RADIOAKTIVITAS TH. 1896 BECQUERELL PIERE & MARIE CURIE URANIUM MENUNJUKKAN GEJALA RADIASI film berubah jadi gelap PIERE & MARIE CURIE POLONIUM & RADIUM  memancarkan radiasi alpha RADIOAKTIVITAS : KEMAMPUAN DISINTEGRASI SPONTAN YG DIMILIKI OLEH INTI ATOM TAK STABIL Mengapa unsur atau bahan tersebut memancarkan radiasi?

STABILITAS INTI PELURUHAN INTI Inti tak stabil menuju Inti stabil N & Z ganjiltak stabil(kecuali 1H2,3Li6,5B10,7N14) N/Z=1 s/d N/Z=1,5 stabil Inti tak stabil menuju Inti stabil GrasiIInti Stabil α,γ, e,n,p,X, Radio isotop: C14,C13, C11

Grafik N versus Z Isotop pada daerah ini memancarkan partikel β-1 untuk menjadai stabil N berkurang 1 Z naik 1

Grafik N versus Z Isotop pada daerah ini memancarkan partikel α untuk menjadai stabil N berkurang 2 Z berkurang 2

PELURUHAN Dengan menggunakan diagram N-Z dapat diterangkan tiga jenis peluruhan yg menghasilkan radiasi nuklir berikut : Peluruhan Alfa ( 2He4 ) Z XA Z-2 YA-4 + 2He4 Dari diagram N-Z, lokasi nuklida baru ini akan bergeser 2 satuan ke kiri dan 2 satuan kebawah menuju nuklida stabil.

Peluruhan α dapat dituliskan sebagai AZXN → A-4Z-2YN-2 + α (42He2) Kelestarian tenaga mxc2 = myc2 + mαc2 + Eα + Er dengan Eα tenaga kinetik α, Er tenaga rekoil inti-atom anak (Y) Dengan m = massa inti, M = massa atom → mx = Mx – Zme , my = My – (Z-2)me, mα = MHe-4 – 2me Tenaga peluruhan α: Qα = Eα + Er = {Mx – (My + MHe)}c2 (tenaga ikat elektron diabaikan) Peluruhan α terjadi jika Qα>0 → MX(Z,A) > MY(Z−2,A−4) + MHe

Contoh: 21084Po → 20682Pb + α + Q, M(210Po) = 209,9829 u M(206Pb) + M(4He) = 205,9745 u + 4,0026 u = 209,9771 u < M(210Po) Qα = (209,9829 – 205,9745 – 4,0026) u = 0,0058 u × 931,5 MeV/u = 5,4 MeV Pada 6429Cu → 6027Co + α M(64Cu) = 64 u – 65,423 MeV M(60Co) + M(4He) = (60 u – 61,646 MeV)+ (4u + 2,424 MeV) = 64 u – 59,222 MeV > M(64Cu) → tidak terjadi peluruhan α

PELURUHAN Peluruhan Beta (  ) Peluruhan beta negatif (elektron) Z X A Z+1 YA + -1e0 ATAU (n p) Peluruhan beta positip (positron) Z X A Z-1 YA + +1e0 ATAU (p n) Peluruhan beta negatif, maka lokasi nuklida baru bergeser 1 satuan ke bawah dan satuan kekanan. Sebaliknya pada peluruhan beta positip. Jumlah massa tidak berubah

Contoh : peluran beta negatip Contoh : peluran beta positip

Peluruhan Gamma (  ) X* X +  Tidak terjadi perubahan lokasi karenan tidak ada perubahan jumlah proton dan jumlah neutron. Radiasi gamma berasal dari inti yang tereksitasi karena memancarkan partikel alpha,beta, atau tereksitasi karena mengalami reaksi nuklir

Syarat peluruhan elektron Q=Tβ- + Tυ- =M(A,Z) - M(A,Z+1)>0 Syarat peluruhan positron Q=Tβ + Tυ = M(A,Z) - M(A,Z-1)-2me >0 Syarat peluruhan gamma M* (A,Z)>M(A,Z)

Energi dan kecepatan emisi partikel alpha Energi yang diemisikan oleh bahan unsur radioaktip merupakan monoenergetik Energi yang diemisikan antara 4 s/d 10 MeV, bersesuaian dengan kecepatan emeisi 5 s/d 7% kali kecepatan cahaya Jumlah partikel per energi Energi

Energi dan kecepatan emisi sinar beta Energi sinar beta yang diemisikan oleh unsur radioaktip mempunyai distribusi kontinyu dari energi rendah sampai dengan nilai energi maksimum . Energi maksimum merupakan karakteristik suatu unsur radioaktip alam dengan energi 0.025 s/d 3.2 MeV. Energi ini bersesuai dengan kecepatan emisi 99% kali kecepatan cahaya. Jumlah sinar beta per energi Emax Energi

