kimia inti dan radiokimia

2. APA ITU KIMIA INTI, RADIO KIMIA DAN KIMIA
RADIASI ?
 Kimia inti : ilmu yang mempelajari struktur inti
atom dan pengaruhnya terhadap kestabilan inti
serta reaksi-reaksi inti yang terjadi pada proses
peluruhan radio nuklida dan transmutasi inti
 Radiokimia : mempelajari zat radioaktif dan
penggunaannya dengan teknik-teknik kimia.
 Kimia radiasi : bidang kimia yang mempelajari
efek radiasi radioaktif terhadap materi.

3. PENEMUAN UNSUR RADIOAKTIF
 Zat radioaktif pertama kali ditemukan oleh Wilhelm
Conrad Rontgen, ahli Fisika dari Jerman pada tahun
1895. Rontgen menemukan sinar X
 Pada tahun 1896 Antonie Henry Becquerel, kimiawan
dari Prancis yang mengemukan garam kalium urasil
sulfat (K2UO2(SO4)2).
 Pada tahun 1898 suami istri Marie curie dan Pierre
Curie menemukan polonium dan radium.
 Pada tahun 1903 Ernest Rutherford, Fisikawan dari
Selandia Baru menemukan sinar alfa () yaitu sinar
yang bermuatan positif dan sinar beta () yaitu sinar
yang bermuatan negatif. Dan Paul U.Villard
menemukan sinar gamma () yaitu sianr yang tidak
bermuatan.

4. JENIS PELURUHAN RADIOAKTIF
 Peluruhan alfa
 Peluruhan beta
 Peluruhan gamma
(transisi isomerik)
 Pembelahan spontan
 Pemancaran netron
 Pemancaran netron
terlambat
 PELURUHAN ALFA
 Partikel alfa terdiri atas 2 proton dan dua netron
(partikel relatif besar).
 Agar suatu nuklida mampu melepaskan partikel alfa,
inti harus relatif besar.
 Contoh:
84Po210  82Pb206 + 2He4.

5.  PELURUHAN BETA
 3 jenis peluruhan beta:
 Pemancaran negatron (beta negatif)
 Pemancaran positron (beta positif)
 Penangkapan elektron (electron capture, EC).
 Contoh:
19K40  20Ca40 + -10;
Pemancaran negatron terjadi jika n/p > isobar yang lebih
stabil, maka dalam inti terjadi perubahan 1 n menjadi 1 p :
0n1  1H1 + -10 +
21Se44  20Co44 + +10.
22Ti44 + -1e0  21Se44.

6. PELURUHAN GAMMA (TRANSISI ISOMERIK)
 Transisi diantara isomer inti.
 Seringkali suatu inti berada pada tingkat kuantum diatas tingkat
dasarnya (metastabil).
 Waktu paruh transisi isomerik kebanyakan dalam orde <10-6
detik.
 Contoh:
27Co60m  27Co60 + 
 PEMBELAHAN SPONTAN
 Peluruhan dengan pembelahan spontan hanya terjadi pada
nuklida sangat besar.
 Nuklida yang sangat besar membelah diri menjadi 2 nuklida
yang massanya hampir sama disertai pelepasan beberapa
netron.
 Contoh:
98Cr254  42Mp108 + 56Ba142 + 4 0n1

7. PEMANCARAN NETRON
 Prose peluruhan ini terjadi pada nuklida yang memiliki
kelebihan netron relatif terhadap inti yang stabil.
 Contoh:
36Kr87  36Kr86 + 0n1
PEMANCARAN NETRON TERLAMBAT
 Proses peluruhan terjadi dengan didahului oleh
pemancaran negatron kemudian dilanjutkan dengan
pemancaran netron.
 Contoh:
35Br87  36Kr87 + -10  36Kr86 + 0n1
35Br87 disebut pemancar netron terlambat

8. PARTIKEL DASAR RADIO AKTIF
Partikel
dasar
Massa
relatif
Muatan Simbol Jenis
Alfa 4 +2 , 2He4 Partikel
Negatron
(beta)
0 -1 -, -1e0 Partikel
Positron 0 +1 +, +1e0 Partikel
Gamma 0 0  Gelombang
elektromagnet
Proton 1 +1 1p1, 1H1 Partikel
Netron 1 0 0n1 Partikel

9. NUKLIDA
 Nuklida  spesies nuklir
 Contoh: 6C12, 7N14, 6O18
 Rumus umum: ZXA dengan,
 Z= nomor atom -- N = A-Z
 A=nomor massa
 Berdasarkan kesamaan dalam nilai A, Z, dan N,
nuklida-nuklida digolongkan menjadi 4 tipe.

