DIKI DARMAWAN LIA AMALIA MAISSY NINA KURNIA NOVI ENGLADIS Kelompok 3 DIKI DARMAWAN LIA AMALIA MAISSY NINA KURNIA NOVI ENGLADIS

Apa itu kimia inti, radio kimia dan kimia radiasi ? Ilmu yang mempelajari struktur inti atom dan pengaruhnya terhadap kestabilan inti serta reaksi-reaksi inti yang terjadi pada proses peluruhan radio nuklida dan transmutasi inti Radiokimia Mempelajari zat radioaktif dan penggunaannya dengan teknik-teknik kimia. Kimia radiasi bidang kimia yang mempelajari efek radiasi radioaktif terhadap materi.

Penemuan Unsur Radioaktif Zat radioaktif pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen, ahli fisika dari Jerman pada tahun 1895 yaitu menemukan sinar X ( pancaran radiasi yang mengakibatkan fluoresensi ketika arus electron (katode) menumbuk suatu partikel tertentu. Pada tahun 1896 Antonie Henry Becquerel kimiawan dari Prancis menemukan garam kalium urasil sulfat (K2UO(SO4)2). Pada tahun 1898, suami istri Marie Curie dan Pierri Curie berhasil menemukan polonium dan radium. Pada tahun 1903, Ernest Ruterford fisikawan dari Selandia Baru menemukan sinar alfa () yaitu sinar yang bermuatan positif dan sinar beta () yaitu sinar yang bermuatan negatif. Sementara itu, Paul U.Villard menemukan sinar gamma () yaitu sinar yang tidak bermuatan.

Nuklida suatu inti atom yang ditandai dengan jumlah proton dan neutron tertentu Nuklida  spesies nuklir Contoh: 6C12, 7N14, 6O18 Rumus umum: ZXA dengan, Z= nomor atom -- N = A-Z A=nomor massa Berdasarkan kesamaan dalam nilai A, Z, dan N, nuklida-nuklida digolongkan menjadi 4 tipe. Nuklida

Penggolongan Nuklida Isotop  kelompok nuklida dengan Z sama Contoh : 82Pb204, 82Pb206, 82Pb207,82Pb208 Isobar  kelompok nuklida dengan A sama Contoh: 6C14, 7N14, 8O14 Isoton  kelompok nuklida dengan N sama Contoh: 1H3, 2He4 Isomer inti  nuklida dengan A dan Z sama tetapi berbeda dalam tingkat energinya Contoh: Co60m, Co60

Penggolongan nuklida berdasarkan kestabilan dan pembentukannya di alam Radio nuklida alam primer Nuklida Stabil Nuklida ini stabil atau keradioaktifannya tidak terdoteksi. radionuklida yang terbentuk secara alamiah dan bersifat radioaktif. Disebut primer karena waktu paruh panjang sehingga masih bisa ditemukan sampai sekarang. Contoh: 92U238 dengan waktu paruh=4,5x109 th  secara alamiah tidak mengalami perubahan A maupun Z, misal: 1H1, 6C12, 7N14 Radionuklida alam sekunder radiaktif dan dapat ditemukan dialam. Waktu paruh pendek, tidak dapat ditemukan di alam, tetapi dapat dibentuk secara kontinu oleh radionuklida alam primer, misal 90Th234 dengan waktu paruh 24 hari.

Radionuklida alam terinduksi Misal 6C14 yang dibentuk karena interaksi sinar kosmik dan nuklida 7N14 di atmosfir. Radionuklida buatan merupakan radionuklida yang terbentuk tidak secara alamiah, tetapi hasil sintesis

Macam Macam Peluruhan Radioaktif Peluruhan Alpha Peluruhan Gamma Peluruhan Beta Pembelahan Spontan Pancaran Neutron Pancaran Neutron terlambat

Partikel alfa terdiri atas 2 proton dan dua netron (partikel relatif besar). Agar suatu nuklida mampu melepaskan partikel alfa, inti harus relatif besar. Contoh: 84Po210  82Pb206 + 2He4. Ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa, inti tersebut kehilangan empat nukleon dua diantaranya adalah proton Induk anak + sinar Alpha

3 jenis peluruhan beta: Pemancaran negatron (beta negatif) Pemancaran positron (beta positif) Penangkapan elektron (electron capture, EC). Contoh: 19K40  20Ca40 + -10; Pemancaran negatron terjadi jika n/p > isobar yang lebih stabil, maka dalam inti terjadi perubahan 1 n menjadi 1 p : 0n1  1H1 + -10 + 21Se44  20Co44 + +10. 22Ti44 + -1e0  21Se44. 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.

