RADIOAKTIVITAS
Radiasi merupakan perambatan energi yang tidak membutuhkan zat perantara. Radiasi dapat diproleh dari zat radioaktif. Radioaktif merupakan sifat suatu zat yang dapat memancarkan radiasi karena kondisi zat yang tidak stabil.
1. Penemuan sinar radio aktif
Pada 1896, Hendry becquerel ( 1852-1908) seorang ahli fisika mengamati suatu gejala Pelat potret yang disimpan bersama-sama dengan berbagai senyawa unsur dalam sebuah lemari. Ternyata, pelat potret tersebut menjadi bintik-bintik hitam, seperti terkena cahaya, walaupun pelat potret telah dibungkus rapat. Setelah menyelidiki, dapat ditarik kesimpulan bahwa pelat potret tersebut tersimpan bersama unsure uranium.
Becquerel berkesimpulan bahwa senyawa-senyawa uranium dapat menghasilkan sinar yang hampir sama dengan sinar X. oleh karena itu gejala ini merupakan peristiwa baru, sinar yang dipancarkan senyawa uranium ini disebut sinar Becquerel.
Pada tahun 1896 pasangan suami istri piere curie( 1859-1906) dari perancis dan marie curie ( 1867-1934) membuktikan bahwa sinar Becquerel bukan berasal dari atom uranium. Mereka juga menemukan bahwa polonium dan radium juga menghasilkan sinar Becquerel dengan intensitas yang lebih kuat. Para ahli memutuskan bahwa unsure yang memancarkan radiasi disebut radioaktif. Dan sinar yang dipancarkannya disebut sinar radioaktif.
2. sinar-sinar radioaktif
Pada tahun 1899, henry Becquerel mengamati bahwa unsure radioaktif dapat di belokan oleh medan magnetik yang arahnya sama dengan arah pembelokan sinar katode. Dari hasil pengukuran, diperoleh partikel negtif ini sama dengan elektron yang kemudian disebut sinar beta.
Pada tahun 1900, Rutherford menemukan fakta bahwa selain memancarkan partikel negatif tapi dapat juga memancarkan partikel positif. Partikel ini mampu menembus lempengan aluminum yang memiliki ketebalan kurang dari 0,1mm. sehingga dapat dipastikan partikel tersebut benomor atom dua dan nomor massa empat, yang diberi nama partikel alfa.
Selain menghasilkan partikel alfa dan partikel beta , unsur radioaktif juga memancarkan sinar yang tidak dibelokan oleh medan magnetik. Sinar yang tidak memiliki muatan listrik. Rutherford menyebutnya sinar gamma.
Daya Tembus Sinar-Sinar Radioaktif
3. Stabillitas inti
Radiasi yang dipancarkan sinar radioaktif berasal dari inti atom, inti atom yang dapat memancarkan sinar radioaktif adalah inti atom tidak stabil.
Data empiris ketidakstabilan inti:
a) Umumnya Inti memiliki nomor atom lebih besar dari pada 83 atau jumlah proton lebih besar 83 cenderung merupakan inti yang tidak stabil.
b) Inti atom yang jumlah nukleonnya genap lebih stabil dibandingkan yang ganjil.
c) Pada unsur –unsur ringan, perbandinagan jumlah neutron (N) dan jumlah proton (Z), N/Z= 1 merupakan inti stabil.
Kestabilan atom dapat diukur dari perbandingan jumlah neutron terhadap jumlah proton.
Diagram Kestabilan Inti (Diagram N-Z)
Inti yang tidak stabil memiliki nilai perbandingan neutron dan proton diluar nilai yang ditunjukkan oleh pita kestabilan inti, yaitu:
a.) Inti di Atas Pita Kestabilan
Unsur yang terletak diatas pita kestabilan memiliki harga N/Z besar sehingga unsure tersebut berusaha untuk mengurangi jumlah neutronnya.
b.) Inti di Bawah Pita Kestabilan
Unsur yang terletak diatas pita kestabilan memiliki harga N/Z kecil sehingga unsure tersebut berusaha untuk mengurangi jumlah protonnya.
4. Peluruhan unsur radioaktif
Pada tahun 1903, ernest Rutherford dan Frederick saddy menyimpulkan bahwa keradioaktifan tidak hanya disebabkan oleh perubahan yang bersifat atomis yang sebelumnya berlangsung, namun pemancaran radioaktif. Ada tiga jenis radiasi saat inti meluruh menuju keadaan stabil yaitu:
a) Pemancaran sinar alfa
Proses pemancaran sinar alfa inti induk memancarkan sebuah partikel alfa sehingga menghasilkan anak dengan nomor yang berkurang 2. Dengan demikian anak akan menduduki tempat dua nomor dari sebelah kiri inti induk dalam sistem periodik unsur.
b) Pemancaran sinar beta
Partikel fundamental disebut juga sebgai neutrino. Partikel ini tidak bermasa, dan tidak bermuatan listrik. Pada peristiwa pemancaran sinar beta, salah satu neutron pada inti induk mengalami transformasi menjadi proton melalui pemancaran elekton dan anti neutrion. Apabila suatu inti kelebihan neutron disbanding dengan inti lain yang lebih stabil, kestabilan akan dicapai melalui perubahan neutron menjadi proton proses ini desebut pemancaran negatif atau pemancaran beta.
c) Pemancaran sinar gamma
Sinar gamma memiliki energi yang sangat tinggi. Sinar gamma tidak memiliki massa maupun muatan. Oleh karena itu, unsure yang memancarkan sinar gamma tidak memiliki perubahan nomor atom ataupun massa.
5. Deret radioaktif
Unsur radioaktif di alam merupakan empat deret radioaktif. Setiap deret terdiri atas urutan produk inti anak yang semuanya dapat diturunkan dari inti induk tunggal. Adapun keepat deret radioaktif sebagai berikut:
a) Deret thorium : A = 4n
b) Deret neptunium : A = 4n +1m
c) Deret uranium : A= 4n + 2
d) Deret actinium : A= 4n + 3
6.) Waktu paruh dan aktivitas unsur radioaktif
Setiap isotop radioaktif akan mengalami proses peluruhan menjadi unsur lain yang lebih stabil. Proses peluruhan ini berjalan dengan kecepatan yang berbeda-beda dan hanya bergantung pada jenis isotopnya.
Persamaan jika N adalah jumlah zat radioaktif pada saat t
NBerkurangnya massa unsur radioaktif menjadi unsur lain yang stabil selama proses peluruhan sebanding dengan turunnya aktivitas dan jumlah atom unsure tersebut.
7.) Serapan sinar radioaktif
Untuk menjaga perkerja terkena radiasi yang dialihkan oleh unsur – unsur radioaktif, diperlukan bahan penahan radiasi atau prisai radiasi. Bahan ini berfungsi untuk menyerap radasi. Jika seberkas sinar dilewatkan pada sebuah keping dengan ketebalan X, maka persamaan intensitasnya :
Dengan :
= intensitas mula-mula (W
)I = intensitas setelah melewati keeping (W)
)x = tebal keeping (m)
ยต = koefisien pelemahan bahan (
)
)Harga X menyebabkan disebut half value layer ( HVL) atau lapisan harga paruh.
8.) Dosis serap dan alat deteksi radiasi
a.) Dosis serap
Lebih dari 2/3 radiasi yang diterima berasal dari alam. Sumbernya sebagai berikut:
· Sinar kosmik berasal dari luar angkasa
· Unsur-unsur radioaktif alam yang terkandung didalam kerak bumi seperti kalium,thorium,dan uranium.
· Tulang-tulang binatang atau tulang manusia, yang mengandung unsure kalium.
Sumber radiasi buatan manusia, diantaranya:
· Alat-alat kedokteran
· Radioterapi
· Rector nuklir
Besarnya energy radiasi pengion:
Dengan :
D = dosis serap (rad)
= energy yang diserap (joule)
= masa penyerap (kg)Alat radiasi sangat bergantung pada besarnya dosis dan lama penyinaran, secara rata-rata manusia menerima dosis sebesr 200 mrad per tahun. Besarnya presentase radiasi yang disaat ini bergantung pada tempat tinggal, jenis rumah, jenis makanan dan perkerjaan.
a.) Alat deteksi radiasi
1.) Pencacah Geiger mueler
Pada 1928, Geiger mueler seorang peneliti dari jerman barat, membuat alat pencacah dari sebuah tabung kaca yang tertutup pada kedua ujungnya untuk mendektesikan radisi alfa,beta,gamma. Bagian dindingnya dilapisi logam yang berfungsi sebagai katode. Mula-mula tabung dibuat hampa udara lalu dimasukan gas dengan tekanan rendah.
Saat dilakukan pengukuran, tabung didekatkan pada unsur yang memancarkan partikel radioaktif sehingga partikel-partikel atu akan menembus jendela tipis yang terdapat pada ujungnya. Pada teerjadi ionisasi, atom-atom gas akan mengeluarkan elektron-elektron. Elektron yang terlepas pada saat tumbukan , ditarik ke anode.
Karena melepaskan elektron, atom-atom gas berubah menjadi ion-ion positif. Kemudian ion-ion ini tertarik kearah katode.
Kemudian, pulsa listrik tersebut diperkuat melalui amplifer dan dapat diubah ke bentuk sinyal bunyi dapat didengar melalui loudspeaker sebagai bunyi yang berdetak. Pada praktiknya, pencacahan Geiger mueler ini hanya baik untuk mendekteksu partikel.
2.) Kamar kabut Wilson
Pada 1907, C. T .R . Wilson menemuan alat pendekteksi sinar radioaktif berupa kamar kabut. Kamar kabut ini terdiri atas sebuah tabung yang dilengkapi dengan keeping gelas pada salah satu ujungnya dan penghisap pada ujung lainnya dan tabung ini berisi udara jenuh.
Sinar radioaktif yang masuk kedalam kamar kabut Wilson akan berinteraksi dengan partikel yang ada didalam kamar sehingga terjad ionisasi. Jenis partikel sinar radioaktif dapat diamati dengan cara menerangi kamar kabut tersebut dari samping. Agar kamar kabut dapat digunakan untuk mendekteksi sinar-sinar radioaktif yang lain, digunakan medan listrik untuk membersihkan jejak-jejak pertikel dengan cara menghilangkan ion-ion yang tersisa.
3.) Emulsi film
Emulsi film merupakan alat pendekteksi yang dapat digunakan untuk mengamati jejak-jejak partikel bermuatan secara langsung. Emulsi film merupakan sebuah film yang diberi emulsi khusus dengan kandungan perak (Ag) tinggi dan dilapiskan pada sekeping gelas. Setelah film diproses akan muncul barisan butir hitam dari dari perak koloidalsepanjang lintas partikel. Terdapat banyak penemuan penting yang menyangkut interaksi partikel elementer dan penyeluruhan yang didapat dengan menggunakan emulsi film.