10. PENGGOLONGAN NUKLIDA
 Isotop  kelompok nuklida dengan Z sama
 Contoh: 82Pb204, 82Pb206, 82Pb207,82Pb208
 Isobar  kelompok nuklida dengan A sama
 Contoh: 6C14, 7N14, 8O14
 Isoton  kelompok nuklida dengan N sama
Contoh: 1H3, 2He4
 Isomer inti  nuklida dengan A dan Z sama tetapi
berbeda dalam tingkat energinya
 Contoh: Co60m, Co60

11. 5 KELOMPOK NUKLIDA BERDASAR KESTABILAN DAN PROSES
PEMBENTUKANNYA DI ALAM
 Nuklida stabil  secara alamiah tidak mengalami perubahan
A maupun Z, misal: 1H1, 6C12, 7N14
 Radionuklida alam primer  radionuklida yang terbentuk
secara alamiah dan bersifat radioaktif. Disebut primer karena
waktu paruh panjang sehingga masih bisa ditemukan sampai
sekarang. Contoh: 92U238 dengan waktu paruh=4,5x109 th
 Radionuklida alam sekunder  radiaktif dan dapat ditemukan
dialam. Waktu paruh pendek, tidak dapat ditemukan di alam,
tetapi dapat dibentuk secara kontinu oleh radionuklida alam
primer, misal 90Th234 dengan waktu paruh 24 hari.
 Radionuklida alam terinduksi  Misal 6C14 yang dibentuk
karena interaksi sinar kosmik dan nuklida 7N14 di atmosfir.
 Radionuklida buatan  merupakan radionuklida yang
terbentuk tidak secara alamiah, tetapi hasil sintesis.

12. KESTABILAN INTI
Faktor penentu kestabilan:
 Angka banding jumlah netron terhadap proton (n/p)
yang terkandung dalam inti. Inti yang paling stabil
adalah inti yang mempunyai nomor atom sampai 20,
memiliki n/p=1 (kestabilan diagonal)
 Pasangan nukleon yang ditunjukkan oleh hukum
genap-ganjil
 Energi pengikat inti pernukleon.

14. ANGKA BANDING N/P
 Apabila nuklida-nuklida stabil dihubungkan maka
akan diperoleh pita kestabilan inti.
 Unsur-unsur sampai dengan nomor atom 20 pita
kestabilan inti membentuk sudut 45o dengan sumbu
N dan Z (n/p=1).
 Suatu inti dikatakan bersifat radioaktif karena ia
mengalami peluruhan spontan disertai pemancaran
radiasi.

15. HUKUM GENAP GANJIL
 Dari jumlah nuklida stabil di alam, jika dikelompokkan
berdasarkan jumlah proton (Z) dan jumlah netron (N)
penyusunnya maka akan diperoleh data sbb:
 Data diatas menunjukkan urutan kestabilan relatif adalah Z
genap, N genap > Z genap, N ganjil> Z ganjil, N ganjil > Z
ganjil, N ganjil.
 Inti yang stabil menghendaki jumlah proton dan netron genap
Jenis nuklida Jumlah nuklida stabil
Z genap, N genap 165
Z genap, N ganjil 55
Z ganjil, N genap 50
Z ganjil, N ganjil 4

16. ENERGI PENGIKAT INTI
 Massa suatu inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan
netron.
 Berdasarkan hukum kesetaraan massa dan energi, selisih massa
tersebut adalah merupakan energi pengikat nukleon dalam inti.
 Semakin besar energi pengikat inti per nukleon, semakin stabil
nuklidanya.
 Unsur paling berat yang terjadi secara alamiah adalah uranium.
 Isotop uranium 92U238 secara spontan akan memancarkan
partikel alfa menjadi 90Th234.
 Peluruhan 90Th234 dengan memancarkan sinr beta akan
menghasilkan 91Pa234.
 Unsur-unsur dengan Z > 92 yang dikenal dengan unsur buatan
dihasilkan dari penembakan inti dengan proton, partikel alfa atau
ion-ion positif unsur periode kedua.
Reaksi Inti Spontan dan Buatan