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 Transisi diantara isomer inti. Seringkali suatu inti berada pada tingkat kuantum diatas tingkat dasarnya (metastabil). Waktu paruh transisi isomerik kebanyakan dalam orde <10-6 detik. Contoh: 27Co60m  27Co60 + 

Peluruhan 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

Prose 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 + -10  36Kr86 + 0n1 35Br87 disebut pemancar netron terlambat

Partikel dasar Massa relatif Muatan Simbol Jenis Jenis Radiasi yang dipancarkan Partikel dasar Massa relatif Muatan Simbol Jenis Alfa 4 +2 , 2He4 Partikel Negatron (beta) -1 -, -1e0 Positron +1 +, +1e0 Gamma  Gelombang elektromagnet Proton 1 1p1, 1H1 Netron 0n1

4He atau adalah nuklida dengan 2 proton, 2 neutron Struktur Inti Inti atom tersusun dari nukleon-nukleon yaitu proton yang bermuatan positif dan neutron. Suatu inti atom yang ditandai dengan jumlah proton dan neutron tertentu disebut nuklida. Contoh : 4He atau adalah nuklida dengan 2 proton, 2 neutron

KESETABILAN INTI Mengapa atom bersifat radioaktif ? Atom bersifat radioaktif karena intinya tidak stabil, sehingga mudah meluruh/pecah yang disertai pemancaran radiasi. Mengapa proton sebagai penyusun inti tidak saling tolak menolak/ dapat menyatu ? Proton (+) Netron (o)

Faktor penentu kestabilan: Angka banding jumlah netron terhadap proton (n/p) yang terkandung dalam inti. Inti yang paling stabil adalah inti yang mempunyai nomor atom sampai 20, memiliki n/p=1 (kestabilan diagonal) Pasangan nukleon yang ditunjukkan oleh hukum genap-ganjil Energi pengikat inti pernukleon.

Hukum Genap Ganjil Dari jumlah nuklida stabil di alam, jika dikelompokkan berdasarkan jumlah proton (Z) dan jumlah netron (N) penyusunnya maka akan diperoleh data di samping. Data diatas menunjukkan urutan kestabilan relatif adalah Z genap, N genap > Z genap, N ganjil> Z ganjil, N ganjil > Z ganjil, N ganjil. Inti yang stabil menghendaki jumlah proton dan netron genap Jenis nuklida Jumlah nuklida stabil Z genap, N genap 165 Z genap, N ganjil 55 Z ganjil, N genap 50 Z ganjil, N ganjil 4

Ada 3 Pendekatan tentang kesetabilan inti Atom 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.

2. Isotop dengan No atom lebih dari 82 semua radio aktif. Catatan: Isotop yang stabil adalah isotop yang memiliki n/p berada pada pita kesetabilan. n/p isotop stabil 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 82

Kecenderungan mencapai kestabilan Isotop di atas pita kesetabilan berarti kelebihan n dan kekurangan p. Maka akan mencapai kesetabilannya dengan cenderung mengubah n menjadi p Memancarkan sinar beta 0n1 1p1 + -1  0 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: Cara I Memancarkan positron 1p1 0n1 + +1 e 0

Menangkap elektron dari kulit K Cara II 1p1 -1e0 0n1 + Menangkap elektron dari kulit K Memancarkan sinar X e K L Cara yang kedua ini lebih sering terjadi, sedangkan cara I jarang sekali terjadi

