (el )  Q  (m X m Y )931,5 MeV
A
Z
A
Z
PELURUHAN PROTON MERUPAKAN
SALAH SATU JENIS PELURUHAN BETA
P  n  e 

e+ positron(elektron positif)
netrino(anti anti-netrino)

PELURUHAN GAMMA
• Peluruhan gamma dapat terjadi pada
peluruhan alpha dan beta ketika inti akhir
masih berada pada keadaan eksitasinya.
• Peluruhan
gamma
adalah
peristiwa
pemancaran sinar gamma (foton) yang
terjadi ketika suatu inti yang berada dalam
keadaan tereksitasi kembali ke keadaan
dasar (ground state).
• Energi sinar gamma yang dipancarkan sama
dengan perbedaan energi antara dua tingkat
energi dikurangi dengan energi kinetik inti
yang terpental
Inti induk
Keadaan eksitasi
Ei
E  Ei  Eo
Eo


E  E  E R
Keadaan dasar
E  E  E R
E  Ei  Eo
1 E
ER 
2 MC 2
2
Ei = energi keadaan eksitasi
EO = energi keadaan dasar
M = massa inti mula-mula
ER = energi pentalan inti setelah peluruhan
C = kecepatan cahaya
E = beda energi keadaan eksitasi dengan
keadaan dasar