SIFAT RADIOAKTIF

SIFAT RADIOAKTIF

JURNAL PRAKTIKUM PERCOBAAN I

RINTO PANGRIBUAN

110801050

LABORATORIUM FISIKA INTI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

BAB I   

PENDAHULUAN

                                                                                                                             

1.1 Latar Belakang

Salah satu gejala yang sangat penting dalam fisika nuklir adalah terkait dengan radioaktivitas. Meskipun nuklida-nuklida diikat oleh nuklir yang cukup kuat, banyak nuklida yang tidak mantap secara spontan menyeluruh menjadi nuklida lain melalui pemancaran zarah alfa, beta, dan gamma. Sebuah nuklida radioaktif dapat mengalami sederetan rangkaian peluruhan menuju konfigurasi inti yang stabil. Terdapat tiga aspek radioaktivitas yang luar biasa jika dipandang dari segi klasik yakni, pertama bila inti atom mengalami peluruhan alfa dan beta, bilangan atom Z berubah dan inti menjadi unsure yang berbeda.

            Bahan-bahan radioaktif senantiasa memancarkan energi yang secara langsung tidak dapat teramati secara kasat mata. Pancaran radiasinya tidak lain merupakan bagian dari spektrum gelombang cahaya yang mana memiliki frekuensi yang tinggi namun panjang gelombang sangat pendek. Panjang gelombang yang pendek inilah menyebabkan spektrum tersebut sulit diamati secara langsung.

            Panjang gelombang dan frekuensi yang bervariasi untuk setiap jenis bahan radioaktif, memiliki dampak positif maupun negatif tergantung cara mengatasinya. Penanganan yang benar contohnya radiasi Co-60 yang menghasilkan sinar gamma, dalam medis dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan apabila diaplikasikan didalam reaktor nuklir dapat menjadi agen terbentuknya reaksi fisi yang akan menghasilkan energi yang cukup besar. Untuk unsur-unsur lainnya terdapat juga yang mampu mengemisikan sinar alfa dan beta dimana keduanya memiliki manfaat yang besar apabila ditangani dengan benar.

            Oleh karena itu perlu bagi kita mengetahui sifat dan karakteristik unsur radioaktif yang ada di alam, sehingga dapat menambah pemahaman kita dalam bidang aplikasi nuklir.

1.2  Tujuan

1.      Untuk mengetahui jenis-jenis peluruhan radioaktif.

2.      Untuk mengetahui sifat-sifat radioaktf dari beberapa unsur.

3.      Untuk mengetahui aplikasi radioaktif.

4.      Untuk mengetahui pengaruh absorber terhadap sumber radiasi.

BAB II

 LANDASAN TEORI

Radioaktifitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai radiasi berupa zarah dan atau gelombang elektomagnetik.Perubahan dalam inti atom tentu saja membawa perubahan dari satu nuklida menjadi nuklida yang lain atau dari satu unsur menjadi unsur yang lain. Peristiwa perubahan inti menjadi inti atom yang bersangkutan dan tidak dapat dipengaruhi, dipercepat atau diperlambat dengan mengubah kondisi di luar inti atom seperti suhu, tekkanan, bentuk senyawa kimia dan sebagainya.

            Peluruhan radioaktif merupakan peristiwa rambang ( random ) murni yang tunduk pada kaidah – kaidah statistik. Agar gejala radiokatif dapat dinyatakan secara kuantitatif, ditinjau suatu peluruhan radioaktif sederhana sebagai berikut

                                                X ( radioaktif )            à  Y ( stabil )

