RADIOAKTIVITAS

ATOM Atom : bagian terkecil suatu elemen yg mrpkn suatu partikel netral,dimana jumlah muatan listrik positif dan negatif sama. MODEL ATOM J.J THOMSON ( 1910 ) ERNEST RUTHERFORD ( 1911 ) NIELS BOHR ( 1913 )

JJ. THOMSON Atom seperti bola yg mengandung muatan positif tersebar secara merata di seluruh volume bola. Elektron yg bermuatan negatif berkeliaran di dlm bola yg bermuatan positif. _ + 2 x 10-8 cm

ERNEST RUTHERFORD Bagian luar dibatasi elektron sedangkan bagian tengah terdapat inti bermuatan positif. Terdapat gaya tarik-menarik antara inti dan elektron Bukti : penembakan lempeng logam dgn sinar radioaktif zat polonium, tampak ada peristiwa hamburan. + -

NIELS BOHR _ + Hampir sama dgn Rutherford,berbeda dlm hal lintasan 1. Elektron dlm gerakannya mengelilingi inti hanya mungkin apabila memiliki momentum sudut sebesar : + _ n = bil kuantum dasar = kons Planck 6,626x10-34 Js 2. Elektron2 bergerak dlm lintasan stasioner tanpa memancarkan energi 3. Elektron dpt pindah dari satu ke lintasan lain sambil memancarkan atau menyerap energi berupa gel. elma sebesar = Perbedaan energi ke-2 lintasan f = frek gel elma

I N T I - + A A X X Z Z Bagian Atom : Elektron Proton Netron Jumlah proton (Z) sama dgn jumlah elektron Jumlah netron (N) Jumlah Nukleon A = Z + N X A Z X A Z atau

Jenis-jenis atom Isotop : Jumlah proton sama tapi netron berbeda Ex. deutrium ( 1H2 ) dan tritium (1H3 ) Isobar : Jumlah Nukleon sama Ex. 1H3 dan 2H3 Isoton : Jumlah Netron sama Ex 1H3 dan 2H3

Inti Atom (Nukleus) : adalah bagian yang bermuatan positif yang berada di pusat atom. Inti atom terdiri dari proton dan neutron, kecuali atom hidrogen. Nomor Atom dan Nomor Massa Nomor atom (Z) menyatakan : Nomor tempat unsur dalam susunan berkala. Jumlah proton di dalam inti Jumlah elektron di kulit (untuk atom netral) Nomor massa (A) menyatakan : Jumlah (proton + neutron) dalam inti Bilangan bulat yang terdekat dengan massa atom (dalam sma) Satuan Massa Atom (u) Suatu satuan massa yang dapat digunakan dalam perhitungan2 nuklir adalah satuan massa atom (u). 1 u = 1,6605 x 10-27 kg = 931,494 MeV/c2

Isotop Di alam, sering terdapat atom2 dari unsur yang sama (Z yang sama) tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda di dalam inti atomnya, yang disebut isotop. Contoh : oksigen biasa terdiri dari 3 isotop, yaitu Radioaktivitas Inti atom di alam dengan Z lebih besar daripada Z timbal, 82, adalah tidak stabil atau radioaktif. Banyak unsur2 buatan dengan Z lebih kecil juga bersifat radioaktif. Sebuah inti atom yang radioaktif secara spontan melepaskan satu atau lebih partikel dalam proses transformasi menjadi inti atom yang berbeda. Stabilitas sebuah inti atom radioaktif terhadap peluruhan spontan diukur dengan waktu-paro t1/2. Waktu-paro didefinisikan sebagai waktu dimana setengah dari sembarang sampel inti atom identik yang besar akan mengalami penguraian. Waktu-paro besarnya tetap untuk setiap isotop. Hanya setengah bahan yang tersisa setelah waktu t1/2: setelah tambahan waktu t1/2 hanya ½ x ½ = ¼ dari bahan yang tersisa. Setelah n waktu-paro berlalu, hanya ( ½ )n bahan yang tersisa.

Terdapat hubungan yang sederhana antara jumlah N atom2 bahan radioaktif yang ada dengan jumlah ΔN yang akan meluruh dalam waktu Δt yang singkat. Itu adalah dimana λ adalah konstanta peluruhan, berhubungan dengan waktu-paro t1/2 melalui Konstanta peluruhan, yang memiliki satuan s-1, dapat dianggap sebagai laju disintegrasi bagian. Besaran ΔN/Δt, yang merupakan laju disintegrasi, disebut aktivitas sampel. Ini setara dengan λN, dan oleh karena itu berkurang secara tetap dengan berjalannya waktu. Satuan SI untuk aktivitas adalah becquerel (Bq), dimana 1 Bq = 1 peluruhan/detik.

Persamaan Nuklir Dalam persamaan kesetimbangan, nomor atom dan nomor massa harus sama pada kedua ruas persamaan. Contoh : Simbol2 n, p, d, α, e, dan γ digunakan untuk menyatakan berturut2 neutron, proton, deuteron, sinar alfa, elektron dan sinar gamma.

