BAB 3 Kimia Inti

KIMIA INTI
Inti atom:
proton = 1.007276 sma ≈1 sma
neutron = 1.008665 sma ≈ 1 sma
Simbol inti :
A
Z
Contoh :
ket : Z = nomor atom = ∑ proton
A = nomor massa = ∑p + ∑n.
35
17
Berarti : no atom 17, ∑p= 17 dan ∑n= 35-17 = 18
Isotop :
Atom yang jml protonnya sama tp berbeda jml neutronnya
Contoh : Atom hidrogen
Hidrogen
Deuterium
Tritium
Proton
1
1
1
Neutron
0
1
2
Elektron
1
1
1
Radioaktivitas alam
Inti tdk stabil⇒ meluruh ⇒ radiasi
226
88
Ra → Rn + α ≈ He
Th → Pa +β ≈ e
N→P+e
Tabel Peluruhan Radioaktif & Perubahan inti
Perub No
massa
Perub No.
Atom
2
Berkurang 4
Berkurang 2
0
1-
Tetap
Tambah 1
0
0
Tetap
Tetap
Jenis Radiasi
Simbol
No. Massa Muatan
Alfa
α
4
Beta
β
Gamma
γ
Contoh :
Plutonium meluruh dgn memancarkan partikel alfa. Unsur
apakah yg tbtk?
Jawab :
Massa unsur baru = 239-4 = dan muatannya = 94-2 =92
Muatan inti (nomor atom) 92 adalah uranium (U)
239
94
Pu → 42 He +
235
92
U
WAKTU PARUH
Yaitu perioda waktu dimana 50% dari jml atom semula yang
ada tlh meluruh
9
5
238
92
B t1/ 2
U t1/ 2
= 8 x 10-19 detik
= lama sekali
Contoh :
1. Berapa fraksi atom radioaktif tersisa setelah 5 waktu paruh?
Jawab:
Setelah 1 waktu paruh, tersisa 1/2 bagian
Setelah 2 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/2 = 1/4 bagian
Setelah 3 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/4 = 1/8 bagian
Setelah 4 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)3 = (1/2)4 = 1/16 bagian
Setelah 5 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)4 = (1/2)5 = 1/32 bagian
2. Bila dimulai dgn 16 juta atom radioaktif, berapa yg tertinggal
stl 4 waktu paruh?
Jawab:
Tersisa = (1/2)4 = 1/16 x 16 juta = 1 juta atom
Setelah n kali waktu paruh, tersisa 1/2n bagian
3.5 Transmutasi buatan
Transmutasi : Perubahan suatu unsur menjadi unsur lain
$ alami
$ buatan
Reaksi umum : α, n, partikel subatomik lain + inti stabil
→ pemancaran radioaktif
Ernest Rutherford :
14
7
N + 24He→178 O +11H
James Chadwick :
9
4
Be + 24 He→126 C + 01n
Contoh:
Bila Kalium-39 ditembak dgn neutron akan terbentuk klor-36.
Partikel apakah yg terpancar?
39
19
K + 01n→1736 Cl + 24 He
3.6 RADIOAKTIF TERINDUKSI
yaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu
inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya
27
13
Al + 42 He →
30
15
30
15
P→
0
+1
e+
Si
1
1
H→
0
+1
e + 01 n
30
14
P + 01 n
Contoh:
Karbon-10 memancarkan positron ketika meluruh. Tuliskan
reaksinya!