Dalam hal ini, X disebut induk dan Y adalah anakluruhnya peristiwa peluruhan semacam ini dapat disamakan  dengan reaksi monomolekuler dalam kinetika kimia. Laju reaksi peluruhan atau perubahan cacah inti atom yang pada saat itu. Apabila cacah atom induk pada saat t adalah Nt. Gejala radioaktifitas pada hakekatnya menunjukkan ketidak stabilan inti atom. Telah dikemukakan dalam bab2 bahwa perbandingan cacah neutron dan proton ( N/Z ) dalam suatu inti atom sangat menentukan kestabilan inti tersebut bersifat radioaktif atau tidak.  Sebagai ilustrasi yang menunjukkan pentingnya harga perbandingan N/Z terhadap kestabilan inti dapat diperhatikan isotop-isotop fosfor dikenal adanya 7 isotop fosfor yang masing-masing mempunyai 15 proton dan sejumlah neutron yang berbeda-beda banyaknya, mulai dari 13 sampai dengan 19. Bahwa stabil atau tidaknya inti atom isotop-isotop fosfor, semata-mata hanya bergantung pada harga perbandingan N/Z. hanya N/Z = 16/15 yang merupakan isotop stabil, sisanya baik yang mempunyai N/Z < 16/15 maupun N/Z  > 16 / 15 bersifat radioaktif. Dalam tabel nuklida, nuklida-nuklida tidak memenuhi seluruh tabel melainkan hanya berada pada suatu pita yang berada disekitar diagonal tabel tersebut. Ternyata bahwa nuklida – nuklida stabil terletak di sekitar diagonal tabel tersebut. Ternyata bahwa nuklida-nuklida stabil terletak disekitar garis yang ada ditengah-tengah pita yang diduduki oleh nuklida – nuklida itu. Garis ini disebut sebagai garis kestabilan. Pada tabel-tabel nuklida biasanya nuklida stabil mempunyai kotak yang berwarna hitam. Garis kestabilan ternyata berhenti hanya sampai nuklida dengan nomor atom 83 yaitu bismut.  Dari sudut pandang ini, nuklida-nuklida radioaktif adalah nuklida – nuklida yang mempunyai harga N/Z lebih kecil atau lebih besar dari harga ( N/Z ) stabil, yaitu yang terletak diatas dan dibawah garis kestabilan yaitu yang mempunyai nomot atom > 83.

                                                                                                                           ( Wisnu S.1998 )

            Unsur – unsur berat, terutama yang dengan bilangan atom diatas 83, menunjukkan emisi radiasi spontan, dikatakan mereka bersifat radioaktif. Unsur – unsur radioaktif memancarkan tiga macam radiasi yaitu alfa ( α ), beta ( β ) dan gamma ( γ ), partikel – partikel alfa terdiri dari inti helium yang membawa muatan positif dobel. Mereka memiliki kekuatan ionisasi yang besar, memisahkan molekul – molekul menjadi elektron – elektron bermuatan positif. Karena masanya, partikel – partikel alfa tidak mudah dipantulkan, mereka hanya dapat menembus dengan jarak yang pendek ke dalam benda sebab kecepannya yang rendah dan karena interaksinya dengan elektron untuk membentuk atom – atom helium yang netral. Sinar beta terdiri dari elektron bermuatan negatif ( β- ) dan elektron bermuatan positif ( β+ ) yaitu negatron dan positron. Partikel – partikel mudah dipantulkan oleh tabrakan-tabrakan dengan partikel lain tapi karena kecepatannya yang tinggi, yang dapat mendekati kecepatan suara, mereka dapat menerobos lebih dalam kedalam benda daripada partikel – partikel alfa. Sinar gamma terdiri dari radiasi elektro magnetik atau foton – foton bertenaga tinggi yang tinggi mempunyai massa atau muatan. Mereka mempunyai daya tembus terbesar dibanding α dan β, menyebabkan mereka terutama digunakan sebagai obat namun penggunaannya penuh risiko.

            Stabilitas dari unsur – unsur yang mempunyai atom rendah ditandai dengan adanya gaya tarik-menarik inti yang sangat besar antar – antara proton – proton  dan netron – netron. Unsur-unsur adalah yang paling  stabil bila mana jumlah netron dan proon dalam intinya sama. Namun demikia, unsur – unsur yang lebih ringan dapat dibuat radioaktif dengan jalan mengubah kesetimbangn neutron-protonnya. Ini dapat dilakukan dengan jalan menembakkan partikel-partikel seperti proton,deutron ( inti dari atom deutrium), partikel α ( alfa ) dan netron, pada suatu inti yang stabil untuk membentuk isotop-isotop radioaktif. Reaksi – reaksi ini dapat dilakukan dalam cycloron dan reaktor uranium. Dlam cycloron, partikel-partikel gas yang terionisasi dipercepat melalui jalan berputar dengan menggunakan medan magnit intensitas tinggi. Bilamana partikel-partikel tersebut telah mendapatkan cukup energi, mereka dibuat mengenai suatu sasaran yang lalu menjadi radio aktif atau menyebabkan radioaktifitas dalam zat lainnya.

