Upload
sudah-disma-saja
View
460
Download
18
Embed Size (px)
Citation preview
1104/13/2304/13/23
Pend. Fisika Inti (PAF 08312)
Kuliah ke-Kuliah ke-44Successive
Disintegration
04/13/23 2
Aturan Umum Proses Aturan Umum Proses PeluruhanPeluruhan
Proses perubahan suatu unsur menjadi Proses perubahan suatu unsur menjadi unsur lain, dinamakan peluruhan spontan unsur lain, dinamakan peluruhan spontan ((spontaneous decay) spontaneous decay) atau transmutasi atau transmutasi ((transmutation)transmutation)
Nomor massa unsurNomor massa unsur, , AA, kedua ruas , kedua ruas persamaan persamaan harus samaharus sama. .
Nomor atom unsur, Nomor atom unsur, ZZ, kedua ruas persamaan , kedua ruas persamaan juga harus samajuga harus sama
Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Massa-Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Massa-Energi dan kekekalan Momentum.Energi dan kekekalan Momentum.
3304/13/2304/13/23
Peluruhan AlphaPeluruhan Alpha
Jika sebuah atom/inti memancarkan partikel alfa Jika sebuah atom/inti memancarkan partikel alfa (alpha (alpha particle)particle), maka akan kehilangan dua proton dan dua buah , maka akan kehilangan dua proton dan dua buah neutronneutron
N turun/berkurang 2N turun/berkurang 2 Z turun/berkurang 2Z turun/berkurang 2 A turun/berkurang 4A turun/berkurang 4
Skema Peluruhan Alfa :Skema Peluruhan Alfa :
X dinamakan inti induk (X dinamakan inti induk (parent nucleus)parent nucleus) Y dinamakan inti anak (Y dinamakan inti anak (daughter nucleus)daughter nucleus)
HeYX 42
4A2Z
AZ
4404/13/2304/13/23
Peluruhan Alpha (Peluruhan Alpha (Alpha DecayAlpha Decay))
Peluruhan Peluruhan 226226RaRa
Umur paroh peluruhan ini Umur paroh peluruhan ini adalah 1600 tahun. adalah 1600 tahun. Sisa mass berubah menjadi Sisa mass berubah menjadi energi kinetik energi kinetik Momentum dari kedua partikel Momentum dari kedua partikel sama dan geraknya sama dan geraknya berlawanan arah.berlawanan arah.
HeRnRa 42
22286
22688
5504/13/2304/13/23
Beta DecayBeta Decay
Pada peluruhan beta, Pada peluruhan beta, inti anak (daughter nucleus) inti anak (daughter nucleus) mempunyai jumlah nukleon yang sama dengan inti induk mempunyai jumlah nukleon yang sama dengan inti induk (parent), tetapi nomor atomnya berbeda satu.(parent), tetapi nomor atomnya berbeda satu.
Pemancaran (emisi) elektron tersebut Pemancaran (emisi) elektron tersebut berasal dari intiberasal dari inti
Proses ini terjadi apabila neutron berubah menjadi Proses ini terjadi apabila neutron berubah menjadi proton dan elektron proton dan elektron
Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Energi Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Energi
6604/13/2304/13/23
Peluruhan Beta – Energy ElectronPeluruhan Beta – Energy Electron
Energy yang dibebaskan pada Energy yang dibebaskan pada peluruhan beta hampir semuanya peluruhan beta hampir semuanya menjadi energi kinetik elektronmenjadi energi kinetik elektronHasil Eksperimen menunjukkan Hasil Eksperimen menunjukkan bahwa beberapa elektron energi bahwa beberapa elektron energi sebesar energi kinetik tersebutsebesar energi kinetik tersebutUntuk menghitung kehilangan Untuk menghitung kehilangan energi “missing energy”, pada energi “missing energy”, pada 1930 Pauli, mengajukan 1930 Pauli, mengajukan keberadaan partikel lain. keberadaan partikel lain. Enrico Fermi menamakan partikel Enrico Fermi menamakan partikel ini partikel ini partikel neutrinoneutrinoSifat-sifat neutrino :Sifat-sifat neutrino :
Tidak bermuatan listrik Tidak bermuatan listrik Massa lebih kecil dari elektron, Massa lebih kecil dari elektron,
tetapi tidak mungkin nol tetapi tidak mungkin nol Mempunyai Spin = Mempunyai Spin = ½½ Interaksinya dengan materi sangat Interaksinya dengan materi sangat
lemah lemah
7704/13/2304/13/23
Beta DecayBeta Decay
Skema Peluruhan Beta Skema Peluruhan Beta
merupakan simbol dari merupakan simbol dari neutrinoneutrino merupakan simbol dari merupakan simbol dari antineutrinoantineutrino
Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta dipancarkan pasangan partikel, yaitu : dipancarkan pasangan partikel, yaitu :
Elektron dan antineutrinoElektron dan antineutrino Positron dan neutrinoPositron dan neutrino
eYX
eYXA1Z
AZ
A1Z
AZ
8804/13/2304/13/23
Peluruhan Gamma (Peluruhan Gamma (Gamma DecayGamma Decay))
Sinar Gamma (Gamma rays) dipancarkan oleh inti yang tereksitasi dan Sinar Gamma (Gamma rays) dipancarkan oleh inti yang tereksitasi dan kembali lagi ke tingkat energi yang lebih rendah (lower energy state)kembali lagi ke tingkat energi yang lebih rendah (lower energy state)
Serupa dengan proses elektron yang berpindah “jumps” ke tingkat energi Serupa dengan proses elektron yang berpindah “jumps” ke tingkat energi rendah dan memancarkan photonrendah dan memancarkan photon
Keadaan inti yang tereksitasi dihasilkan oleh lompatan “jumps” baik Keadaan inti yang tereksitasi dihasilkan oleh lompatan “jumps” baik proton maupun neutronproton maupun neutronTingkat energi inti tereksitasi dapat disebabkan oleh tumbukan seperti Tingkat energi inti tereksitasi dapat disebabkan oleh tumbukan seperti pada pemancaran partikel alpha atau beta pada pemancaran partikel alpha atau beta Contoh peluruhan beurutan (decay sequence)Contoh peluruhan beurutan (decay sequence)
Tahap pertama pemancaran beta (beta emission)Tahap pertama pemancaran beta (beta emission) Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission)Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission)
C* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasiC* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasi Emisi Gamma, tidak merubah baik A maupun ZEmisi Gamma, tidak merubah baik A maupun Z
C*C
e*CB126
126
126
125
9904/13/2304/13/23
Hukum Peluruhan BerurutanHukum Peluruhan Berurutan ((Successive DisintegrationSuccessive Disintegration))
Isotop Radioaktif alami maupun buatan dapat berlangsung Isotop Radioaktif alami maupun buatan dapat berlangsung secara berturut-turut. Inti induk meluruh menjadi inti anak secara berturut-turut. Inti induk meluruh menjadi inti anak ((daughterdaughter), dan inti anak akan meluruh lagi menjadi inti ), dan inti anak akan meluruh lagi menjadi inti cucu (cucu (grand-daughtergrand-daughter), dan seterusnya. ), dan seterusnya.
Pada saat, Pada saat, tt , sejumlah N , sejumlah N11 atom unsur induk, meluruh atom unsur induk, meluruh
dengan konstanta peluruhan dengan konstanta peluruhan 11. . N2 adalah jumlah atom N2 adalah jumlah atom
unsur anak yang meluruh dengan konstanta peluruhan unsur anak yang meluruh dengan konstanta peluruhan 1 1
menjadi inti stabil.menjadi inti stabil.
Pada saat t = 0, diasumsikan NPada saat t = 0, diasumsikan N11= N= N1010, dan N, dan N22 = N = N2020 = 0. = 0.
111 N
dt
dN ,22112 NN
dt
dN 223 N
dt
dN
101004/13/2304/13/23
Successive DisintegrationSuccessive Disintegration
to eNN 1
1
,2210122112 1 NeNNN
dt
dN t
teNNdt
dN1
101222 atau
Kedua ruas persamaan tersebut dikalikan dengan faktor : e2 t
tttt eeNeNdt
dNe 2122 .10122
2
atau
tt eNeNdt
d )(1012
122
111104/13/2304/13/23
Lanjutan Lanjutan
CeNeN tt
)(10
12
12
122
Dengan pengintegralan diperoleh :
C adalah konstanta integrasi
Harga C diperoleh dari kondisi : N2 = N20 = 0, pada saat t = 0, sehingga diperoleh :
1012
1 NC
tt eeNN 2110
12
12
Substitusi harga C ke dalam persamaan akan diperoleh :
Peluruhan Berurutan
N1
N2N3
100
t ( jam )
44Ru105 45Rh105 46Pd105 (Stabil)
04/13/23 13
Soal Latihan
• Terdapat peluruhan radioaktif berantai :
Nd149 ----> Pm149 -----> Sm149 (stabil) t1/2 = 1,8 jam t1/2 = 50 jam
• Jika pada saat t = 0 (awal), terdapat sejumlah 106 atom Nd, tentukanlah !– Jumlah atom Nd, Pm dan Sm setelah 5 jam peluruhan
– Kapan Pm mencapai jumlah maksimum
– Gambarkan grafik peluruhan berantai tersebut
– Berapa gram dihasilkan unsur Sm setelah 10 jam.