Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx

8/17/2019 Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx

1/47

KIMIA INTI DANRADIOKIMIA

Oleh:

Dr. Ir. Cut MeurahRosnelly, MTFakultas Teknik

Universitas Syiah Kuala

Materi kuliah Kimia Dasar 2


2/47

y

Model Atom Modern

Atom terdiri atas tiga jenis partikel:

proton, elektron, dan neutron

np

Awan elektron

n = neutron (netral)

p = proton (muatan +)Inti atom:

orbital

Massa sama= 1 sma

Atom


3/47

Struktur Atom

Catatan: jika suatu atom membentuk ikatan dengan atom

lain, maka ang terlibat dalam pembentukan ikatan adala!elektron ang terletak pada kulit terluar (elektron"elektron#alensi)$ $ %ulit ang paling luar !ana bole! mengandungmaksimum & elektron 'nsur"unsur ang memiliki elektron

#alensi ang sama, memiliki siat"siat kimia ang sama$


4/47

Struktur Atom


5/47

imana: * = lambang unsur umla! proton (p) = A = nomor massa umla! elektron (e) = = nomor atom umla! neutron (n) = A "

*

A

ZSusunan atom:

Massa Atom (A) = umla! proton + jumla! neutron

nuklida

-uklida: partikel"pertikel penusun inti (protondan neutron)


6/47

1.

/Atom C: C / proton, / elektron, / neutron


7/47

Conto! soal:1$ 0entukan jumla! proton dan neutron dari 0!

awab: 0!, maka = 23, artina jumla! proton (p) = 23

A = .45 p + n = A 23 + n = .45

n = .45 6 23 = 155

.$ Suatu nuklida radium dengan jumla! proton &&

dan jumla! neutron 14/$ 7agaimanaka! notasidari nuklida radium itu8awab:

p = && artina = &&

n = 14/, maka A = p + n = && + 14/ = ..5

.45

23

.45

23


8/47

alam atom netral, jumla! elektron = alam ion bermuatan +9, jumla! elektron = 6 9alam ion bermuatan 69, jumla! elektron = + 9

7eberapa kesimpulan tentang Atom:

" Atom terdiri dari inti dan elektron ang bergerakmengelilingi inti pada lintasan stasioner$"artikel inti terdiri atas proton (bermuatan

positi) dan netron (bermuatan netral)$"7esar muatan proton sama dengan muatan elektronpada atom netral$"Massa atom !ampir sama dengan massa inti atom$


9/47

-uklida: Inti atom ang dilengkapi dengan nomoratom dan nomor massana

-uklida ang dikenal terdapat lebi! dari 4 333nuklida, sekitar .&3 di antarana adala! nuklidastabil dan lainna adala! nuklida radioakti$

Jenis nuklida Jumlah nuklidastabil

' (ena), N (ena) %*+

' (ena), N (anil ++

' (anil, N (ena) +$

' an il N an il &

ika dikelompokkan berdasarkan jumla! proton

() dan jumla! netron (-) penusunna maka akandiperole! data sbb:


10/47

2. Radionuklida alam primer radionuklida ang terbentuk se;ara alamia! dan bersiat

radioakti$ isebut primer karena waktu paru!panjang se!ingga masi! bisa ditemukan sampaisekarang$ Conto!: 2.'.4& dengan waktuparu!=5,-15

< %elompok nuklida berdasar kestabilan danproses pembentukanna di alam:


11/47

4. Radionuklida alam terinduksi Misal /C15 ang dibentuk karena interaksi sinar kosmik dannuklida >-15 di atmosir$

5. Radionuklida buatan merupakanradionuklida ang terbentuk tidak se;araalamia!, tetapi !asil sintesis$

3. Radionuklida alam sekunder radioakti dandapat ditemukan dialam$ ?aktu paru! pendek,

tidak dapat ditemukan di alam, tetapi dapatdibentuk se;ara kontinu ole! radionuklida alamprimer, misal 23Th.45 dengan waktu paru! .5 !ari$