            Reaktor uranium tergantung pada kenyataan bahwa bilamana  dibombardir  dengan netron, ia akan terbagi menjadi produk-produk pembelahan yang mempunyai nomor massa yang berjarak lebar. Netron netron dilepaskan dalam reaksi dan ini akan memborbardir inti lain sehingga terjadi reaksi berantai. Jadi,jumlah besar netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menghasilkan zat-zat radioaktif. Sejumlah pembuatan bom atom  untuk keperluan perang dan keperluan pada waktu damai yaitu pembelahan inti.Enegi yang besar dapat diperoleh karena beberapa dari massanya diubah menjadi energi sesuai dengan persaman einstein

            E= …………………………………………………..…………………………(2.1)

            Sekarang telah diketahui banyak reaksi untuk membuat unsur radioaktif buatan. Sejak 1934 telah dapat disentesakan lebih dari 1000 isotop radioaktif dimana pada tahun tersebut joliet dan curie menghasilkan untuk pertama kali fosfor radioaktif dengan jalan memborbardir inti alumunium dengan partikel-partikel alfa. Baik dalam disintegrasi isotop alam maupun isotop buatan, suatu fraksi tertentu dari atom-atom isotop radioaktif akan berkurang persatuan waktu. Kecepatan disintegrasi berbanding lurus dengan jumlah atom yang  tidak alami dekomposisi ( teruarai ), N. Dimana  adalah tetapan disintegrasi. Persamaan ini adalah persamaan untuk suatu proses tingkat ( orde ) satu. Hukum berkurangnya zat padat dinyatakan dalam bentuk yang lebih baik yaitu waktu paro  dari unsur radioaktif, dimana waktu paro adlah waktu yang dibutuhkan untuk disintegrasi separo atom radioaktif.

            Gaya ikatan antara atom-atom menyebabkan terbentuknya molekul-molekul dan ion-ion. Ikatan-ikatan yang terjadi dapat dianggap berdasarkan atas dua teori, yaitu teori ikatan valensi dan teori orbital molekular.

            Pada dasarnya teori yang pertama didasrkan atas konsep bohr mengenai ko valensi dari G.N lewis, sedang teori yang kedua didasrkan atad gambaran kuantum mekanik sari stuktur atom. Teori yang pertma lebih banyak digunakan oleh ahli kimia organik, meskipun perhatian meningkat pada mekanisme reaksi dan sifat-sifat fisika dari molekul-molekul organik, seperti fenomena asam- basa dan kompleksasi. Penggunaan teori orbital molekular sekarang menonjol.                                                                                         ( Moechtar, 1990 )

            Berdasarkan   asalnya,   radioaktivitas   dikelompokkan   menjadi   radioaktivitas   alam,   dan  radioaktivitas buatan, yaitu hasil kegiatan yang dilakukan manusia. Dalam radioaktivitas alam, ada yang berasal dari alam dan dari radiasi kosmik. Radioaktivitas buatan dipancarkan oleh radioisotop  yang  sengaja  dibuat  manusia,  dan  berbagai jenis  radionuklida  dibuat  sesuai dengan penggunaannya.

Radioaktivitas alam antara lain:

a.          Radioaktivitas primordial

            Pada litosfer, banyak terdapat inti radioaktif yang sudah ada bersamaan dengan terjadinya bumi, yang tersebar secara luas yang disebut radionuklida alam. Radionuklida alam banyak terkandung dalam berbagai macam materi dalam lingkungan, misalnya dalam air, tumbuhan, kayu, bebatuan, dan bahan bangunan. Radionuklida primordial dapat ditemukan juga di dalam tubuh mausia. Terutama radioisotop  yang terkandung dalam kalium alam. Uraian lengkap mengenai radioaktivitas alam dijelaskan  pada pokok bahasan "inti radioaktif alam (08-01-01-02)".

b.        Radioaktivitas yang berasal dari radiasi kosmik

            Pada saat radiasi kosmik masuk ke dalam atmosfer bumi, terjadi interaksi dengan inti atom  yang   ada   di   udara   menghasilkan   berbagai   macam   radionuklida.  Yang   paling   banyak  dihasilkan adalah H-3 dan C-14. Radioaktivitas Buatan. Adapun radioaktivitas buatan merupakan hasil dari beberapa sebab berikut:

a.          Radioaktivitas yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir

       Energi yang dihasilkan oleh  proses  peluruhan dapat digunakan sebagai  pembangkit  listrik  tenaga  nuklir.  Dalam  instalasi  pembangkit  listrik tenaga  nuklir, faktor  keselamatan  radiasi  menjadi  prioritas  yang  utama,  dan  dengan  berkembangnya   teknologi  pembangkit  listrik  tenaga nuklir, maka tingkat keselamatan radiasinya pun semakin tinggi. 

