radioaktivitas - akugakbutuheksis

RADIOAKTIVITAS
Unsur tertentu meradiasikan partikel
dan berubah menjadi unsur lain
Certain elements radiate
particles and turn into
other elements.
Radioaktivitas
• Pemahaman
bhw
atom
tak
dapat
dibagi/dipecah BERUBAH di th 1896, ketika
fisikawan
Prancis,
Henri
Becquerel,
menemukan bhw bbrp plat film yg tdk dipakai
terpapar radiasi dari unsur uranium.
• Utk memahami bagaimana atom dpt berubah
perlu melihat struktur atom lebih kedalam
lagi, ke dalam inti atom.
Stuktur Inti
• Inti tersusun dari partikel2 yg dinamakan
NUKLEON yg berujud PROTON (bermuatan listrik
positif) dan NEUTRON (bermuatan listrik netral)
• Massa Neutron and proton hampir sama
(neutron sedikit lebih besar)
• Nukleon bermassa hampir 2000 kali massa
elektron.
• Massa sebuah atom mendekati massa intinya
sendiri (massa elektron diabaikan krn sangat
kecil).
Struktur Inti
• Proton2 yg bermuatan positif menjaga
elektron2 (bermuatan negatif) di orbitnya.
• Oleh karena itu cacah proton dalam inti
menentukan sifat kimia atom.
• Muatan inti menentukan struktur orbit
elektron2 yg mungkin ada.
• Cacah neutron tdk memberi efek langsung
pada struktur elektron, dengan demikian tidak
memberi efek sifat kimia atom.
Atom
Gaya Inti
• NUKLEON terikat bersama gaya tarik inti yg
dinamakan GAYA KUAT
• Gaya tarik inti kuat hanya pada jarak yg sangat
pendek. Jika dua nukleon terpisah hanya dlm
bbrp diameter nukleon, gaya inti yg bekerja di
keduanya nyaris NOL
• Ini berarti bhw jika nukleon terikat oleh GAYA
KUAT, mereka harus berada dlm volume yg
sangat kecil. Oleh karena itu ukuran inti sangat
kecil.
Gaya Inti
• Sementara itu ada gaya tolak listrik antar
PROTON di dalam inti.
• Stabilitas
disebabkan oleh keseimbangan
antara
kecenderungan GAYA KUAT utk
memaksa inti bersama dan kecenderungan
GAYA LISTRIK utk memisahkannya.
• Sebuah inti memerlukan keseimbangan
neutron dan proton utk kestabilannya.
Gaya Ikat Inti
• Utk sepasang proton, yg tolak-menolak secara
listrik, gaya inti tidak cukup kuat utk
menahannya bersama-sama.
• Ketika ada neutron, gaya kuat inti bertambah
dan dapat menjaga proton2 utk tdk terlepas
krn gaya tolak listrik.
Gaya Ikat Inti
• Semakin banyak proton berada dlm inti,
semakin banyak neutron diperlukan utk
menjaganya berada dlm inti
• Utk unsur ringan, cukup mempunyai sejumlah
neutron sebanyak cacah protonnya.
• Utk unsur berat, ekstra netron diperlukan.
• Utk unsur dg cacah proton lebih dari 83,
tambahan ekstra neutron masih tidak mampu
menstabilkan inti.
Radioaktivitas
• Radioaktivitas berhubungan erat dg ekivalensi
massa-energi
• Partikel meluruh secara spontan hanya jika
hasil peluruhannya memiliki massa yg lebih
kecil dibanding massa sebelum peluruhan.
• Massa neutron sedikit lebih besar dari massa
proton plus elektron (neutron meluruh
menjadi proton dan elektron)
Radioaktivitas
• Peluruhan tdk terjadi secara spontan jika
massa hasil peluruhannya lebih besar
daripada sebelum peluruhan.
• Peluruhan proton menjadi sebuah neutron
hanya bisa terjadi jika ada input energi luar.