Jawab:
10
6
C→
0
+1
e+
10
5
B
3.7 DAYA TEMBUS
Daya Tembus
Daya ionisasi
:α<β<γ
:α>β>γ
α
dpt ditahan oleh lapisan kulit
dpt ditahan selembar kertas
β
dpt ditahan papan kayu atau Al
γ
dpt menembus & merusak organ
dpt ditahan oleh beberapa cm Pb
3.8 penggunaan radioisotop
Isotop suatu unsur tertentu, radioaktif atau tdk, mempunyai
tingkah laku yg sama dlm proses kimia & fisika → pelacak
Penggunaan
Kebocoran pipa
Penyerapan
pupuk P
Pertanian
Penelitian dasar
Isotop
Keterangan
Isotop yg
Alat pencacah Geiger
pendek umurnya
Isotop P
14C
Hasilnya disebut autoradiograf
Menguji keefektifan pupuk & herbisida
Membandingkan nilai nutrisi pakan
Pemberantasan hama
Mekanisme fotosintesis jalur
metabolisme hewan & manusia
3.9 PENGOBATAN NUKLIR
ISOTOP
NAMA
PENGUNAAN
51Cr
Kromium-51
Penentuan volume sel darah & volume
darah total
58Co
Kobalt-58
Penentuan serapan vit. B12
60Co
Kobalt-60
Perlakuan radiasi utk kanker
Iod-131
Deteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuran
aktifitas hati & metabolisme lemak;
perlakuan utk kanker tiroid
Besi-59
Pengukuran laju pembentukan & umur sel
darah merah
131I
59Fe
ISOTOP
NAMA
PENGUNAAN
32P
Fosfor-32
Deteksi kanker kulit /kanker jaringan
yg terbuka krn operasi
226Ra
Radium-226
Terapi radiasi utk kanker
24Na
Natrium-24
Deteksi konstriksi 7 obstruksi dlm
sistem sirkuler
99Tcm
Teknetium-99m
Diagnosis beberapa penyakit
3H
Tritium
Penentuan total air tubuh
Teknetium-99m* diperoleh dr peluruhan molibdenum 99
99
42
m
0
Mo → 99
Tc
+
43
−1 e + γ
*m = metastabil artinya
isotop tsb akan melepas sjmlh energi utk menjadi isotop
yg sama tp lbh stabil
99
42
Mo → 99
43Tc + γ
Emisi Positron Tomografi Transaksial (PETT)
Utk mengukur proses dinamis dlm tubuh, spt aliran darah atau laju
metabolisme oksigen/glukosa
11
6
0
+1
C →115B + +10 e
e + −10 e → 2γ
3.10 PENENTUAN UMUR DGN
RADIOISOTOP
Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan
umur batuan & benda purbakala
 Uranium-238 (t1/2 = 4,5 x 109 thn)
U →→206 Pb
238
Utk memperkirakan umur batuan
batuan bumi 3-3,5 x 109 thn umur bumi 4,5-5,0 x 109 thn
batuan bulan 4,5 x 109 thn karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)
 Karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)
Utk menentukan umur benda purbakala & mendeteksi
keaslian benda purbakala 14C terbtk di lap atmosfir atas
14
7
N + 01n→146 C + 11H
14
14
C
→
6 ( di atmosfir )
6 C ( di makhluk hidup )
jk makhluk hidup mati maka:
14
6
C ( berkurang
14
→
)
7 N
 Tritium (t1/2 =5730 thn)
Utk penentukan umur benda sampai 100 thn
Isotop
T1/2
(tahun)
Selang umur yg
diukur
Penerapan
14C
5730
500-50000 thn
Batubara, bhn
organik
3H
12,3
1-100 thn
Anggur tua
40K
1,3 x 109
10000 thn – contoh
bumi tertua
Batuan, kerak bumi
4 x 107 thn – contoh
tertetua di dunia
Meteorit
107- contoh tertua
Batuan, kerak bumi
187Rh
109
4,3 x
238U
4,5 x 109
Contoh
Sepotong kayu fosil mempunyai aktivitas karbon-14, 1/8 x
aktivitas dlm kayu baru. Berapa umur fosil tsb? (t1/2 14C = 5730
thn)
Jawab :
14C tlh melewati 3 waktu paruh yaitu (1/2)3= 1/8
jadi umur fosil = 3 x 5730 = 17190 thn
3.11 PEMBUATAN BOM
fisi inti : inti dipecah dgn penembakan shg dihslkan