b.         Radioaktivitas akibat percobaan senjata nuklir

       Radioaktivitas yang berasal dari jatuhan radioaktif akibat percobaan senjata nuklir disebut fall  out. Tingkat radioaktivitas dari fall out yang paling tinggi terjadi pada tahun 1963 dan setelah  itu jumlahnya  terus  menurun.  Hal  itu  disebabkan  pada  tahun  1962  Amerika  dan  Rusia mengakhiri percobaan senjata nuklir di udara.

c.          Radioaktivitas dalam kedokteran

       Radioaktivitas yang  berasal dari  radioisotop dalam  bidang  kedokteran digunakan  misalnya  untuk  diagnosis,  terapi,  dan  sterilisasi  alat  kedokteran.  Uraian  lengkap  dari  penggunaan  radioaktivitas di  bidang  kedokteran dapat dibaca  pada  pokok bahasan  penggunaan radiasi  dalam bidang kedokteran.

d.         Radioaktivitas dalam rekayasa teknologi

       Penggunaan   radiasi   dalam   bidang   pengukuran   (gauging),   analisis   struktur   materi,  pengembangan  bahan-bahan  baru,  dan  sebagai  sumber . 

e.          Radioaktivitas dalam bidang pertanian

Penggunaannya   dalam   bioteknologi,   pembasmian   serangga   atau   penyimpanan   bahan  pangan, dan teknologi  pelestarian  lingkungan.

Sebuah inti dapat berada dalam keadaan ikat yang energinya lebih tinggi daripada keadaan dasar, seperti juga atom bisa berada dalam keadaan seperti itu. Inti tereksitasi diberi tanda bintang setelah lambang yang biasa dipakai, misalnya ^*. Inti tereksitasi kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan foton yang energinya bersesuaian dengan perbedaan energi antara berbagai keadaan awal dan keadaan akhir dalam transisi yang bersangkutan. Foton yang dipancarkan oleh inti daerah energinya berbeda-beda hingga mencapai beberapa MeV dan secara tradisional disebut sinar gamma.  Sebagai alternatif lain dari peluruhan gamma, dalam beberapa kasus inti tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar dengan memberikan energi eksitasinya ke salah satu elektron orbital di sekelilingnya. Kita dapat membayangkan proses yang dikenal sebagai konversi intermal ini sebagai jenis efek fotolistrik di mana sebuah foton nuklir diserap oleh elektron atomik; lebih cocok dengan eksperimen jika kita menganggap konversi intermal menyatakan transfer langsung energi eksitasi dari sebuah inti ke sebuah elektron. Elektron yang terpancar memiliki energi kinetik sama dengan energi eksitasi nuklir yang hilang dikurangi energi ikat elektron itu dalam sebuah atom. Kebanyakan inti tereksitasi memiliki umur paroh yang pendek terhadap peluruhan gamma, tetapi beberapa tetap tereksitasi.

            Stabilitas dari unsur – unsur yang mempunyai atom rendah ditandai dengan adanya gaya tarik-menarik inti yang sangat besar antar – antara proton – proton  dan netron – netron. Unsur-unsur adalah yang paling  stabil bila mana jumlah netron dan proon dalam intinya sama. Namun demikia, unsur – unsur yang lebih ringan dapat dibuat radioaktif dengan jalan mengubah kesetimbangn neutron-protonnya. Ini dapat dilakukan dengan jalan menembakkan partikel-partikel seperti proton,deutron ( inti dari atom deutrium), partikel α ( alfa ) dan netron, pada suatu inti yang stabil untuk membentuk isotop-isotop radioaktif. Reaksi – reaksi ini dapat dilakukan dalam cycloron dan reaktor uranium. Dalam cycloron, partikel-partikel gas yang terionisasi dipercepat melalui jalan berputar dengan menggunakan medan magnit intensitas tinggi.

             Bilamana partikel-partikel tersebut telah mendapatkan cukup energi, mereka dibuat mengenai suatu sasaran yang lalu menjadi radio aktif atau menyebabkan radioaktifitas dalam zat lainnya. Reaktor uranium tergantung pada kenyataan bahwa bilamana  dibombardir  dengan netron, ia akan terbagi menjadi produk-produk pembelahan yang mempunyai nomor massa yang berjarak lebar. Netron netron dilepaskan dalam reaksi dan ini akan memborbardir inti lain sehingga terjadi reaksi berantai. Jadi,jumlah besar netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk menghasilkan zat-zat radioaktif. Sejumlah pembuatan bom atom  untuk keperluan perang dan keperluan pada waktu damai yaitu pembelahan inti.

