Pengertian Zat Radioaktif. Inti atom radioaktif adalah inti yang tidak stabil yang secara spontan memancarkan sinar radioaktif (yaitu sinar α, β, dan γ). Pemancaran sinar ini menyebabkan jumlah inti makin lama makin berkurang (meluruh). Inti radioaktif ini mengalami peluruhan (disintegrasi) untuk mencapai kondisi yang lebih stabil.
Pengertian Radioaktivitas
Peristiwa pemancaran partikel – partikel radioaktif secara spontan ini disebut radiokativitas atau peluruhan radioaktif. Sinar-sinar yang dipancarkannya disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.
Jenis Partikel Radioaktif
Partikel radioaktif diantaranya adalah proton, neutron, elektron (sinar beta), positron, deutron, triton, sinar alfa, sinar gamma.
Dua pertiga inti atom unsur yang ada di alam dalam kondisi yang tidak stabil. Inti atom dengan Z>83 merupakan inti yang tidak stabil. Agar menjadi stabil inti atom ini akan memancarkan partikel radioaktifnya.
Kestabilan Inti Atom
Beberapa inti atom dapat bertransformasi secara spontan menjadi inti atom lain. Hal ini disebabkan oleh sifat stabilitas inti tersebut. Stabilitas suatu inti ditentukan atau dipengaruhi oleh perbandingan antara jumlah neutron dengan jumlah proton ((atau N/Z).
Inti-inti dengan nomor atom 20 ke bawah (Z ≤ 20) akan stabil jika jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya (N = Z) atau N/Z=1. Contohnya adalah 8O16, 11Na22, 2He4 dan 6C12. Hal ini Berarti inti dari 2He3 dan 6C14 relatif tidak stabil atau termasuk radioisotop yang dapat memancarkan zat-zat radioaktif.
Sedangkan pada inti dengan Z > 20 relatif lebih stabil jika nilai N lebih besar dari Z atau rasio atau perbadingan N terhadap Z lebih dari 1 (N/Z > 1). Ini artinya jumlah netronnya harus lebih banyak dari jumlah proton dalam inti.
Peleruhan Inti dan Sinar Radioaktif
Peluruhan adalah perubahan suatu nuklida menjadi nuklida lain secara spontan dan diikuti dengan pemancaran partikel redioaktif.
Inti Induk Inti Anak
Inti atom yang mengalami peluruhan disebut inti induk. Sedangkan inti yang dihasilkan dari peluruhan disebut inti anak. Inti anak ini meluruh lagi membentuk inti anak baru. Begitu seterusnya sampai terbentuk deret radioaktif yang memiliki inti stabil.
Pemancaran Sinar Alfa α
Inti atom radioaktif yang memancarkan sinar alfa α akan menyebabkan nomor atom inti induk berkurang dua dan nomor massa induk berkurang empat sehingga berubah menjadi inti atom yang lain. Sinar alfa α merupakan pemancaran partikel yang terdiri atas dua proton dan dua neutron yang merupakan partikel yang bermuatan positif yang memiliki massa 4 kali massa proton yang diberi lambang 2α4 atau 2He4.
Contoh Pemancaran Sinar α yaitu :
92U235 –>90Th231 + 2He4
88Ra224 –> 84Rn220 + 2He4
Sifat Ciri Sinar Alfa
Pancaran sinar alfa α menyebabkan ukuran inti menjadi lebih kecil. Partikel alfa α adalah inti atom helium yang memiliki energi tinggi dan bermuatan positif yaitu 2+. Partikel Sinar alfa α akan membelok ketika berada dalam medan magnet maupun medan listrik. Partikel sinar alfa α memiliki daya tembus lebih kecil dibandingkan dengan sinar beta β dan gamma γ.
Pemancaran Sinar Beta β
Ketika Isotop radioaktif memancarkan sinar beta β, maka akan menyebabkan nomor massa inti induk tetap sedangkan nomor atomnya bertambah satu sehingga berubah menjadi inti atom yang lain. Sinar beta β merupakan pancaran elektron dari inti atom karena perubahan neutron menjadi proton dan diberi lambang -1e0
Contoh Pemancaran Sinar Beta β:
91Pa233 –> 92U233 + -1e0
89Ac227 –> 90Th227 + -1e0
Sifat Ciri Sinar Beta
Ketika Pancaran sinar beta β berlangsung, secara bersamaan terjadi perubahan neutron menjadi proton. Dengan kata lain, Partikel sinar beta β merupakan electron yang bergerak cepat. Partikel sinar beta β memiliki muatan negative yaitu (1-). Sinar beta akan membelok ketika berada dalam medan magnet dan medan listrik. Partikel sinar beta β memiliki daya tembus lebih kecil dari pada sinar gamma γnamun lebih besar dari pada sinar alfa α.
