Pengertian Radioaktivitas (Radioaktivitas Alami dan Radioaktivitas Sintetis)

Pengertian Radioaktivitas – Radioaktivitas adalah emisi radiasi oleh inti yang tidak stabil. Radiasi itu mungkin ada dalam bentuk partikel subatom (terutama partikel alfa dan beta) atau dalam bentuk energi (terutama sinar gama).

Radioaktivitas ditemukan secara tidak sengaja pada tahun 1896 oleh fisikawan Perancis Henri Becquerel (1852–1908). Dalam beberapa dekade setelah penemuan Becquerel, penelitian tentang radioaktivitas menghasilkan terobosan revolusioner dalam pemahaman kita tentang sifat materi dan mengarah ke sejumlah aplikasi praktis yang penting. Aplikasi ini mencakup sejumlah perangkat dan teknik baru mulai dari senjata nuklir dan pembangkit listrik tenaga nuklir hingga teknik medis yang dapat digunakan untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit serius.

Inti stabil dan tidak stabil

Inti dari semua atom (dengan pengecualian hidrogen) mengandung satu atau lebih proton dan satu atau lebih neutron. Inti dari sebagian besar atom karbon misalnya, mengandung enam proton dan enam neutron. Dalam kebanyakan kasus, inti atom stabil yang artinya tidak mengalami perubahan sendiri. Inti karbon akan terlihat sama persis seratus tahun dari sekarang (atau satu juta tahun dari sekarang).

Tetapi beberapa inti tidak stabil. Inti/Nukleus yang tidak stabil adalah nukleus yang mengalami perubahan internal secara spontan. Dalam perubahan ini, nukleus mengeluarkan partikel subatomik, ledakan energi, ataupun keduanya. Sebagai contoh, isotop karbon, karbon-14, memiliki nukleus yang terdiri dari enam proton dan delapan (bukan enam) neutron. Nukleus yang mengeluarkan partikel atau energi dikatakan mengalami peluruhan radioaktif , atau hanya peluruhan.

Istilah

Sinar gama: Suatu bentuk radiasi elektromagnetik berenergi tinggi.

IsotopDua atau lebih bentuk elemen dengan jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda dalam inti atomnya.

Nukleus: Inti dari sebuah atom, biasanya terdiri dari satu atau lebih proton dan neutron.

Peluruhan radioaktif: Proses di mana inti atom mengeluarkan radiasi dan berubah menjadi inti baru.

Nukleus stabil: Nukleus atom yang tidak mengalami perubahan secara spontan.

Partikel subatomik: Unit dasar materi dan energi (proton, neutron, elektron, neutrino, dan positron) yang lebih kecil dari atom.

Nukleus tidak stabil: Nukleus atom yang mengalami beberapa perubahan internal secara spontan.

Para ilmuwan tidak sepenuhnya jelas tentang apa yang membuat nukleus tidak stabil. Tampaknya beberapa nukleus mengandung jumlah proton atau neutron yang berlebihan atau jumlah energi berlebih. Inti ini mengembalikan apa yang harus bagi mereka menjadi keseimbangan yang tepat dari proton, neutron, dan energi dengan mengeluarkan partikel subatomik atau semburan energi.

Dalam proses ini, nukleus mengubah komposisinya dan mungkin menjadi nukleus yang sama sekali berbeda. Sebagai contoh, dalam upayanya mencapai stabilitas, inti karbon-14 melepaskan partikel beta. Setelah inti karbon-14 kehilangan partikel beta, terdiri dari tujuh proton dan tujuh neutron. Tetapi inti yang terdiri dari tujuh proton dan tujuh neutron bukan lagi inti karbon. Sekarang ini menjadi inti atom nitrogen. Dengan mengeluarkan partikel beta, atom karbon-14 telah berubah menjadi atom nitrogen.

Jenis radiasi

Bentuk radiasi yang paling umum dipancarkan oleh inti radioaktif disebut partikel alfa, partikel beta, dan sinar gama. Partikel alfa adalah inti dari atom helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron. Bayangkan kasus radium -226 atom. Inti atom radium-226 terdiri dari 88 proton dan 138 neutron. Jika inti itu mengeluarkan partikel alfa, maka harus kehilangan dua proton dan dua neutron dimana partikel alfa dibuat. Setelah emisi partikel alfa, inti yang tersisa hanya mengandung 86 proton (88 – 2) dan 136 neutron (138 – 2). Inti ini adalah inti atom radon, bukan atom radium. Dengan memancarkan partikel alfa, atom radium-226 telah berubah menjadi atom radon.

Emisi partikel beta dari inti adalah sumber kebingungan bagi para ilmuwan selama bertahun-tahun. Partikel beta adalah elektron. Masalahnya adalah bahwa elektron tidak ada dalam inti atom. Elektron dapat ditemukan di luar nukleus tetapi tidak di dalamnya. Lalu, bagaimana mungkin bagi inti yang tidak stabil untuk mengeluarkan partikel beta (elektron)?

Jawabannya adalah partikel beta dihasilkan ketika neutron di dalam inti atom pecah untuk membentuk proton dan elektron:

neutron → proton + elektron

Ingat bahwa proton membawa muatan positif tunggal dan elektron muatan negatif tunggal. Itu berarti bahwa neutron, yang tidak membawa muatan listrik sama sekali, dapat pecah untuk membentuk dua partikel baru (proton dan elektron) yang muatan listriknya bertambah menjadi nol.