            Enegi yang besar dapat diperoleh karena beberapa dari massanya diubah menjadi energi sesuai dengan persaman einstein. Pada dasarnya teori yang pertama didasrkan atas konsep bohr mengenai ko valensi dari G.N lewis, sedang teori yang kedua didasrkan atad gambaran kuantum mekanik sari stuktur atom. Teori yang pertma lebih banyak digunakan oleh ahli kimia organik, meskipun perhatian meningkat pada mekanisme reaksi dan sifat-sifat fisika dari molekul-molekul organik, seperti fenomena asam- basa dan kompleksasi.

(www.warintek.ristek.go.id/nuklir/radioaktivitas.pdf)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1    Peralatan, Komponen dan Bahan

3.1.1   Peralatan

1.         Tabung Geiger Muler (GM)

Fungsi : sebagai alat pendeteksi dan pengukur radiasi nuklir

2.         Scaller (Ratemeter)

                        Fungsi : untuk menampilkan pembacaan hasil laju pencacahan.

3.         Stopwatch

                        Fungsi : untuk menghitung lamanya waktu pencacahan

4.         Kabel Croaxial

                        Fungsi : untuk menghubungkhan tabung GM dengan scaler

5.         Rak Tabung

Fungsi : sebagai penyangga tabung Geiger Muller

6.         Penjepit (Pinset)

                        Fungsi : sebagai alat untuk mengambil bahan radioaktif

7.         Serbet

                        Fungsi : untuk membersihkan peralatan yang telah digunakan

8.         Tissu

                        Fungsi : untuk membersihkan peralatan yang telah digunakan

9.         Sarung Tangan

Fungsi : sebagai pelindung tangan dari kontak langsung dengan  Tabung Geiger Muller

10.     Absorber

a.    Absorber Kertas

                        Fungsi : sebagai bahan penyerap radiasi alfa

b.   Absorber aluminium

Fungsi : sebagai bahan penyerap radiasi beta

c.    Absorber Timbal

Fungsi : sebagai bahan penyerap radiasi gamma

11.     Masker

         Fungsi : sebagai penyaring udara dari kontaminan tebu dan lain sebagainya yang akan terhisap tubuh.

3.1.2             Bahan

1.    Am-241

Fungsi : sebagai sumber radiasi alpha ( )

2.    Sr-90

Fungsi : sebagai sumber radiasi beta ( )

3.    Co-60

Fungsi sebagai sumber radiasi gamma ( )

3.2    Prosedur Percobaan

3.2.1 Tanpa Unsur Tanpa Absorber

1. Disiapkhan peralatan diatas meja percobaan

2. Dihubungkan Scaler dengan Tabung Geiger Muller

3. Dihidupkhan scaler dan ditunggu beberapa saat sampai tegangan stabil

4. Diukur cacah background (tanpa unsure radiaktif dan absorber) dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

5. Dicatat hasilnya pada data percobaan

3.2.2 Am-241 dengan absorber kertas

1. Disiapkhan peralatan diatas meja percobaan

2. Dihubungkan Scaler dengan Tabung Geiger Muller

3. Dihidupkhan scaler dan ditunggu beberapa saat sampai tegangan stabil

4. Diletakhan unsure-unsure Am-241 pada rak tabung GM

5. Diukur pencacahanya tanpa absorber sebanyak 3 kali

6. Dicatat hasilnya pada data percobaan

7. Diletakan absorber kertas pada rak tabung GM tepat diatas unsure Am-241

8. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

9. Dicatat hasilnya pada data percobaan

3.2.3 Sr-90 dengan absorber kertas dan absorber aluminium

1. Disiapkhan peralatan diatas meja percobaan

2. Dihubungkan Scaler dengan Tabung Geiger Muller

3. Dihidupkhan scaler dan ditunggu beberapa saat sampai tegangan stabil

4. Diletakhan unsure-unsure Sr-90 pada rak tabung GM

5. Diukur pencacahanya tanpa absorber sebanyak 3 kali

6. Dicatat hasilnya pada data percobaan

7. Diletakhan absorber kertas pada rak tabung GM tepat diatas unsure Sr-90

8. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

9. Dicatat hasilnya pada data percobaan

10. Diganti absorber kertas dengan dengan absorber Al

11. Diletakhan absorber Al pada rak tabung GM tepat diatas unsure Sr-90

12. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

13. Dicatat hasilnya pada data percobaan

3.2.4 Co-60 dengan absorber kertas, absorber Al, dan absorber Pb

1. Disiapkhan peralatan diatas meja percobaan

2. Dihubungkan Scaler dengan Tabung Geiger Muller

3. Dihidupkhan scaler dan ditunggu beberapa saat sampai tegangan stabil

4. Diletakhan unsure-unsure Co-60 pada rak tabung GM

5. Diukur pencacahanya tanpa absorber sebanyak 3 kali

6. Dicatat hasilnya pada data percobaan

7. Diletakan absorber kertas pada rak tabung GM tepat diatas unsure Co-60

8. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

9. Dicatat hasilnya pada data percobaan

10. Diganti absorber kertas dengan dengan absorber Al

11. Diletakan absorber Al pada rak tabung GM tepat diatas unsure Co-60

12. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

13. Dicatat hasilnya pada data percobaan

14. Diganti absorber Al dengan dengan absorber Pb

15. Diletakan absorber Pb pada rak tabung GM tepat diatas unsure Co-60

16. Diukur cacah background dengan menggunakan scaler sebanyak 3 kali

17. Dicatat hasilnya pada data percobaan

DAFTAR PUSTAKA

Moechtar, 1990.Farmasi Fisika.. Yogyakarta:Gajah Mada University Press.

Hal: 16 – 19

Susetyo,W, 1988.Spektoskopi Gamma .Yogyakarta:Gajah Mada University Press.

Hal: 19 – 24

 http://www.warintek.ristek.go.id/nuklir/radioaktivitas.pdf

                   Tanggal akses: 12 November 2013. 12.34 WIB.

                                                                                             

                                                                                                  

Tugas Persiapan Praktikum Fisika Inti

NAMA            : Rinto P

NIM                : 100801050

JUDUL           :  SIFAT RADIOAKTIF

Soal

1.      Salah satu sifat unsur radioaktif adalah melakukan peluruhan agar menjadi unsur yang stabil. Sebutkan dan jelaskan lima jenis peluruhan radioaktif !

2.      Am-241 mempunyai konstanta peluruhan sebesar 2,3030 x 10^-9 det^-1. Berapa lama waktu yang diperlukhan agar unsur polonium tersebut berkurang menjadi 1/100 dari semula

3.      Jelaskan  pengertian dari radioaktif serta pembagiannya

Jawab

1.      1.  Peluruhan Alpha (Alpha Decay)

Inti-inti radioaktif secara spontan menjadi inti turunan yang kadang-kadang memancarkan partikel α. Pada umumnya diikuti pula dengan peluruhan radiasi gamma. Radiasi alpha mempunyai spektrum energi yang diskrit. Radioisotop yang memancarkan radiasi alpha maka nomor massa akan berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2, sehingga radiasi alpha disamakan dengan pembentukan inti Helium yang bermuatan +2 ( ).

Berdasarkan hukum kekekalan jumlah muatan dan nucleon maka peluruhan partikel α memenuhi hubungan yang dapat dinyatakan sebagai berikut:

X adalah unsur induk dan Y adalah unsur turunan.

Contoh peluruhan α terjadi pada peluruhan Plutonium:

2. Peluruhan Beta Minus ( Beta Minus Decay )

Peluruhan beta (β) adalah suatu proses peluruhan radioaktif dengan muatan inti berubah tetapi jumlah nukleonnya tetap. Radiasi beta minus disamakan dengan pemancaran elektron dari suatu inti atom. Bentuk peluruhan ini terjadi pada inti yang kelebihan neutron dan pada umumnya disertai juga dengan radiasi gamma. Radiasi beta (baik yang positif maupun yang negatif) mempunyai spektrum energi yang sinambung (continous) serta diikuti oleh antineutrino yang membawa kelebihan energi yang dimiliki oleh zarah beta. Seperti halnya pada radiasi Alpha, makin tinggi energi yang dimiliki maka makin pendek umurnya. Pada radiasi Beta minus, nomor atomnya akan bertambah satu, sedang nomor massanya tetap. Reaksi secara umum dapat ditulis sebagai:

Contoh reaksi peluruhan radiasi Beta minus adalah:

⊽ disebut antineutrino yang merupakan partikel netral dengan kelajuan c dan tidak mempunyai massa. Energi dari antineutrino bersifat kinetic. Energi yang dilepas pada saat peluruhan yaitu:

Q = (m_x-m_Y)c²

Pada gambar dibawah. merupakan gambar spektrum energi peluruhan beta yang berbentuk spectrum kontinu.

Gambar . Spektrum energi peluruhan beta
(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, 2010)

3. Peluruhan Beta Plus (Beta Plus Decay)

Radiasi ini sama dengan pancaran positron dari inti. Bentuk peluruhan ini terjadi pada inti yang kelebihan proton. Pancaran positron dapat terjadi apabila perbedaan energi antara inti semula dengan inti hasil paling tidak sebesar 1,02 MeV.

Menurut Pauli, radiasi beta plus sama dengan perubahan proton menjadi neutron sehingga nomor atomnya akan berkurang satu. Reaksi secara umum dapat ditulis sebagai berikut:

v adalah neutrino yaitu partikel sejenis dengan antineutrino dengan spin yang berlawanan. Contoh peluruhan beta plus adalah sebagai berikut:

Energi disintegrasi atau energi peluruhannya yaitu:

Q = (m_x – m_Y + 2me)c²

Pada radiasi Beta plus akan selalu diikuti dengan peristiwa Annihilasi, karena begitu terbentuk zarah beta plus maka akan langsung bergabung dengan elektron dan menghasilkan radiasi Gamma:

4. Tangkapan Elektron Orbital (K Capture)

Pada  peluruhan ini inti akan menangkap satu elektron orbital. Peristiwa ini terjadi pada inti yang kelebihan proton tetapi tidak mempunyai cukup tenaga untuk mengeluarkan proton dari intinya. Secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

Sebagai contoh pada peristiwa peluruhan unsur Bi

Energi disintegrasi atau energi peluruhannya adalah sebagai berikut:

Q = (m_x - m_Y)c²

5. Peluruhan Gamma (Gamma Decay)

Suatu inti unsur radioaktif yang mengalami peluruhan, baik peluruhan α maupun peluruhan β atau mengalami tumbukan dengan netron biasanya berada pada keadaan tereksitasi. Pada saat kembali ke keadaan dasarnya inti tersebut akan melepas energi dalam bentuk radiasi gamma.

Radiasi gamma mempunyai energi yang diskrit. Gambar 2.9. menunjukkan salah satu contoh energi gamma dari atom cesium 137 (¹³⁷Cs).

Gambar . Spektrum energi peluruhan gamma atom cesium 137

(Rapach, 2010)

Radiasi gamma mempunyai energi yang diskrit. Energi sinar gamma (γ) akan berkurang atau terserap oleh suatu material yang dilewatinya. Karena ada penyerapan energi olah bahan maka intensitas dari sinar gamma akan berkurang setelah melewati material tersebut.

I = Io.e^-μx

I     : intensitas sinar gamma yang berhasil melewati material
Io   : intensitas mula-mula
x    : tebal material
μ    : koefisien atenuasi linier atau koefisien pembanding yang besarnya tergantung sifat material penyerap dan energi sinar gamma.

Jika tebal material penyerap L, maka:

Jika intensitas I yaitu intensitas sinar gamma yang berhasil melewati material tinggal separoh dari intensitas awal, maka tebal material tersebut dinamakan Lapisan Harga Paroh (Half Value Layer = hvl).

2.      Dik: N = No e

T ^½ = 2,303 X 10^-9 det^-1

N = 1/100 No

            Dit: t?

            N = No e-

            1/100  No = No e-

            1/100 = e-

            ln 100 = -2,303 x 10^-9 det^-1

            t = ln 100/ -2,303 x 10^-9 det^-1

            t = -4,60/ - 2,3x 10⁹ s

3. Radioaktifitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai  radiasi berupa zarah dan atau gelombang elektomagnetik. Pembagiannya ada 2, yaitu radiaktifitas dari alam dan radioaktifitas buatan.

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

 DAN ANALISA

4.2 Gambar Percobaan

Scaller

Kertas

Tabung GM

Rak Tabung GM

 

4.2 Analisa Data

            T = 32 Tahun = 1.009.152.000 s

            Ro = A = 74 Kbq = 74.000 bq

            · Untuk Am-241

            N = 𝑚𝑟

            N = 243 𝑥 6,02.1023 mol-1

N = 2,4 x 1021

𝜆 = R.N

𝜆 = 74.103 x 2,4.1021

𝜆 = 1,776.1026 m

            Maka dari sini akan didapat

            T1/2 =  : 0,693 / 1,776.1026 = 0,39.10-26 s

·      Untuk Sr-90

N = 𝑚𝑟

            N = 87,62 𝑥 6,02.1023 mol-1

N = 6,87x 1021

𝜆 = R.N

𝜆 = 74.103 x 6,87.1021

𝜆 =5,08 .1026 m

Maka dari sini akan didapat

           

