Fisika Inti
- 2. DAFTAR ISI Inti atom Tabel peluruhan radioaktif dan perubahan inti Waktu paruh Transmutasi buatan Radioaktif terinduksi Daya tembus Penggunaan radioisotop Pengobatan nuklir Penentuan umur dengan radioisotop Pembuatan atom Kimiawi perang nuklir Efek radiasi Energi ikatan inti Reaksi termonuklir
- 4. INTI ATOM Inti atom: proton = 1.007276 sma 1 sma neutron = 1.008665 sma 1 sma Simbol inti : A Z ket : Z = nomor atom = proton A = nomor massa = p + n. Contoh : Berarti : No atom 17, p= 17 dan n= 35-17 = 18 35 17
- 5. Isotop : Atom yang jml protonnya sama tp berbeda jml neutronnya Contoh : Atom hidrogen HidrogenHidrogen DeuteriumDeuterium TritiumTritium ProtonProton 11 11 11 NeutronNeutron 00 11 22 ElektronElektron 11 11 11 Inti tdk stabil meluruh radiasi Ra Rn + 留 He Th Pa +硫 e N P + e 226 88 Radioaktivitas alam
- 6. Tabel Peluruhan Radioaktif & Perubahan inti Jenis RadiasiJenis Radiasi SimbolSimbol No. MassaNo. Massa MuatanMuatan Perub NoPerub No massamassa Perub No.Perub No. AtomAtom AlfaAlfa 留留 44 22 BerkurangBerkurang 44 BBererkurang 2kurang 2 BetaBeta 硫硫 00 1-1- TetapTetap Tambah 1Tambah 1 GammaGamma 粒粒 00 00 TetapTetap TetapTetap Contoh : Plutonium meluruh dgn memancarkan partikel alfa. Unsur apakah yg tbtk? Jawab : Massa unsur baru = 239-4 = dan muatannya = 94-2 = 92 Muatan inti (nomor atom) 92 adalah uranium (U) UHePu 235 92 4 2 239 94 +
- 7. WAKTU PARUH Yaitu perioda waktu dimana 50% dari jml atom semula yang ada tlh meluruh Contoh : 1. Berapa fraksi atom radioaktif tersisa setelah 5 waktu paruh? Jawab: Setelah 1 waktu paruh, tersisa 1/2 bagian Setelah 2 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/2 = 1/4 bagian Setelah 3 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/4 = 1/8 bagian Setelah 4 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)3 = (1/2)4 = 1/16 bagian Setelah 5 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)4 = (1/2)5 = 1/32 bagian 2/1 9 5 B t = 8 x 10-19 detik 2/1 238 92 U t = lama sekali
- 8. 3.5 Transmutasi buatan Transmutasi : Perubahan suatu unsur menjadi unsur lain alami buatan Reaksi umum : 留, n, partikel subatomik lain + inti stabil pemancaran radioaktif 2. Bila dimulai dgn 16 juta atom radioaktif, berapa yg tertinggal stl 4 waktu paruh? Jawab: Tersisa = (1/2)4 = 1/16 x 16 juta = 1 juta atom Setelah n kali waktu paruh, tersisa 1/2n bagian
- 9. Ernest Rutherford : HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 ++ James Chadwick : nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 ++ Contoh: Bila Kalium-39 ditembak dgn neutron akan terbentuk klor-36. Partikel apakah yg terpancar? HeClnK 4 2 36 17 1 0 39 19 ++
- 10. 3.6 RADIOAKTIF TERINDUKSI yaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya nPHeAl 1 0 30 15 4 2 27 13 ++ SieP 30 14 0 1 30 15 + + neH 0 1 0 1 1 1 + + Contoh: Karbon-10 memancarkan positron ketika meluruh. Tuliskan reaksinya! Jawab: BeC 10 5 0 1 10 6 + +
- 11. 3.7 DAYA TEMBUS Daya Tembus : 留 < 硫 < 粒 Daya ionisasi : 留 > 硫 > 粒 留 dpt ditahan oleh lapisan kulit dpt ditahan selembar kertas 硫 dpt ditahan papan kayu atau Al 粒 dpt menembus & merusak organ dpt ditahan oleh beberapa cm Pb
