PENGERTIAN
Radioaktif
adalah zat yang mengandung inti yang tidak stabil. Sedangkan unsur
radioaktif adalah unsur yang memiliki inti yang tidak stabil dan
berusaha mencapai stabil.
PENEMU
· Tahun 1895, Wilhelm Roentgen
menemukan radiasi sinar katode yang memiliki daya tembus besar yang
dapat menghitamkan kertas film dan diberi nama sinar-X yang merupakan
radiasi elektromagnetik.
· Tahun 1896, Henry Becquerel melakukan penyelidikan lebih lanjut
· Ilmuwan Inggris, Ernest Rutherford pada tahun 1903, menjelaskan bahwa inti atom yang tidak stabil (radionuklida)
mengalami peluruhan radioaktif. Partikel-partikel kecil dengan
kecepatan tinggi dan sinar-sinar menyebar dari inti atom ke segala arah.
Radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan menjadi dua
jenis berdasarkan muatannya, yaitu sinar alfa dan sinar beta. Sinar alfa
merupakan radiasi yang bermuatan positif, sedangkan sinar beta
merupakan radiasi yang bermuatan negatif.
· Paul Uirich Vilard menemukan sinar ketiga yang tidak bermuatan yang disebut sinar gamma.
SIFAT SINAR RADIOAKTIF
· Dapat menembus kertas/lempengan logam tipis.
· Dapat mengionkan gas yang disinari.
· Dapat menghitamkan pelat film.
· Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).
· Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar a, b dan g.
SINAR ALFA
ü Partikel bermuatan positif (+) dengan muatan +2 dan massa atom 4.
ü Dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, arah ke kutub negatif.
ü Dianggap sebagai inti helium karena mirip dengan inti atom helium ().
ü Partikel-partikel alfa bergerak dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1–10 persen kecepatan cahaya
ü Memiliki daya ionisasi besar sedangkan daya tembusnya rendah, sehingga tidak dapat menembus kertas.
SINAR BETA
ü Partikel bermuatan negatif (-) dengan muatan -1 dan massa atom 0.
ü Dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik, arah ke kutub positif.
ü Partikel b identik dengan elektron.
ü Mempunyai daya tembus yang lebih besar dari sinar a, tetapi daya pengionnya lebih kecil dibandingkan sinar a.
ü Dapat menembus pelat aluminium setebal 2 – 3 mm.
ü Partikel b mengalami pembelokan lebih besar dibandingkan partikel a dalam medan listrik maupun dalam medan magnet, hal itu terjadi karena partikel b mempunyai massa yang jauh lebih ringan dibandingkan partikel a.
SINAR GAMMA
ü Tidak bermuatan listrik (netral), dengan muatan dan massa atom 0.
ü Tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
ü Mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek.
ü Bergerak sama dengan kecepatan cahaya.
ü Merupakan gelombang elektromagnetik.
ü Mempunyai daya tembus besar.
Karakteristik
|
Sinar a
|
Sinar b
|
Sinar g
|
Sifat material
|
Partikel helium
|
Partikel elektron
|
Gelombang elektromagnet
|
Simbol
|
a atau
|
b atau
|
|
Muatan listrik
|
+2
|
-1 (1,61 x 10-19 C)
|
0
|
Massa
|
4 sma
|
m (9,11 x 10-31 kg)
|
0
|
Sifat fluoresensi
|
Ya
|
Ya
|
Ya
|
Daya ionisasi
|
Kuat
|
Cukup kuat
|
Sangat lemah
|
Daya tembus
|
Lemah
|
Cukup luat
|
Sangat kuat
|
Pengaruh medan magnet
|
Kecil
|
Besar
|
Tidak ada
|
Pengaruh pada plat film
|
Ada
|
Ada
|
Ada
|
Kecepatan
|
0,05 c - 0,07 c
|
0,3 c - 0,9 c
|
2,99 x 108 m/s
|
Partikel lain yang dipancarkan oleh unsur radioaktif sebagai berikut.
No.
|
Partikel
|
Massa
|
Muatan
|
Lambang
|
1.
|
Positron
|
0
|
+1
|
|
2.
|
Neutron
|
1
|
0
|
|
3.
|
Proton
|
1
|
+1
|
()
|
4.
|
Detron
|
2
|
1
|
()
|
5.
|
Triton
|
3
|
1
|
()
|
PITA KESTABILAN
Unsur-unsur
dengan nomor atom rendah dan sedang kebanyakan mempunyai nuklida stabil
maupun tidak stabil (radioaktif). Contoh pada atom hidrogen, inti atom
protium dan deuterium adalah stabil sedangkan inti atom tritium tidak
stabil. Waktu paruh tritium sangat pendek sehingga tidak ditemukan di
alam. Pada unsur-unsur dengan nomor atom tinggi tidak ditemukan inti
atom yang stabil. Jadi faktor yang mempengaruhi kestabilan inti atom
adalah angka banding dengan proton.
