Makalah Kelompok 4

MAKALAH HUKUM DAN HASIL PELURUHAN ZAT RADIOAKTIF

OLEH 1. Recha Koehtae 2. Desliana Virjin Nonda

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG 2021

1|Page

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini membahas tentang “hukum dan peluruhan zat radioaktif “ tas terselesainya makalah ini, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaika makalah ini. Kami menyadari dalam makalah ini masih banyak kekeliruan dan kekurangan yang menyebabkan makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Harapan penulis atas terbentuknya makalah ini, semoga makalah ini memberikan informasi bagi pembaca dan bermanfaat untuk pengmebangan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Kupang, September 2021

Penulis

2|Page

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………….. BAB l A. Latar Belakang…………………………………………………. B. Tujuan……………………………………………….. BAB ll PEMBAHASAN

Hukum Peluruhan Radioaktif …………………………………… SINAR ALFA ( SINAR α )…………………………………….. SINAR ALFA ( SINAR α )………………………………………….. SINAR GAMMA ( SINAR γ )……………………………………….. Contoh soal:………………………………………………………… SOAL LATIHAN …………………………………………………… BAB III PENUTUP Kesimpulan ………………………………………………………….. Daftar pustaka…………………………………………………………

3|Page

BAB l Pendahuluan

A. Latar Belakang Kata radiasi dikalangan masyarakat awam masih terasa asing. Jika mendengar kata radiasi mereka langsung menyimpulkan bahwa radiasi itu berbahaya. Tetapi menurut penelitian radiasi radioaktivitas dapat bersifat berbahaya dan dapat menguntungkan makhluk hidup. Zat yang mengandung inti tidak stabil disebut zat radioaktif. Radioaktif berasal dari kata radio atau radiare yaitu memancar, bersinar, dan aktif. Aktif sendiri adalah spontan dan dengan sendirinya. Zat radioaktif dapat diartikan sebagai alat yang mempunyai kemampuan untuk memancar dengan spontan. Bahaya radiasinya dapat diakibatkan oleh paparan radiasi beta, sinar-X, gamma/neutron, yang semuanya dapat menembus organ tubuh. Sedangkan zat radioaktif dapat dimanfaatkan dalam bidang industri dan kedokteran (Ikhtiar, 2012) Radioaktivitas alami pertama kali ditemukan oleh Henry Becquerel. Dalam penyelidikannya, secara kebetulan Becquerel menemukan bahwa senyawa uranium menunjukkan keaktifan radiasi tertentu dengan daya tembus yang sangat kuat,s eperti sinar-X, meskipun senyawa uranium ini tidak disinari terlebih dahulu. Ini berarti tanpa terkena sinar matahari pun bahan uranium tetap menghasilkan sinar tembus seperti halnya sinar-X. Pemancaran sinar tembus (sinar radioaktif) secara spontan oleh inti-inti tidak stabil (misalnya inti uranium) dinamakan radioaktivitas. Nama ini diberikan oleh Merie Curie.Dua orang ilmuwan Paris yang sangat tertarik dengan penemuan Becquerel adalah Merie Curie dan suaminya Piere Curie, yang akhirnya menjadi Profesor Fisika di Sorbone. Mereka mendapatkan bahwa sinar-sinar dari radium menyebabkan ionisasi molekul-molekul udara. Intensitas radiasi dapat diukur dengan kamar ionisasi. Alat ini terdiri atas dua keping logam sejajar,terpisah dan diletakkan dalam sebuah kotak logam yang dikebumikan. Keping bawah dihubungkan ke potensial tinggi yang dihasilkan oleh baterai listrik. Suami istri ini akhirnya berhasil menemukan dua unsur baru bahan radioaktif, yaitu polonium dan radium (Zefry, 2012) Kita dapat mendeteksi aktivitas radiasi dari bahan radioaktif dengan menggunakan pencacah Geiger-Muller. Beberapa berkas radiasi dibelokkan oleh medan magnetic sehingga lintasannya tidak mengenai tabung Geiger. Pemelokan berkas radiasi oleh medan magnet menunjukkan bahwa berkas radiasi tersebut terdiri atas partikel-partikel bermuatan. Prinsip tersebut dapat digunakan oleh berkas radioaktif lain. Pada tahun 1899 Ernest Rutherford melakukan percobaan dalam rangka studinya mengenai radioaktif. Ia menempatkan sedikit radium didasar sebuah kotak kecil dari timah hitam (timbal). Dia mendapatkan bahwa berkas sinar terpisah menjadi tiga komponen.Dengan memperhatikan arah sinar yang dibelokkan, diamenyimpulkan bahwa komponen sinar yang tidak dibelokkan adalah tidak bermuatan (sinar α), komponen sinar yang dibelokkan ke kanan adalah bermuatan 4|Page

