KIMIA INTI - web.ipb.ac.idweb.ipb.ac.id/~tpb/files/materi/kimum/BAB 3 Kimia Inti.pdf · 238U 4,5 x 109 107- contoh tertua Batuan, kerak bumi. Contoh Sepotong kayu fosil mempunyai

KIMIA INTIInti atom:proton = 1.007276 sma ≈1 smaneutron = 1.008665 sma ≈ 1 sma

Simbol inti :A

Zket : Z = nomor atom = ∑ proton

A = nomor massa = ∑p + ∑n.

Contoh :

Berarti : no atom 17, ∑p= 17 dan ∑n= 35-17 = 18

3517

Isotop :Atom yang jml protonnya sama tp berbeda jml neutronnya

Contoh : Atom hidrogen

Hidrogen Deuterium TritiumProton 1 1 1

Neutron 0 1 2Elektron 1 1 1

Inti tdk stabil⇒ meluruh ⇒ radiasi

Ra → Rn + α ≈ HeTh → Pa +β ≈ eN → P + e

22688

Radioaktivitas alam

Tabel Peluruhan Radioaktif & Perubahan inti

Jenis Radiasi Simbol No. Massa Muatan Perub No massa

Perub No. Atom

Alfa α 4 2 Berkurang 4 Berkurang 2Beta β 0 1- Tetap Tambah 1

Gamma γ 0 0 Tetap Tetap

Contoh :Plutonium meluruh dgn memancarkan partikel alfa. Unsur apakah yg tbtk?Jawab :Massa unsur baru = 239-4 = dan muatannya = 94-2 =92Muatan inti (nomor atom) 92 adalah uranium (U)

U He Pu 23592

42

23994 +→

WAKTU PARUHYaitu perioda waktu dimana 50% dari jml atom semula yang ada tlh meluruh

Contoh :1. Berapa fraksi atom radioaktif tersisa setelah 5 waktu paruh?

Jawab:Setelah 1 waktu paruh, tersisa 1/2 bagianSetelah 2 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/2 = 1/4 bagianSetelah 3 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/4 = 1/8 bagianSetelah 4 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)3 = (1/2)4 = 1/16 bagianSetelah 5 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)4 = (1/2)5 = 1/32 bagian

2/195 B t = 8 x 10-19 detik

2/123892 U t = lama sekali

3.5 Transmutasi buatanTransmutasi : Perubahan suatu unsur menjadi unsur lain

alamibuatan

Reaksi umum : α, n, partikel subatomik lain + inti stabil → pemancaran radioaktif

2. Bila dimulai dgn 16 juta atom radioaktif, berapa yg tertinggalstl 4 waktu paruh?Jawab:

Tersisa = (1/2)4 = 1/16 x 16 juta = 1 juta atom

Setelah n kali waktu paruh, tersisa 1/2n bagian

Ernest Rutherford :

HOHeN 11

178

42

147 +→+

James Chadwick :

nCHeBe 10

126

42

94 +→+

Contoh:Bila Kalium-39 ditembak dgn neutron akan terbentuk klor-36. Partikel apakah yg terpancar?

HeClnK 42

3617

10

3919 +→+

3.6 RADIOAKTIF TERINDUKSIyaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya

n P He Al 10

3015

42

2713 +→+

Si e P 3014

01

3015 +→ +

n e H 01

01

11 +→ +

Contoh:Karbon-10 memancarkan positron ketika meluruh. Tuliskanreaksinya!Jawab:

B e C 105

01

106 +→ +

3.7 DAYA TEMBUSDaya Tembus : α < β < γDaya ionisasi : α > β > γ

α dpt ditahan oleh lapisan kulitdpt ditahan selembar kertas

β dpt ditahan papan kayu atau Al

γ dpt menembus & merusak organdpt ditahan oleh beberapa cm Pb

Penggunaan Isotop Keterangan

Kebocoran pipa Isotop ygpendek umurnya Alat pencacah Geiger

Penyerapanpupuk P Isotop P Hasilnya disebut autoradiograf

Pertanian -Menguji keefektifan pupuk & herbisida Membandingkan nilai nutrisi pakan Pemberantasan hama