Contoh : Berapa banyak proton, elektron dan neutron yang terdapat di dalam (a) 3He, (b) 12C, (c) 206Pb? Lengkapi persamaan2 nuklir berikut : Kobalt-60 seringkali digunakan sebagai sumber radiasi dalam kedokteran. Kobalt memiliki waktu-paro 5,25 tahun. Berapa lama setelah sebuah sampel baru diserahkan, aktivitasnya akan berkurang menjadi (a) sekitar seperdelapan nilai awalnya? (b) sekitar sepertiga nilai awalnya? Uranium-238 adalah radioaktif dan meluruh menjadi sejumlah unsur2 yang berbeda. Partikel2 berikut dipancarkan sebelum inti atom mencapai bentuk stabil: α, β, β, α, α, α, α, α, β, β, α, β, β, dan α. Apakah inti atom stabil akhir? Waktu-paro radium adalah 1,62 x 103 tahun. Berapa lama atom radium meluruh dalam 1 detik dalam 1 gram sampel radium? Berat atom radium adalah 226 kg/kmol.

MUATAN DAN MASSA BAGIAN ATOM Muatan Elektron : 4,8 x 10-8 eV Massa 1 elektron : 9,1 x 10-28 gram Muatan 1 proton : muatan 1 elektron Massa 1 proton : 1,67 x 10-24 gram Muatan 1 netron : 0 Massa 1 netron : massa 1 proton

RADIOAKTIF Inti Radioaktif : Unsur inti atom yg mempunyai sifat memancarkan salah satu partikel alfa, beta atau gamma. Sejarah : 1896 Becquerel : Senyawa uranium yg memancarkan sinar tampak yg dpt menembus bahan yg tdk tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi. 1896 Marie Curie : Bahwa inti uranium memancarkan suatu aprtikel.

NETRON Mrpkn partikel tdk bermuatan listrik yg dihslkan dlm reaktor nuklir, tidak menimbulkan ionisasi,namun menghasilkan energi. Pengurangan energi netron melalui interaksi dgn inti atom : 1. Peristiwa hamburan (scattering). 2. Reaksi inti (masuknya netron kedlm inti sehingga terbentuk sebuah inti yg berisotop. 3. Reaksi fisi ( netron diserap inti,sehingga terbentuk 2 inti menengah dan beberapa netron serta energi ) 4. Peluruhan Inti (inti yg terbentuk akan melepaskan salah satu partikel alfa, proton, deutron atau triton). Untuk pengobatan tumor dngan cairan Boron yg ditembak dgn netron. PROTON Inti suatu zat yang bermuatan positif. Dalam radioterapi untuk menghancurkan kelenjar hipofisis.

SINAR GAMMA Merupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian transisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gamma Inti mula2 1,48 MeV (27Co60) Inti baru 1,31 MeV Inti 1,17 MeV Jika menembus lapisan materi setebal X maka intensitas akan berkurang Waktu paruh :

SINAR X Timbul karena ada perbedaan potensial arus searah yg besar diantara kedua elektroda dlm sebuah tabung hampa,berkas elektron akan dipancarkan dari katoda ke anoda A K Perbedaaan tegangan katoda dan anoda 20 KeV – 100 KeV Sifat sinar X : Menghitamkan pelat film Mengionisasi gas Menembus berbagai zat Menimbulkan fluorosensi Merusak jaringan

IONISASI Jenis Radiasi Tidak menimbulkan radiasi a. Sinar Ultra Ungu Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif karena energi radiasi Jenis Radiasi Tidak menimbulkan radiasi a. Sinar Ultra Ungu b. Sinar infra merah c. Gelombang Ultrasonic 2. Menimbulkan ionisasi a. Sinar Alfa b. Sinar Beta c. Sinar Gama d. Sinar X e. Proton

Radiasi Pengion Radiasi sinar-X atau sinar Gamma Satuan dosis dlm radiasi pengion 1 Roentgen : Banyaknya radiasi sinar-X atau Gamma yg menimbulkan ionisasi diudara pd 0,001293 grm udara sebanyak 1 satuan elektrostatis Satuan rap (Roentgen area product) : radiasi sinar-X/gamma yg menge- nai area tertentu, 1 rap = 100 R cm2. 1 rad : dosis penyerapan energi radiasi sebanyak 100 erg bagi setiap gram jaringan, 1 rad = 100 erg/g = 0,01 Joule/Kg jaringan. 1 Gy (Gray) : dosis radiasi apa saja yg menyebabkan penyerapan energi 1 Joule pada 1 Kg penyerap. 1 Gy = 1 J/Kg = 107 erg/Kg = 100 rad Hubungan antara rad dan Roentgen Rad = R x 0,87 x F, F = faktor yg nilainya tergantung pd enrgi radiasi 1 Rad = 2,58 x 10-4 Coulomb/Kg udara

Inti atom stabil Inti atom tidak stabil Jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan neutron (N) Gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatis Jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N) Gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti

Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

Jika bisa bagaimana caranya? Apakah inti atom yang tidak stabil bisa berubah menjadi inti atom yang stabil? Jika bisa bagaimana caranya?

Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan oleh inti atom tidak stabil menjadi inti atom yang stabil

Daya tembus sinar radioaktif: Sinar alfa < sinar beta < sinar gamma

SINAR ALFA Partikel yg terdiri dr 4 buah nukleon i.e 2 proton dan 2 netron  Inti Helium Sifat : 1. Daya tembus di udara 4 cm,tdk tembus kertas. 2. Partikel alfa tidak mengalami pembelokan karena massa partikel alfa lebih besar dr massa elektron. 3. Hubungan antara energi dan jarak tembus : E = 2,12 x R2/3 SINAR BETA Mrpkn partikel yg dilepas atau terbentuk pd suatu nekleon inti,dpt berupa elektron bermuatan negatif (negatron),elektron bermuatan positif (positron) atau elektron cupture (penangkapan elektron). Sifat : 1. Daya tembus 100 X partikel alfa. 2. Menyebabkan atom yg dilewati terionisasi. 3. Energi 0,01 MeV – 3 MeV,hub energi dan jarak tembus : R = 0,543 E – 0,160

Peluruhan beta

Peluruhan beta Dalam peluruhan beta sebuah netron berubah menjadi sebuah proton atau sebaliknya Partikel yang dipancarkan disebut partikel beta; dan kemudian partikel itu dikenal sebagai elektron Elektron yang dipancarkan diperoleh dari elektron yang “diciptakan” oleh inti atom dari energi yang ada.

Reaksi di atas kurang tepat karena pada reaksi ini energi, momentum dan momentum sudut tidak kekal Pauli melalui hipotesisnya mengusulkan suatu partikel baru yaitu netrino. Sehingga reaksinya menjadi:

Beta Minus Beta Plus

Sifat-sifat anti-netrino: Muatannya netral Mempunyai spin = ½ Mempunyai energi Tidak mempunyai massa

Energi kinetik maksimum sama dengan Energi yang diperoleh dari defek massa berubah menjadi energi kinetik elektron dan energi netrino. Elektron akan mempunyai energi kinetik yang maksimum jika Energi netrino sama dengan nol. Energi kinetik maksimum sama dengan Energi yang berasal dari defek massa

PELURUHAN PROTON MERUPAKAN SALAH SATU JENIS PELURUHAN BETA e+ positron(elektron positif) netrino(anti anti-netrino)

PELURUHAN GAMMA Peluruhan gamma dapat terjadi pada peluruhan alpha dan beta ketika inti akhir masih berada pada keadaan eksitasinya. Peluruhan gamma adalah peristiwa pemancaran sinar gamma (foton) yang terjadi ketika suatu inti yang berada dalam keadaan tereksitasi kembali ke keadaan dasar (ground state). Energi sinar gamma yang dipancarkan sama dengan perbedaan energi antara dua tingkat energi dikurangi dengan energi kinetik inti yang terpental

Inti induk Keadaan eksitasi Keadaan dasar

RBE( Rad biological Effectiveness) Perbandingan dosis sinar-X 250 KV dgn dosis radiasi lain yg memberikan efek biologis sama Misal : efek biologis dr 100 rad suatu radiasi sama dengan 300 rad 250 KV sinar X,maka RBE suatu radiasi ialah 3. REM( Rad Equivalent man ) Merupakan suatu unit untuk menyatakan banyaknya ekivalen dosis yg didefinisikan sebagai rad dikalikan faktor kualitas dr radiasi. Dosis dalam rem = dosis dlm rad x RBE Satuan rem diipakai dlm proteksi radiasi sedang RBE dlm radioteraphi

EFEK BIOLOGIS YG DITIMBULKAN OLEH RADIASI PENGION Dibagi menjadi 2 macam berdasar kerusakan sel: 1. Efek somatis Terdapat 2 efek yg merusak : a. Efek ionisasi Pd sel yg terionisasi akan memancarkan elektron pd struktur ikatan kimia sehingga molekul2 akan terpeceh dan terjadi kerusakan sel. b. Efek Biokimia’ Jaringan sebagian besar air,radiasi pengion menyebabkan air terpecah menjadi ion H+ dan OH- serta atom netal H dan OH yg reaktif,jaringan terpecah ini menyebabkan kerusakan jaringan. Berkaitan dgn besar radiasi yg diabsorpsi dan respon jaringan thdp absorpsi. 2. Efek genetik

EFEK SOMATIS Terhadap kulit 1. Timbul peradangan kulit akut. 2. Late effect dari dermatitis akut. Terhadap mata 1. Menimbulkan keratitis. 2. Menimbulkan katarak pd penyinaran 400-500 rad. Terhadap alat kelamin. 1. Dosis 600 rad menimbulkan sterilisasi. 2. Dosis rendah menimbulkan kelainan pd keturunan. 3. Pada wanita hamil menimbulkan kematian janin atau kelainan. Terhadap paru-paru Batuk, sesak nafas dan nyeri dada. Terhadap tulang Menghambat pertumbuhan tulang dan osteoporosis. Terhadap syaraf Timbul mielitis dan degenerasi jaringan otak.