positif (sinar α),dan sinar yang dibelokkan kekiri adalah bermuatan negativ (sinar α). Sewaktu selembar kertas tipis disisipkan diantara sumber dan tabung Geiger-Muller, pembacaan angka pada alat hitung berkurang bila dibandingkan sebelumnya. Fakta ini menunjukkan bahwa sebagian radiasi telah diserap oleh kertas. Radiasi yang diserapp kertas tipis adalah radiasi sinar α. Tambahan radiasi yang diserap oleh lembaran aluminium adalah radiasi sinar . Radiasi yang diserap oleh selembar timbal adalah radiasi sinar α (Anto, 2008).

B. Tujuan Adapun tujuan dari percobaan peluruhan zat radioaktif adalah sebagai berikut : 1.Dapat mengetahui SINAR ALFA ( SINAR α ) 2.Dapat mengetahui SINAR BETA ( SINAR β ) 3. Dapat mengetahui SINAR GAMMA ( SINAR γ )

5|Page

BAB ll PEMBAHASAN

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek). Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif, sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut denganzat radioaktif. Proses peluruhan inti merupakan proses tak distrik kebolehjadian suatu inti. Untuk sejumlah sejenis kebolehjadian meluruh adalah masing-masing inti dan boleh dikatakan tak bergantung dari waktu atau sebanding dari waktu. Peluruhan zat radioaktif merupakan proses berubahnya inti atom yang tidak stabil menjadi init atom yang stabil. Peluruhan juga dapat berarti sebagai proses pemancaran sinar zat radioaktif oleh zat radioaktif. Selain itu proses peluruhan bersifat acak.Inti-inti atom ini tidak meluruh sekaligus pada suatu waktu tetapi satu per satu dalam selang waktu tertentu. Untuk itu maka zat radioakatif memiliki waktu paruh sebagai yang diperlukan suatu zat radioaktif agar sebagian atau setengah dari inti radioaktif meluruh. Pada praktikum peluruhan zat radioaktif ini, dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat penyerapan zat radioaktif, menetukan koefisien penyerapan plat seng dan lempeng plastik terhadap sinar radioaktif secara grafik zat radioaktif dan panjang kehidupannya. Untuk mengetahui ketiga hal tersebut maka dalam praktikum ini dilakukan pengamatan terhadap zat radioaktif cobalt (C0-60) menggunakan detektor Geiger Muller untuk mendeteksi dan mencacah radiasi yang dipancarkan oleh sumber radioaktif kemudian ditampilkan hasil cacahannya oleh Nova 5000. Dalam percobaan ini digunakan 2 bahan sebagai penghalang radiasi

6|Page

1.1

Hukum Peluruhan Radioaktif

Bilamana inti dari suatu atom memancarkan sebuah partikel alfa, partikel beta, sebuah sinar gamma atau partikel lainnya atau bila menangkap sebuah electron dari kulit terluar sebuah atom, prosesnya disebut peluruhan radioaktif. Jika ada N inti yang belum meluruh, sejumlah dN, akan meluruh dalam waktu dt, yang besarnya adala h dN=-λdtN Dimana λ adalah probabilitas inti untuk meluruh, yang disebut juga sebagai konstanta peluruhan atau konstanta disintegrasi. Tanda minus menunjukkan bahwa N berkurang ketika t bertambah. Persamaan 3.1 dapat ditulis dN =-λdt N Integrasi Persamaan dengan asumsi bahwa ketika t = 0, jumlah atom radioaktif yang ada adalah N0 akan menghasilkan N(t)=N0e-λt dimana N(t) adalah jumlah atom radioaktif yang ada pada waktu t. Probabilitas λ, yang digunakan pada persamaan di atas disebut dengan konstanta disintegrasi atau konstanta peluruhan. Aktivitas dari suatu sampel radioaktif didefinisikan sebagai jumlah peluruhan per detik. Dari Persamaan diperoleh aktivitas R sebagai R= -

