Tugas Kimia Inti Radiasi

2011

KIMIA INTI RADIASITaumy Alif Firman NPM : 1106028222

PASCASARJANA KIMIA MIPA UNIVERSITAS INDONESIA 2011

PENEMUAN ALPHA DAN BETA RADIASI OLEH RUTHERFORD Penemuan alpha () dan beta () diawali dengan penelitian oleh Rutherford. Rutherford menggunakan electrometer untuk mengukur arus listrik yang dihasilkan akibat proses radiasi dengan teknik photographic plates. Penelitian ini menghasilkan paper pada tahun 1899.

Gambar 1. Electrometer Eksperimen ini dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 1. Lapisan yang seragam dari senyawa Uranium dihamburkan ke plate A dan kemudian dipancarkan sebagai ion dalam bentuk gas diantara plate A dan B. Jumlah ionisasi yang terjadi diukur sebagai saturation current yang diterima oleh plate B pada saat terjadi beda potensial yang cukup besar antara A dan B untuk menarik semua ion yang ada pada plate sebelum terjadinya rekombinasi. Pada ekesperimen ini, Rutherford menggunakan Uranium yang dilapisi dengan Aluminium pada berbagai ketebalan dan diukur sebagai kuat arus listrik menggunakan electrometer. Sebelumnya, Becquerel telah memberikan kesimpulan (Pada 30 Maret 1896; dua tahun sebelum Rutherford melakukan penelitian dibidang ini) bahwa radiasi Uranium dapat menimbulkan dua atau lebih radiasi yang berbeda. Selanjutnya Rutherford melakukan cross check untuk mengetahui apakah pernyataan Becquerel benar atau tidak. Hal ini dikarenakan Rutherford mengklaim bahwa radiasi Uranium yang terjadi adalah tidak benar. Tetapi, Rutherford menemukan bahwa radiasi sinar yang berbeda tersebut yang diemisikan Uranium disebut dan . Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan persamaan: r = exp (-d)

Tugas Kimia Inti Radiasi

Page 2

dimana r adalah perbandingan intensitas radiasi setelah dilewatkan pada jarak tertentu terhadap intensitas yang diserap benda. Persamaan ini kemudian dikembangkan menjadi: I = Io exp (-t) Io merupakan arus listrik yang ada pada plate A dan I adalah kuat arus disetiap ketebalan tertentu yaitu t. Perbedaan nilai pada persamaan ini sangat ditentukan oleh , yang merupakan koefisien absorpsi. Jika radiasi Uranium bersifat homogeny (hanya satu tipe), maka akan bernilai konstan dan terus menurun yang menyebabkan nilai I juga turun. Ternyata, hal ini tidak terjadi. Rutherford menemukan nilai yang tetap konstan untuk beberapa nilai dari Aluminium yang melapisi Uranium dan secara signifikan nilai ini turun, ketika ketebalan dari lapisan Aluminium ditingkatkan, sehingga Rutherford menarik sebuah kesimpulan bahwa ada dua atau lebih jenis radiasi dari Uranium. Radiasi yang paling mudah terabsorpsi diberi nama alpha () dan yang dapat menembus lapisan Aluminium disebut beta (). PERBEDAAN PARTIKEL DAN FOTON Perbedaan utama antara partikel dan foton adalah: 1. Partikel memiliki massa karena tersusun atas proton dan neutron pada inti sedangkan foton tidak memiliki massa. 2. Partikel memiliki memiliki muatan listrik sedangkan partikel tidak memiliki muatan listrik. 3. Partikel dapat meluruh secara spontan diruang hampa sedangkan foton tidak dapat meluruh secara spontan. 4. Partikel tidak dapat bergerak dengan laju c (kecepatan cahaya) dalam ruang hampa sedangkan foton dapat bergerak dengan kecepatan cahaya dengan energi dan momentum tertentu. REAKSI YANG MEMBERIKAN RADIASI SINAR BETA Salah satu contoh reaksi inti yang menghasilkan sinar beta adalah penggunaan Cobalt-60 untuk terapi kanker. Reaksi yang terjadi seperti pada persamaan reaksi berikut:

Selain rekasi diatas, pemanfaatan phosphor-32 sebagai pendeteksi kanker payudara juga melepaskan sinar beta.