Pemancaran Sinar Gamma γ
Inti atom dapat memiliki energi ikat nukleon yang lebih tinggi dari energi ikat dasarnya (ground state). Dalam keadaan ini dapat dikatakan bahwa inti atom dalam keadaan tereksitasi dan dapat kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan sinar gamma γatau foton yang besarnya energi tergantung pada keadaaan energi tereksitasi dengan energi dasarnya.
Pemancaran sinar gamma γ tidak menyebabkan perubahan massa maupun muatan pada inti atom. Inti atom yang dalam keadaan tereksitasi diberi notasi atau tanda bintang setelah lambang seperti yang dipakai pada 38Sr*87.
Contoh Pemancaran Sinar Gama γ yaitu:
6C*12 –> 6C12 + γ
28Ni*61 –> 28Ni61 + γ
Sifat Ciri Sinar Gamma
Pancaran sinar gamma γ tidak mengubah inti induk atom. Sinar gamma γ memancarkan energi yang berupa gelombang elektromagnetik. Sinar gamma γ ini memiliki frekuensi yang tinggi. Partikel sinar gamma γ tidak bermuatan listrik. Partikel sinar gamma γ memiliki daya tembus lebih besar dibandingkan sinar alfa α maupun sinar beta β . Partikel sinar gamma tidak dibelokan oleh medan magnet maupun medan listrik.
Pemancaran Positron
Pancaran positron merubah proton menjadi neutron. Secara umum Pancaran positron dapat ditulis dengan persamaan reaksi seperti berikut:
ZXA –> Z-1YA + 1e0
Contoh Pancaran Positron adalah
29Cu64 –> 28Ni64 + 1e0
Pancaran positron terjadi karena inti memiliki rasio neutron terhadap proton (N/Z) yang relative rendah. Untuk contoh di atas dapat diketahui bahwa jumlah proton dan jumlah neutron sebelum terjadi pemancaran adalah
Jumlah Proton = Z = 29
Jumlah Neutron N= A – Z = 64 – 29 = 35
Sehingga Rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) = 35/29 = 1,207
Setelah terjadi pemancaran jumlah proton dan jumlah neutron adalah:
Jumlah Proton = Z= 28
Jumlah Neutron N = A – Z = 64 – 28 = 36
Terjadi pengurangan jumlah proton dari 29 menjadi 28. Dan rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) menjadi:
Rasio Neutron terhadap Proton (N/Z) = 36/28 = 1,285
Sifat Ciri Sinar Positron
Setelah peluruhan, rasio neutron terhadap proton (N/Z) meningkat dari 1,207 menjadi 1,285. Dengan demikian pemancaran positron akan menghasilkan jumlah proton (Z) menjadi lebih sedikit dan menghasilkan jumlah Neutron menjadi lebih banyak. Hal ini mengakibatkan rasio N/Z menjadi lebih tinggi, sehingga inti atom menjadi lebih stabil.
Reaksi Transmutasi Inti Atom
Reaksi transmutasi inti atom adalah penembakan suatu nuklida oleh partikel radioaktif atau partikel ringan sehingga membentuk nuklida lain (baru).
