Contoh Soal Peluruhan Unsur Radioaktif
Contoh Soal Peluruhan Unsur Radioaktif - Peluruhan α adalah bentuk radiasi partikel yang memiliki daya ionisasi tertinggi dan daya tembus paling rendah rendah. Pertikel α terdiri atas dua buah proton dan dua buah neutron yang terikat menjadi satu dengan inti dan dilambangkan dengan atom 2He4 atau 2α4. Partikel α diradiasikan oleh inti atom uranium atau radium dan disebut sebagai peluruhan α. Inti atom yang telah meradiasikan partikel α berada dalam keadaan eksitasi, sehingga akan memancarkan sinar gamma.
Setelah partikel α diradiasikan, massa inti atom akan turun kira-kira sebesar 4 sma, karena kehilangan 4 partikel. Nomor atom akan berkurang 2, karena kehilangan 2 proton sehingga akan terbentuk inti atom baru yang dinamakan inti anak. Pada peluruhan α berlaku ketentuan sebagai berikut.
1. Hukum kekekalan nomor massa: nomor massa (A) berkurang 4.
2. Hukum kekekalan nomor atom: nomor atom (Z) berkurang 2.
2. Hukum kekekalan nomor atom: nomor atom (Z) berkurang 2.
Dalam peluruhan α berlaku persamaan peluruhan sebagai berikut.
ZXA→ Z-2YA-4 + 2α4
Contoh Peluruhan α
92U238 → 90Th234 + 2α4
Energi yang dibebaskan pada peluruhan α (Q) adalah sebagai berikut.
MeV
Keterangan:
mX = massa inti induk atau sebelum peluruhan;
mY = massa inti anak atau setelah peluruhan; dan
mα = massa partikel α.
mX = massa inti induk atau sebelum peluruhan;
mY = massa inti anak atau setelah peluruhan; dan
mα = massa partikel α.
B. Peluruhan Beta (β)
Peluruhan β adalah radiasi partikel beta (elektron atau positron) yang memiliki daya ionisasi lebih rendah dari partikel α. Radiasi β dapat terjadi melalui pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (β-) dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (β+). Peluruhan β- disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan berikut.
ZXA→ Z-1YA + -1β0 + v
Elektron yang dipancarkan dalam peluruhan beta ini bukanlah elektron yang berasal kulit inti melainkan elektron yang ditimbulkan oleh inti. Proses pancaran elektron (β+) dan (β-) di dalam inti melalui proses berikut.
1. Sebuah neutron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)
0n1→ 1p1 + -1β0 + v
2. Sebuah proton memancarkan sebuah neutron dan sebuah neutrino (v)
Energi + 1p1→ 0n1 + 1β0 + v
0n1→ 1p1 + -1β0 + v
2. Sebuah proton memancarkan sebuah neutron dan sebuah neutrino (v)
Energi + 1p1→ 0n1 + 1β0 + v
Spesifikasi peluruhan beta plus adalah adanya pemberian energi dalam proses “penciptaan” massa. Massa neutron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).
55Cs137 → 56Ba137 + -1β0 + v
11Na22→ 10Ne22 + 1β0 + v
11Na22→ 10Ne22 + 1β0 + v
Pada radiasi β+ akan selalu diikuti dengan peristiwa annihilasi, karena begitu terbentuk partikel β+ maka akan langsung bergabung dengan elektron dan menghasilkan radiasi gamma, reaksinya sebagai berikut.
-1β0 + 1β0 → 2 foton 0γ0
Energi yang dibebaskan saat peluruhan sinar β dihitung dengan persamaan berikut.
MeV
Keterangan:
mX = massa inti induk atau sebelum peluruhan; dan
mY = massa inti anak atau setelah peluruhan.
mX = massa inti induk atau sebelum peluruhan; dan
mY = massa inti anak atau setelah peluruhan.
C. Peluruhan Gamma (γ)
Suatu inti unsur radioaktif yang mengalami peluruhan α, peluruhan β, dan mengalami tumbukan dengan neutron biasanya berada pada keadaan tereksitasi. Pada saat kembali ke keadaan dasarnya, inti tersebut akan melepas energi dalam bentuk radiasi gamma. Saat transisi berlangsung, terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0). Dalam peluruhan sinar γ tidak dihasilkan inti atom baru. Peluruhan γ merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat.
Radiasi gamma merupakan energi diskrit. Jika sinar γ yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif ini ditembakkan pada bahan, maka energi sinar γ akan berkurang atau terserap oleh suatu bahan yang dilewatinya karena ada penyerapan energi oleh bahan, sehingga intensitas dari sinar γ akan berkurang setelah melewati bahan tersebut. Intensitas radiasi sinar gamma dirumuskan sebagai berikut.
Radiasi gamma merupakan energi diskrit. Jika sinar γ yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif ini ditembakkan pada bahan, maka energi sinar γ akan berkurang atau terserap oleh suatu bahan yang dilewatinya karena ada penyerapan energi oleh bahan, sehingga intensitas dari sinar γ akan berkurang setelah melewati bahan tersebut. Intensitas radiasi sinar gamma dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
I = intensitas sinar γ yang berhasil melewati material
I0 = intensitas mula-mula
d = tebal material
μ = koefisien atenuasi linear atau koefisien pembanding yang besarnya tergantung sifat material penyerap dan energi sinar γ.
I = intensitas sinar γ yang berhasil melewati material
I0 = intensitas mula-mula
d = tebal material
μ = koefisien atenuasi linear atau koefisien pembanding yang besarnya tergantung sifat material penyerap dan energi sinar γ.
Jika tebal material penyerap L, maka persamaannya menjadi seperti berikut.
Jika intensitas sinar gamma yang berhasil melewati material tinggal separuh dari intensitas awal, maka tebal material tersebut dinamakan waktu paruh dan dihitung berdasarkan persamaan berikut.
