*

Pokok Bahasan STRUKTUR ATOM DAN INTI ATOMA.Struktur AtomB.Inti Atom PELURUHAN RADIOAKTIFA.Jenis PeluruhanB.Aktivitas RadiasiC.Waktu ParoD.Aktivitas JenisE.Skema Peluruhan *

Pokok Bahasan (lanjutan) INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERIA.Interaksi Partikel AlphaB.Interaksi Partikel BetaC.Interaksi Sinar Gamma dan Sinar-XD.Interaksi Radiasi Neutron SUMBER RADIASIA.Sumber Radiasi AlamB.Sumber Radiasi Buatan *

Tujuan InstruksionalUmum:setelah mengikuti pelajaran ini, setiap peserta diharapkan dapat menguraikan proses terjadinya radiasi, proses peluruhan inti atom, interaksi radiasi dengan materi serta prinsip dari beberapa sumber radiasi buatan *

Tujuan InstruksionalKhusus:1.menggambarkan struktur atom berdasarkan model atom Bohr;2.menguraikan proses transisi elektron;3.membedakan isotop, isobar, isoton, dan isomer;4.menentukan kestabilan inti atom berdasarkan tabel nuklida;5.menyebutkan tiga jenis peluruhan radioaktif dan sifat radiasi yang dipancarkannya;6.menghitung aktivitas suatu bahan radioaktif menggunakan konsep waktu paro;*

7.menguraikan proses interaksi radiasi alpha dan beta bila mengenai materi;8.menguraikan proses interaksi radiasi gamma dan sinar-X bila mengenai materi;9.menguraikan proses interaksi radiasi neutron bila mengenai materi;10.membedakan sumber radiasi alam dan buatan.*Tujuan Instruksional (lanjutan)

*

*

*

*

Model Atom Thomson*

*

*

Model atom Bohr

Menggambarkan atom sbg inti bermuatan positif dikelilingi elektron yg bergerak di dalam orbit dgn energi yang terkuantisasi

Elektron tidak akan kehilangan energi secara perlahan ketika bergerak di dalam orbit*

Model atom Bohr*

*Elektron9,1 1031 kg 0 sma 1,6 1019 C 1 muatan elementerProton1,6 1027 kg 1 sma1,6 1019 C +1 muatan elementerNeutron1,6 1027 kg 1 smanetral0

*

*ATOM STABIL

*

*Terdiri atas sejumlah proton dan sejumlah neutronX : Lambang atomZ : Nomor atom (jumlah proton)A : Nomor massa (jumlah proton + jumlah neutron)

*

*

*

*

*

*ditentukan oleh komposisi jumlah proton dan jumlah neutronSecara umum: Inti ringan n:p ~ 1:1 Inti berat n:p ~ 1,5:1Secara lebih tepat : gunakan tabel nuklidaKestabilan Inti Atom

*

*Kestabilan Inti Atom

*diarsir hitam berarti nuklida stabil

*

*

*

*nuklida tidak stabil(radionuklida)memancarkan radiasi alpha (), beta () atau gamma ()

*

*Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel alpha yang identik dengan inti atom Helium2He4muatan: + 2 muatan elementermassa:4 smaContoh:92U23590Th231 +

*

*

*Sifat Radiasi Alphaa. Daya ionisasi besarb. Jarak jangkauan (tembus) sangat pendekDibelokkan jika melewati medan magnet/ listrik.Kecepatan bervariasi 1/100 1/10 kecepatan cahaya.Spektrum energi radiasi a diskrit

*

*

*

*

*

*Perubahan nuklida tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel beta negatif atau beta positip (positron). -1e0++1e0muatan : + atau 1 muatan elementermassa : 0Contoh:_15P3216S32 + + 10Ne199F19 + + +

Peluruhan Beta Negatif*

Peluruhan Beta Positif*

*Sifat Radiasi Betaa. Daya ionisasi di udara 1/100 kali dari partikel alpha.b. Jarak jangkauan di udara mencapai beberapa cmDibelokkan jika melewati medan magnet/ listrik.Kecepatan 1/100 99/100 kecepatan cahaya.Mudah dihamburkan karena ringanSpektrum energi radiasi kontinyu

*Perubahan nuklida tidak stabil menjadi stabil dengan memancarkan radiasi gamma yang merupakan gelombang elektromagnetik.Muatan :0massa :027Co60 28Ni60* + b-28Ni60* 28Ni60 + g

Peluruhan Gama*

*

*Jumlah peluruhan per satuan waktumenunjukkan jumlah radionuklida yang tidak stabil berubah menjadi nuklida stabil dalam satu detikSatuan: Currie (Ci)satuan lama Bequerrel (Bq)satuan baru (SI)1 Ci = 3,7 1010 Bq atau1 Ci = 3,7 104 Bq = 37.000 Bq1 Bq = 1 peluruhan per detik

*

*

*

*Merupakan fungsi waktu, semakin lama aktivitas radiasi akan semakin berkurang

*Waktu yang dibutuhkan suatu radionuklida untuk meluruh separo dari aktivitas awalnya

*

Sheet1

Selang WaktuAktivitas

0Ao

1 x T0,5 x Ao

2 x T0,25 x Ao

3 x T0,125 x Ao

4 x T0,0625 x Ao

5 x T0,03125 x Ao

6 x T0,0156 x Ao

dst

Sheet2

Sheet3

*

*

*

*

*

*

*Suatu radionuklida mempunyai konstanta peluruhan () 0,3465 per tahun. Bila aktivitasnya pada 1 Juni 1995 adalah 200 Bq, berapakah aktivitasnya pada 1 Juni 1999 ?