Radioaktivitas
• Unsur radioaktif memancarkan 3 macam
radiasi:
– Partikel alfa
– Partikel beta
– Sinar gamma
• Partikel alfa (bermuatan positif) tersusun dari
2 proton dan 2 neutron, identik dengan inti
atom He.
Radioaktivitas
• Partikel beta ada 2 macam
A. Partikel beta negatif, identik dg elektron,
diemisikan oleh inti ketika sebuah neutron
berubah menjadi sebuah proton.
B. Partikel beta positif disebut juga positron, identik
dg elektron tetapi bermuatan listrik positif.
• Sinar gamma adalah foton (sama dengan
cahaya tampak) berenergi dan berfrekuensi
besar.
Radioaktivitas
• Cahaya tampak diemisikan ketika elektron
meloncat dari orbitnya di dalam atom ke orbit
lain yg energinya lebih rendah. Sinar gamma di
emisikan oleh inti ketika nukleon mengalami
hal serupa di dalam inti.
• Karena perbedaan aras2 energi inti yg besar,
sinar gamma diemisikan dg membawa energi
yg besar
Umur Paro
• Laju peluruhan (cacah peluruhan per satuan
waktu) unsur radioaktif konstan
• Ada unsur radioaktif dengan laju peluruhan
besar dan ada yg laju peluruhannya kecil.
• Laju peluruhan radioaktif diukur dalam waktu
karakteristiknya yg disebut umur paro
• Umur paro adalah waktu yg diperlukan
setengah (separo) unsur radioaktif meluruh.
Umur Paro
• Contohnya Radium-226 mempunyai umur
paro 1630 tahun. Ini artinya setengah sampel
Radium akan meluruh pada akhir tahun ke
1630. 1630 tahun berikutnya setengah dari
sisanya telah meluruh dan menyisakan
seperempat sampel Radium tadi.
Transmutasi inti alamiah
• Ketika sebuah unsur radioaktif mengemisikan
partikel alfa, ia berubah menjadi isotop unsur
yang berbeda, demikian juga ketika
mengemisikan partikel beta.
• 92U 235→90Th231 +2α4
• 90Th234 →91Pa234 + -1β0
Transmutasi Inti Buatan
• 1919 Ernest Rutherford berhasil melakukan
trnsmutasi buatan dengan menembaki N
dengan He dan menemukan adanya Oksigen
dan hidrogen yg sebelumnya tdk ada.
Perunut (tracer) Radioaktif
• Isotop Radioaktif dapat dibuat dengan cara
menembaki atom suatu unsur menggunakan
neutron atau partikel lain.
• Proses mekanis ataupun biologis dapat
dianalisis menggunakan isotop radioaktif
dengan jumlah yg kecil sebagai perunut.
• Contoh: sejumlah kecil isotop radioaktif
dicampur (dilabelkan) ke pupuk tanaman.
Penyerapan pupuk oleh tanaman dg mudah
dapat diukur dengan detektor Geiger Muller.
Perunut (tracer) Radioaktif
• Isotop radioaktif juga dapat digunakan untuk
merunut lokasi kebocoran pipa yang ditanam
di bawah permukaan tanah
• Sejumlah kecil isotop radioaktif dicampur
dengan fluida yg dialirkan di dalam pipa.
Dengan detektor radioaktif diukur aktivitas
sepanjang pipa. Lokasi kebocoran ditandai
dengan aktivitas yang paling tinggi.
Radiasi dan Anda
• Radioaktivitas telah ada sejak manusia belum
ada.
• Sumber radiasi alam termasuk sinar kosmis,
mineral bumi dan radon di udara
• Radiasi ada di tanah yang kita pijak, di batu
bata dinding sekeliling kita dan di udara yang
kita hirup.
• Tubuh manusia dapat beadaptasi dengan
radiasi latar (background) ini
Rata2 radiasi yg diterima penduduk Amerika