Fisika Inti dan Radioaktif

Fisika Inti dan RadioaktifKelompok IIIDiksi Disti Aji Ikhsanti(07)Riyadlotul Ula(18)Siska Dewi Purbasari(22)Yoga Adi Pamungkas(25)

MateriPartikel Penyusun IntiRadioaktifitasPeluruhanReaksi IntiReaksi Fisi dan FusiFisika Inti dan RadioaktifRadiasi

Partikel Penyusun IntiXAZX = Jenis UnsurZ= Jumlah ProtonA = Jumlah Proton dan NeutronN = Jumlah NeutronInti AtomA= Nomor MassaZ= Nomor AtomMenurut BohrAtom

Pengelompokan NuklidaNukleon atau nuklida yang disimbolkan dengan (X) diklasifikasikan berdasarkan kestabilan dan kepadatannya di alam serta berdasarkan kesamaan jumlah A,Z,NBerdasarkan kestabilan nuklida dapat dikelompokkan sebagai berikut :

RadionuklidaIsotopProton (nomor atom) sama, neutron tidak samaIsobarNomor masa sama, proton berbedaIsotonNeutron samaNuklida stabilNomor Atom dan Nomor Masa Selalu TetapNuklidaSifat kimia: ditentukan oleh numor atom (jumlah elektron kulit terluar)Sifat Fisika: ditentukan oleh jumlah netron pada inti atom

NamaSimbolMassa (sma)Neutron1,008665Proton1,007825Deteron2,014102Triton3,016049Helium-33,016029Helium-44,002602Alfa4,0026Lithium-66,0151Lithium-77,0160Berillum-88,0050Berillium-99,0121Boron-1010,0129Boron-1111,0093Carbon-1212,0000Carbon-1313,0033Carbon-1414,0030

Massa Atom, Defek Massa dan Energi Ikat IntiUntuk mengukur massa sebuah atom digunakan spekrometer. Cara kerja spekrometer, atom diionkan lalu di lewatkan dengan kecepatan tertentu pada daerah yang mempunya medan magnet. Akibat gaya lorentz ion akan menempuh lintasan melingkar dengan jari-jari r. dari teori mekanika dan teori magnet dapat diketahui massa ion.Karena ion diercepat menggunakan medan listrik E medan magnet pemercepat B0 maka kecepatan yang dihaslkan adalah v=E/B0 dengan persamaan

ket: m= massa atomq= muatanB= medan magnet pembelokB0 = medan magnet pemercepatE = medan listrik pemercepatR = jari-jari lintasan atom

7

karena kecilnya massa atom, biasanya dinyatakan dalam satuanmasa (sma) atau atomic mass unit (amu)

PartikelMuatanMassa (kg)Massa (sma)Proton+e1,007276938Neutron01,008665939Elektron-e0,0005490,511

Karena masa elektron sangat kecil, maka masa atom dianggap sama dengan jumlah total masa nukleon-nukleonnya.Selisih antara massa Proton dan Neotron di dalam inti atom disebut defek massa (m)Defek masa ini menyatakan energi dalam inti atom atau disebut energi ikat inti.Hukum kesetaraan masa dan energi adalah :

Dimana:E = energi ikat inti (J)m= defek masa (kg)c =

Untuk m dalam sma diperoleh :E = m (931 MeV/sma)

Dari lambang dengan A dan Z masing-masing adalah nomor massa dan atom diperoleh energi ikat inti :

Dimana

Massa atom dari berbagai unsur yang diperoleh dari pengukuran spekrometer diantaranya :

Nomor atom (Z)UnsurLambangNomor massa (A)Massa atom (sma)1HidrogenH11,007825DeteriumD22,014102TritiumT33,0160492HeliumHe33,01602944,0026023LithiumLi66,01512177,0160036KarbonC1111,0114331212,0000001313,0033551414,0032428OksigenO1515,0030651615,9949151817,99916010NeonNe2019,9924352221,99138311NatriumNa2221,9944342322,9897672423,990961

RadioaktifitasRadioaktifitas merupakan pemancaran sinar radioaktif (alfa, beta, gamma) secara spontan oleh inti-inti yg tidak stabil (misal U-238) menjadi inti-onto yang lebih stabil.Inti yang memancarkan disebut inti induk. Inti baru yang terjadi disebut inti anak.

12

Sinar alfa , menghasilkan inti anak berkurang no massa=4 dan no atom berkurang =2 Sifatnya :Dapat menghitamkan film dengan jejak garis lurusMemiliki daya tembus paling lemahMemiliki daya ionisasi paling kuatDapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet

Sinar Alfa

Sinar beta, menghasilkan inti anak no massa tetap dan no atom bertambah =1 Sifatnya :Mempunyai daya tembus besarDaya ionisasi lebih lemah dari alfaDapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnetMempunyai jangkauan di udara lebih besar

Sinar Beta

Sinar gama, terjadi jika inti-inti yang dihasilan dari peluruhan alfa dan beta berada dalam tingkat eksitasi bertransisi ke tingkat dasarSifatnya :Tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrikPanjang gelombang lebih kecil dari sinar X, sehingga daya tembusnya lebih besarDaya ionisasinya lebih lemahKecepatannya sama dengan kecepatan cahaya di ruang hampa

Sinar Gama

Sinar radio aktif yang melewati keeping setebal x akan mengalami penurunan intensitas.Intensitas Sinar Radioaktif

Peluruhan (Disintegrasi)Adalah peristiwa pecahnya inti radioaktif secara sepontan yang memancarkan sinar radioaktif.Peluruhan dirumuskan :

Masing-masing inti radioaktif meluruh dengan laju yang berbeda, masing-masing mempunyai konstanta peluruhan sendiri (). Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa jumlah N berkurang seiring dengan peluruhan.