17. KINETIKA REAKSI INTI DAN WAKTU PARUH
 Kebolehjadian suatu nuklida untuk meluruh tidak
tergantung lingkungan (suhu, tekanan, keasaman, dll).
 Tetapi, bergantung pada jenis dan jumlah nuklida.
 Kecepatan peluruhan berbanding lurus dengan jumlah
radionuklida, yang dinyatakan dengan:
-dN/dt N;
dengan
N=jumlah radionuklida,
t=waktu

18.  Perbandingan dapat diubah menjadi persamaan dengan
memasukkan tetapan perbandingan .
-dN/dt  N
-dN/dt = N  laju perluruhan=keaktifan(A)
A = -dN/dt  A = N
dN/N = - dt (diintegralkan)
Nt=N0.e- t
 Jika N0 dan  diketahui maka dapat dihitung radionuklida
N pada tiap waktu t.
 Daftar tetapan peluruhan tidak ada, yang ada daftar waktu
paruh nuklida sudah dikenal.
 Jika t = t½, maka N = ½ N0
ln ½ N0/N0 = - t½
t½ = ln 2
t½ = 0,693  t½ = 0,693/ 

19. SATUAN KERADIOAKTIFAN DAN DOSIS RADIASI
 Keaktifan suatu zat radioaktif adalah jumlah peluruhan
(disintegrasi) per satuan waktu.
 Satuan keaktifan suatu zat radioakt9if adalah Curie (Ci),
semula didasarkan pada laju disintegrasi 1 gram radium,
tetapi sekarang didefinisikan sebagai 3,7 x 1010
disintegrasi S-1.
 Satuan keaktifan dalam SI adalah becquerel (Bq) yang
didefiniskan sebagai 1 disintegrasi S-1.
1 Bq = 1 disintegrasi/S
 Keaktifan jenis adalah keaktifan per gram cuplikan zat
radioaktif.
 Satu rad adalah jumlah energi radiasi yang diserap 100
erg per gram bahan.
 Dalam SI satuan dosis adalah Gray (Gy) yang
didefinisikan sebagai 1 JKg-1.
1 Gy = 100 rad.

20. REAKSI FISI
 Reaksi Fisi : reaksi pembelahan inti menghasilkan
netron
 Setiapa reaksi pembelahan inti selalu dihasilkan
energi sekitar 200 Mev.
 Netron yang dihasilkan dapat digunakan untuk
menembak inti lain sehingga terjadi pembelahan inti
secara berantai.
 Energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram
235U ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada
pembakaran 500ton batubara.

21. REAKSI FUSI
 Reaksi Fusi : penggabungan dua atau beberapa inti
ringan menjadi satu inti yang lebih berat.
 Reaksi fusi menghasilkan energi yang sangat besar.
 Reaksi ini memiliki energi pengaktifan, terutama
untuk mengatasi gaya tolak menolak kedua inti yang
akan bergabung.
 Reaksi hanya mungkin terjadi pada suhu sangat tinggi,
sekitar 100 juta derajat.
 Pada suhu tersebut tidak terdapat atom melainkan
plasma dari inti dan elektron.

22.  Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi sangat
besar.
 Energi yang dihasilkan cukup untuk menyebabkan
terjadinya reaksi fusi berantai yang dapat
menimbulkan ledakan termonuklir.
 Energi fusi dari 1 kg hidrogen setara dengan energi
pembakaran 20ribu ton batubara.
 Keuntungan reaksi fusi dibandingkan reaksi fisi:
 Energi yang dihasilkan lebih tinggi
 Relatif lebih “bersih”, karena hasil reaksi fusi adalah
nuklida-nuklida stabil.

23. APLIKASI REAKSI INTI DAN KERADIOAKTIFAN
 Reaksi inti (fusi dan fisi) sebagai penghasil energi
listrik.
 Penentuan umur (dating) batuan atau fosil.
 Dalam bidang kimia:
 Analisis pengenceran isotop
 Analisis pengaktifan netron  sebagai perunut dalam
menentukan mekanisme reaksi kimia.
 Dalam bidang kedokteran, radioisotop digunakan
sebagai perunut dalam terapi kanker.
 Dalam bidang pertanian, radioisotop digunakan
sebagai perunut dan juga untuk memperoleh bibit
unggul (pemuliaan tanaman).