3. Istop-isotop dengan No. atom lebih dari 82. (inti berat) Cenderung meluruh dengan memancarkan sinar alfa () meskipun kadang disertai sinar beta () dan gama () 92U238 90Th234 24 + 90Th234 88Ra230 24 +

Energi Pengikat Inti Massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan netron. Berdasarkan hukum kesetaraan massa dan energi, selisih massa tersebut adalah merupakan energi pengikat nukleon dalam inti. Semakin besar energi pengikat inti per nukleon, semakin stabil nuklidanya.

empat deret peluruhan radioaktif Deret Torium ↔ Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret torium memiliki nomor masssa dengan kelipatan A=4n. Deret Uranium ↔ Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret uranium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 2. Deret Aktinium ↔ Unsur yang terbentuk pada peluruhn deret aktinium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 3. Deret Neptunium ↔ Unsur yang terbentuk pada peluruhan deret neptunium memiliki nomor massa dengan kelipatan A = 4n + 1.

Peluruhan Radioaktif Laju Peluruhan Laju peluruhan (keaktifan) zat-zat radioaktif berbanding lurus dengan jumlah nuklida radioaktif. Secara sistematis dinyatakan sebagai berikut. Dirumuskan dengan R =  . N

POLA PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF 90Th234 91Pa234 92U234 90Th230 88Ra226 86Rn222 84Po218 82Pb214 83Bi214 84Po214 82Pb210 83Bi210 84Po210 82Pb206

Cyclotron Particle Accelerator TRANSMUTASI INTI Pada transmutasi inti inti atom ditembaki dengan partikel (proton, netron, alfa atau partikel lain.) Cyclotron Particle Accelerator

Nuclear Transmutation

WAKTU PARUH ( t½ ) Waktu yang diperlukan untuk meluruhkan separuh dari jumlah inti suatu isotop. Waktu paruh bersifat spesifik untuk setiap isotop. Contoh : t½ C-14 = 5700 th t½ Po-214 = 1,6 x 10-4 detik t½ Bi-210 = 5 hari t½ Pb-214 = 26,8 menit Semakin besar (panjang) waktu paruhnya berarti proses peluruhannya berlangsung lambat (Isotop kurang aktif) Semakin pendek waktu paruhnya berarti peluruhannya berlangsung cepat (Isotop sangat aktif)

Tetapi, bergantung pada jenis dan jumlah nuklida. Waktu Paruh Kebolehjadian suatu nuklida untuk meluruh tidak tergantung lingkungan (suhu, tekanan, keasaman, dll). Tetapi, bergantung pada jenis dan jumlah nuklida. Kecepatan peluruhan berbanding lurus dengan jumlah radionuklida, yang dinyatakan dengan: -dN/dt N; ► dengan N=jumlah radionuklida, dan t=waktu

Perbandingan dapat diubah menjadi persamaan dengan memasukkan tetapan perbandingan . -dN/dt  N -dN/dt = N  laju perluruhan=keaktifan(A) A = -dN/dt  A = N dN/N = - dt (diintegralkan) Nt=N0.e- t Jika N0 dan  diketahui maka dapat dihitung radionuklida N pada tiap waktu t. Daftar tetapan peluruhan tidak ada, yang ada daftar waktu paruh nuklida sudah dikenal. Jika t = t½, maka N = ½ N0 ln ½ N0/N0 = - t½ t½ = ln 2 t½ = 0,693  t½ = 0,693/ 

HUBUNGAN t½ DENGAN SISA ISOTOP 100 % 1 x Waktu paruh 50% 2 x Waktu paruh 3 x Waktu paruh 25% 4 x Waktu paruh 12,5% 6,25% 20 40 60 80 100 120 t½ t½ t½ t½ Waktu ( t )

Periode Waktu paruh: t / t½ HUBUNGAN t½ DENGAN SISA ISOTOP Periode Waktu paruh: t / t½ Sisa Isotop Nt Rumus 100% = 1 bagian (½)0 bagian 1 50% = ½ bagian (½)1 bagian 2 25 % = ¼ bagian (½)2 bagian 3 12,5% = 1/8 bagian (½)3 bagian 4 6,25% = 1/16 bagian (½)4 bagian - n Maka sisa isotop ( Nt ) (½)n bagian Maka jumlah isotop yang tersisa; Nt = ( ½ )n .No

