RADIOKIMIA Tipe peluruhan inti - Iqmal Tahir

16-Mar-17
LABORATORIUM KIMIA FISIK
Departemen Kimia – Fakultas MIPA
Universitas Gadjah Mada (UGM)
RADIOKIMIA
Tipe peluruhan inti
Drs. Iqmal Tahir, M.Si.
Laboratorium Kimia Fisik, Departemen Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Yogyakarta, 55281
Tel : 0857 868 77886; Fax : 0274-545188
Email : [email protected] atau
[email protected]
Website :
http://iqmal.staff.ugm.ac.id
http://iqmaltahir.wordpress.com
RUANG LINGKUP – Konsep Radiokimia
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
2
1
16-Mar-17
STABILITAS ISOTOP
Suatu isotop akan berusaha mencari kestabilan di alam dengan cara
melakukan transformasi inti.
equal number of protons and neutrons
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
3
Isotop alam dan Buatan


Isotop alam :
Unsur paling berat yang terjadi secara alamiah
adalah uranium.
Isotop uranium 92U238 secara spontan akan
memancarkan partikel alfa menjadi 90Th234.
Peluruhan 90Th234 dengan memancarkan sinar beta
akan menghasilkan 91Pa234.
Isotop buatan :
Unsur-unsur dengan Z > 92 yang dikenal dengan
unsur buatan dihasilkan dari penembakan inti
dengan proton, partikel alfa atau ion-ion positif
unsur periode kedua.
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
2
16-Mar-17
Contoh isotop
Isotop alam dan isotop sintetik
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
Peluruhan isotop alam : Pu
Contoh deret seri peluruhan
yang ada di alam
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
6
3
16-Mar-17
Peluruhan isotop alam : Th
Contoh deret seri peluruhan
yang ada di alam
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
7
Unsur radioaktif
Unsur radioaktif (isotop) :
Unsur yang secara alamiah menjalani transformasi
secara spontan dari satu atom ke atom yang lain
dengan melepaskan radiasi radioaktif dan
melibatkan perubahan partikel sub atomik
Tipe peluruhan radioaktif
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
4
16-Mar-17
REAKSI INTI
Tranformasi pada inti yang terjadi umumnya melalui peluruhan
isotop:
- Peluruhan partikel alfa / helium
- Peluruhan partikel beta
 Pemancaran negatron (beta negatif)
 Pemancaran positron (beta positif)
 Penangkapan elektron (electron capture, EC).
- Peluruhan sinar gamma
Reaksi inti lain :
- Pelepasan neutron dan neutron terhambat
- Reaksi fisi
- Reaksi fusi
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
9
TIPE PELURUHAN : Peluruhan alfa
Partikel alfa terdiri atas 2 proton dan dua netron (partikel relatif besar).
Agar suatu nuklida mampu melepaskan partikel alfa, inti harus relatif besar.
Contoh:
210 
206 + He4.
84Po
82Pb
2
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
10
5
16-Mar-17
TIPE PELURUHAN : Peluruhan alfa
Contoh peluruhan alfa
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
11
TIPE PELURUHAN : Peluruhan beta
3 jenis peluruhan beta:
Pemancaran negatron (beta negatif)
Pemancaran positron (beta positif)
Penangkapan elektron (electron capture, EC).
40
19K
 20Ca40 + -10;
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
12
6
16-Mar-17
TIPE PELURUHAN : Peluruhan beta
Contoh peluruhan beta
Beta Decay
with
Gamma
Radiation
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
13
TIPE PELURUHAN : Peluruhan positron
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
14
7
16-Mar-17
TIPE PELURUHAN : Penangkapan elektron
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
15
TIPE PELURUHAN : Emisi gamma
Transisi diantara isomer inti.
Seringkali suatu inti berada pada tingkat kuantum diatas tingkat
dasarnya (metastabil).
Waktu paruh transisi isomerik kebanyakan dalam orde <10-6 detik.
Contoh:
60m 
60 + 
27Co
27Co
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
16
8
16-Mar-17
TIPE PELURUHAN : Peluruhan gamma
Contoh peluruhan gamma
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
17
REAKSI INTI
Penulisan tipe-tipe
peluruhan secara umum
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
18
9
16-Mar-17
REAKSI INTI
Secara umum
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
19
REAKSI INTI
Contoh latihan
Laboratorium Kimia Fisik
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
20
10
16-Mar-17
Jenis radiasi yang dipancarkan
Partikel dasar
Massa
relatif
Muatan
Simbol
Jenis
Alfa
4
+2
, 2He4
Partikel
-1
 -,
Partikel
 +,
Negatron (beta)
0
Positron
0
+1
Gamma
0
0
Proton
1
+1
Netron
1
0
-1
e0
+1
e0

1p
1,
1H
0n
Partikel
Gelombang
elektromagnet
1
1
Partikel
Partikel
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
Pemancaran netron


Proses peluruhan ini terjadi pada nuklida yang memiliki kelebihan
netron relatif terhadap inti yang stabil.
Contoh:
87 
86 + n1
36Kr
36Kr
0
Pemancaran netron terlambat
Proses peluruhan terjadi dengan didahului oleh pemancaran negatron
kemudian dilanjutkan dengan pemancaran netron.
Contoh:
87 
87 + 0 
86 + n1
35Br
36Kr
-1
36Kr
0
87
disebut pemancar netron terlambat
35Br
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
11
16-Mar-17
Reaksi Fusi





Reaksi penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi satu inti yang
lebih berat.
Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat besar.
Reaksi ini memiliki energi pengaktifan, terutama untuk mengatasi gaya tolak
menolak kedua inti yang akan bergabung.
Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu sangat tinggi, sekitar 100 juta
derajat.
Pada suhu tersebut tidak terdapat atom melainkan plasma dari inti dan
elektron.
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
Reaksi Fusi




Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi sangat besar.
Energi yang dihasilkan cukup untuk menyebabkan terjadinya reaksi fusi
berantai yang dapat menimbulkan ledakan termonuklir.
Energi fusi dari 1 kg hidrogen setara dengan energi pembakaran 20ribu
ton batubara.
Keuntungan reaksi fusi dibandingkan reaksi fisi:


Energi yang dihasilkan lebih tinggi
Relatif lebih “bersih”, karena hasil reaksi fusi adalah nuklida-nuklida stabil.
Reaksi fusi di bintang/matahari
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
12
16-Mar-17
Reaksi Fisi







Reaksi Fisi : reaksi pembelahan inti menghasilkan netron
Setiap reaksi pembelahan inti selalu dihasilkan energi sekitar 200 Mev.
Netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menembak inti lain
sehingga terjadi pembelahan inti secara berantai.
Energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram 235U ekivalen
dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500ton batubara.
Peluruhan dengan pembelahan spontan hanya terjadi pada nuklida sangat
besar.
Nuklida yang sangat besar membelah diri menjadi 2 nuklida yang
massanya hampir sama disertai pelepasan beberapa netron.
Contoh:
254 
108 +
142 + 4 n1
98Cr
42Mp
56Ba
0
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
Reaksi Fisi

Contoh Reaksi Fisi :
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Departemen Kimia – FMIPA, UGM
13