             T1/2 =  : 0,693 / 5,08 .1026 = 1,36 .10-27 s

· Untuk Co-60

N = 𝑚𝑟

            N = 58,9 𝑥 6,02.1023 mol-1

                        N = 1,02 x 1022

𝜆 = R.N

𝜆 = 74.103 x 1,02.1022

𝜆 =7,548.1026 m

Maka dari sini akan didapat

T1/2 =  : 0,693 / 7,548.1026 = 9,18.10-28 s

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari percobaan diketahui jenis-jenis peluruhan radioaktivitas yaitu

·         Peluruhan Alpha (Alpha Decay)

·         Tangkapan Elektron Orbital (K Capture)

·         Peluruhan Beta Plus (Beta Plus Decay)

·         Peluruhan Beta Minus ( Beta Minus Decay )

·         Peluruhan Gamma (Gamma Decay)

2. Sifat-sifat radioaktif adalah sebagai berikut ini:

a)      Radiasi 

·         Dibelokkan oleh medan magnet ke arah kutub negative

·         Bermuatan listrik positif

·         Merupakan partikel bermassa

·         Dari hasil penyelidikan diketahui bahwa artikel apha merupakan inti atom helium (He)

b)      Radiasi   plus

·         Dibelokkhan oleh medan magnet kea rah kutub positif

·         Bermuatan listrik negative

·         Tidak mempunyai massa

·         Atom bertambah satu

c)      Radiasi   Minus

·         Dibelokkhan oleh medan magnet kea rah kutub positif

·         Bermuatan listrik negative

·         Tidak mempunyai massa

·         Atom Berkurang  satu

d)     Radiasi  Tangkapan Orbital

·         Dapat menangkap satu elektron orbital

·         Biasanya terjadi pada inti yang kelebihan proton

e)      Radiasi 

·         Tidak dapat dibelokhan oleh medan magnet

·         Tidak bermuatan listrik

·         Tidak memiliki massa

·         Mempunyai sifat yang sama dengan sinar X, tetapi panjang gelombangnya lebih pendek

·         Merupakan gelombang elektromagnetik

3.  Aplikasi radioaktif

·         Perunut (penjejek) dalam bidang kesehatan. Contohnya iodium digunakan untuk mengukur berapa baik kelenjar bekerja

·         Mendeteksi penyempitan pembuluh darah menggunakan larutan NaCl yang radioaktif

·         Menganalisis material menggunakan metode neutron activation analisis (analisis aktivasi neutron)

·         Terapi radiasi, contohnya radiasi tumor dengan Co-60

·         Pengamatan makanan, radiasi dapat digunakan untuk membunuh bateri dan jamur

·         Menentukhan umur fosil  dengan radioaktif (radioactive dating)

·         Detektor asap dengan menggunakhan sinar

4.      Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, diketahui bahwa sifat-sifat radioaktif dari unsur-unsur radioaktif ditentukan oleh daya tembus terhadap absorber , nomor massa, dan juga energinya.

-          Am-241 memancarkan radiasi sinar alfa (α) karena tidak dapat menembus absorber kertas. Hal ini disebabkan Am-241 memiliki energi radiasi sebesar 0.02-0.06 MeV dan memiliki nomor massa 241. Am-241 tidak dapat menembus kertas karena sinar alfa (α) tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet dan bermuatan positif.

-          Sr-90 memancarkan sinar beta (β) karena unsur tidak dapat menembus absorber alumunium (Al) dan hanya dapat menembus absorber kertas. Hal ini disebabkan Sr-90 hanya memiliki energi radiasi sebesar 0.54 MeV dan memiliki nomor massa 90. Dan Sr-90 tidak dapat menembus alumunium (Al) karena sinar beta (β) dapat dibelokkan oleh medan magnet dan bermuatan negatif.

-          Co-60 memancarkan sinar gamma (γ) karena tidak dapat menembus absorber timbal (Pb) dan hanya menembus absorber  kertas dan absorber alumunium (Al). Hal ini Co-60 memiliki energi radiasi sebesar 1.17 MeV dan 1.33 MeV dan memiliki nomor massa 60. Dan Co-60 ini tidak dapat menembus timbal (Pb) dan dapat menembus kertas dan alumunium karena sinar gamma (γ) tidak dapat dibelokkan medan magnet dan bermuatan nol atau tidak bermuatan.

5.2 Saran

1.      Sebaiknya praktikan selanjutnya dapat menjaga ketertiban dilaboratorium dan membawa peralatan yang digunakan dalam percobaan.

2.      Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih memahami teori tentang judul percobaan.

3.      Sebaiknya praktikan selanjutnya lebih teliti dalam percobaan.