radioaktivitas

Perkembangan Teori Atom
Demokritus

Atom berasal dari kata “atomos” yang
berarti tidak dapat dibagi lagi. Konsep
atom ini tidak didasari oleh eksperimen
melainkan dengan pemikiran
ATOM
Atom : bagian terkecil suatu elemen yang merupakan
suatu partikel netral,dimana jumlah muatan listrik positif
dan negatif sama.
MODEL ATOM
Jhon Dalton (1766-1844)
J.J THOMSON ( 1910 )
ERNEST RUTHERFORD ( 1911 )
NIELS BOHR ( 1913 )
Mekanika Kuantum
TeoriAtom Dalton
1.Materi terdiri atas atom yang tak dapat dibagi lagi.
2.Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai
massa yang sama begitu pula semua sifat lainnya.
3.Unsur kimia lain akan memiliki jenis atom yang
berbeda; terutama, massa atomnya yang berbeda.
4.Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu
tetap selama reaksi kimia.
5.Suatu senyawa terbentuk dari unsur
Berlaku Hukum
Kekalan Massa
Bagian terkecil
Dari unsur
Berlaku Hukum Proust
Model
Atom Dalton
Tidak dapat berubah
Menjadi atom lain
Dapat membentuk
molekul
Gambar di atas menunjukkan model atom Dalton.
model ini dianggap sebagai model atom ilmiah
yang pertama kali ditemukan,
karena dilandasi fakta temuan eksperimen,
yakni hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum
perbandingan tetap (Proust).
JJ. THOMSON
Atom seperti bola yg mengandung muatan positif tersebar
secara merata di seluruh volume bola. Elektron yg
bermuatan negatif berkeliaran di dalam bola yg
bermuatan positif.
_
_
+ _
_
+
+
_
_ +
_+
+
+_ +
_
+ _+
2 x 10-8 cm
ERNEST RUTHERFORD
Bagian luar dibatasi elektron sedangkan bagian tengah
terdapat inti bermuatan positif.
Terdapat gaya tarik-menarik antara inti dan elektron
Bukti : penembakan lempeng logam dengan sinar radioaktif zat
polonium, tampak ada peristiwa hamburan.
Diagram Percobaan Rutherford
Asumsi Rutherford:
• Partikel alpa dan inti
emas berukuran
sangat kecil
• Partikel alpa dan inti
emas bermuatan positif
• Gaya listrik sebanding
dengan 1/r2
menyebabkan partikel
alpa terhambur
Model Rutherford
+
Gerak
Elektron
seperti model
gerak planet
Model Atom Rutherford
• Atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh elektron
• Inti bermuatan positif dan sebagian besar massa
terkonsentrasi pada inti
• Jarak antara inti atom dengan elektron yang mengelilingi
relatif jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran inti
• Dalam reaksi kimia hanya komposisi elektron-elektron
bagian luar saja yang mengalami perubahan sedang
bagian inti tidak
• Karena inti bermuatan positif sedang elektron bermuatan
negatif maka terdapat gaya elektrostatik yang bertindak
sebagai gaya sentripental terhadap elektron
Kelemahan Teori Atom Rutherford
• Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom
(energi elektron berkurang, jari-jari
lintasan berkurang dan elektron jatuh ke
inti)
• Tidak dapat menjelaskan spektrum garis
atom hidrogen
Model Atom Bohr
NIELS BOHR
• Hampir sama dgn Rutherford,berbeda
dalam hal lintasan
1. Elektron dlm gerakannya mengelilingi inti hanya
mungkin apabila memiliki momentum sudut sebesar
L  n
:
n = bil kuantum dasar
= kons Planck 6,626x10-34 Js
2. Elektron-elektron bergerak dlm lintasan stasioner tanpa
memancarkan energi
3. Elektron dpt pindah dari satu ke lintasan lain sambil
memancarkan atau menyerap energi berupa
gelombang
elektromagnetik sebesar
E  h  f
E = Perbedaan energi ke-2 lintasan
f
= frek gel elma
The Bohr Atom
Terdapat gaya Coulumb
dan gaya sentripental
Fs  Fc
e2
mvr  k
v
v2
e2
m
k 2
r
r
mvr
Momentum sudut elektron
q1 q2
e2
Fcoulumb  k 2  k 2
r
r
Fs  Fc
E  E p  Ek
qe
2
2
v
e
m
k 2
r
r
e
mv  k
r
E p  qV
2
2
1 2 1 e2
Ek  m v  k
2
2 r
q
e
V  k k
r
r
 e
E p  (e) k 
 r
e2
Ep   k
r
ke2
E 
2r
ke2
E 
2r
Tanda negatif menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektron
dari lintasan stasionernya diperlukan energi. Elektron pada
atom menempati lintasan stasioner tertentu yang disebut kulit atom.
N
M
L
K
Tentukan hubungan energi yang dimiliki
elektron pada kulit L dengan energi yang
dimiliki elektron pada kulit K! Kesimpulan
apa yang Anda peroleh?
Elektron dapat pindah dari satu orbit ke orbit
lainnya. Jika elektron pindah dari orbit (lintasan)
yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam maka
elektron akan melepaskan energi sebesar h f .
Jika elektron pindah dari yang lebih dalam ke
orbit yang lebih luar maka elektron akan
menyerap energi sebesar h f
Misalkan elektron berpindah dari kulit m ke kulit n
h f  Em  En
 ke2 ke2
h 