Contoh Notasi Lambang Reaksi Transmutasi Inti Atom
Reaksi transmutasi inti atom secara umum dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi inti berikut:
A + X → B + Y
Reaksi Transmutasi dan Pemancaran Partikel radioaktif bisa dinotasikan sebagai berikut
A(x,y)B
A = nuklida yang ditembak (mula mula/ asal)
B = nuklida hasil reaksi
X = x = partikel penembak
Contoh Partikel Penembak
Partikel ringan adalah sinar, proton, neutron
Partikel berat adalah 6C12, 7N14, 8O16
Y = y = partikel yang dipancarkan
Contoh Reaksi Transmutasi Uranium
92U238 + 2He4 → 94Pu239 + 3 0n1
Contoh Notasi Reaksi Inti
Reaksi ini dapat dinotasikan sebagai
92U238 (α, n) 94Pu239
1). Contoh Soal Reaksi Inti Pemancaran Partikel Zat Radioaktif
Pemancaran partikel dari suatu reaksi inti memenuhi persamaan reaksi berikut:
86Rn224 → 84P220 + X
Tentukan jenis partikel yang terpancar dari reaksi inti tersebut
Cara Menentukan Jenis Partikel Yang Dipancarkan Oleh Zat Radioaktif
Untuk mengetahui partikel yang dipancarkan pada reaksi inti atom dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi inti berikut:
86Rn224 → 84P220 + ZXA
ZXA = partikel yang dipancarkan
Z = nomor atom
A = nomor massa
Menentukan Nomor Atom Z Partikel
Jumlah Z ruas kiri = Jumlah Z ruas kanan
ZRn = ZX + ZP
ZX = ZRn – ZP
ZX = 86 – 84
ZX = 2
Menentukan Nomor Massa A Partikel
ARn = AX + AP
AX = ARn – AP
AX = 224 – 220
AX = 4
Jadi partikel yang dipancarkan dari reaksi inti adalah 2X4 yang merupakan partikel sinar alfa α atau 2He4. Jadi reaksi intinya adalah
86Rn224 → 84P220 + 2He4
2). Contoh Soal Menentukan Persamaan Reaksi Peluruhan Radioaktif Alami Isotop Natrium.
Tuliskan persamaan reaksi proses peluruhan zat radioaktif alami dari isotop Natrium 11Na20 yang disertai dengan pemancaran partikel sinar alfa α
11Na20 → X + α
Diketahui
α = 2α4 = 2He4
Menentukan Persamaan Reaksi Peluruhan Radioaktif Inti Natrium
Secara umum reaksi pemancaran sinar alfa dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
11Na20 → ZXA + α atau
11Na20 → ZXA + 2He4
ZXA = Nuklida (inti atom) hasil reaksi peluruhan
Z = nomor atom
A = nomor massa
Z dan A dapat ditentukan dengan persamaan berikut
11Na20 → Z=11-2XA=20-4 + 2He4
11Na20 → 9X16 + 2He4
Jadi X adalah atom yang memiliki:
Nomor massa A = 16 dan
Nomor atom Z = 9 yaitu atom Flour = F
Jadi persamaan reaksi peluruhannya adalah
11Na20 → 9F16 + 2He4
3). Contoh Soal Menentukan Persamaa Reaksi Peluruhan Radioaktif Inti Isotop Flour 9F21
Tentukan persamaan reaksi peluruhan radioaktif alami isotop dari Flour 9F21 yang memancarkan partikel beta β
9F21 → X + β
Diketahui
β = -1β0 = -1e0
Menentukan Persamaan Reaksi Peluruhan Radioaktif Inti Flour
Secara umum reaksi pemancaran sinar alfa dari isotop Flour 9F21 dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi inti sebagai berikut
9F21 → ZXA + β atau
9F21 → ZXA + -1e0
ZXA = Nuklida (inti atom) hasil reaksi peluruhan
Z = nomor atom
A = nomor massa
Z dan A dapat ditentukan dengan persamaan berikut
9F21 → Z=9-(-1)XA=21-0 + -1e0
9F21 → 10X21 + -1e0 atau
Jadi X adalah atom yang memiliki
Nomor massa A = 21 dan
Nomor atom Z = 10 yaitu atom Neon = Ne
Jadi persamaan reaksi peluruhannya adalah
9F21 → 10Ne21 + -1e0 atau
9F21 → 10Ne21 + -1β0
4). Contoh Soal Perhitungan Reaksi Inti Atom Alumunium Dengan Partikel Radioaktif
Inti Atom alumuium 13Al27 ditembak dengan partikel X untuk menghasilkan isotop Fosfor sesuai reaksi inti berikut:
13Al27 + X → 15P30 + 0n1
Tentukan jenis partikel X pada reaksi inti tersebut
Cara Menentukan Partikel Radioaktif Pada Reaksi Inti Alumunium
Partikel yang digunakan untuk menembak inti atom pada reaksi inti dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi inti seperti berikut