Pikirkan kembali contoh karbon-14, yang disebutkan sebelumnya. Inti karbon-14 meluruh dengan mengeluarkan partikel beta. Itu berarti bahwa satu neutron dalam inti karbon-14 pecah untuk membentuk proton dan elektron. Elektron dilepaskan sebagai sinar beta, dan proton tetap tertinggal di dalam nukleus. Inti baru berisi tujuh proton (enam aslinya ditambah satu proton baru) dan tujuh neutron (delapan aslinya dikurangi oleh pemecahan satu).

Hilangnya partikel alfa atau partikel beta dari inti yang tidak stabil sering disertai dengan hilangnya sinar gama. Sinar gama adalah bentuk radiasi energi tinggi. Mirip dengan sinar X tetapi energinya agak lebih besar. Beberapa nukleus yang tidak stabil dapat meluruh hanya dengan emisi sinar gama. Ketika mereka kehilangan energi yang terbawa oleh sinar gama, mereka menjadi stabil.

Radioaktivitas alami dan sintetis

Banyak unsur radioaktif terjadi di alam. Faktanya, semua elemen yang lebih berat dari bismut (nomor atom 83) adalah radioaktif dan tidak memiliki isotop stabil.

Unsur radioaktif terberat terlibat dalam urutan yang dikenal sebagai kelompok radioaktif. Kelompok radioaktif adalah sekelompok elemen di mana peluruhan satu elemen radioaktif menghasilkan elemen lain yang juga radioaktif. Sebagai contoh, isotop induk dari satu kelompok radioaktif adalah uranium -238. Ketika uranium-238 meluruh, akan membentuk thorium-234. Tetapi thorium-234 juga bersifat radioaktif. Ketika meluruh, akan membentuk protactinium-234. Protactinium-234, pada gilirannya, juga radioaktif dan meluruh untuk membentuk uranium-234. Proses berlanjut untuk sebelas langkah lainnya. Akhirnya, isotop polonium-210 meluruh untuk membentuk timbal-206, yang stabil.

Banyak elemen yang lebih ringan juga memiliki isotop radioaktif. Beberapa contoh termasuk hidrogen-3, karbon-14, kalium-40, dan telurium-123.

Isotop radioaktif juga dapat dibuat secara artifisial. Proses yang biasa dilakukan adalah membombardir nukleus stabil dengan proton, netron, partikel alfa, atau partikel subatomik lainnya. Proses ini dapat dilakukan dengan akselerator partikel (penghancur atom) atau dalam reaktor nuklir. Ketika salah satu partikel mengenai inti stabil, dapat menyebabkan inti tersebut menjadi tidak stabil dan, karenanya, berubah menjadi radioaktif.

Sinar Radioaktivitas
Sinar Radioaktivitas

Mode Peluruhan

Sebuah inti radioaktif dapat melakukan sejumlah reaksi peluruhan yang berbeda. Reaksi-reaksi tersebut disarikan dalam tabel berikut ini. Sebuah inti atom dengan muatan (nomor atom) Z dan berat atom A ditampilkan dengan (AZ).

Mode peluruhanPartikel yang terlibatInti anak
Peluruhan dengan emisi nukleon:
Peluruhan alfaSebuah partikel alfa (A=4, Z=2) dipancarkan dari inti(A-4, Z-2)
Emisi protonSebuah proton dilepaskan dari inti(A-1, Z-1)
Emisi neutronSebuah neutron dilepaskan dari inti(A-1, Z)
Fisi spontanSebuah inti terpecah menjadi dua atau lebih atom dengan inti yang lebih kecil disertai dengan pemancaran partikel lainnya
Peluruhan clusterInti atom memancarkan inti lain yang lebih kecil tertentu (A1Z1) yang lebih besar daripada partikel alfa(AA1ZZ1) + (A1,Z1)
Berbagai peluruhan beta:
Peluruhan betaSebuah inti memancarkanelektron dan sebuah antineutrino || (AZ+1)
Emisi positronSebuah inti memancarkan positron dan sebuah neutrino(AZ-1)
Tangkapan elektronSebuah inti menangkap elektron yang mengorbit dan memancarkan sebuah neutrino(AZ-1)
Peluruhan beta gandaSebuah inti memancarkan dua elektron dan dua antineutrinos(AZ+2)
Tangkapan elektron gandaSebuah inti menyerap dua elektron yang mengorbit dan memancarkan dua neutrino(AZ-2)
Tangkapan elektron dengan emisi positronSebuah inti menangkap satu elektron yang mengorbit memancarkan satu positron dan dua neutrino(AZ-2)
Emisi positron gandaSebuah inti memancarkan dua positrons dan dua neutrino(AZ-2)
Transisi antar dua keadaan pada inti yang sama:
Peluruhan gammaSebuah inti yang tereksitasi melepaskan sebuah foton energi tinggi (sinar gamma)(AZ)
Konversi internalInti yang tereksitasi mengirim energinya pada sebuah elektron orbital dan melepaskannya(AZ)

Peluruhan radioaktif berakibat pada pengurangan massa, di mana menurut hukum relativitas khusus massa yang hilang diubah menjadi energi (pelepasan energi) sesuai dengan persamaan. Energi ini dilepaskan dalam bentuk energi kinetik dari partikel yang dipancarkan.

Next Post

Pengertian Radiologi dan Manfaat Radiologi

Pengertian Radiologi – Radiologi adalah cabang ilmu kedokteran di mana berbagai bentuk energi radiasi digunakan untuk mendiagnosis dan mengobati gangguan dan penyakit. Selama hampir 80 tahun, radiologi didasarkan pada penggunaan sinar X. Namun sejak tahun 1970-an, beberapa teknik pencitraan baru telah dikembangkan. Beberapa tehnik seperti computed tomography, memanfaatkan sinar-X bersama dengan […]
Foto tulang manusia dengan menggunakan sinar X
Please disable your adblock for read our content.
Segarkan Kembali