 2rm 2rm
c
ke2  1 1 
  
h 
 2  rn rm 
ke2  1 1 
  

 2hc  rn rm 
1
Persamaan ini mirip dengan rumus
Rydberg (spektrum atom hidrogen)
c
1 
 1
 R 2  2 

m 
n
1
Orbit-orbit yang diperkenankan ditempati elektron
adalah orbit-orbit yang momentum sudutnya
merupakan kelipatan bulat
h
mvr  n
2
n = nomor kulit
K  n=1
L n=2
dst
h

2
Persamaan jari-jari orbit elektron
h
mvr  n
2
nh
n2h2
2
v
atau v 
2 mr
4 2 m 2 r 2
1 2 1 e2
Ek  mv  k
2
2 r
2 2
2


1
nh
ke
m 2 2 2  
2  4 m r  2r
2
2
2
2
nh
r
2
2
4 m ke
nh
rn 
2
2
4 m ke
Persamaan energi elektron pada
satu orbit
  3,14
ke2
En  
2r
k  9 109 ( SI )
 1 4 2 k 2 m e 4
En 

2
n 2h2
m  9,110 31 Kg
e  1,6 10 19 J
h  6,662 10 34 Js
1 eV  1,6 10
 13,6
En  2 eV
n
19
J
Kelemahan Model Atom Bohr
• Lintasan elektron yang mengelilingi inti ternyata
sangat rumit, lintasannya bukan berupa
lingkaran saja
• Hanya menerangkan model atom hidrogen saja,
sedang untuk atom elektron banyak mempunyai
perhitungan sangat sukar
• Tidak dapat menrangkan pengaruh medan
magnet terhadap spektrum atom, hal ini dapat
diterangkan oleh Zeeman (efek zeeman)
• Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian
dalam ikatan kimia dengan baik
The Bohr Atom
F k
k
Ze2
2
rn
(Ze)(e)
r
2
mv 2