Inti-inti
yang tidak stabil cenderung menyesuaikan perbandingan neutron terhadap
proton agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Bagi nuklida
dengan Z = 20, perbandingan neutron terhadap proton ( ) sekitar 1,0 sampai 1,1. Jika Z bertambah maka perbandingan neutron terhadap proton bertambah hingga sekitar 1,5.
Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih stabil dengan cara:
a. Inti yang terletak di atas pita kestabilan > 1, stabil dengan cara:
1) Pemancaran sinar beta (elektron).
+
2) Pemancaran neutron (jarang terjadi).
b. Inti yang terletak di bawah pita kestabilan < 1, stabil dengan cara:
1) Pemancaran positron.
2) Pemancaran proton (jarang terjadi).
+
3) Penangkapan elektron di kulit K.
c. Inti di seberang pita kestabilan (Z > 83) membebaskan proton dan neutron bersama-sama dalm bentuk pancaran partikel alfa.
STRUKTUR INTI
Inti
atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti
atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida.
Nuklida dikelompokkan menjadi isotop, isobar, isoton serta berdasarkan
kestabilannya.
Ø Isotop
nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda. Contoh :
Ø Isobar
nuklida yang mempunyai nomor massa sama tetapi jumlah proton berbeda. Contoh:
Ø Isoton
nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama. Contoh:
Isotop
yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radioisotop,
sedangkan isotop yang tidak radioaktif disebut isotop stabil.
Tabel Isotop-Isotop yang Bersifat Stabil dan Tidak Stabil
Unsur
|
Isotop stabil
|
Isotop tidak stabil
|
Hidrogen
|
1H, 2H
|
3H
|
Kalium
|
39K, 41K
|
38K, 42K, 44K
|
Kobal
|
59Co
|
57Co, 58Co, 60Co
|
Timbal
|
206Pb, 208Pb
|
205Pb, 207Pb
|
REAKSI INTI
Reaksi
inti adalah proses yang terjadi pada unsur stabil untuk menghasilkan
unsur baruy ang bersifat radioaktif bila ditembak zat radioaktif. Contoh
:
Unsur-unsur
hasil peluruhan suatu unsur radioaktif yang berakhir dengan
terbentuknya unsur yang stabil dibuat suatu susunan atau deret yang
dikenal dengan deret radioaktif.
Tabel Deret Radioaktif
Nama Deret
|
Inti Induk
|
Inti Stabil
|
Uranium
|
|
|
Aktinium
|
|
|
Torium
|
|
|
Neptunium
|
|
|
1) Reaksi Penembakan (Transmutasi Inti)
ð Perubahan suatu isotop suatu unsur menjadi isotop unsur lain.
Transmutasi buatan pertama kali dilakukan oleh Rutherford tahun 1919 dengan menembak gas nitrogen dengan partikel a, ia menemukan perubahan nitrogen menjadi oksigen disertai proton.
Reaksi transmutasi buatan dapat ditulis dengan notasi :
T = inti sasaran
x = partikel yang ditembakkan
y = partikel hasil
P = inti yang terbentuk
Sehingga, reaksi diatas dapat ditulis :
2) Reaksi Fisi
ð Reaksi pembebasan suatu inti menjadi 2 inti baru.
Penemunya, Otto Hahn dan F. Strassman. Reaksi ini terjadi apabila inti atom tertentu ditembak dengan partikel neutron dan dihasilkan dua atau lebih inti atom baru. Contoh :
3) Reaksi Fusi
ð Reaksi penggabungan beberapa inti atom ringan menjadi inti atom yang lebih berat dengan pemancaran energi. Contoh :
2
PELURUHAN RADIOAKTIF
Peluruhan radioakif adalah proses di mana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi).
a) Peluruhan alfa
Nuklida radioaktif meluruh dengan memancarkan sinar a, sehingga massanya berkurang 4 dan nomor atom berkurang 2.
Contoh :
b) Peluruhan beta plus dan beta minus ( b⁺ dan b¯ )
Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron yang disebut peluruhan beta minus (b¯ ) dan pemancaran positron disebut peluruhan beta plus (b⁺). Peluruhan b¯ disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan:
1) memancarkan positron ( dan sebuah neutrino (v)
2) Sebuah proton ( ) memancarkan sebuah neutron dan neutrino
Energi + + + v
c) Peluruhan gamma
Unsur radioaktif yang meluruh dengan memancarkan sinar g, nomor massa dan nomor atom tetap.