13Al27 + ZXA → 15P30 + 0n1
ZXA = partikel yang ditembakan
Z = nomor atom
A = nomor massa
Menentukan Nomor Atom Z dan Nomor Massa A Partikel Radioaktif Reaksi Inti Alumunium
13Al27 + ZXA → 15P30 + 0n1
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
27 + A = 30 + 1
A = 31 – 27 = 4
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
13 + Z = 15 + 0
Z = 15 – 13 = 2
Jadi partikel radioaktif X memiliki nomor massa A = 4 dan nomor atom Z = 2 dan ditulis seperti berikut:
2X4 = partikel ini adalah alfa α atau
2α4 = 2He4
Jadi, reaksi inti atomnya adalah
13Al27 + 2He4 → 15P30 + 0n1 atau
13Al27 + 2α4 → 15P30 + 0n1
5). Contoh Soal Reaksi Inti Peluruhan Isotop Cobal 27Co55 Membentuk Inti Besi 26Fe55
Diketahui isotop Cobal 27Co55 mengalami peluruhan membentuk besi 26Fe55 dengan memancarkan partikel radioaktif sesuai reaksi inti berikut
27Co55 → 26Fe55 + X
Menentukan Partikel Radioaktif Reaksi Peluruhan Inti Isotop Cobal
Secara umum reaksi peluruhan isotop Cobal dan pemancaran partikel radioaktif dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi inti sebagai berikut
27Co55 → 26Fe55 + ZXA
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
55 = 55 + A
A = 55 – 55 = 0
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
27 = 26 + Z
Z = 27 – 26 = 1
Jadi partikel radioaktif X memiliki nilai A = 0 dan nilai Z = 1 yang ditulis seperti berikut:
1X0= partikel ini adalah positron (positif electron)
+1e0
Jadi, reaksi inti atomnya adalah
27Co55 → 26Fe55 + +1e0
6). Contoh Soal Perhitungan Reaksi Transmutasi Inti Alumunium
Reaksi transmutasi inti alumunium dilakukan dengan cara menembakan partikel alfa ke inti atom alumunium sehingga terbentuk Fosfor dan memancarkan partikel radioaktif seperti reaksi inti berikut:
13Al27 + α → 15P30 + X
Tentukan jenis partikel radioaktif X
Diketahui
α = 2α4 = 2He4
Menentukan Partikel Radioaktif Dipancarkan Reaksi Transmutasi Inti Atom Aluminium
Reaksi transmutasi inti atom alumunium dapat ditulis dengan persamaan reaksi inti berikut
13Al27 + 2He4 → 15P30 + ZXA
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
27 + 4 = 30 + A
A = 31 – 30 = 1
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
13 + 2 = 15 + Z
Z = 15 – 15 = 0
Jadi partikel radioaktif X memiliki nilai A = 1 dan nilai Z = 0 yang ditulis seperti berikut:
0X1= partikel ini adalah neutron dan ditulis seperti berikut
0n1
Jadi, reaksi inti atomnya adalah
13Al27 + 2He4 → 15P30 + 0n1 atau
13Al27 + 2α4 → 15P30 + 0n1
7). Contoh Soal Pembahasan Reaksi Transmutasi Inti Atom Plutonium 94Pu239
Reaksi transmutasi inti atom Plutonium dengan cara ditembak partkel alfa sehingga membentul nuklida baru Americium dan memancarkan proton dan neutron seperti reaksi berikut:
94Pu239 + α → Am + p + 2 n
Tentukan bilangan nomor atom dan nomor massa inti Americium Am tersebut:
Diketahui
α = 2α4 = 2He4
p = proton = 1p1
n = neutron = 0n1
Cara Menentukan Nomor Atom dan Massa Dipancarkan Reaksi Transmutasi Inti Atom Plutonium
Reaksi transmutasi inti atom plutonium dapat ditulis dengan persamaan reaksi inti berikut
94Pu239 + 2α4 → ZAmA + 1p1 + 2 0n1
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
239 + 4 = A + 1 + 2(1)
A = 239 + 4 – 1 – 2
A = 240
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
94 + 2 = Z + 1 + 2(0)
Z = 95
Jadi inti atom Americium Am memiliki nilai A = 240 dan nilai Z = 95 yang ditulis atau dinotasikan seperti berikut:
95Am240
Sehingga, reaksi inti transmutasi atomnya adalah
94Pu239 + 2α4 → 95Am240 + 1p1 + 2 0n1
7). Contoh Soal Pembahasan Reaksi Inti Atom Nitrogen