REAKSI FUSI Reaksi Fusi adalah reaksi penggabungan dua inti atom yang ringan menjadi inti atom yang lebih berat dan partikel elementer, disertai pelepasan energi yang sangat besar. Inti yang lebih berat di sini bukan berarti sesudah reaksi massa inti menjadi lebih besar dibandingkan dengan massa sebelum reaksi. Justru sebaliknya, massa sesudah reaksi lebih ringan dibandingkan dengan massa sebelum reaksi sehingga dilepaskan energi. Pengertian lebih berat maksudnya adalah nomor massa inti hasil reaksi lebih besar dibandingkan dengan nomor massa masing-masing inti reaktan (pereaksi). Reaksi fusi disebut juga raksi termonuklir karena untuk menggabungkan inti-inti ringan dibutuhkan suhu yang sangat tingi yaitu sekitar 1. 108 derajat celcius. Suhu yang tinggi menyebabkan inti bergerak dengan kelajuan yang tinggi, sehingga gaya tolak Coulumb antara dua muatan listrik antara proton-proton dalam inti atom dapat diatasi.

Aplikasi Reaksi Fusi 1. Reaksi fusi nuklir pada bintang (matahari) Persamaan reaksi ada 3 tahap yaitu: Reaksi pertama dan kedua terjadi dua kali, kedua positron saling menghilangkan dengan sebuah elektron dan menghasilkan radiasi elektromagnet , reaksi di atas dapat ditulis:

2. Reaksi fusi nuklir pada bom hidrogen Bahan baku bom hidrogen adalah inti deuterium dan tritium yang akan bergabung membentuk inti helium sambil membebaskan energi yang sangat besar. Untuk menggabungkan inti-inti tersebut diperlukan suhu yang sangat tinggi yang diperoleh dari ledakan atom biasa yang dihasilkan dari reaksi fisi sebagai pemicu berlanggsungnya reaksi fusi bom hidrogen yang akan menghasilkan ledakan bom yang lebih dahsyat. Persamaan reaksi fusi untuk bom hidrogen dapat ditulis:

REAKSI FISI Reaksi fisi adalah reaksi yang terjadi pada inti berat yang ditumbuk oleh sebuah partikel (umumnya neutron) kemudian membelah menjadi dua inti baru yang lebih ringan. Neutron lebih mudah diserap oleh inti karena neutron tidak bermuatan, sehingga neutron tersebut tidak mengalami gaya Coulomb yang bersifat menolak ketika neutron mendekati permukaan inti.

Reaksi Inti Berdasarkan Model Tetes Cairan Netron lambat diserap oleh inti U-235 memberikan energi tambahan dalam inti. Energi tambahan dalam inti menyebabkan inti berubah bentuk menjadi memanjang. Ketika inti memanjang gaya Coulomb lebih besar dari gaya ikat inti, kemudian inti membelah menjadi dua inti yang baru.

Reaksi Berantai Reaksi berantai ada 2 yaitu reaksi berantai tak terkendali (contoh:bom atom) dan reaksi berantai terkendali (contoh:reaktor atom)

Reaksi Berantai Tak Terkendali Reaksi berantai tak terkendali dapat menghasilkan energi yang sangat besar. Untuk satu pembelahan inti rata-rata energi yang dibebaskan 208 MeV. Reaksi berantai tak terkendali terjadi ketika neutron yang dihasilkan (rata-rata 2,5 neutron) dari setiap pembelahan inti menumbuk inti lain dan proses ini berlanggsung terus-menerus, energi yang terlepas akan terjadi sangat cepat sehingga terjadi ledakan (seperti dalam bom atomik).

Reaksi Berantai Terkendali Reaksi berantai terkendali dilakukan dengan cara membatasi jumlah neutron yang membelah inti dalam lingkungan inti atau mengkondisikan tiap pembelahan inti menyumbang hanya satu neutron yang akan menyebabkan pembelahan satu inti lainnya.