rn
2
v
 ma  m
r
h
L  mvrn  n
2
nh
v
2mrn
rn 
rn 
kZe 2 4 2 mrn2
n 2h 2
2 2
n h
2
2
4 mkZe
The Bohr Atom
Ze2
PE  eV  k
r
r1  0.529 1010
n2
rn  r1
Z
1 2
Ze
En  mv  k
2
rn
2 2 4
2
2 Z e mk
En  
n2 h2
E1  13.6 eV
2
Model Mekanika Kuantum
Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger,
seorang ilmuwan dari Austria,
mengemukakan teori atom yang disebut
teori atom mekanika kuantum atau
mekanika gelombang. teori tersebut dapat
diterima para ahli hingga sekarang.
Teori mekanika kuantum mempunyai persamaan
dengan teori atom Niels Bohr dalam hal tingkattingkat energi atau kulit-kulit atom, tetapi
berbeda dalam hal bentuk lintasan atau orbit
tersebut. dalam teori atom mekanika kuantum,
posisi elektron adalah tidak pasti. hal yang dapat
ditentukan mangenai keberadaan elektron di
dalam atom adalah daerah dengan peluang
terbesar untuk menemukan elektron tersebut.
daerah dengan peluang terbesar itu disebut
orbital. gambaran sederhana dari model atom
mekanika kuantum seperti di bawah ini
INTI
Bagian Atom :
Elektron
Proton
Netron
Jumlah proton (Z) sama dgn jumlah elektron
Jumlah netron (N)
Jumlah Nukleon A = Z + N
atau
Jenis-jenis atom
Isotop : Jumlah proton sama tapi netron
berbeda
Ex. deutrium ( 1H2 ) dan tritium (1H3 )
Isobar : Jumlah Nukleon sama
Ex. 1H3 dan 2H3
Isoton : Jumlah Netron sama
Ex 1H3 dan 2H3
MUATAN DAN MASSA BAGIAN ATOM
► Muatan
Elektron
► Massa 1 elektron
► Muatan 1 proton
► Massa 1 proton
► Muatan 1 netron
► Massa 1 netron
: 4,8 x 10-8 eV
: 9,1 x 10-28 gram
: muatan 1 elektron
: 1,67 x 10-24 gram
:0
: massa 1 proton
RADIOAKTIF
Inti Radioaktif : Unsur inti atom yg mempunyai
sifat memancarkan salah satu partikel alfa,
beta atau gamma.
Sejarah :
-
-
1896 Becquerel : Senyawa uranium yg memancarkan sinar
tampak yg dpt menembus bahan yg tdk tembus cahaya serta
mempengaruhi emulsi fotografi.
1896 Marie Curie : Bahwa inti uranium memancarkan suatu
aprtikel.
SINAR ALFA
• Partikel yg terdiri dr 4 buah nukleon i.e 2 proton dan 2 netron
 Inti Helium
Sifat :
1. Daya tembus di udara 4 cm,tdk tembus kertas.
2. Partikel alfa tidak mengalami pembelokan karena massa partikel alfa
lebih besar dr massa elektron.
3. Hubungan antara energi dan jarak tembus :
E = 2,12 x R2/3
SINAR BETA
•
Mrpkn partikel yg dilepas atau terbentuk pd suatu nekleon inti,dpt
berupa elektron bermuatan negatif (negatron),elektron bermuatan
positif (positron) atau elektron cupture (penangkapan elektron).
Sifat :
1. Daya tembus 100 X partikel alfa.
2. Menyebabkan atom yg dilewati terionisasi.
3. Energi 0,01 MeV – 3 MeV,hub energi dan jarak tembus :
R = 0,543 E – 0,160
NETRON
•
Mrpkn partikel tdk bermuatan listrik yg dihslkan dlm reaktor nuklir, tidak menimbulkan
ionisasi,namun menghasilkan energi.
Pengurangan energi netron melalui interaksi dgn inti atom :
1. Peristiwa hamburan (scattering).
2. Reaksi inti (masuknya netron kedlm inti sehingga terbentuk sebuah inti yg berisotop.
3. Reaksi fisi ( netron diserap inti,sehingga terbentuk 2 inti
menengah
dan
beberapa netron serta energi )
4. Peluruhan Inti (inti yg terbentuk akan melepaskan salah satu partikel
alfa,
proton, deutron atau triton).
Untuk pengobatan tumor dngan cairan Boron yg ditembak dgn netron.
PROTON
•
Inti suatu zat yang bermuatan positif. Dalam radioterapi untuk menghancurkan kelenjar
hipofisis.
SINAR GAMMA
Merupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa
dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian
transisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gamma
Inti
mula2
1,48 MeV (27
Co60)

