Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013 Cikgu Khairul Anuar, ... Isotop-isotop bagi suatu unsur yang sama menunjukkan sifat kimia yang sama

  • View
    236

  • Download
    15

Embed Size (px)

Transcript

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 1

    BAB 5 KERADIOAKTIFAN

    5.1 Nukleus sesuatu atom

    Komposisi nukleus suatu atom

    Model atom

    Rutherford-Bohr

    Nukleus suatu atom terdiri daripada nukleon-nukleon.

    Nukleon terdiri daripada proton yang bercas positif dan neutron tidak bercas.

    Nukleon Nilai cas (C) Jenis cas

    Jisim relatif

    Jisim sebenar

    (kg) Proton +1.6 x 10-19 Positif 1 1.67 x 10-27

    Neutron 0 Neutral 1 1.67 x 10-27

    Nombor proton dan nombor nukleon Nombor proton suatu unsur ialah bilangan proton yang terdapat di dalam nukleus

    atom unsur itu. Nombor proton diwakili oleh simbol Z. Nombor proton, Z juga dikenali sebagai nombor atom.

    Nombor nukleon suatu unsur ialah jumlah bilangan proton dan bilangan neutron

    yang terdapat di dalam nukleus atom unsur itu. Nombor nukleon wakili oleh simbol A.

    Nombor nukleon, A juga dikenali sebagai nombor jisim. Maka,

    Definisi nuklid

    Nuklid ialah suatu spesies nukleus atom yang mempunyai bilangan proton dan bilangan neutron yang tertentu.

    Simbol bagi suatu nuklid tertentu boleh dinyatakan dengan menggunakan simbol nuklid berikut:

    XAZ X ialah simbol kimia bagi suatu unsur. Contohnya H ialah simbol bagi hidrogen

    dan C ialah simbol bagi karbon.

    Sub-sub atom seperti proton, neutron dan elektron juga boleh ditulis dalam bentuk simbol nuklid.

    Simbol nuklid bagi proton ialah p11 , simbol nuklid bagi neutron ialah n10 dan simbol nuklid bagi elektron ialah e01- .

    Bagi suatu atom yang neutral, bilangan proton adalah sama dengan bilangan elektron. Maka bilangan elektron yang mengelilingi nukleus bagi suatu atom neutral sama dengan nilai nombor proton, Z.

    + + +

    +

    Bilangan neutron, N = nombor nukleon, A nombor proton, Z

    Nombor nukleon Nombor proton

    Simbol kimia

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 2

    Tentukan nombor nukleon, nombor proton dan bilangan neutron bagi nuklid-nuklid berikut:

    Unsur Simbol unsur Nombor nukleon, A Nombor proton, Z

    Bilangan neutron, N

    Hidrogen H11 Karbon C126 Oksigen O168 Helium He42

    Uranium U23892 Radium Ra22688 Thorium Th23290

    Definisi Isotop

    Isotop adalah nuklid-nuklid (nukleus-nukleus atom) bagi suatu unsur yang sama yang mempunyai bilangan proton, Z yang sama, tetapi nombor nukleon, A yang berlainan.

    Unsur hidrogen mempunyai tiga jenis isotop yang wujud secara semula jadi iaitu protium (hidrogen), deutrium dan tritium.

    Nama isotop

    Simbol isotop

    Struktur nukleus

    Nombor nukleon, A

    Nombor proton, Z

    Nombor neutron, N

    Protium (hidrogen) H

    11

    1 1

    Deuterium H21

    2 1

    Tritium H31

    3 1

    Isotop-isotop bagi suatu unsur yang sama menunjukkan sifat kimia yang sama kerana bilangan proton dan bilangan elektron yang dimiliki oleh atom neutral adalah sama.

    Bagaimanapun, isotop-isotop bagi suatu unsur yang sama menunjukkan sifat fizik yang berlainan disebabkan oleh jisim yang berlainan.

    Contoh : Simbol nuklid bagi satu nukleus Protactinium-231diberikan seperti yang berikut:

    Pa23191 Tentukan bilangan proton dan bilangan neutron di dalam nukleus tersebut. Penyelesaian:

    +

    +

    +

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 3

    5.2 Pereputan radioaktif

    Keradioaktifan Keradioaktifan ialah proses pereputan nukleus yang tidak stabil dengan

    memancarkan sinaran radioaktif untuk menjadi nukleus yang lebih stabil secara spontan dan rawak.

    Proses pereputan radioaktif berlaku secara spontan kerana ia tidak dikawal dan berlaku dengan sendiri serta tidak dipengaruhi oleh keadaan fizikal seperti suhu dan tekanan.

    Proses pereputan radioaktif dikatakan berlaku secara rawak kerana sinaran yang

    dipancarkan tidak berlaku pada selang masa yang sekata dan tidak boleh diramal ia berlaku.

    Isotop-isotop yang mempunyai nukleus yang tidak stabil dikenali sebagai

    radioisotop.

    Jadual berikut menunjukkan contoh-contoh isotop stabil dan radioisotopnya. Lengkapkan jadual ini dengan simbol nuklid bagi setiap radioisotop.