Page 3

REAKSI YANG MEMBERIKAN EMISI POSITRON Pemanfaatan emisi positron, salahh satunya adalah penggunaan Carbon-11 sebagai PET scanning otak. Reaksi inti ini menghasilkan positron seperti pada rekasi berikut:

Selain itu juga, positron dapat diemisikan oleh Kalium-40.


Page 4

URANIUM-238 DECAY SERIES REACTION t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2Stabil

= 4.5 juta tahun = 24 hari = 1.2 menit = 77.000 tahun = 1.600 tahun = 3.8 hari = 3.1 menit = 27 menit = 20 menit = 160 mikro detik = 22 tahun = 5 hari = 140 hari

Unsur

merupakan unsur yang stabil dari proses akhir Uranium-238 decay series.

STABILITAS ISOTOP BERDASARKAN JUMLAH PROTON DAN NEUTRON Proton Odd Odd Even Even Neutron Odd Even Odd Even Isotopes 2 H; 6Li; 10B; 14N 35 Cl; 63Cu; 107Ag; 121Sb 125 Te; 157Gd; 119Sn; 101Ru 110 Cd; 95Mo; 189Os; 105Pd


Page 5

BINDING ENERGI Perhitungan Binding Energi untuk unsur 12C dan 55Mn. Unsur 12C. Massa aktual 12C = 12.011 Jumlah massa proton Jumlah massa neutron Jumlah massa elektron = 6 x 1.0073 = 6 x 1.0087 = 6 x 0.0005458 = 6.0438 amu = 6.0522 amu = 0.0032748 amu

Total Jumlah massa proton, neutron dan electron = 6.0438 amu + 6.0522 amu + 0.0032748 amu = 12.09927 amu Binding energi untuk 1 atom C m = massa teoritis massa aktual = 12.09927 12.01100 = 0.08827 amu/atom Binding energi untuk 1 mol C m = (0.08827 amu/atom) x (6.022 . 1023 atom/mol) = (5.3156 . 1022 amu/mol) x (1.66 . 10-24 g/amu) = 8.82 . 10-5 kg/mol E = m.c2 = (8.82 . 10-5 kg/mol) (3.00 . 108 m/s)2 = 7.938 x 1012 J/mol


Page 6

Unsur 55Mn Massa aktual 52Cr = 51.9961 Jumlah massa proton Jumlah massa neutron Jumlah massa elektron = 25 x 1.0073 = 30 x 1.0087 = 25 x 0.0005458 = 25.1825 amu = 30.261 amu = 0.013645 amu

Total Jumlah massa proton, neutron dan electron = 25.1825 amu + 30.261 amu + 0.013645 amu = 55.457145 amu Binding energi untuk 1 atom Cr m = massa teoritis massa aktual = 55.457145 54.9380 = 0.519145 amu/atom Binding energi untuk 1 mol Cr m = (0.519145 amu/atom) x (6.022 . 1023 atom/mol) = (3.12629 . 1023 amu/mol) x (1.66 . 10-24 g/amu) = 5.1896. 10-4 kg/mol E = m.c2 = (5.1896 . 10-4 kg/mol) (3.00 . 108 m/s)2 = 4.670679 x 1013 J/mol


Page 7

Referensi Chem team. Discovery of Alpha and Beta Radiation. Kobychev. 2005. Constraints on the Photon Charge from Observations of Extragalactic Sources. Vol 31. Pp 147-151. Sonzogni, Alejandro. 2008. Interactive Chart of Nuclides. National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory.


Page 8

Tugas Kimia Inti Radiasi

Documents

Transcript of Tugas Kimia Inti Radiasi