Inti baru 1,31 MeV

Inti 1,17 MeV
Jika menembus lapisan materi setebal X maka intensitas akan berkurang
I  I 0e
Waktu paruh :
ln 2
t1 
2 
 X
SINAR X
• Timbul karena ada perbedaan potensial arus searah yg besar
diantara kedua elektroda dlm sebuah tabung hampa,berkas elektron
akan dipancarkan dari katoda ke anoda
A
K
Perbedaaan tegangan katoda dan anoda 20 KeV – 100 KeV
Sifat sinar X :
1. Menghitamkan pelat film
2. Mengionisasi gas
3. Menembus berbagai zat
4. Menimbulkan fluorosensi
5. Merusak jaringan
IONISASI
• Peristiwa pembentukan ion positif
dan ion negatif karena energi radiasi
Jenis Radiasi
1.Tidak menimbulkan radiasi
a. Sinar Ultra Ungu
b. Sinar infra merah
c. Gelombang Ultrasonic
2. Menimbulkan ionisasi
a. Sinar Alfa
b. Sinar Beta
c. Sinar Gama
d. Sinar X
e. Proton
Radiasi Pengion
Radiasi sinar-X atau sinar Gamma
Satuan dosis dlm radiasi pengion
- 1 Roentgen : Banyaknya radiasi sinar-X atau Gamma yg menimbulkan
ionisasi diudara pd 0,001293 grm udara sebanyak 1 satuan elektrostatis
- Satuan rap (Roentgen area product) : radiasi sinar-X/gamma yg mengenai area tertentu, 1 rap = 100 R cm2.
- 1 rad : dosis penyerapan energi radiasi sebanyak 100 erg bagi setiap gram
jaringan, 1 rad = 100 erg/g = 0,01 Joule/Kg jaringan.
- 1 Gy (Gray) : dosis radiasi apa saja yg menyebabkan penyerapan energi
1 Joule pada 1 Kg penyerap. 1 Gy = 1 J/Kg
= 107 erg/Kg
= 100 rad
Hubungan antara rad dan Roentgen
Rad = R x 0,87 x F, F = faktor yg nilainya tergantung pd enrgi radiasi
1 Rad = 2,58 x 10-4 Coulomb/Kg udara
RBE( Rad biological Effectiveness)
Perbandingan dosis sinar-X 250 KV dgn dosis radiasi lain yg
memberikan efek biologis sama
Misal : efek biologis dr 100 rad suatu radiasi sama dengan 300 rad 250 KV
sinar X,maka RBE suatu radiasi ialah 3.
REM( Rad Equivalent man )
Merupakan suatu unit untuk menyatakan banyaknya ekivalen dosis yg
didefinisikan sebagai rad dikalikan faktor kualitas dr radiasi.
Dosis dalam rem = dosis dlm rad x RBE
Satuan rem diipakai dlm proteksi radiasi sedang RBE dlm radioteraphi
EFEK BIOLOGIS YG DITIMBULKAN OLEH
RADIASI PENGION
• Dibagi menjadi 2 macam berdasar kerusakan sel:
1. Efek somatis
Terdapat
2 efek yg merusak :
2. Efek genetik
a. Efek ionisasi
Pd sel yg terionisasi akan memancarkan elektron pd struktur
ikatan kimia sehingga molekul2 akan terpeceh dan terjadi
kerusakan sel.
b. Efek Biokimia’
Jaringan sebagian besar air,radiasi pengion menyebabkan air
terpecah menjadi ion H+ dan OH- serta atom netal H dan OH yg
reaktif,jaringan terpecah ini menyebabkan kerusakan jaringan.
Berkaitan dgn besar radiasi yg diabsorpsi dan respon jaringan
thdp absorpsi.

Terhadap kulit
EFEK SOMATIS
1. Timbul peradangan kulit akut.
2. Late effect dari dermatitis akut.

Terdapat mata
1. Menimbulkan keratitis.
2. Menimbulkan katarak pd penyinaran 400-500 rad.

Terhadap alat kelamin.
1. Dosis 600 rad menimbulkan sterilisasi.
2. Dosis rendah menimbulkan kelainan pd keturunan.
3. Pada wanita hamil menimbulkan kematian janin atau kelainan.

Terhadap paru-paru
Batuk, sesak nafas dan nyeri dada.

Terhadap tulang
Menghambat pertumbuhan tulang dan osteoporosis.

Terhadap syaraf
Timbul mielitis dan degenerasi jaringan otak.