= tetapan peluruhan

Masing-masing atom "hidup" untuk batas waktu tertentu sebelum ia meluruh, dan rerata waktu hidup adalah rerata aritmatikadari keseluruhan waktu hidup atom-atom material tersebut.Parameter yang lebih biasa digunakan adalahwaktu paruh. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan sebuah inti radioatif untuk meluruh menjadi separuh bagian dari sebelumnya. Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan adalah sebagai berikut:Hubungan waktu paruh dengan konstanta peluruhan menunjukkan bahwa material dengan tingkat radioaktif yang tinggi akan cepat habis, sedang materi dengan tingkat radiasi rendah akan lama habisnya.

Waktu paruh terjadi apabila jumlah inti atom sudah meluruh pada saat T adalah Hubungan antara jumlah inti atom radioaktif sebelum meluruh (N0) dengan jumlah inti atom setelah meluruh atau (N) dan waktu paruh (T), dapat dirumuskan :

Waktu Paro

Aktivitas (kecepatan disintegrasi) adalah besaran yang menyatan jumlah peluruhan yang terjadi setiap detik.Jika N adalah jumlah atom radioaktif, maka laju peluruhan :Dapat dinyatakan dalam persamaan :

Aktifitas Radioaktif

Dimulai dari dan berakhir dengan A = 4n

Dimulai daridan berakhir dengan A = 4n + 3

Dimulai dari dan berakhir dengan A = 4n + 2

Dimulai daridan berakhir dengan A = 4n + 1

Emulsi filmPencacah geiger mullerKamar kabut wilsonsintilatorAlat-Alat Deteksi Radioaktifitas

Reaksi IntiReaksi inti adalah interaksi partikel penembak dengan suatu inti target.Reaksi dapat berupa penghamburan projektil atau eksitasi inti target yang diikuti oleh transformasi inti menjadi inti yang lain dengan cara menangkap atau melepaskan partikelPrinsip dari reaksi inti adalah menyetarakan jumlah nomor atom dan nomor masa ruas kanan dan ruas kiri.Ernest Rutherford pada 1919 memborbardir atom Hidrogen dengan sinar alfa menghasilkan isotop oksigen.

Yang kemudian dapat ditulis dengan :atauDan secara umum persamaan reaksi dapat ditulis dalam bentuk :

X+a Y+b+QAtauX (a,b) YX = inti sasarana = partikel penembakY = inti baru yang dihasilkanb = partikel yang dihasilkanQ = energi reaksi (energi kalor)

Berdasarkan kesetaraan massa dan energi, harga energi reaksi inti Q dirumuskan

Atau

Jika :Q > 0: disebut reaksi eksoterm (melepas energi)Q < 0: disebut reaksi indoterm (menyerap energi)

Pembentukan Radioaktif dari Reaksi IntiIsotop radioaktif dapat diproduksi melalui suatu reaksi inti. Proses pembentukan isotop baru dilakukan dengan penembakan isotop yang stabil dengan suatu partikel.Sebagai contoh, pembentukan isotop radioaktif dari reaksi :

Reaksi Fisi dan FusiReaksi Fisi (Pembelahan)Terjadi ketika sebuah inti berat membelah menjadi dua inti yang lebih ringan disertai energi yang cukup tinggiHal-hal yang terjadi dalam reaksi fisi : inti atom membelah menjadi dua atom lain yang massanya lebih kecilinti atom membelokan energi dalam jumlah yang besarinti atom memancarkan beberapa neutron

Reaksi Fusi (Penggabungan)Penggabunab dua inti ringan, misalnya hidrogen, menjadi intiyang lebih berat massa diam inti yang lebih kecil dari pada jumlah massa diam inti yang bergabung. Kehilangan massa tersebut akan menimbulkan energi. Fusi hanya terjadi jika inti yang bergabung tersebut mempunyai energi yang besar dan temperaturnya tinggi sampai jutaan derajat Kelvin, sehingga disebut reaksi termonuklir.Temperatur saat energi yang dihasilkan pada fusi lebih besar dari energi yang diperlukan untuk mengadakan fusi disebut temperatur kritis.

RadiasiRadiasi merupakan suatu bentuk energi yang dipancarkan dan memberikan seluruh atau sebagian dari energinya. Energi yang dipancarkan berupa sinar , , , sinar-x dan partikel lainnya.

Sinar kosmik yangberasal dari luar angkasaUnsur-unsur radioaktif alam yang terkandung didalam kerak bumi.Tulang-tulang binatang atau tulang manusia yang mengandung unsur kalium.Sumber radiasi buatan : alat-alat kedokteran (seperti sinar x), radio terapi, reaktor nuklirSumber-Sumber Radiasi

Ukuran satuan untuk radiasi adalah rem atau merm. Secara rata-rata manusia menerima dosis radiasi 200 mrem/tahun dengan presentase :Dosis Maksimum yang DiperbolehkanJenis RadiasiPresentaseRadiasi Alam67,6 %Radio Terapi30,7 %Radioaktif Jatuhan0,6 %Radioaktif Buatan0,45 %Radioaktif dari Instalasi Nuklir0,15 %Sumber Radiasi lain0,5%

Radioaktif Sebagai PerunutBidang kedokteran; diagnosaBidang industri; pelumas/oli Hidrologi; kecepatan arus,kebocoran pipaBiologis; mekanisme fotosintesis

Radioisotop sebagai sumber RadiasiBidang Kedokteran; sterilisasi, terapi tumor/kankerPertanian; teknik jantan mandul, pemuliaan tanaman, penyimpanamakananBidang industri; pemeriksaan tanpa merusak, mengontrol ketebalan bahan, pengawetan makanan

Manfaat RadiasiRadioisotop

Thank You