Umur paro radionuklida ( T) = 0,693/0,3465 = 2 tahunSelang waktu peluruhan = 4 tahun atau dua kali waktu paruh (n = 2).Dengan menggunakan tabel ataupun rumus maka aktivitasnya adalah = x 200 Bq = 50 Bq.

*

*RadiasiMateri

*Radiasi Partikel Bermuatan:alpha; beta; proton; elektron.Radiasi Partikel tidak Bermuatan:neutron.Radiasi Gelombang Elektromagnetik:sinar-X dan sinar Gamma.

*Alpha Elektron1. Ionisasi 1. Ionisasi2. Eksitasi 2.Eksitasi3. Reaksi Inti 3.Brehmsstrahlung

*

*

*

*f = 3,5 x 104 . Z . Emaks

*Tumbukan ElastikTumbukan tidak ElastikReaksi IntiReaksi Fisi

Tumbukan Elastis*

Tumbukan Tak Elastis*

Reaksi Inti*

Reaksi FisiU235 + nt Y1 + Y2 + (2-3)n + Q

92U235 + nt 54Xe140 + 38Sr94 + 20n1 + Q

*

*Efek Foto ListrikEfek ComptonProduksi Pasangan

*

*

*

*

Sheet1

Jenis RadiasiDaya IonisasiDaya Tembus

AlphaBesarRendah

BetaSedangSedang

GammaKecilSangat Besar

Sinar - XKecilBesar

Sheet2

Sheet3

*

*Alam: Radiasi Kosmik Radiasi Terestrial Radiasi InternalBuatan: Zat Radioaktif Pswt Pembangkit Radiasi ReaktorSumberRadiasi

Sumber RadiasiAlam:1. Rad Kosmik: - , 2. Rad Terestrial:- , , 3.Rad Internal:- , ,

Buatan:1. Zat Radioaktif:, , , n2. Pesawat Pembangkit Rad:, sinar-X, n, p3. Reaktor Nuklir:n, , ,

*

RANGKUMAN1.Atom adalah bagian terkecil dari suatu materi yang masih memiliki sifat materi tersebut.

2. Atom terdiri dari inti atom (berisi proton dan neutron) serta elektron yang mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu.

3.Transisi elektron dari lintasan yang lebih luar ke lintasan yang lebih dalam akan memancarkan radiasi sinar-X karakteristik. Sebaliknya, transisi elektron dari lintasan yang lebih dalam ke lintasan yang lebih luar akan membutuhkan energi eksternal.

*

RANGKUMAN4. Dikenal tiga jenis peluruhan spontan yaitu peluruhan alpha, peluruhan beta, dan peluruhan gamma.

5. Dalam peluruhan a akan dipancarkan partikel a yang identik dengan inti atom Helium, bermuatan dua positif dan bermassa 4sma. Nuklida yang meluruh akan kehilangan dua proton dan dua neutron, sehingga membentuk nuklida baru.

*

6. Dalam peluruhan b , terjadi perubahan neutron menjadi proton di dalam nuklida yang meluruh sehingga berubah menjadi nuklida baru. Sebaliknya dalam peluruhan b+ , terjadi perubahan proton menjadi neutron.7. Peluruhan gamma terjadi pada nuklida yang dalam keadaan tereksitasi (isomer). Nuklida yang mengalami peluruhan gamma tidak berubah menjadi nuklida baru.

*RANGKUMAN

8. Radionuklida meluruh mengikuti persamaan eksponensial berikut

9. Radiasi pengion adalah radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi, baik secara langsung (radiasi a dan b) maupun secara tidak langsung (radiasi g dan neutron).

*RANGKUMAN

10. Eksitasi adalah proses perpindahan elektron dari suatu orbit ke orbit yang lebih luar (energi lebih tinggi). Sebaliknya, proses de_eksitasi adalah perpindahan elektron dari suatu orbit ke orbit yang lebih dalam dengan memancarkan sinar-X karakteristik.

11. Radiasi beta yang dibelokkan oleh medan listrik dari inti atom akan menghasilkan sinar-X bremsstrahlung.12. Fraksi energi radiasi beta yang berubah menjadi bremsstrahlung sebanding dengan energi maksimal partikel beta dan nomor atom bahan.

