Disusun Oleh Kelompok 6
1. Dwi Handayani
2. Ilham Muammar Y
3. Rizki Fernawanti
4. Tabina Izzani A
5. Wahyu Sujana
Kelas : 12 IPA 5
RADIOAKTIVITAS
Ø
DEFINISI
RADIOAKTIVITAS
Radioaktivitas disebut
juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu
secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron),
atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek).
Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.
Istilah keradioaktivan (radioactivity)
pertama kali diciptakan oleh Marie Curie (1867 – 1934),
seorang ahli kimia asal Prancis. Marie dan suaminya, Pierre Curie (1859 –
1906), berhasil menemukan unsur
radioaktif baru, yaitu polonium dan radium. Ernest Rutherford
(1871 – 1937) menyatakan bahwa sinar radioaktif dapat dibedakan atas sinar
alfa yang bermuatan positif dan sinar beta yang bermuatan
negatif. Paul Ulrich Villard (1869 – 1915), seorang ilmuwan Prancis, menemukan
sinar radioaktiv yang tidak bermuatan, yaitu sinar
gamma.
Ø JENIS-JENIS
RADIOAKTIVITAS
·
Sinar Alfa (Sinar α)
Sinar alfa adalah sinar yang
dipancarkan oleh unsur radioaktif. Sinar ini ditemukan secara bersamaan dengan
penemuan fenomena radioaktivitas, yaitu peluruhan inti atom yang berlangsung
secara spontan, tidak terkontrol, dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri
atas dua proton dan dua neutron. Berikut ini adalah sifat alamiah sinar alfa:
1. Sinar alfa
merupakan inti He.
2. Dapat menghitamkan
pelat film (yang berarti memiliki daya ionisasi). Daya ionisasi sinar alfa
paling kuat daripada sinar beta dan gamma.
3. Mempunyai daya
tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif.
4. Dapat dibelokkan
oleh medan listrik maupun medan magnet.
5. Mempunyai
jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 102 mm di dalam logam.
Sinar
alfa merupakan jenis radioaktivitas yang memiliki muatan postif
·
Sinar Beta (Sinar β)
Sinar beta merupakan elektron
berenergi tinggi yang berasal dari inti atom. Berikut ini beberapa sifat
alamiah sinar beta:
1. Mempunyai daya
ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.
2. Mempunyai daya
tembus yang lebih besar dari pada sinar alfa.
3. Dapat dibelokkan
oleh medan listrik maupun medan magnet.
Sinar
beta merupakan jenis radioaktivitas yang memiliki muatan negatif.
·
Sinar Gamma (Sinar γ)
Sinar gamma adalah radiasi gelombang
elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi
yang tidak memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar ketika
sebuah inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom
maupun massa atom. Sinar gamma memiliki beberapa sifat alamiah berikut ini:
1. Sinar gamma tidak
memiliki jangkauan maksimal di udara, semakin jauh dari sumber intensitasnya
makin kecil.
2. Mempunyai daya
ionisasi paling lemah.
3. Mempunyai daya
tembus yang terbesar.
4. Tidak membelok
dalam medan listrik maupun medan magnet.
Sinar
gama merupakan jenis radioaktivitas yang tidak memiliki muatan postif maupun
negatif.
Ø PELURUHAN
Dalam suatu gram zat radioaktif
terdapat miliaran atom radioaktif. Atom-atom radioaktif akan memancarkan sinar
radioaktif (α, β, atau γ) untuk menjadi atom stabil.
Peristiwa pemancaran sinar radioaktif oleh zat radioaktif disebut peluruhan. Proses
meluruh merupakan proses acak
·
Peluruhan
Sinar Alfa (Sinar α)
Suatu
inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan
memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi
pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel
alfa dan inti anak. Inti anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih
tinggi dibandingkan induknya.
Jika
inti memancarkan sinar α (inti 2He4), maka inti tersebut kehilangan 2 proton
dan 2 neutron, sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2, dan A berkurang 4.
Persamaan peluruhannya :
Contoh
:
·
Peluruhan
Sinar Beta (Sinar β)
Salah
satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan meluruh
menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel
netral yang mempunyai energi, tetapi tidak memiliki massa. Peluruhan
sinar beta bertujuan agar perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti
atom menjadi seimbang sehingga inti atom tetap stabil.
Jika
inti radioaktif memancarkan sinar beta (β ) maka nomor massa inti tetap (jumlah
nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah. Terjadi dua proses peluruhan, yaitu
:
·
Peluruhan
Sinar Gamma (Sinar γ)
Suatu
inti atom yang berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke keadaan dasar
(ground state) yang lebih stabil dengan memancarkan sinar gamma. Peristiwa ini
dinamakan peluruhan sinar gamma. Atom
yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang memancarkan sinar alfa maupun
sinar beta, karena pemancaran sinar gamma biasanya menyertai pemancaran sinar
alfa dan sinar beta. Peluruhan gamma hanya mengurangi energi saja, tetapi tidak
mengubah susunan inti.