12/47

;$Isoton: nuklida"nuklida dengan jumla! neutron ang sama$Conto!: 12%42 dengan .3Ca53

1, &1&

>-1. , >-15 , >-1/

-uklida terbagi:


13/47

etunjuk empiris menatakan inti bersiat stabildan bersiat radioaktiBtidak stabil:1$ Semua inti dengan proton - &5 : tidak stabil.$ Aturan ganjil genap$ umla! proton genap dan

neutron genap lebi! stabil dari ang ganjil4$ 7ilangan sakti (magi; number ) lebi! stabil, aitu:

" neutron: .,&,.3, .&,


14/47

Inti ang terletak diatas pita kestabilan (nBp 1) akan meluru! dengan peman;aran sinar betadan peman;aran neutron$Inti ang terletak dibawa! pita kestabilan akanmeluru! dengan peman;aran positron,

peman;aran proton dan penangkapan ele;trondi kulit %$Inti ang terletak pada sembarang pita akanmeman;arkan sinar ala$ Semua reaksi

meman;arkan sinarB partikel tertentu se;araspontan$"


15/47

"Deaksi kimia inti: suatu reaksi ang melibatkan intiatom dan menebabkan terjadina peruba!an"peruba!an pada inti atom$

"Deaksi ang terjadi di inti atom dinamakan reaksinuklir, dimana pada prosesna meman;arkan sinarradioakti seperti ala, beta dan gamma$

" Dadio kimia: mempelajari penggunaan teknik.kimia dalam mengkaji Eat radioakti dan pengaru!

kimiawi dari radiasi Eat radioakti tersebut$

7eberapa Istila! dalam %imia Inti:-%imia Inti: kajian mengenai peruba!an. dalam intiatom$ eruba!anna disebut dengan reaksi inti$


16/47

DFA%SI %IMIA DFA%SI I-0I0idak terjadi peruba!an

pada susunan inti, !ana

terjadi pengelompokan

atom$

0erjadi peruba!an pada

susunan inti atom, berarti

terbentuk unsur baru$

0idak terjadi peruba!anmassa atom

0erjadi peruba!an massa atom ang diuba! menjadi energi$

Melibatkan sejumla!

makroskopis Eat. angmengalami reaksi

Melibatkan sejumla! proses.

tunggal

Fnergi dinatakan per mol

atau per gram

Fnergi dinatakan per inti

transormasi

Fnergi ang dibebaskan Fnergi ang dibebaskan besar

FD7FAA- DFA%SI %IMIA A- DFA%SI %IMIA I-0I


17/47

DFA%SI %IMIA DFA%SI I-0Iana elektron dalam

orbital atom atau molekul

ang terlibat dalampemutusan dan

pembentukan ikatan$

roton, elektron, neutron, dan

partikel dasar lain dapat saja

terlibat

Gaju reaksi dipengaru!i

ole!: su!u, tekanan,

konsentrasi, katalis$

Gaju reaksi biasana tidak

dipengaru!i ole! su!u,

tekanan, dan katalis$

GA-'0A- FD7FAA- DFA%SI %IMIA A- DFA%SI%IMIA I-0I


18/47

Deaksi kimia !ana terjadi antar unsur"unsurkimia beserta ikatan"ikatanna tanpa menguba!

bentuk dari masing"masing unsur tersebut,seperti misalna senawa idrogen (.) bereaksidengan senawa ksigen (.) akan meng!asilkanmolekul air (.)$

-5Cl(s ) -→ 4( g ) + Cl( g )

Deaksi enguraian

Conto!: amonium klorida dipanaskan maka akanterurai menjadi amonia dan asam klorida$

C-0. DFA%SI %IMIA


19/47

Deaksi enggabungan

Conto!: i atmosir gas nitrogen dan gas

!idrogen dapat bereaksi membentuk amoniadengan bantuan petir$

-.( g ) + 4.( g ) .-→ 4( g )