- 12. PenggunaanPenggunaan IsotopIsotop KeteranganKeterangan KebocoranKebocoran pipapipa Isotop ygIsotop yg pendekpendek umurnyaumurnya Alat pencacah GeigerAlat pencacah Geiger PenyerapanPenyerapan pupuk Ppupuk P Isotop PIsotop P Hasilnya disebut autoradiografHasilnya disebut autoradiograf PertanianPertanian -- Menguji keefektifan pupuk & herbisidaMenguji keefektifan pupuk & herbisida Membandingkan nilai nutrisi pakanMembandingkan nilai nutrisi pakan Pemberantasan hamaPemberantasan hama Penelitian dasarPenelitian dasar 1414 CC Mekanisme fotosintesis jalurMekanisme fotosintesis jalur metabolisme hewan & manusiametabolisme hewan & manusia 3.8 penggunaan radioisotop Isotop suatu unsur tertentu, radioaktif atau tdk, mempunyai tingkah laku yg sama dlm proses kimia & fisika pelacak
- 13. 3.9 PENGOBATAN NUKLIR ISOTOPISOTOP NAMANAMA PENGUNAANPENGUNAAN 5151 CrCr Kromium-51Kromium-51 Penentuan volume sel darah & volumePenentuan volume sel darah & volume darah totaldarah total 5858 CoCo Kobalt-58Kobalt-58 Penentuan serapan vit. B12Penentuan serapan vit. B12 6060 CoCo Kobalt-60Kobalt-60 Perlakuan radiasi utk kankerPerlakuan radiasi utk kanker 131131 II Iod-131Iod-131 Deteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuranDeteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuran aktifitas hati & metabolisme lemak;aktifitas hati & metabolisme lemak; perlakuan utk kanker tiroidperlakuan utk kanker tiroid 5959 FeFe Besi-59Besi-59 Pengukuran laju pembentukan & umur selPengukuran laju pembentukan & umur sel darah merahdarah merah
- 14. ISOTOPISOTOP NAMANAMA PENGUNAANPENGUNAAN 3232 PP Fosfor-32Fosfor-32 Deteksi kanker kulit /kanker jaringanDeteksi kanker kulit /kanker jaringan yg terbuka krn operasiyg terbuka krn operasi 226226 RaRa Radium-226Radium-226 Terapi radiasi utk kankerTerapi radiasi utk kanker 2424 NaNa Natrium-24Natrium-24 Deteksi konstriksi 7 obstruksi dlmDeteksi konstriksi 7 obstruksi dlm sistem sirkulersistem sirkuler 9999 TcTcmm Teknetium-99Teknetium-99mm Diagnosis beberapa penyakitDiagnosis beberapa penyakit 33 HH TritiumTritium Penentuan total air tubuhPenentuan total air tubuh
- 15. Teknetium-99m* diperoleh dr peluruhan molibdenum 99 粒++ eTcMo m 0 1 99 43 99 42 *m = metastabil artinya isotop tsb akan melepas sjmlh energi utk menjadi isotop yg sama tp lbh stabil 粒+ TcMo 99 43 99 42 Emisi Positron Tomografi Transaksial (PETT) Utk mengukur proses dinamis dlm tubuh, spt aliran darah atau laju metabolisme oksigen/glukosa eBC 0 1 11 5 11 6 ++ 粒20 1 0 1 ++ ee
- 16. 3.10 PENENTUAN UMUR DGN RADIOISOTOP Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan umur batuan & benda purbakala Uranium-238 (t1/2 = 4,5 x 109 thn) PbU 206238 Utk memperkirakan umur batuan batuan bumi 3-3,5 x 109 thn umur bumi 4,5-5,0 x 109 thn batuan bulan 4,5 x 109 thn karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)
- 17. Karbon-14 (t1/2 = 5730 thn) Utk menentukan umur benda purbakala & mendeteksi keaslian benda purbakala 14 C terbtk di lap atmosfir atas HCnN 1 1 14 6 1 0 14 7 ++ )hidupmakhlukdi( 14 6)atmosfirdi( 14 6 CC jk makhluk hidup mati maka: NC berkurang 14 7)( 14 6
- 18. Tritium (t1/2 =5730 thn) Utk penentukan umur benda sampai 100 thn IsotopIsotop TT1/21/2 (tahun)(tahun) Selang umur ygSelang umur yg diukurdiukur PenerapanPenerapan 1414 CC 57305730 500-50000 thn500-50000 thn Batubara, bhnBatubara, bhn organikorganik 33 HH 12,312,3 1-100 thn1-100 thn Anggur tuaAnggur tua 4040 KK 1,3 x 101,3 x 1099 10000 thn contoh10000 thn contoh bumi tertuabumi tertua Batuan, kerak bumiBatuan, kerak bumi 187187 RhRh 4,3 x 104,3 x 1099 4 x 104 x 1077 thn contohthn contoh tertetua di duniatertetua di dunia MeteoritMeteorit 238238 UU 4,5 x 104,5 x 1099 101077 - contoh tertua- contoh tertua Batuan, kerak bumiBatuan, kerak bumi