Seperti
dalam atom, inti atom dapat berada pada keadaan eksitasi, yaitu keadaan inti
yang tingkat energinya lebih tinggi dari keadaan dasarnya. Inti yang berada
pada keadaan eksitasi diberi tanda star (*). Keadaan eksitasi inti ini
dihasilkan dari tumbukan dengan partikel lain.
Persamaan peluruhan sinar gamma:
Inti
yang berada dalam keadaan eksitasi pada umumnya terjadi setelah peluruhan.
Misalnya :
Ø DETEKTOR RADIASI
Detector radiasi adalah alat
deteksi sinar radioaktif. Sinar radioaktif berbahaya dan tidak dapat kita lihat
sehingga kita harus memiliki alat untuk mendeteksi (mengenal) adanya sinar radioaktif. Hampir
semua detector radiasi energi tingkat bekerja berdasarkan prinsip bahwa radiasi
akan memberikan energi pada electron-elektron dalam bahan yang dilewatinya
sehingga electron keluar dari atom, dan atom menjadi ion positif (ionisasi).
·
Pencacah
Geiger Muller
Detektor yang paling banyak digunakan untuk mendeteksi
radiasi. Detector ini terdiri atas sebuah tabung aluminium yang diisi dengan
gas argon bertekanan rendah (10 cmHg) dan seutas kawat yang membentang pada
pusat tabung. Kawat ini dipertahankan agar memiliki potensial tinggi (400 V DC)
terhadap tabung. Tentu saja kawat bertindak sebagai electrode positif (anode)
dan tabung sebagai electrode negative (katode).
·
Kamar Kabut
Jika udara didinginkan sedemikian sehingga uap
mencapai keadaan jenuh, udara itu masih dapat didinginkan tanpa terjadi
pengembunan. Pada keadaan ini uap dinamakan super jenuh.
Sebuah
sumber radioaktif memancarkan partikel-partikel dalam sebuah kamar udara yang
jenuh dengan uap air atau alcohol. Ketika partikel-partikel radioaktif ini
melalui udara, mereka bertumbukan dengan molekul-molekuk udara. Tumbukan ini
dapat mengeluarkan electron dari molekul udara, dengaan meninggalkan jejak ion
positif dan negative. Jika tekanan dalam kamar dikurangi dengan cara memompa
sebagian udara ke luar, udara menjadi lebih dingin. Keadaan ini memungkinkan
partikel-partikel uap super jenuh mengembun pada ion tersebut, sehingga jejak
tetes uap sepanjang lintasan ion dapat dilihat.
·
Film
Fotografis
Becquerel
telah menggunakan film fotografis ketika ia secara tidak sengaja menemukan
radioaktivitas alami dari uranium. Disini ia menemukan sinar radioaktif yang
telah menghitamkan film. Orang-orang yang bekerja dengan radiasi seperti
perawat, biasanya memakai lencana khusus pada jas mereka. Setiap bulan film
fotografis dicuci. Banyaknya penghitaman pada film akan menunjukkan apakah
mereka telah terkena radiasi atau tidak.
Ø BAHAYA RADIASI
Salah
satu bahaya radiasi adalah radiasi bom atom pertama yang jatuh di kota
Hiroshima dan Nagasaki pada perang dunia kedua. Radiasi pengion juga
membahayakan kehidupan tumbuhan, manusia, dan hewan.
·
Radiasi di
Sekitar Kita
Radiasi
pengion dari dahulu sampai kapanpun adalah bagian dari lingkungan hidup kita,
biasa disebut dengan reaksi alamiah. Secara alamia, bahan-bahan
radioaktif juga terdapat dalam tanah, batuan, air, tumbuh-tumbuhan, dan hewan. Radiasi
yang tiba di Bumi berasal dari angkasa luar dan Matahari disebut radiasi
kosmis. Banyak
batuan mengandung sejumlah kecil uranium. Uranium meluruh menghasilkan radon.
Dalam rumah dan bangunan yang diisolasi dengan baik, radon dapat berkumpul dan
menjadi suatu ancaman bagi kesehatan kita.
·
Radiasi dan
Sel
Walaupun
kita dikelilingi oleh radiasi pengion, kita harus menangani penyebab radiasi
ini. Semua radiasi pengion merusak sel-sel hidup. Energi yang dibebaskan oleh
radiasi dapat memutuskan zat kimia dalam sel. Sel-sel selalu mati dan
digantikan oleh yang baru tepat pada waktunya. Sehingga kematian sel biasanya
tidak menyebabkan gejala penyakit. Akan tetapi, kadang-kadang gejala ini dapat
lebih serius.
·
Dosis Serapan
Radiasi dan Efek Biologis
Risiko
kanker berhubungan dengan dosis radiasi yang diserap oleh tubuh kita. Sebelumnya telah diketahui
bahwa besaran dosis serapan yang berkaitan dengan efek biologis adalah dosis
serapan ekuivalen. Di Amerika Serikat satuan yang digunakan untuk dosis
serapan radiasi oleh benda adalah REM (Roentgen Equivalent Man). Umumnya dosis
dilaporkan dalam millirem (mrem), yaitu seperseribu rem (1.000 mrem = 1 rem),
dengan satuannya Sievert (Sv).
·
Proteksi
terhadap Radiasi
Perhatian khusus perlu diberikan ketika orang bekerja
dalam lingkungan yang melibatkan bahan-bahan radioaktif yang menghasilkan
radiasi pengion. Radiographer yang bertugas mengoperasikan sinar-X guna memfoto
pasien dilindungi oleh layar. Pekerja-pekerja yang menangani bahan-bahan
radioaktif menggunakan baju proteksi dan jika ia menangani bahan-bahan
radioaktif yang sangat berbahaya, ia melakukannya dari balik selembar layar
kaca timbel dengan menggunakan peralatan remote control (pengendali
jarak jauh). Ambang dosis serapan radiasi bagi pekerja di AS dan Inggris
ditetapkan 50 milisievert per tahun.
APLIKASI
IPTEK
Adanya
reaksi inti, yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.
·
Energi Reaksi Fisi
Telah dimanfaatkan
pada reaktor atom dan sebagai senjata pemusnah pada bom atom.
·
Energi Reaksi Fusi
Telah
diwujudkan sebagai senjata pemusnah pada bom hidrogen dan sampai saat ini masih
belum dapat dikendalikan pada reaktor atom.
1.
REAKSI
INTI
Perubahan suatu inti menjadi inti baru
juga dapat dilakukan dengan menembak inti sasaran dengan peluru partikel
berenergi tinggi. Tumbukan yang terjadi antara partikel berenergi tinggi dan
inti akan mengubah struktur inti mejadi inti baru yang berbeda dengan inti
semula (inti sasaran). Reaksi seperti ini dinamakan reaksi inti (nuclear reaction) dan
perubahan yang terjadi dinamakan perubahan
inti atau transmutasi inti.
Q
adalah energi reaksi
Hukum kekekalan energi
menyatakan bahwa energi
sebelum
reaksi = energi sesudah reaksi.
Energi sebelum reaksi = Energi sesudah reaksi
Energi
reaktan = energi produk + energi reaksi
Energi
reaksi = energi reaktan – energi produk
Jika
Q> 0 maka terdapat energi yang dibebaskan (reaksi eksotermik)
Jika
Q < 0 maka terdapat energi yang
diserap (reaksi endotermik)
2. REAKSI
FISI
Inti berat yang
ditumbuk oleh sebuah partikel dapat membelah menjadi dua inti baru yang lebih ringan.
Dalam reaksi inti ini, massa total produk lebih kecil daripada massa total
reaktan. Selisih massa muncul sebagai energi.Reaksi inti seperti ini disebut reaksi
pembelahan inti atau reaksi fisi.
a. Energi yang
dibebaskan pada Reaksi Fisi
b. Reaksi Fisi
Uranium-235
c. Reaksi
Berantai Tak Terkendali dan Terkendali
Reaksi berantai (chain
reactions) adalah sederetan pembelahan inti dimana neutron-neutron dihasilkan
dalam tiap pembelahan inti menyebabkan pembelahan inti-inti lainnya. Setiap pembelahan
inti dua neutron atau lebih hasil pembelahan menyebabkan pembelahan inti-inti
lainnya adalah kondisi reaksi berantai tak terkendali (uncontrolled chain reactions)
d. Reaktor Atom Fisi
Berdasarkan
fungsinya reaktor diklasifikasikan menjadi reaktor penelitian dan reaktor daya
(1)
Reaktor
Penelitian
Pada reaktor
penelitian, yang diutamakan adalah pemanfaatan neutron hasil
pembelahan untuk berbagai penelitian dan
iradiasi serta produksi radioisotop. Pengambilan
panas pada reaktor penelitian dilakukan dengan sistem pendingin., yang terdiri
atas sistem pendingin primer dan sistem pendingin sekunder.
Panas yang berasal
dari teras reaktor diangkut oleh air di sekitar teras reaktor (sistem pendingin
primer) dan di pompa oleh pompa primer menuju alat penukar panas. Selanjutnya
panas dibuang ke lingkungan melalui menara pendingin (alat penukar panas pada
sistem pendingin sekunder).