Mode peluruhan
|
Partikel yang terlibat
|
Inti anak
|
Peluruhan dengan emisi nukleon :
|
|
|
(A-4, Z-2)
|
|
Sebuah proton dilepaskan dari inti
|
(A-1, Z-1)
|
|
Sebuah neutron dilepaskan dari inti
|
(A-1, Z)
|
|
Sebuah inti terpecah menjadi dua atau lebih atom dengan inti yang lebih kecil disertai dengan pemancaran partikel lainnya
|
-
|
|
Inti atom memancarkan inti lain yang lebih kecil tertentu (A1, Z1) yang lebih besar daripada partikel alfa
|
(A-A1, Z-Z1) + (A1,Z1)
|
Berbagai peluruhan beta:
|
|
Sebuah inti memancarkan elektron dan sebuah antineutrino || (A, Z+1)
|
|
|
|
(A, Z-1)
|
|
Sebuah inti menangkap elektron yang mengorbit dan memancarkan sebuah neutrino
|
(A, Z-1)
|
|
Sebuah inti memancarkan dua elektron dan dua antineutrinos
|
(A, Z+2)
|
|
Sebuah inti menyerap dua elektron yang mengorbit dan memancarkan dua neutrino
|
(A, Z-2)
|
|
Sebuah inti menangkap satu elektron yang mengorbit memancarkan satu positron dan dua neutrino
|
(A, Z-2)
|
|
Sebuah inti memancarkan dua positrons dan dua neutrino
|
(A, Z-2)
|
Transisi antar dua keadaan pada inti yang sama:
|
|
Sebuah inti yang tereksitasi melepaskan sebuah foton energi tinggi (sinar gamma)
|
(A, Z)
|
|
Inti yang tereksitasi mengirim energinya pada sebuah elektron orbital dan melepaskannya
|
(A, Z)
|
WAKTU PARUH
Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan unsur radioaktif untuk meluruh menjadi 1/2 kali semula (masa atau aktivitas).
Aktivitas
radioaktif menyatakan banyaknya inti atom yang meluruh per satuan waktu
atau disebut juga laju peluruhan inti. Peluruhan ini terjadi pada atom
tidak stabil menuju inti stabil dengan mengeluarkan radiasi sinar-sinar
radioaktif. Jika N adalah banyaknya inti atom mula-mula dan A adalah
akivitas radiasi maka:
Dimana : NT1/2 = ( N0 )
ln = -l.T1/2
KEGUNAAN SINAR RADIOAKTIF
a. Sebagai perunut
1) Bidang kedokteran
Digunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit, antara lain :
• Na-24, mendeteksi penyumbatan darah pada urat.
• Fe-59, mengukur laju pembentukan sel darah merah.
• C-11, mengetahui metabolisme secara umum.
• I-131, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.
• Ca-47, mengetahui penyakit tulang dan darah.
• K-12, menentukan penyakit pada otot.
• Tc-99 dan Ti-201, mendeteksi kerusakan jantung.
• Xe-133, mendeteksi penyakit paru-paru.
2) Bidang industri
Digunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti :
• Cs-137, mengukur ketebalan kertas/lembaran karet.
• Co-60, memperbaiki mutu plastik.
• Mengetahui pengaruh oli & aditif pada mesin selama mesin bekerja.
• Sinar gamma mengawetkan makanan, membunuh mikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buah-buahan.
• Mendeteksi rongga udara pada besi cor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawat terbang.
3) Bidang hidrologi
• Na-24 dan I-131, mengetahui kecepatan aliran air sungai.
• C-14 dan C-13, menentukan umur dan asal air tanah.
• Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.
• Menentukan pengendapan lumpur.
4) Bidang kimia
Digunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti:
• O-18, dapat ditentukan asal molekul air yang terbentuk.
• Analisis pengaktifan neutron.
• Sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.
5) Bidang biologi
• C-14 dan C-13, menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis.
• F-38, mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh.
• Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.
6) Bidang pertanian
• P-37 dan C-14, mengetahui efektivitas pemupukan.
• P-32, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.
• C-14 dan O-18, mengetahui metabolisme dan proses
7) Bidang peternakan
• P-32 dan S-35, mengukur jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar.
• C-14 dan H-3, mengukur produksi serta proporsi asam lemak.
• Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.
• Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitas pada pakan ternak.
b. Sebagai sumber radiasi
1) Bidang kedokteran
• Co-60, penyembuhan penyakit kanker.
• P-32, penyembuhan penyakit leukimia.
• Co-60 dan Cs-137, sterilisasi alat-alat kedokteran.
2) Bidang industri
• Perbaikan mutu serat tekstil.
• Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi.
• Co-60, penyamakan kulit.
3) Bidang pertanian
• Pemberantasan hama.
• Pembentukan bibit unggul.
• Penyimpanan makanan.
DAMPAK NEGATIF RADIASI SINAR RADIOAKTIF
• Kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakan sistem saraf.
• Terjadinya pembelahan sel darah putih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.
• Berpengaruh terhadap kelenjar-kelenjar kelamin yang dapat mengakibatkan kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.
• Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia.