Presentasi

Kimia

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2014PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2014

JUNANDO PANDIANGANJUNANDO PANDIANGAN

Kimia Inti dan Radioaktif

Unsur Radioaktif adalah unsur yang dapat memancarkan radiasi secara spontan.

Radiasi adalah sejenis sinar tetapi memiliki energi yang besar dan daya tembus yang tinggi.

Radiasi yang dipancarkan zat radioaktif terdiri dari 3 jenis partikel:

• Sinar alfa 2α4

• Sinar beta -1β 0

• Sinar gama 0γ 0 +

α

γ

β

SIFAT-SIFAT SINAR RADIOAKTIFSIFAT-SIFAT SINAR RADIOAKTIF

1. Sinar Alfa ( 2α4 atau 2He4 )

Memiliki 2 proton dan 2 neutron sehingga bermassa 4. Dalam medan listrik berbelok ke kutub negatif,

menunjukkan sinar alfa bermuatan positif. Berdaya tembus kecil. Memiliki radiasi sekitar 1,5 x 107 m/s (sekitar 1/20 kali

kecepatan cahaya). Jika suatu zat padat yang dapat memancarkan sinar alfa

ditempatkan dalam tabung hampa udara, perlahan-lahan tabung tersebut penuh dengan gas helium.

1. Sinar Alfa ( 2α4 atau 2He4 )

Memiliki 2 proton dan 2 neutron sehingga bermassa 4. Dalam medan listrik berbelok ke kutub negatif,

menunjukkan sinar alfa bermuatan positif. Berdaya tembus kecil. Memiliki radiasi sekitar 1,5 x 107 m/s (sekitar 1/20 kali

kecepatan cahaya). Jika suatu zat padat yang dapat memancarkan sinar alfa

ditempatkan dalam tabung hampa udara, perlahan-lahan tabung tersebut penuh dengan gas helium.

2. Sinar Beta ( -1β0 atau -1e0 )2. Sinar Beta ( -1β0 atau -1e0 )

Dalam medan listrik berbelok ke kutub positif, menunjukkan sinar beta bermuatan negatif.

Beradaya tembus lebih besar dari pada sinar alfa. Sinar beta dapat menembus logam Al (100 kali daya tembus sinar alfa).

Laju perambatan sinar beta mendekati kecepatan cahaya.

Bermassa sangat kecil sekitar 5,5 x 10-4 sma atau sekitar 1/2000 sma, sehingga dianggap tidak bermassa.

Dalam medan listrik berbelok ke kutub positif, menunjukkan sinar beta bermuatan negatif.

Beradaya tembus lebih besar dari pada sinar alfa. Sinar beta dapat menembus logam Al (100 kali daya tembus sinar alfa).

Laju perambatan sinar beta mendekati kecepatan cahaya.

Bermassa sangat kecil sekitar 5,5 x 10-4 sma atau sekitar 1/2000 sma, sehingga dianggap tidak bermassa.

3. Sinar Gamma ( 0γ0 ) Adalah sinar bergelombang

elektromegnetik berenergi tinggi dengan panjang gelombang yang pendek.

Tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik, menunjukkan bahwa sinar gamma tidak bermuatan.Berdaya tembus besar, yaitu 10.000 kali daya tembus sinar alfa. Sinar gamma dapat menembus logam Pb setebal 20 – 25 cm.Sinar gamma tidak memiliki massa.

3. Sinar Gamma ( 0γ0 ) Adalah sinar bergelombang

elektromegnetik berenergi tinggi dengan panjang gelombang yang pendek.

Tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik, menunjukkan bahwa sinar gamma tidak bermuatan.Berdaya tembus besar, yaitu 10.000 kali daya tembus sinar alfa. Sinar gamma dapat menembus logam Pb setebal 20 – 25 cm.Sinar gamma tidak memiliki massa.

JENIS-JENIS SINAR RADIOAKTIFJENIS-JENIS SINAR RADIOAKTIF

Jenis Sinar Z A Notasi

1. Sinar alfa2. Sinar beta3. Sinar gamma4. Sinar proton5. Sinar neutron6. Sinar positron7. Sinar deutron8. Sinar triton

2-1010

+111

40011023

2α4 = 2He4

-1β0 = -1e0

0γ0

1p1 = 1H1

0n1

+1β0 = +1e0

1D2

1T3

SEJARAH PENEMUAN RADIOAKTIF

1. Wilhelm Roentgen (1845-1923) Tahun 1895 menemukan sinar X; yaitu sinar yang dihasilkan dari tabung sinar katoda yang berdaya tembus tinggi.

1. Wilhelm Roentgen (1845-1923) Tahun 1895 menemukan sinar X; yaitu sinar yang dihasilkan dari tabung sinar katoda yang berdaya tembus tinggi.

2. Antonie Henri Becquerel (1852-1908) Tahun 1896 melakukan penelitian interaksi sinar matahari dengan mineral Pitchblende. “Menemukan bahwa pancaran sinar zat uranium dilakukan secara spontan”. Zat yang memancarkan sinar tersebut dinamakan zat radioaktif, gejalanya disebut keradioaktifan atau radioaktivitas.

2. Antonie Henri Becquerel (1852-1908) Tahun 1896 melakukan penelitian interaksi sinar matahari dengan mineral Pitchblende. “Menemukan bahwa pancaran sinar zat uranium dilakukan secara spontan”. Zat yang memancarkan sinar tersebut dinamakan zat radioaktif, gejalanya disebut keradioaktifan atau radioaktivitas.

3. Marie Curie(1867-1934)Tahun 1898 bersama suaminya Pierre Curie

menemukan sinar radioaktif polonium dan radium.

3. Marie Curie(1867-1934)Tahun 1898 bersama suaminya Pierre Curie

menemukan sinar radioaktif polonium dan radium.

4. Lord Ernest Rutherford (1871-1937)Tahun 1903 menemukan sinar alfa (α) dan sinar beta (β).

4. Lord Ernest Rutherford (1871-1937)Tahun 1903 menemukan sinar alfa (α) dan sinar beta (β).

5. Wofgang Pauli

Tahun 1930 menemukan partikelneutrino (ν).

5. Wofgang Pauli

Tahun 1930 menemukan partikelneutrino (ν).

6. Paul U. VillardTahun 1956 menemukan sinar gamma (γ).

6. Paul U. VillardTahun 1956 menemukan sinar gamma (γ).

KESETABILAN INTI

Mengapa atom bersifat radioaktif ?

Atom bersifat radioaktif karena intinya tidak stabil, sehingga mudah meluruh/pecah yang disertai pemancaran radiasi.

Proton (+)

Netron (o)

Mengapa proton sebagai penyusun

inti tidak saling tolak menolak/ dapat

menyatu ?

Ada 3 Pendekatan tentang kestabilan inti Atom

1. Pita kesetabilan.

Diidentifikasi perbandingan n/p isotop-isotop yang terdapat di alam.

Contoh

Isotop 6C12 memiliki n=6 dan p= 6 maka n/p = 1

Isotop 11Na23 memiliki n= 12 dan p=11 maka n/p=12/11 = 1,09.

Isotop 20Ca40 mempunyai n=20 dan p=20 maka n/p=1

Dari perhitungan diatas maka diperoleh diagram berikut yang disebut diagram pita kesetabilan.

n/p isotop stabil

82

Catatan:

1. Isotop yang stabil adalah isotop yang memiliki n/p berada pada pita kesetabilan.

2. Isotop dengan No atom lebih dari 82 semua radio aktif.

3. Ada 3 kelompok isotop tidak stabil;

a.Di atas pita kestabilan.

b.Di bawah pita kestabilan

c. Atom berat dengan No > 82

Kecenderungan mencapai kestabilan1. Isotop di atas pita kesetabilan berarti kelebihan n dan kekurangan p.

Maka akan mencapai kesetabilannya dengan cenderung mengubah n menjadi p

0n11p1

-1 β 0+ Memancarkan sinar beta

2. Isotop di bawah pita kesetabilan berarti kelebihan p dan kekurangan n. Maka akan mencapai kesetabilannya dengan cenderung mengubah p menjadi n dengan dua cara:

1p10n1

+1 e 0+ Memancarkan positron

Cara I

Cara II

1p1+ -1e0

0n1

Menangkap elektron dari kulit K

eK

L

Memancarkan sinar X

Cara yang kedua ini lebih sering terjadi, sedangkan cara I jarang sekali terjadi

JENIS RADIASI YANG DIPANCARKAN

A. Peluruhan Alpha ( α ) Pertikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang sangat stabil, dengan notasi atom 4

2 He atau

42α

Contoh;dapat ditulis

B. Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel a. Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß+ ).

contoh;

C. Peluruhan Gamma ( γ ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atom dari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.

Contoh 27Co60m 27Co60 + γ

D. Pembelahan spontanPeluruhan 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:

98Cr254 42Mp108 + 56Ba142 + 4 0n1

E. Pemancaran netronProse peluruhan ini terjadi pada nuklida yang

memiliki kelebihan netron relatif terhadap inti yang stabil.

Contoh:

36Kr87 36Kr86 + 0n1

Proses peluruhan terjadi dengan didahului oleh pemancaran negatron kemudian dilanjutkan dengan pemancaran netron.

Contoh: 35Br87 36Kr87 + -1β0 36Kr86 + 0n1

35Br87 disebut pemancar netron terlambat

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 235U ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500 ton batubara.

Awan cendawan pengeboman Nagasaki, Jepang, 1945, menjulang sampai 18 km di atas hiposentrum.

Reaksi penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi satu inti yang lebih berat.

Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat besar.

Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat.

Pada suhu tersebut tidak terdapat atom melainkan plasma dari inti dan elektron.

Bentuk bom nuklir yang dijatuhkan di Hiroshima dan

Nagasaki

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 20 ribu ton batubara.

Keuntungan reaksi fusi dibandingkan reaksi fisi:◦ Energi yang dihasilkan lebih tinggi◦ Relatif lebih “bersih”, karena hasil reaksi fusi adalah nuklida-

nuklida stabil.

Manfaat Radioaktif

Bidang kedokteran

• I-131 untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, terapi kanker kelenjar tiroid.

• Na-24 untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.

• Xe-133 untuk mendeteksi penyakit paru-paru.

• Ca-47 untuk mendeteksi penyakit pada tulang.

• Fe-59 untuk mempelajari pebentukan sel darah merah.

Bidang Hidrologi

Mempelajari kecepatan aliran sungai.

Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.

Pengukuran Kadar Air Tanah

Bidang Biologis

Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

Mempelajari proses penyerapan air serta sirkulasinya di dalam batang tumbuhan.

Mempelajari pengaruh unsur-unsur hara selain unsur N,P, dan K terhadap perkembangan tumbuhan.

Dampak Radioaktif pencemaran radioaktif adalah suatu

pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh debu radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom serta bom atom. Yang paling berbahaya dari pencemaran radioaktif seperti nuklir adalah radiasi sinar alpha, beta dan gamma yang sangat membahayakan makhluk hidup di sekitarnya.

Efek serta Akibat yang ditimbulkan oleh radiasi zat radioaktif

1. Pusing-pusing2. Nafsu makan berkurang atau hilang3. Terjadi diare4. Badan panas atau demamBerat badan

turun5. Kanker darah atau leukimia6. Meningkatnya denyut jantung atau nadi7. Daya tahan tubuh berkurang sehingga

mudah terserang penyakit akibat sel darah putih   yang jumlahnya berkurang