Deaksi endesakan

Conto!: Gogam seng di;elupkan ke dalam larutan

tembaga(II) sulat akan menggantikan posisitembaga

n(s ) + CuS5(aH ) Cu(→ s ) + nS5(aH )


20/47

Deaksi nuklir atau reaksi inti merupakan reaksiberuba!na inti suatu unsur menjadi inti unsur

lain ang berbeda se!ingga reaksi ini lebi!ditekankan pada peruba!an nomor massa dannomor atom pada suatu inti atom$


21/47


22/47

ukum"!ukum ang berlaku pada reaksi inti adala!:1$ukum kekekalam momentum: jumla! momentumsebelum dan setela! tumbukan adala! sama$

.$umum kekekalan energi, aitu: jumla! energisebelum dan setela! tumbukan adala! sama$

4$ukum kekekalan nomor atom, aitu: jumla!nomor atom sebelum dan setela! tumbukan adala!sama$ maka D + S = 0 + '

5$ukum kekekalan nomor massa, aitu: jumla!momentum sebelum dan setela! tumbukan adala!sama$ maka M + - = +


23/47

artikel dasar ang terlibat dalam reaksi intiuntuk menstabilkan unsur. radioakti

artikel!asar Massarelati/ Muatan Si01ol 2enis

Al/a & 3# α, #4e& artikel

Ne(atron

51eta6

$ 7% β7, 7%e$ artikel

ositron $ 3% β3, 3%e$ artikel

8a00a $ $ γ 8elo01an(

elektro0a(net

roton % 3% %)%, %4

% artikel

Netron % $ $n% artikel

l ! di kti d I ti


24/47

eluru!an radioakti dan ersamaan Inti

eluru!an: peruba!an suatu nuklida menjadi nuklidalain ang terjadi se;ara spontan dan meng!asilkan

partikel ala (peluru!an ala ) atau partikel beta(peluru!an beta)$

Se;ara kimia peluru!an radioakti merupakan

reaksi nuklir atau reaksi inti ang dapatdirumuskan dengan suatu persamaan inti (nu;leareHuation ), aitu (berlaku !ukum kekekalan energidan muatan) : b*a d; + e

Maka reaksi tersebut berlaku a = ; + e dan b = d + Atau muatan (nomor atom) dan momor massa di ruaskanan sama dengan ruas kiri$


25/47

Conto!:eluru!an '".4& menjadi 0!".45 denganmeman;arkan sinar J, dapat ditulis:

2.'.4& 23 0!.45 + .e5

Soal:0uliskan persamaan inti pada peluru!an 0!".45 ang meman;arkan sinar betaawab:

23 0!.45 21a.45 + "1e3


26/47

&5o.13 &.b.3/ + .e5.

1$ eluru!an Ala (J): suatu peman;aran atauradiasi inti !elium (.e5), se!ingga suatu inti

ang mengalami peluru!an sinar ala akanmengalami pengurangan nomor massa 5 danberkurangna nomor atom .$eluru!an akan terjadi pada nuklida. ang

mempunai nomor massa besar, umumna dengan jumla! proton &4 (inti relati besar)Conto!:

2.'.4&

23

0!.45

+ .e5


27/47

.$ eluru!an 7eta (K): sebua! proton beruba!menjadi inti atau sebalikna$ adi dan - masing"

masing beruba! satu satuan, tetapi A tidakberuba!$ 0erdapat tiga enomena peluru!an beta, aitu:a$ eluru!an beta negati (elektron)

Conto!: 12%53 .3Ca53 + "1e3

b$eluru!an beta positi (positron)

Conto!L .>Co


28/47

4$ eluru!an gamma (): radiasi elektromagnetik ang di!asilkan dari peluru!an ala dan beta$

