Radioaktivitas dan Peluruhan Inti

Apa perlunya mempelajari konsep radioaktivitas, dan peluruhan inti? Pada dasarnya tidak semua inti atom dalam keadaan stabil. Secara umum, semakin berat inti sebuah atom mempunyai ketidakstabilan yang  tinggi dibandingkan dengan inti yang ringan. Demi mencapai sebuah kesetabilan maka inti berat akan meluruhkan nukleon intinya untuk berubah menjadi inti baru dan memancarkan partikel-partikel elementer. Secara umum jika dilihat dari nomor atom, unsur yang memiliki nilai Z inti lebih besar dari 82 bersifat tidak stabil atau bersifat radioaktif. Stabilitas sebuah inti atom radioakatif dalam proses peluruhannya diukur menggunakan waktu paro (T_1/2). Waktu paro didefinisikan sebagai waktu dimana setengah dari sembarang sampel inti atom identik yang besar akan mengalami penguraian. Besarnya waktu paro tetap untuk setiap isotop. Peluruhan suatu radioaktif adalah suatu proses acak. Kapan pun kita mengamati sebuah bahan yang meluruh, hanya setengah bahan yang tersisa setelah melewati satu waktu paro nya. Persamaan jumlah inti yang melibatkan waktu paro dapat dituliskan sebagai berikut:

T menunjukkan waktu paro inti tertentu, t menunjukkan lamanya waktu meluruh, No menunjukkan jumlah inti sebelum meluruh, dan Nt menunjukkan jumlah inti sisa yang akan mengalami peluruhan kembali. Selain hal di atas, terdapat hubungan ssederhana antara jumlah inti N yang ada dengan ΔN yang akan meluruh dalam selang waktu tertentu adalah

Dimana Lambda adalah kostanta peluruhan yang berhubungan dengan waktu paro dari suatu inti atom, yaitu:

Konstanta peluruhan yang disebut sebagai laju disintegrasi bagian, perubahan ΔN/Δt disebut sebagai Aktivitas peluruhan. Aktivitas peluruhan dalam satuan SI mempunyai satuan Becquerel (Bq). 

Kaji-1: Suatu inti radioaktif meluruh dan tinggal 25% jumlah sisa setelah 20 menit. Bila mula-mula massa unsur tersebut 120 gram, maka setelah setengah jam meluruh. Tentukan massa inti yang belum meluruh!

Jawab:

Besaran yang diketahui.


Waktu paro inti di atas adalah

Jumlah inti yang tersisa setelah setengah jam merluruh = 30 menit adalah


Latih-1: Suatu inti radioaktif meluruh dan tinggal 50% jumlah sisa setelah 30 menit. Bila mula-mula massa unsur tersebut 160 gram, maka setelah setengah jam meluruh. Tentukan massa inti yang belum meluruh!

Kaji-2: Radioisotop K-40 digunakan untuk mengetahui umur sampel batu. Waktu paro K-40 adalah 1.28 Milyar tahun. Tentukanlah jumlah peluruhan perdektik yang terjadi pada sampel yang mengandung 1,63 perjuta gram K-40!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Jumlah partikel dalam 1.63 per seribu kilogram adalah


Jumlah peluruhan partikel perdetik dapat dihitung dengan

Kaji-2: Radioisotop K-40 digunakan untuk mengetahui umur sampel batu. Waktu paro K-40 adalah 1.28 Milyar tahun. Tentukanlah jumlah peluruhan perdektik yang terjadi pada sampel yang mengandung 1,63 perjuta gram K-40!

Reaksi Inti 
Dalam reaksi inti keseimbangan jumlah antara nomor atom harus sama pada kedua ruas, begitu pun dengan nomor massa inti yang bereaksi. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari reaksi peluruhan Radium (Ra) menjadi Radon (Rn) sebagai berikut:

Perhatikanlah persamaan reaksi di atas. Jumlah nomor massa sebelum bereaksi atau meluruh sama dengan total nomor massa sesudah meluruh menjadi inti baru dan memancarkan partikel aplha. Hal yang sama berlaku untuk nomor atom. Jika dikaitkan dengan hukum dalam fisika, tentunya kekekalan nomor massa dan kekekalan muatan harus dipenuhi dalam setiap rekasi inti. Beberapa partikel yang diserap atau dipancarkan dalam reaksi inti diantaranya adalah neutron (n), proton (p), deutron (d), elektron (e), dan gamma. 

Kaji-1: Nuklida Thorium (A = 232 dan Z = 90) meluruh secara bertahap menjadi nuklida Timbal (Pb) (A=208 dan Z=82) yang stabil melalui emisi (pemancaran) patikel aplha dan partikel beta. Tentukanlah jumlah partikel alpha dan beta yang dipancarkan!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Reaksi inti yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut:


Dari persamaan di atas dapat simpulkan bahwa

Latih-1: Nuklida Uranium (A = 235 dan Z = 92) meluruh secara bertahap menjadi nuklida Barium (Ba) (A=137 dan Z=56) dan Kromium (Kr) (A = 83 dan Z =36) yang stabil melalui emisi (pemancaran) patikel neutron. Tentukanlah jumlah partikel alpha dan beta yang dipancarkan!