- 19. Contoh Sepotong kayu fosil mempunyai aktivitas karbon-14, 1/8 x aktivitas dlm kayu baru. Berapa umur fosil tsb? (t1/2 14 C = 5730 thn) Jawab : 14 C tlh melewati 3 waktu paruh yaitu (1/2)3 = 1/8 jadi umur fosil = 3 x 5730 = 17190 thn 3.11 PEMBUATAN BOM fisi inti : inti dipecah dgn penembakan shg dihslkan fragmen inti yg lebih kecil, & dibebaskan energi yg sgt besar Enrico Fermi & Emilio Segre (1934) UnU 239 92 1 0 238 92 + eNpU 0 1 239 93 238 92 +
- 20. Otto Hahn & Fritz Strassman (1938) Atom uranium terpecah Ba, La, Ce Lise Meitner & Otto frisch Menghitung energi yg berkaitan dgn pembelahan uranium Pengayaan Uranium-235 235 U di alam 0,7% utk bom atom dibutuhkan 90% campuran isotop U + gas F2 UF6 (volatil) 235 UF6 lbh ringan & lbh cepat bergerak dibandingkan 238 UF6 shg dpt dipisahkan Glenn T. Seaborg Uranium-238 tdk akan pecah jk dibombardir oleh neutron U Np Pu (dpt dipecah, cocok utk pembuatan bom atom) UnU 239 92 1 0 238 92 + ePuNp 0 1 239 94 239 93 +nNpU 0 1 239 93 239 92 +
- 21. sebelum suatu bhn yg dpt mptahankan reaksi berantai, maka diperlukan jml minimum ttt yg disebut massa kritis contoh : uranium-235 mempunyai massa kritis 4 kg penggabungan sjml inti < massa kritis akan memicu reaksi rantai pembuatan bom atom Hiroshima, 6 Agustus 1945 Nagasaki, 9 Agustus 1945 U235 92 Pu239 94
- 22. 3.12 KIMIAWI PERANG NUKLIR : DEBU RADIOAKTIF Ledakan bom menyebabkan kawah dgn lebar 300m & kedalaman 100m - Radius kerusakan total = 10 km - Radius kematian = 40 km - Perusakan oleh radioaktif tdk akan habis Reaksi fisi yg mungkin terjadi: nXeSrnU 1 0 143 54 90 38 1 0 235 92 3+++ eCsXe 0 1 143 55 143 54 +
- 23. Komponen Debu Radioaktif: 90 Sr, 143 Xe,143 Cs, 14 C, 3 H 90 Sr mirip dgn Ca t1/2 = 28 thn masuk ke tubuh melalui susu & sayuran serta terserap ke dlm tulang merupakan sumber radiasi internal selam beberapa thn 131 I t1/2 = 8 hari terbawa mealalui rantai pangan dlm tubuh ada di kelenjar gondok bermanfaat utk pelacakan diagnostik
- 24. 143 Cs mirip dgn K t1/2 = 30 thn diperoleh melalui sayuran, susu, & daging 3.13 EFEK RADIASI Radiasi : dpt menguntungkan & merugikan Partikel berenergi tinggi & sinar melepaskan e- dr atom ion Jk tjd dlm tubuh akan berbahaya, misalnya H2O H2O2 Merusak sel darah putih Mempengaruhi sumsum tulang anemia Merangsang leukimia Perubahan molekul DNA mutasi
- 28. 3.14 ENERGI IKATAN INTI Energi ikatan inti adl Energi yg tbtk dr sebagian massa apabila neutron & proton dibiarkan bersama-sama membtk inti Henp 4 2 1 0 1 1 2 + {2 x 1,007276} + {2 x 1,008665} 4,001506 sma 4,031882 sma 4,001506 sma m = 0,030376 sma massa hilang sebesar m sbg energi Energi ikat bdsrkan rumus Einstein, E = mc2 maka m setara dgn E
- 29. 3.15 REAKSI TERMONUKLIR Reaksi Termonuklir di matahari eHeH 0 1 4 2 1 1 2++4 Bom Hidrogen nHeHH 0 1 4 2 3 1 2 1 ++ HHenLi 3 1 4 2 1 0 6 3 ++
- 30. SOAL LATIHAN 1. Istilah informasi yg kurang pd persamaan berikut yg menggambarkan deret peluruhan radioaktif eClS 0 1 ? 17 32 16 + ?14 7 14 8 + NO ?? ? 235 ? + ThU ePo 0 1 ? ? 214 ? ? + 2. Lengkapi persamaan berikut: HHNa 1 1 2 1 23 11 ? ++ HeMnCo 4 2 56 25 59 27 ? ++ eHU 0 1 2 1 238 92 ? ++ ?254 102 13 6 246 96 ++ NoCCm nEsNU 1 0 246 ? 14 7 238 92 ?++ a. b. c. d. a. b. c. d. e.
- 31. 3. Tuliskan persamaan inti yg dinyatakan dgn lambang ini: a. 7 Li(p,粒)8 Be b. 33 S(n.p)33 P c. 239 Pu(留,n)242 Cm d. 238 U(留,3n)239 Pu