Penelitian dasar 14C Mekanisme fotosintesis jalurmetabolisme hewan & manusia

3.8 penggunaan radioisotopIsotop suatu unsur tertentu, radioaktif atau tdk, mempunyaitingkah laku yg sama dlm proses kimia & fisika → pelacak

3.9 PENGOBATAN NUKLIRISOTOP NAMA PENGUNAAN

51Cr Kromium-51 Penentuan volume sel darah & volume darah total

58Co Kobalt-58 Penentuan serapan vit. B1260Co Kobalt-60 Perlakuan radiasi utk kanker

131I Iod-131Deteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuran aktifitas hati & metabolisme lemak; perlakuan utk kanker tiroid

59Fe Besi-59 Pengukuran laju pembentukan & umur sel darah merah

ISOTOP NAMA PENGUNAAN

32P Fosfor-32 Deteksi kanker kulit /kanker jaringan yg terbuka krn operasi

226Ra Radium-226 Terapi radiasi utk kanker

24Na Natrium-24 Deteksi konstriksi 7 obstruksi dlm sistem sirkuler

99Tcm Teknetium-99m Diagnosis beberapa penyakit3 H Tritium Penentuan total air tubuh

Teknetium-99m* diperoleh dr peluruhan molibdenum 99γ++→ − eTcMo m 0

19943

9942

*m = metastabil artinyaisotop tsb akan melepas sjmlh energi utk menjadi isotopyg sama tp lbh stabil

γ+→ TcMo 9943

9942

Emisi Positron Tomografi Transaksial (PETT)Utk mengukur proses dinamis dlm tubuh, spt aliran darah atau laju metabolisme oksigen/glukosa

eBC 01

115

116 ++→

γ201

01 →+−+ ee

3.10 PENENTUAN UMUR DGN RADIOISOTOP

Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan umur batuan & benda purbakala

Uranium-238 (t1/2 = 4,5 x 109 thn)

PbU 206238 →→

Utk memperkirakan umur batuan batuan bumi 3-3,5 x 109 thn umur bumi 4,5-5,0 x 109 thnbatuan bulan 4,5 x 109 thn karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)

Karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)

Utk menentukan umur benda purbakala & mendeteksi keaslian benda purbakala 14C terbtk di lap atmosfir atas

HCnN 11

146

10

147 +→+

)hidupmakhluk di(146)atmosfir di(

146 CC →

jk makhluk hidup mati maka:

NC berkurang147)(

146 →

Tritium (t1/2 =5730 thn)Utk penentukan umur benda sampai 100 thn

Isotop T1/2(tahun)

Selang umur yg diukur Penerapan

14C 5730 500-50000 thn Batubara, bhn organik

3H 12,3 1-100 thn Anggur tua

40K 1,3 x 109 10000 thn – contoh bumi tertua Batuan, kerak bumi

187Rh 4,3 x 109 4 x 107 thn – contoh tertetua di dunia Meteorit

238U 4,5 x 109 107- contoh tertua Batuan, kerak bumi

Contoh Sepotong kayu fosil mempunyai aktivitas karbon-14, 1/8 x aktivitas dlm kayu baru. Berapa umur fosil tsb? (t1/2

14C = 5730 thn)Jawab :14C tlh melewati 3 waktu paruh yaitu (1/2)3= 1/8jadi umur fosil = 3 x 5730 = 17190 thn

3.11 PEMBUATAN BOMfisi inti : inti dipecah dgn penembakan shg dihslkan fragmen inti yg lebih kecil, & dibebaskan energi yg sgt besar

Enrico Fermi & Emilio Segre (1934)