(2)
Reaktor
Daya dan PLTN
Berdasarkan
jenis pendinginnya ada berbagai jenis reaktor daya. Dalam reaktor air bertekanan, kalor yang
dihasilkan dalam batang-batang bahan bakar diangkut keluar dari teras reaktor
oleh air yang terdapat di sekitarnya (sistem pendingin primer). Air ini secara
terus-menerus di pompakan oleh pompa primer ke dalam reaktor (sistem pendingin
primer). Disini, kalor dan air panas dipindahkan ke air yang mengalir di sekitar alat penukar panas (sistem
pendingin sekunder). Kalor yang dipindahkan ke alat penukar panas, memanaskan air
dalam penukar panas hingga air pada bagian atasnya menguap menghasilkan uap
panas bertekanan tinggi. Energi dari uap panas bertegangan tinggi ini
disalurkan memasuki turbin dan akan memutar turbin.
3.
REAKSI
FUSI
Dua
inti ringan dapat bergabung membentuk sebuah inti yang lebih berat. Energi ikat
inti berat lebih besar daripada jumlah energi ikat kedua inti ringan
pembentuknya sehingga dalam reaksi penggabungan dua inti ini, massa inti baru
lebih kecil daripada jumlah massa kedua inti ringan pembentuknya sehingga
meyisakan defek massa. Defek massa ini muncul sebagai energi fusi. Reaksi inti
seperti in disebut reaksi penggabungan inti atau reaksi fusi.
a. Syarat
Terjadinya Reaksi Fusi
· Reaksi Fusi harus
digerakkan dengan kelajuan sangat tinggi memerlukan energi kinetik sangat
tinggi, suhu yang sangat tinggi.
· Reaksi fusi terjadi di :
Matahari, bintang-bintang, bom hidrogen, dan reaktor fusi.
Reaksi Fusi menimbulkan suhu yang sangat
tinggi disebut reaksi termonuklir
b. Rantai
Proton-proton yang Terjadi di Bagian dalam Matahari dan Bintang-bintang
c. Reaktor Fusi Nuklir
Dua
syarat untuk mengendalikan fusi :
(1) Suhu
harus sangat tinggi. Pada suatu suhu tertentu disebut suhu pembakaran (ignition temperatur), proses fusi akan berlangsung sendiri.
(2) Pada
suhu sangat tinggi, semua atom terionisasi habis membentuk suatu plasma (sejenis gas yang disusun oleh partikel-partikel bermuatan seperti H+ dan e-
4. PEMANFAATAN RADIOISOTOP
Isotop-isotop tidak stabil akan memancarkan sinar-sinar radioaktif untuk menjadi isotop-isotop yang tidak stabil disebut radioisotop.
Radioisoto-radioisotop yang dibutuhkan, seperti I-123, I-131, Co-60, Cs-137, dan lain-lain tidak dapat diperoleh dari alam. Hal ini karena isotop-isotop tersebut memiliki waktu paro yang tidak terallu lama. Oleh karena itu, radioisotop tersebut harus dibuat dari nuklida stabil alamiah dengan reaksi inti.
Pemanfaatan Radioisotop :
a. Penggunaan Radioisotop sebagai Perunut
· Pengobatan
Radioisotop sebagai perunut dapat digunakan untuk meneliti khasiat tanaman obat tradisional radioaktif C-14 dibutuhkan untuk mendeteksi keberadaanya dalam organ tubuh makhluk hidup dan mekanisme kerjanya.
· Industri
Memasukkan radioisotop silikon ke dalam lumpur dan mengukur cara lumpur tersebut terbentuk dan bergerak dengan detektor radioaktif.
b. Pemanfaatan Radioisotop berdasarkan Sifat Radiasinya
· Pengobatan
Radioisotop untuk membunuh sel kanker disebut radioterapi (radiotherapy). Terapi radiasi gamma yang diradiasikan oleh isotop kobalt-60 (C0-60). Terapi radiasi proton menolong dokter mengobati hanya sel kanker dan tidak menambah resiko rusaknya sel-sel sehat.
· Penentuan Umur dengan Radioaktif
Karbon-14 mempunyai waktu paro 5600tahun dibentuk di atmosfer oleh partikel-partikel yang mempunyai energi tinggi yang berasal dari luar angkasa. Tumbuhan, binatang, dan manusia menyerap dan mengeluarkan karbon-14 selama mereka masih hidup. Dengan mengukur persentase keaktifan radiasi C-14 dalam tumbuhan, binatang, atau manusia yang mati dapat menaksir umur kematian mereka. Teknik inilah yang disebut penentuan umur dengan radioaktif (radioctive dating).
"