fragmen inti yg lebih kecil, & dibebaskan energi yg sgt besar
Enrico Fermi & Emilio Segre (1934)
U + n→
238
92
1
0
239
92
U
0
U → 239
Np
+
93
−1 e
238
92
Otto Hahn & Fritz Strassman (1938)
Atom uranium terpecah → Ba, La, Ce
Lise Meitner & Otto frisch
Menghitung energi yg berkaitan dgn pembelahan uranium
Pengayaan Uranium-235
235U di alam 0,7% → utk bom atom dibutuhkan 90%
campuran isotop U + gas F2 → UF6 (volatil)
235UF lbh ringan & lbh cepat bergerak dibandingkan 238UF shg
6
6
dpt dipisahkan
Glenn T. Seaborg
Uranium-238 tdk akan pecah jk dibombardir oleh neutron
U → Np → Pu (dpt dipecah, cocok utk pembuatan bom atom)
U + 01n→ 239
92 U
238
92
239
92
0
U → 239
Np
+
93
1n
239
93
0
Np → 239
Pu
+
94
−1 e
sebelum suatu bhn yg dpt mptahankan reaksi berantai, maka
diperlukan jml minimum ttt yg disebut massa kritis
contoh : uranium-235 mempunyai massa kritis 4 kg
penggabungan sjml inti < massa kritis akan memicu reaksi rantai
→ pembuatan bom atom
235
92
239
94
U → Hiroshima, 6 Agustus 1945
Pu → Nagasaki, 9 Agustus 1945
3.12 KIMIAWI PERANG NUKLIR :
DEBU RADIOAKTIF
Ledakan bom menyebabkan kawah dgn lebar 300m &
kedalaman 100m
- Radius kerusakan total = 10 km
- Radius kematian = 40 km
- Perusakan oleh radioaktif tdk akan habis
Reaksi fisi yg mungkin terjadi:
90
1
U + 01n→ 38
Sr + 143
Xe
+
3
54
0n
235
92
143
54
0
Xe→143
Cs
+
55
−1 e
Komponen Debu Radioaktif:
90Sr, 143Xe,143Cs, 14C, 3H
) 90Sr
• mirip dgn Ca
• t1/2 = 28 thn
• masuk ke tubuh melalui susu & sayuran serta terserap
ke dlm tulang
• merupakan sumber radiasi internal selam beberapa thn
) 131I
• t1/2 = 8 hari
• terbawa mealalui rantai pangan
• dlm tubuh ada di kelenjar gondok
• bermanfaat utk pelacakan diagnostik
) 143Cs
mirip dgn K
t1/2 = 30 thn
diperoleh melalui sayuran, susu, & daging
3.13 EFEK RADIASI
Radiasi : dpt menguntungkan & merugikan
Partikel berenergi tinggi & sinar melepaskan e- dr atom → ion
Jk tjd dlm tubuh akan berbahaya, misalnya H2O → H2O2
• Merusak sel darah putih
• Mempengaruhi sumsum tulang → anemia
• Merangsang leukimia
• Perubahan molekul DNA → mutasi
3.14 ENERGI IKATAN INTI
Energi ikatan inti adl
Energi yg tbtk dr sebagian massa apabila neutron & proton
dibiarkan bersama-sama membtk inti
1
1
p + 2 01 n → 24 He
{2 x 1,007276} + {2 x 1,008665}
4,031882 sma
→ 4,001506 sma
→ 4,001506 sma
Δm = 0,030376 sma
massa hilang sebesar Δm sbg energi ≈ Energi ikat
bdsrkan rumus Einstein, E = mc2 maka m setara dgn E
3.15 REAKSI TERMONUKLIR
Reaksi Termonuklir di matahari
4 1H
1
→ 24 He + 2 +10 e
Bom Hidrogen
2
1
H + 13H → 24 He+ 10 n
6
3
Li + 01n → 24 He + 13H
SOAL LATIHAN
1. Istilah informasi yg kurang pd persamaan berikut yg
menggambarkan deret peluruhan radioaktif
a. 32 S → ? Cl + 0 e
c. 235U → ? Th + ?
16
17
−1
?
b. 148 O →147 N + ?
d.
214
?
?
? → ?? Po + −10 e
2. Lengkapi persamaan berikut:
Na + 12H → ? + 11H d. 246Cm + 13C → 254No + ?
96
6
102
59
56
4
b. 27 Co + ? → 25 Mn + 2 He
14
246
1
e. 238
a.
c.
23
11
U + 12H → ? +
238
92
92
0
−1
e
U + 7N →
?
Es + ?0 n
3. Tuliskan persamaan inti yg dinyatakan dgn lambang ini:
a. 7Li(p,γ)8Be
b.
33S(n.p)33P
c.
239Pu(α,n)242Cm
d.
238U(α,3n)239Pu