*RANGKUMAN

13. Interaksi sinar g dan sinar-X dengan materi adalah efek fotolistrik, efek Compton, dan produksi pasangan.

14. Interaksi neutron dengan materi adalah proses tumbukan elastik, tak elastik dan reaksi inti (penangkapan neutron).

15. Sumber radiasi alam berasal dari tiga sumber utama yaitu radiasi kosmik, terestrial dan internal.

16. Sumber radiasi buatan dapat berupa radionuklida, pesawat sinar-X, reaktor nuklir dan akselerator.

*RANGKUMAN

Latihan1.Sebutkan muatan dan massa dari partikel-partikel elementer penyusun atom.2.Jelaskan prinsip dasar struktur atom Bohr3.Jelaskan maksud dari atom yang tidak netral (ion) dan atom yang tidak stabil4.Jelaskan proses terjadinya sinar-X karakteristik5.Tentukan jumlah proton dan neutron dari nuklida 19K40 dan 92U235. Kemudian hitung muatan dan massa dari nuklida 2He4

*

Latihan 6.Tentukan pasangan nuklida di bawah ini yang merupakan isotop, isobar, isoton dan isomer.27Co60 dan 27Co60* ; 27Co60 dan 27Co59 ; 27Co60 dan 28Ni60 ; 27Co60 dan 28Ni61;7.Jelaskan, mengapa suatu inti atom dikatakan tidak stabil.8.Jelaskan, apa yang dimaksud dengan peluruhan radioaktif.

*

Latihan9.Tiga jenis peluruhan secara spontan dari suatu nuklida adalah sebagai berikut, kecuali:a. alphab. betac. gammad. neutron

*

Latihan10. Suatu radionuklida ZPA memancarkan radiasi a, maka reaksi inti pada proses tersebut:a. ZPA Z+2PA + ab. ZPA Z-2PA+4 + ac. ZPA Z-2PA-4 + ad. ZPA + aZ+2PA+4

*

Latihan11. Setiap radionuklida mempunyai:a. waktu paro yang unikb. waktu paro dan aktivitas yang samac. waktu paro dan spektrum energi yang unikd. tidak ada jawaban yang benar

*

Latihan12. Yang dimaksud dengan waktu paro (half life) adalah:a. waktu yang diperlukan agar aktivitas zat radioaktif bertambah separuhnyab. waktu yang diperlukan aktivitas zat radioaktif bertambah menjadi dua kalinyac. waktu yang diperlukan aktivitas zat radioaktif berkurang menjadi separuhnyad. waktu yang diperlukan untuk menurunkan aktivitas radiasi

*

Latihan13. Suatu zat radioaktif dengan waktu paro pendek akan menyebabkan:a. konstanta peluruhannya besar dan lambat meluruhnyab. konstanta peluruhannya kecil dan cepat meluruhnyac. konstanta peluruhannya tetap dan aktivitasnya tetapd. konstanta peluruhannya besar serta lebih cepat meluruhnya

*

Latihan14. Waktu paro Au-198 adalah 2,70 hari. Kalau aktivitas awal 35curie, berapakah aktivitasnya setelah 8,1 hari kemudian dinyatakan dalam persen?a. 7,5 %b. 12,5%c. 15%d. 8%

*

Latihan15. Pengukuran aktivitas radiasi dua sumber radiasi sesuai data di bawah ini:

Selisih waktu paro kedua sumber radiasi tersebut:a. 1 harib. 2 haric. 3 harid. 4 hari

*

Sheet1

WaktuAktivitas Sumber AAktivitas Sumber B

Senin, jam 8.00300 Ci200 Ci

Kamis, jam 8.00150 Ci25 Ci

Sheet2

Sheet3

Latihan16. Berapakah jumlah radiasi gamma dengan energi 1,332 Mev yang akan dipancarkan per detik oleh nuklida Co-60 dengan aktivitas 10.000 Bq?a. 1,99 x 10.000b. 10.000c. 0,99 x 10.000d. 0,01 x 10.00017. Apa yang dimaksud dengan daya ionisasi suatu partikel?18. Berapakah muatan listrik untuk partikel a, partikel b dan fotong?19. Mengapa radiasi a dan b dibelokkan oleh medan magnet?

*

Latihan20. Sebutkan 3 sifat radiasi a, b dan g21. Sebutkan tiga prinsip interaksi foton?22. a. Yang mana dari antara ketiga proses tersebut di atas yang dominan terjadi apabila energi fotonnya lebih dari 1,02MeV ? b.Sementara itu, mana dari antara ketiga proses tersebut yang dominan pada energi foton yang rendah ?

*

23. Sebutkan tingkat energi dari tipe neutron di bawah ini:a. termalb. sedangc. cepat24. Isilah dengan titik-titik berikut ini.a. Dalam mekanisme .., total energi sebelum tumbukan sama dengan setelah tumbukan.b. Dalam mekanisme , neutron bertumbukan dengan target yang lebih besar.c. Sedang dalam mekanisme . neutron masuk ke dalam inti, sehingga menghasilkan inti radioaktif.

*Latihan

LatihanSebutkan tiga sumber utama radiasi latar belakang!Siapakah yang menerima radiasi kosmik lebih besar, yang berada di laut atau yang ada di gunung? Mengapa?Mengapa di dalam tubuh manusia terdapat sumber radiasi internal?Bagaimanakah radionuklida artifisial dapat dibuat?Gas dari sumber terestrial apakah yang merupakan komponen terbesar sumber radiasi kepada manusia?

*

*