RADIOKIMIA Tipe peluruhan inti

Transkripsi

1 LABORATORIUM KIMIA FISIK Departemen Kimia Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada (UGM) RADIOKIMIA Tipe peluruhan inti Drs. Iqmal Tahir, M.Si., Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Yogyakarta, Tel : ; Fax : iqmal@ugm.ac.id atau iqmal.tahir@yahoo.com Website : RUANG LINGKUP Konsep Radiokimia 2 1

2 STABILITAS ISOTOP Suatu isotop akan berusaha mencari kestabilan di alam dengan cara melakukan transformasi inti. equal number of protons and neutrons 3 Isotop alam dan Buatan Isotop alam : Unsur paling berat yang terjadi secara alamiah adalah uranium. Isotop uranium 92 U 238 secara spontan akan memancarkan partikel alfa menjadi 90 Th 234. Peluruhan 90 Th 234 dengan memancarkan sinar beta akan menghasilkan 91 Pa 234. Isotop buatan : Unsur-unsur dengan Z > 92 yang dikenal dengan unsur buatan dihasilkan dari penembakan inti dengan proton, partikel alfa atau ion-ion positif unsur periode kedua. 2

3 Contoh isotop Isotop alam dan isotop sintetik Peluruhan isotop alam : Pu Contoh deret seri peluruhan yang ada di alam 6 3

4 Peluruhan isotop alam : Th Contoh deret seri peluruhan yang ada di alam 7 Unsur radioaktif Unsur radioaktif (isotop) : Unsur yang secara alamiah menjalani transformasi secara spontan dari satu atom ke atom yang lain dengan melepaskan radiasi radioaktif dan melibatkan perubahan partikel sub atomik Tipe peluruhan radioaktif 4

5 REAKSI INTI Tranformasi pada inti yang terjadi umumnya melalui peluruhan isotop: - Peluruhan partikel alfa / helium - Peluruhan partikel beta Pemancaran negatron (beta negatif) Pemancaran positron (beta positif) Penangkapan elektron (electron capture, EC). - Peluruhan sinar gamma Reaksi inti lain : - Pelepasan neutron dan neutron terhambat - Reaksi fisi - Reaksi fusi 9 TIPE PELURUHAN : Peluruhan alfa Partikel alfa terdiri atas 2 proton dan dua netron (partikel relatif besar). Agar suatu nuklida mampu melepaskan partikel alfa, inti harus relatif besar. Contoh: 84Po Pb He

6 TIPE PELURUHAN : Peluruhan alfa Contoh peluruhan alfa 11 TIPE PELURUHAN : Peluruhan beta 3 jenis peluruhan beta: Pemancaran negatron (beta negatif) Pemancaran positron (beta positif) Penangkapan elektron (electron capture, EC). 19K Ca ; 12 6

7 TIPE PELURUHAN : Peluruhan beta Contoh peluruhan beta Beta Decay with Gamma Radiation 13 TIPE PELURUHAN : Peluruhan positron 14 7

8 TIPE PELURUHAN : Penangkapan elektron 15 TIPE PELURUHAN : Emisi gamma Transisi diantara isomer inti. Seringkali suatu inti berada pada tingkat kuantum diatas tingkat dasarnya (metastabil). Waktu paruh transisi isomerik kebanyakan dalam orde <10-6 detik. Contoh: 27Co 60m 27 Co

9 TIPE PELURUHAN : Peluruhan gamma Contoh peluruhan gamma 17 REAKSI INTI Penulisan tipe-tipe peluruhan secara umum 18 9

10 REAKSI INTI Secara umum 19 REAKSI INTI Contoh latihan 20 10

11 Jenis radiasi yang dipancarkan Partikel dasar Massa Muatan Simbol Jenis relatif Alfa 4 +2, 2 He 4 Partikel Negatron (beta) 0-1 -, -1 e 0 Partikel Positron , +1 e 0 Partikel Gamma 0 0 Gelombang elektromagnet Proton p 1, 1 H 1 Partikel Netron 1 0 0n 1 Partikel Pemancaran netron Proses peluruhan ini terjadi pada nuklida yang memiliki kelebihan netron relatif terhadap inti yang stabil. Contoh: 36Kr Kr n 1 Pemancaran netron terlambat Proses peluruhan terjadi dengan didahului oleh pemancaran negatron kemudian dilanjutkan dengan pemancaran netron. Contoh: 35Br Kr Kr n 1 35Br 87 disebut pemancar netron terlambat 11

12 Reaksi Fusi Reaksi penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi satu inti yang lebih berat. Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat besar. Reaksi ini memiliki energi pengaktifan, terutama untuk mengatasi gaya tolak menolak kedua inti yang akan bergabung. Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat. Pada suhu tersebut tidak terdapat atom melainkan plasma dari inti dan elektron. Reaksi Fusi Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi sangat besar. Energi yang dihasilkan cukup untuk menyebabkan terjadinya reaksi fusi berantai yang dapat menimbulkan ledakan termonuklir. Energi fusi dari 1 kg hidrogen setara dengan energi pembakaran 20ribu ton batubara. Keuntungan reaksi fusi dibandingkan reaksi fisi: Energi yang dihasilkan lebih tinggi Relatif lebih bersih, karena hasil reaksi fusi adalah nuklida-nuklida stabil. Reaksi fusi di bintang/matahari 12

13 Reaksi Fisi Reaksi Fisi : reaksi pembelahan inti menghasilkan netron Setiap reaksi pembelahan inti selalu dihasilkan energi sekitar 200 Mev. Netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menembak inti lain sehingga terjadi pembelahan inti secara berantai. Energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram 235 U ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500ton batubara. Peluruhan dengan pembelahan spontan hanya terjadi pada nuklida sangat besar. Nuklida yang sangat besar membelah diri menjadi 2 nuklida yang massanya hampir sama disertai pelepasan beberapa netron. Contoh: 98Cr Mp Ba n 1 Reaksi Fisi Contoh Reaksi Fisi : 13