Eenergi dan kecepatan emisi sinar gamma - Sinar gamma terdiri kelompok monoenergetik membentuk spektum garis. (1 - 3 MeV). - Contoh : Co-60 mempunyai 1.2 and 1.3 MeV , Eu-151 Intensitas Energy

Radiasi sinar X Sinar X karakteristik yang mempunyai energi diskrit berasal dari atom yang tereksitasi oleh sumber luar maupun pada saat terjadi peluruhan beta. Sinar X bremstrahlung mempunyai energi kontinyu berasal dari pengereman partikel bermuatan yang bergerak mendekati inti. Sinar X

AKTIVITAS Hukum Peluruhan Aktivitas radiasi A =  N = A0 e -t dN/dt = -N Nt = Noe-t dengan N0 = jumlah radionuklida mula-mula (pada saat t= 0) Nt = jumlah radionuklida pada waktu t e = bilangan natural (2,71828)  = konstanta peluruhan Aktivitas radiasi A =  N = A0 e -t Satuan aktivitas radiasi : Curie (Ci ), Bacquerel (Bq) Aktivitas spesifik Asp=A/M, (M=berat sampel) Umur paro: A= A0 e -t A0/2= A0 e -T1/2 T1/2 = ln2/=0,693/ 

PENGGUNAAN UMUR PARO Selang waktu (t) Aktivitas A=(1/2)nAo Ao 1xT1/2 Ao 1xT1/2 0,5Ao 2xT1/2 0,25Ao 3xT1/2 0,125Ao 4xT1/2 0,0625Ao A=(1/2)nAo

Pengukuran umur-paro panjang T½ , λ → ciri/karakteristik radioaktif tertentu Pengukuran T½ : Jika T½ tidak terlalu besar → N (dicacah sebagai fungsi t) ~ aktivitas. Jika T½ besar → diukur aktivitasnya dan N dihitung → A = λN → λ = A/N → T½ = (ln 2)/λ Contoh: 1 mg U-238, meluruh dengan aktivitas A = 740 α /menit = 12,3 α/detik → λ = A/N = (12,3/detik)/(6,02 × 1023 × 10-3/ 238) = 4,88 × 10-18 / detik T½ = (ln 2)/λ = 0,693/(4,88 × 10-18 /detik) = 1,42 × 1017 detik/(3,154 × 107 detik/tahun) = 4,5 × 109 tahun

Contoh Jika waktu bumi terbentuk jumlah U-235 dan U-238 sama, dan sekarang keberadaan U-235 tinggal 0,72%, → umur bumi dapat diperkirakan dari perbandingan N(U-235)/N(U-238) = Noexp(-λU-235 t)/No exp(- λU-238t ) = exp{(λU-238 - λU-235 )}t = exp {0,693(10-9/4,5 – 10-9/0,7)t} = exp (−0,836t) = 0,0072 → t = 5,9 ×109 tahun U-236 (T½ = 2 × 107 tahun) juga terbentuk → sudah habis, umumnya radionuklida terdeteksi hingga sekitar t = 10T½.. 14C (T½ = 5600 tahun) dapat ada karena terbentuk di atmosfir dari reaksi 14N + n → 15N* → 14C + p → digunakan untuk pertanggalan (carbon dating) obyek yang hidup hingga (30 – 40) × 103 tahun yang lalu.

Contoh soal. Ketika masih hidup, benda organik secara kontinyu mengambil 14C dan 12C, sehingga nisbah 14C terhadap 12C dapat dikatakan tetap 1,3×10-12. Setelah mati, tidak ada lagi 14C yang diambil, dan 14C yang ada pada saat mati secara kontinyu menurun akibat peluruhan radio-aktif. Dengan mengukur laju peluruhan per gram bahan, dapat dihi-tung kapan saat matinya. Jika laju peluruhan β untuk 100 g karbon dari suatu kerangka terukur 300 peluruhan/menit, berapa lama ke- rangka tersebut mati? Jawab: Waktu masih hidup 14C/12C = 1,3×10-12 → dalam 100 g C terdapat m(14C) = 1,3×10-12×100 gr/(1+1,3×10-12) ≈ 1,3×10-10 g ≡ No(14C) ≈ (1,3×10-10)×6,02×1023/14 = 5,59×1012 radionuklida. T1/2(14C) = 5600 tahun (umur paroh 14C), aktivitas awal per 100 g C → Ao = λNo = (0,693/T1/2)×5,59×1012 = {0,693/(5600× 365×24×60 menit)}×5,59×1012 = 1316 peluruhan/menit. Setelah mati per 100 g C: A = 300 peluruhan/menit = Aoe-λt → ln(A/Ao) = – λt → t = (1/λ) ln (Ao/A) = (T1/2/0,693) × ln(Ao/A) = (5600 tahun/0,693) × ln(1316/300) = 11.948 tahun.