Reaksi transmutasi inti atom nitrogen dinotasikan dengan 1N14(α, x) 8O17, tentukan partikel X tersebut:
diketahui:
α = 2α4 = 2He4
Cara Menentukan Partikel Dipancarkan Reaksi Inti Atom Nitrogen
Reaksi transmutasi inti atom nitrogen 1N14(α, x) 8O17 dapat dinyatakan dengan reaksi inti seperti berikut
7N14 + 2α4 → 8O17 + ZXA
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
14 + 4 = 17 + A
A = 14 + 4 -17
A = 1
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
7 + 2 = 8 + Z
Z = 1
Jadi partikel X memiliki nilai A = 1 dan nilai Z = 1 yang ditulis atau dinotasikan seperti berikut:
1X1 yaitu proton = 1p1
Sehingga, reaksi inti transmutasi atomnya adalah
7N14 + 2α4 → 8O17 + 1p1 dan dinotasikan dengan
1N14(α, p)8O17
8). Contoh Soal Perhitungan Reaksi Inti Radioisotop Memancarkan Partikel Sinar Alfa
Jika suatu partikel radioisotop 92X238 ditembak dengan 1 partikel sinar alfa maka akan terbentuk suatu partikel 94Y239 dan akan dipancarkan partikel radioaktif. Tentukan jenis partikel yang dipancarkan tersebut:
Diketahui
92X238
2α4
94Y239
Menentukan Partikel Radioaktif Dipancarkan Reaksi Inti Atom Transmutasi
Reaksi transmutasi inti atom dapat ditulis dengan persamaan reaksi inti berikut
92X238 + 2α4 → 94Y239 + ZRA
ZRA = partikel yang dipancarkan dari reaksi inti
Jumlah Nomor massa A Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
238 + 4 = 239 + A
A = 238 + 4 – 239
A = 3
Jumlah Nomor atom Z Ruas Kiri dan Kanan adalah Sama
92 + 2 = 94 + Z
Z = 92 + 2 – 94
Z = 0
Jadi partikel radioaktif R memiliki nilai A = 3 dan nilai Z = 0. Karena nilai A untuk partikel yang dipancarkan adalah 1 (satu) atau 0 (nol) atau 4 (empat) maka, jika A = 3, artinya ada tiga partikel yang dipancarkan dengan nilai A = 1, dan ditulis seperti berikut:
3 0R1= partikel ini adalah neutron dan ditulis seperti berikut
3 0n1
Jadi, reaksi inti atomnya adalah
92X238 + 2α4 → 94Y239 + 3 0n1
- Jenis Alat Optik: Lup Kamera Mikroskop Teleskop Rumus Perbesaran Lensa Objektif Okuler Jarak Fokus 13
- Elastisitas Hukum Hooke: Pengerian Gaya Pemulih Rumus Konstanta Pengganti Susunan Seri Paralel Energi Potensial Pegas Contoh Soal Perhitungan 10,
- Gelombang Cahaya
- Hukum Biot Savart, Gaya Lorentz, Induksi Medan Magnetik: Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan,
- Sifat Kutub Magnet, dan Kegunaan Magnet
- Reaksi Peluruhan Radioaktif: Pengertian Transmutasi Sifat Sinar Alfa Beta Gamma Contoh Soal Rumus Perhitungan 8
- Gaya Benda: Pengertian Gerak Bidang Datar Miring Tali Katrol Rumus Gaya Berat Normal Gesek Kinetik Contoh Soal Perhitungan 12
- Hukum Archimedes: Pengertian Gaya Terapung Melayang Tenggelam Hidrometer Kapal Laut Selam Contoh Soal Rumus Perhitungan 12
- Listrik Dinamis: Hambatan Jenis, Hukum Ohm, Hukum I + II Kirchhoff, Rangkaian Listrik, Energi Daya Listrik,
- Hukum Bernoulli: Teori Torricelli, Venturimeter Tanpa Manometer, Pipa Pitot, Daya Angkat Sayap Pesawat, Pengertian Contoh Soal Rumus Perhitungan 10
Daftar Pustaka:
- Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
- Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
- Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
- Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
- Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
- Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
- Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
- Reaksi Peluruhan Radioaktif: Pengertian Transmutasi Sifat Sinar Alfa Beta Gamma Contoh Soal Rumus Perhitungan 8. Pita Kestabilan Radioaktif, Sifat Ciri Sinar Alfa Beta Gamma, Contoh Pembahasan Soal Reaksi Peluruhan Radioisotop, Cara Menentukan Jenis Partikel Yang Dipancarkan Oleh Zat Radioaktif,