Inti. ang di!asilkan berada pada tingkatterkesitasi$ erpinda!anna ke tingkat energidasar akan menimbulkan peman;aran sinar gamma$Conto!:

.>Co/3

.>Co/3 (

N) + 33

Oelombang elektromagnet ang biasa terlibatdalam reaksi inti adala! (gamma) dengan massa

3 dan muatan 3$ Mirip sinar *, ;a!aa biasa$

Sinar *: sinar ronten: sinar keluar dariantikatoda, mmapu menembus benda, dapatdiserap ole! tima! !itam, platina, tulang$


29/47

β rays

Sinar"sinar Dadioakti


30/47

Deaksi nuklir dapat juga ditulis sbb:ada awal dituliskan nuklida sasaran, kemudian di

dalam tanda kurung dituliskan proektil danpartikel ang dipan;arkan dipisa!kan ole! tandakoma dan diak!ir perumusan dituliskan nuklida!asil reaksi$

Conto!:


31/47

Conto! soal:er!atikan persamaan reaksi inti berikut

14Al.> + 3n1 11-a.5 + b*a

alam persamaan di atas, maka * adala!Pawab: ari pers reaksi diatas, maka:-umla! nomor massa di sebela! kiri : .> + 1 = .&-

umla! nomor atom di sebela! kiri : 14 + 3 = 14-umla! nomor massa di sebela! kiri = jumla! nomormassa di sebela! kanan

.& = .5 + a se!ingga: a = .& 6 .5 = 5-

umla! nomor atom di sebela! kiri = jumla! nomoratom di sebela! kanan14 = 11 + b se!ingga: b = 14 6 11 = .SFI-OOA : * merupakan partikel ala atau

.e5


32/47

Laju Peluruhan Radioaktif

eluru!an radioakti termasuk reaksi ordo

pertama$ eluru!an unsur radioakti sebandingdengan jumla! atomna (-)$

" d-Bdt = k$ -

k = konstanta laju orde pertama (per waktu)- = jumla! nuklida radioakti dalam ;onto!

7ila diintegralkan menjadi:ln -tB-o = " k$t-t = -o$ e 6kt


33/47

Atau: t = ( .,434 B k ) log (-o B-t)imana:t = lamana radioakti meluru!-o = jumla! nuklida radioakti mula"mula-t = jumla! nuklida radioakti setela! waktu tertentu

Conto! 1:7erapa gram nuklida ang tersisa apabila .33gram nuklida tsb disimpan selama 1333 !ari,

tetapan peluru!an nuklida tsb adala! 5,/ 9 13 ". 8

awab: t = ( .,434 B k ) log (-oB-t)


34/47

1333 = (.,434 B 5,/ 9 13 ". ) log (.33B-t)1333 =


35/47

Waktu Paruh t1!2"

#an$akn$a %aktu $an& di&unakan untuk

separuh dari 'uplikan meluruh disebut%aktu paruh t 1!2 " .

Gaju peluru!an merupakan ukurankesetabilan inti, biasana dinatakan dalamwaktu paru! (t1B.), aitu waktu angdiperlukan untuk meluru! agar jumla! atom

(-3) menjadi tinggal separu!na (Q -3)$ln Q -o B -o = " k$t1B.

t1B. = ln . B k = 3,/24 B k


36/47

ubungan antara sisa nuklida radioakti dengan jumla! waktu paru! ang tela! berlalu:

-B -o = R1B. n

dengan:- = jumla! nuklida radioakti sisa setal! waktu t-o = jumla! nuklida radioakti mula"mula

n = t B t Q = waktu B waktu paru!%arena keaktian sebanding dengan jumla! atomradioakti, maka dapat juga diturunkan rumusan:

A B Ao = R1B. n

engan: A = keaktian pada waktu tAo = keaktian awal


37/47

Conto! soal:Sebanak 3,3. gram 7i".13 disimpan se!inggasisana tinggal 3,31 gram$ 7ila waktu paru! 7i".13 adala! < !ari, tentukn berapa lama 7i".13tela! disimpan

awab: t = (.,434Bk) log (-oB-)dengan -o = 3,3. gram dan - = 3,31 gramMaka k = 3,/24 B t1B. = 3,/24 B < = 3,14&/

se!ingga:t = .,434 B 3,14&/ log (3,3.B3,31) = < !ari$


38/47

Conto!:Suatu nuklida radioakti tela! disimpan selama 13!ari dan ternata dari 4,. gram nuklida tsb tela!tersisa sebanak 3,. gram$ 0entukan waktu paru!nuklida tsb

awab:- = 3,. gram -o = 4,. gram t = 13 !ari- B -o = R1B.n 3,. B 4,. = R1B.n

1B1/ = R1B.n

, maka n = 55 = t B t1B. = 1333 B t1B.t1B. = .< !ari


39/47

Conto!:Suatu Eat radioakti mula"mula menunjukkankeaktian .$533 dps$ Setela! 13 ta!unkeaktianna menjadi 433 dps$ 7erapa waktuparu! Eat radioakti itu8

awab:Ao = .$533 dps A = 433 dps t = 13 ta!unA B Ao = R1B.n

433 B .533 = R1B.n

1B& = R1B.n

, maka:n = 4 se!ingga : 4 = t B t1B. = 13 B t1B. t 1B. = 4,44 ta!un


40/47

@osor"4., radioisotop ang digunakan padaterapi leukimia mempunai waktu paru!15,./ !ari$ itung berapa persen @osor"4.

ang tersisa setela! 4< !ari$

Conto! .:


41/47

? k ! b d d k


42/47

?aktu paru! bisa menjadi sangat pendek atausangat panjang$ 0abel berikut menunjukkan%aktu paruh t1!2" dari beberapa jenis isotop

radioaktif$

Radioisotop Radiasi $an&

(ipan'arkan

Waktu Paruh

t 1!2 " %r"25 K 1,5 detikDn"... J 4,& !ariI"141 K & !ari

Co"/3 T


43/47

waktu paru! penting untuk diketa!ui, sebabdapat digunakan untuk menentukan kapan suatu

ba!an radioakti aman untuk ditangani$Aturanna adala! suatu ;uplikan dinatakanaman bila radioakti#itasna tela! turun

sampai di bawa! batas pengamatan (initerjadi setela! 13 kali waktu paru!) $

jika radioakti Iodin"141 (I"141) dengan

waktu paru! (t1B.) = & !ari dimasukkan kedalam tubu! guna mengobati kanker t!roid,ba!an ini akan !ilang dalam 13 kali waktuparu! atau &3 !ari pela;ak medis


44/47

penentuan usia benda"benda kuno$

Selama suatu organisme !idup, jumla! isotop C"15dalam struktur selna akan tetap konstan$ 0etapi,bila organisme tersebut mati, jumla! C"15 mulaimenurun$ ara ilmuwan kimia tela! mengeta!ui

waktu paru! dari C"15, aitu 43 ta!un$ engandemikian, mereka dapat menentukan berapa lamaorganisme tersebut mati Pela'akanradioaktif


45/47

" menentukan usia kerangka ang ditemukan disitus"situs arkeologi$

-mengeta!ui usia S!roud o 0urin (kain kaandari 0urin) , aitu sepotong kain linenpembungkus maat manusia dengan gambaranseorang manusia ter;etak diatasna7a!an pembungkus -abi Isa$ada 12&&, itentang ba!wa ba!an pd 1.33"1433 SM bukan kain kaan nabi Isa $

'ntuk benda"benda mati, para ilmuwan kimiamenggunakan isotop lainna, seperti %alium 53(%"53)$

%esimpulan %imia Inti


46/47

%esimpulan %imia Inti


47/47

Documents

Kuliah, (I) Reaksi Kimia Inti dan Radiokima.pptx