1) Peluruhan Sinar Alfa
Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Inti anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya.
Jika inti memancarkan sinar α (inti , maka inti tersebut kehilangan 2 proton dan 2 neutron, sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2, dan A berkurang 4.
Persamaan peluruhannya sinar alfa:
Contoh peluruhan sinar alfa:
Ernest Rutherford menemukan bahwa partikel α adalah atom-atom helium tanpa elektron dan partikel α atau β keluar dari atom, jenis atom berubah. Perubahan demikian dapat menyebabkan radiasi γ.
Peluruhan alfa menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat, dan karena itu sebuah inti baru akan terbentuk. Adapun pada peluruhan beta akan menambah atau mengurangi nomor atom sebesar satu (nomor massa tetap sama).
2) Peluruhan Sinar Beta
Salah satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel netral yang mempunyai energi, tetapi tidak memiliki massa. Bentuk peluruhan sinar beta yang lain adalah peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan neutrino. Neutrino memiliki sifat yang sama dengan antineutrino. Peluruhan sinar beta bertujuan agar perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi seimbang sehingga inti atom tetap stabil.
Jika inti radioaktif memancarkan sinar beta (β) maka nomor massa inti tetap (jumlah nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah. Terjadi dua proses peluruhan sinar beta, yaitu:
Contoh peluruhan sinar beta :
3) Peluruhan Sinar Gamma
Suatu inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar (ground state) yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma. Peristiwa ini dinamakan peluruhan sinar gamma. Atom yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang memancarkan sinar alfa maupun sinar beta, karena pemancaran sinar gamma biasanya menyertai pemancaran sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan gamma hanya mengurangi energi saja, tetapi tidak mengubah susunan inti.
Seperti dalam atom, inti atom dapat berada pada keadaan eksitasi, yaitu keadaan inti yang tingkat energinya lebih tinggi dari keadaan dasarnya. Inti yang berada pada keadaan eksitasi diberi tanda star (*). Keadaan eksitasi inti ini dihasilkan dari tumbukan dengan partikel lain.
Persamaan peluruhan sinar gamma:
Inti yang berada dalam keadaan eksitasi pada umumnya terjadi setelah peluruhan. Misalnya:
3. Deret Radioaktif
Deret radioaktif merupakan deret nuklida radioaktif. Pada deret ini setiap anggotanya terbentuk dari hasil peluruhan nuklida sebelumnya. Deret akan berakhir dengan nuklida stabil. Ada empat deret radioaktif alamiah, yaitu deret torium, neptunium, uranium, dan aktinium.
1) Deret Torium
Deret torium dimulai dari inti induk dan berakhir pada inti Deret ini juga disebut dengan deret 4n, sebab nomor massanya selalu kelipatan 4.
2) Deret Neptunium
Deret neptunium dimulai dari induk dan berakhir pada inti Deret ini juga disebut deret (4n + 1), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n +1.
3) Deret Uranium
Deret uranium dimulai dari inti induk dan berakhir pada Deret ini disebut juga deret (4n +2), karena nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 2.
4) Deret Aktinium
Deret aktinium dimulai dari inti induk U dan berakhir pada Pb. Deret ini juga disebut deret (4n +3), sebab nomor massanya selalu dapat dinyatakan dalam bentuk 4n + 3.
4. Aktivitas Radioaktif
Aktivitas radioaktif didefinisikan sebagai jumlah atom suatu bahan radioaktif yang meluruh per satuan waktu. Dapat dirumuskan:
A = - (dN/dt).............................. (1)
Dengan (N) adalah jumlah inti radioaktif dan (t) adalah waktu peluruhan.
Berdasarkan eksperimen, menunjukkan bahwa jumlah inti atom radioisotop yang meluruh sebanding dengan selang waktu dt selama peluruhan, dengan tetapan kesebandingan λ , yang dinamakan tetapan radioaktif sebagai ukuran laju peluruhan, yang ternyata hanya tergantung pada jenis radioisotop, dan tidak tergantung keadaan sekitarnya, serta tidak dapat dipengaruhi oleh apapun.
Sehingga, peluruhan radioaktif dapat dituliskan dalam persamaan:
- (dN/dt) = λ . dt ......................................... (2)
Persamaan (2) dapat diselesaikan dengan persamaan integral, sehingga diperoleh:
Yang menunjukkan penurunan eksponensial terhadap waktu.
Satuan Radioaktivitas
Satuan radiasi ini merupakan satuan pengukuran yang digunakan untuk menyatakan aktivitas suatu radionuklida dan dosis radiasi ionisasi. Satuan SI untuk radioaktivitas adalah becquerel (Bq), merupakan aktivitas sebuah radionuklida yang meluruh dengan laju rata-rata satu transisi nuklir spontan per sekon. Jadi,
1 Bq = 1 peluruhan/sekon
Satuan yang lama adalah curie (Ci), di mana 1 curie setara dengan 3,70 × 1010 Bq, atau 1 Ci = 3,7 × 1010 Bq.
5. Waktu Paruh
Waktu paruh adalah waktu yag diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separuh (setengah) dari jumlah semula. Dengan mengetahui waktu paruh suatu unsur radioaktif, dapat ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa setelah selang waktu tertentu. Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh tertentu, misalnya karbon -14 (C-14) memiliki waktu paruh 5.730 tahun.
Dari persamaan (3a) maka:
untuk t = T ----------> N = ½ N0
sehingga, ½ N0 = N0. e-λt
λ .T = ln 2
λ = 0 ,693/T
T = 0,693/T ...................................................... (4)
Dari persamaan (4), maka dapat ditentukan jumlah inti radioaktif setelah peluruhan maupun aktivitas radioaktif setelah peluruhan melalui persamaan:
Contoh Soal :
1. Inti memiliki waktu paruh 1,6 x 103 tahun. Jumlah inti 3 × 1016. Berapakah aktivitas inti pada saat itu?
Penyelesaian:
Besaran yang diketahui:
N = 3 × 1016
T = (1,6 × 103 th)(3,16 × 107 s/th
T = 5,1 × 1010 s
sehingga:
λ = 0,693/T
λ = 0,693/(5,1 x 105 s) = 0,14 × 10-10 = 1,4 × 10-11/s
A = λ . N
A = (1,4 × 10-11)(3 × 1016)
A = 4,2 × 105 peluruhan/s
A = 4,2 Bq
2.
Grafik di atas merupakan grafik peluruhan sampel radioaktif. Jika N = ¼ N0 = 1020 inti, tentukan:
a. waktu paruh unsur radioaktif tersebut,
b. konstanta peluruhannya,
c. aktivitas radioaktif mula-mula!
Penyelesaian:
a. Dari data grafik:
b. Konstanta peluruhan
λ = 0,693/T
λ = 0,693/3 = 0,231 peluruhan/sekon
c. A = λ .N0
A = (0,231)(4 × 1020)
A = 0,924 × 1020
A = 9,24 × 1020 peluruhan/sekon
A = 9,24 × 1019 Bq
Paparan radiasi pada dosis yang tinggi dalam satu waktu atau jangka pendek juga akan menimbulkan beberapa gejala (yang disebut sindrom radiasi akut) pada tubuh manusia seperti mual, muntah, diare, demam, lemas hingga pingsan, kerontokan rambut, kulit memerah, gatal, bengkak hingga terasa terbakar, nyeri hingga kejang-kejang.
Tugas
1. Buatlah catatan singkat (minimal 2 halaman) tentang materi yang telah dipelajari, yang meliputi :
Peluruhan radioaktifitas
Deret radioaktif
Aktifitas radioaktif
Waktu paruh
Dampak radioaktif
Comments