UnU 23992

10

23892 →+ eNpU 0

123993

23892 −+→

Otto Hahn & Fritz Strassman (1938)Atom uranium terpecah → Ba, La, CeLise Meitner & Otto frischMenghitung energi yg berkaitan dgn pembelahan uraniumPengayaan Uranium-235235U di alam 0,7% → utk bom atom dibutuhkan 90%campuran isotop U + gas F2 → UF6 (volatil)235UF6 lbh ringan & lbh cepat bergerak dibandingkan 238UF6 shg dpt dipisahkanGlenn T. SeaborgUranium-238 tdk akan pecah jk dibombardir oleh neutron U → Np → Pu (dpt dipecah, cocok utk pembuatan bom atom)

UnU 23992

10

23892 →+ ePuNp 0

123994

23993 −+→nNpU 0

123993

23992 +→

sebelum suatu bhn yg dpt mptahankan reaksi berantai, maka diperlukan jml minimum ttt yg disebut massa kritis

contoh : uranium-235 mempunyai massa kritis 4 kgpenggabungan sjml inti < massa kritis akan memicu reaksi rantai → pembuatan bom atom

→ Hiroshima, 6 Agustus 1945

→ Nagasaki, 9 Agustus 1945

U23592

Pu 23994

3.12 KIMIAWI PERANG NUKLIR : DEBU RADIOAKTIF

Ledakan bom menyebabkan kawah dgn lebar 300m & kedalaman 100m

- Radius kerusakan total = 10 km- Radius kematian = 40 km- Perusakan oleh radioaktif tdk akan habis

Reaksi fisi yg mungkin terjadi:

nXeSrnU 10

14354

9038

10

23592 3++→+ eCsXe 0

114355

14354 −+→

Komponen Debu Radioaktif:90Sr, 143Xe,143Cs, 14C, 3H

90Sr• mirip dgn Ca• t1/2 = 28 thn• masuk ke tubuh melalui susu & sayuran serta terserap

ke dlm tulang• merupakan sumber radiasi internal selam beberapa thn

131I• t1/2 = 8 hari• terbawa mealalui rantai pangan • dlm tubuh ada di kelenjar gondok• bermanfaat utk pelacakan diagnostik

143Csmirip dgn Kt1/2 = 30 thndiperoleh melalui sayuran, susu, & daging

3.13 EFEK RADIASIRadiasi : dpt menguntungkan & merugikanPartikel berenergi tinggi & sinar melepaskan e- dr atom → ionJk tjd dlm tubuh akan berbahaya, misalnya H2O → H2O2

• Merusak sel darah putih• Mempengaruhi sumsum tulang → anemia• Merangsang leukimia• Perubahan molekul DNA → mutasi

3.14 ENERGI IKATAN INTIEnergi ikatan inti adl Energi yg tbtk dr sebagian massa apabila neutron & proton dibiarkan bersama-sama membtk inti

Henp 42

10

11 2 →+

{2 x 1,007276} + {2 x 1,008665} → 4,001506 sma4,031882 sma → 4,001506 sma

Δm = 0,030376 smamassa hilang sebesar Δm sbg energi ≈ Energi ikatbdsrkan rumus Einstein, E = mc2 maka m setara dgn E

3.15 REAKSI TERMONUKLIRReaksi Termonuklir di matahari

eHeH 01

42

11 2++→4

Bom Hidrogen

nHeHH 01

42

31

21 +→+

HHenLi 31

42

10

63 +→+

SOAL LATIHAN1. Istilah informasi yg kurang pd persamaan berikut yg

menggambarkan deret peluruhan radioaktif

eClS 01

?17

3216 −+→

?147

148 +→ NO

???

235? +→ ThU

ePo 01

??

214? ? −+→

2. Lengkapi persamaan berikut:

HHNa 11

21

2311 ? +→+

HeMnCo 42

5625

5927 ? +→+

eHU 01

21

23892 ? −+→+

?254102

136

24696 +→+ NoCCm

nEsNU 10

246?

147

23892 ?+→+

a.

b.

c.

d.

d.

e.

a.

b.

c.

3. Tuliskan persamaan inti yg dinyatakan dgn lambang ini:a. 7Li(p,γ)8Be

b. 33S(n.p)33P

c. 239Pu(α,n)242Cm

d. 238U(α,3n)239Pu