    Isotop stabil Simbol Radioisotop Simbol Karbon-12 C126 Karbon-14 Natrium-23 Na2311 Natrium-24 Kobalt-59 Co5927 Kobalt-60

    Plumbum-207 Pb20782 Plumbum-210

    Tiga jenis sinaran radioaktif yang boleh dikeluarkan oleh nukleus yang tidak stabil semasa reputan radioaktif ialah: (a) Zarah alfa ()

    Zarah alfa ialah nukleus helium ( He42 ) dan bercas positif

    (b) Zarah beta () Zarah beta ialah elektron ( e01- ) yang bergerak dengan laju dan bercas negatif

    (c) Sinar gama () Sinar gama ialah gelombang elektromagnet yang berfrekuensi tinggi dan tidak bercas.

    Perbandingan ciri-ciri bagi tiga jenis sinaran radioaktif

    Perbandingan tiga jenis sinaran radioaktif boleh dibuat dengan membincangkan sifat semulajadi mereka iaitu dari segi: (a) Kesan pengionan (b) Kuasa penembusan (c) Pemesongan oleh medan elektrik (d) Pemesongan oleh medan magnet (e) Julat pancaran di dalam udara

    Perbezaan sifat-sifat semulajadi sinaran radioaktif ini membolehkan kita

    mengesan sinaran radioaktif dengan menggunakan pengesan sinaran radioaktif tertentu seperti pembilang bunga api, kebuk awan dan tiub Geiger-Mller.

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 4

    (a) Kesan pengionan Sinaran radioaktif seperti zarah alfa (), zarah beta () dan sinar gama () boleh

    mengionkan molekul-molekul udara di sekelilingnya ketika bergerak merentasi molekul-molekul udara.

    Kuasa pengionan ialah keupayaan sesuatu sinaran radioaktif menyesarkan elektron daripada molekul udara bagi menghasilkan satu pasangan ion.

    Contoh kesan pengionan oleh zarah alfa, terhadap molekul udara:

    Zarah alfa () mempunyai kuasa pengionan yan paling tinggi kerana ia

    mempunyai jisim yang paling besar berbanding zarah beta () dan sinar gama ().

    Sinar gama () mempunyai kuasa pengionan yang paling rendah kerana sinar gama () tidak mempunyai jisim dan merupakan gelombang elektromagnet yang membawa tenaga yang tinggi.

    (b) Kuasa penembusan Kuasa penembusan sinaran radioaktif merujuk kepada keupayaan sinaran itu

    untuk melepasi dan menembusi sesuatu halangan.

    Kuasa penembusan dipengaruhi oleh kuasa pengionan. Semakin tinggi kuasa pengionan, semakin rendah kuasa penembusan sesuatu sinaran.

    Zarah alfa () boleh dihentikan dengan menggunakan sehelai kertas sahaja

    kerana kuasa penembusan zarah alfa yang sangat rendah. Zarah beta () pula boleh dihalang dengan menggunakan kepingan logam nipis

    seperti aluminium setebal 3 mm.

    Sinar gama () mempunyai kuasa penembusan paling tinggi tidak dapat dihalang sepenuhnya tetapi keamatannya boleh dikurangkan dengan menggunakan kepingan plumbum atau dinding konkrit yang cukup tebal.

    Elektron

    Proton Neutron

    Zarah

    Neutron

    Elektron

    Proton

    +

    Zarah alfa ()

    Zarah beta ()

    Sinar gama ()

    Kertas aluminium Plumbum

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 5

    (c) Pemesongan oleh medan elektrik Apabila suatu sinaran melalui suatu medan elektrik, lintasan sinaran radioaktif

    tersebut boleh mengalami perubahan arah.

    Zarah alfa () yang bercas positif akan dipesongkan ke arah plat negatif dan zarah beta () yang bercas negatif akan dipesongkan ke arah plat positif.

    Sinar gama () tidak dipengaruhi oleh medan elektrik kerana ia merupakan

    gelombang elektromagnet dan tidak bercas.

    Pemesongan zarah beta () lebih ketara daripada pemesongan zarah alfa (). Ini kerana jisim zarah beta () adalah jauh lebih kecil daripada jisim zarah alfa ().

    Inersia zarah beta () yang lebih kecil menyebabkan zarah beta () lebih mudah dipesongkan.

    (d) Pemesongan oleh medan magnet Cas yang dibawa oleh suatu sinaran radioaktif menyebabkan sinaran tersebut

    terpesong di dalam suatu medan magnet.

    Zarah alfa () dan zarah beta () dipesongkan pada arah yang berbeza kerana membawa cas yang berlainan.

    Zarah beta () mengalami pemesongan yang lebih ketara kerana jisim relatif yang

    kecil berbanding zarah alfa ().

    Sinar gama () tidak dipesongkan oleh medan magnet kerana tidak membawa sebarang cas.

    Arah pesongan sinaran ditentukan dengan menggunakan Petua Tangan Kiri

    Fleming.

    Arah medan magnet masuk ke arah kertas

    Arah medan magnet keluar dari arah kertas

    ( )

    ( + )

    Sumber bahan radioaktif

  • Modul Pengajaran Fizik Tingkatan 5 Tahun 2013

    Cikgu Khairul Anuar, SMK Seri Mahkota, Kuantan. 6

    Ciri-ciri sinaran radioaktif

    Ciri-ciri Zarah alfa () Zarah beta () Sinar gama () Sifat semulajadi

    Nukleus helium

    Elekron

    S