Kelemahan fusi sebagai sumber energi dibandingkan dengan fisi adalah dibutuhkan suhu yang sangat tinggi, dana yang besar dan pengetahuan yang sangat tinggi untuk mengolah sumber energi dari reaksi fusi, sedangkan kelebihannya energi yang dihasilkan lebih besar dan bahan bakar untuk reaktor fusi yaitu deuterium sangat berlimpah tersedia dalam air laut.

Kegunaan Dan Dampak Negatif Radioisotop Radioisotop Sebagai Sumber Radiasi ↔ Radionuklida dapat memancarkan sinar radioaktif yang mampu mengubah atom-atom yang dilaluinya menjadi ion. Perubahan ini menimbulkan efek biologoi yang mengubah proses metabolisme makhluk hidup yang menyebabkan hilangnya kemampuan membelah diri pada sel.

Kegunaan Radioisotop Sebagai Sumber Radiasi Bidang Kedokteran Sterilisasi radiasi Terapi tumor atau kanker Bidang Industri Penggunaannya antara lain: Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan awet. Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.

Bidang Pertanian Penggunaannya antara lain: Mutasi gen dengan radiasi untuk pemuliaan tanaman. Pemberantasan hama dengan meradiasi serangga jantan hingga mandul. Produksi radioisotop dilakukan dalam reaktor nuklir dengan cara penembakan neutron. Peaktor nuklir (reaktor atom) adalah pesawat untuk melakukan reaksi fisi berantai yang terkendali.

Radioisotop Sebagai Perunut ↔ sebagai perunut, radioisotop ditambahkan ke dalam suatu sistem untuk mempelajari sistem itu, baik sistem fisika, kimia maupun sistem biologi. Oleh karena radioisotop mempunyai sifat kimia yang sama seperti isotop stabilnya, sehingga radioisotop dapat digunakan untuk menandai suatu senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa itu dapat dipantau.

Bidang kedokteran ► digunakan untuk mendeteksi suatu kelainan atau penyakit pada tubuh. Bidang industri ► digunakan sebagai pengisi bahan-bahan pakaian sintesis. Sebagai pengendali produksi pelat timah pada pembuatan kaleng. Bidang hidrologi Menentukan kebocoran pipa air bawah tanah. Menentukan senyawa pencemar di perairan. Bidang Kimia Radioisotop dapat digunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia,seperti: Penentuan mekanisme reaksi esterifikasi. Analisis pengenceran isotop, digunakan untuk menentukan kadar suatu zat terlarut dalam suatu larutan dengan menambahkan larutan yang mengandung zat radioaktif. Radioisotop dapat digunakan untuk pembuatan unsur-unsur baru (transuran).

Bidang Biologi Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis. Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman. Mengetahui atp sebagai penyimpan energi dalam tubuh menggunakan radioisotop. Mempelajari kesetimbangan dinamis. Mempelajari reaksi pengesteran. Radioisotop sebagai sumber radiasi. Bidang lndustri ► untuk mempelajari pengaruh oli dan additif pada mesin selama mesin bekerja digunakan suatu isotop sebagai perunut. Dalam hal ini, piston, ring dan komponen lain dari mesin ditandai dengan isotop radioaktif dari bahan yang sama.

Bidang Purbakala ► radioisotop yang digunakan adalah C-14 Bidang Purbakala ► radioisotop yang digunakan adalah C-14. Penggunaan radioisotope untuk menentukan umur berbagai jenis batuan dan fosil. Bidang Peternakan Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk peningkatan produksi ternak. Menguji pengaruh biologis dan kandungan nutrisi dari bahan pakan lokal yang tersedia. 32P dan 35S engukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar hewan ternak, dan 14C dan 3H untuk pengukuran produksi serta mudah tidaknya proporsi asam lemak di dalam usus besar untuk menguap.

Dampak Negatif Radioisotop Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darah putih. Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkan kemandulan. Radiasi zat adioaktif dapat mengakibatkan kerusakan sel somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembuluh darah, kerusakan sistem syaraf, ataupun kerontokan rambut.