dN =λN0e-λt=λN dt

Dengan demikian aktifitas sutau sampel tergantung pada jumlah inti yang ada, dan konstanta peluruhan λ a. SINAR ALFA ( SINAR α ) Sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Sinar ini ditemukan secara bersamaan dengan penemuan fenomena radioaktivitas, yaitu peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol, dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri atas dua proton dan dua neutron. Partikel alfa adalah inti helium, menimbulkan ionisasi dalam gas yang dilewatinya, dan jika energi habis setelah ionisasi, dapat menangkap electron menjadi atom helium netral. Kebanyakan partikel alfa memiliki kecepatan antara 1,4 x 10-7 ms-1 dan 2,2 x 10 -7ms -1. Partikel alfa dapat menimbulkan fluoresensi untuk beberapa bahan.    

Berikut ini adalah sifat alamiah sinar alfa. Sinar alfa merupakan inti He. Dapat menghitamkan pelat film (yang berarti memiliki daya ionisasi). Daya ionisasi sinar alfa paling kuat daripada sinar beta dan gamma. Mempunyai daya tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif. Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.

7|Page

 Mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 102 mm di dalam logam.

1.1 PELURUHAN ALFA Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Inti anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan induknya. Peluruhan alfa menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat, dan karena itu sebuah inti baru akan terbentuk.

B. SINAR BETA ( SINAR β ) Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yang berasal dari inti atom. Berikut ini beberapa sifat alamiah sinar beta. Partikel beta adalah electron yang berasal dari inti, menimbulkan ionisasi sedikit dibandingkan partikel alfa, Partikel beta tidak dapat dihentikan oleh selembar kertas, tetapi lembaran aluminium tipis dapat menyerap sebagia besar partikel beta. Kecepatan partikel beta dapat mencapai 0,99 c. Partikel beta menghasilkan fluoresensi yang terang, warnanya tergantung dari jenis bahan yang disinarinya.  Mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.  Mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa.  Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet. 1.2 PELURUHAN BETA Peluruhan beta (β) adalah suatu proses peluruhan radioaktif dengan muatan inti berubah tetapi jumlah nukleonnya tetap. Radiasi beta disamakan dengan pemancaran elektron dari suatu inti atom. Bentuk peluruhan ini terjadi pada inti yang kelebihan neutron dan pada umumnya disertai juga dengan radiasi gamma. Radiasi beta (baik yang positif maupun yang negatif) mempunyai spektrum energi yang sinambung (continous) serta diikuti oleh antineutrino yang membawa kelebihan energi yang dimiliki oleh zarah beta. Seperti halnya pada radiasi Alpha, makin tinggi energi yang dimiliki maka makin pendek umurnya. Pada radiasi Beta, nomor atomnya akan bertambah satu, sedang nomor massanya tetap.

8|Page

C. SINAR GAMMA ( SINAR γ ) Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom maupun massa atom. Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik atau foton yang berasal dari inti atom, bergerak dengan kecepatan cahaya, dengan panjang gelombang antara 1,7 x 10 -6 m sampai 4,1 x 10-6 m. . Sinar gamma juga menghasilkan fluoresensi, dapat mengionisasi gas, tetapi tidak sebesar sinar alfa dan beta. Daya tembus sinar gamma 100 kali lebih besar dari daya tembus sinar beta Sinar gamma tidak dapat dihentikan oleh aluminium yang tebalnya beberapa cm, tetapi dapat diserap oleh lembaran timah hitam yang tipis. memiliki beberapa sifat alamiah berikut ini.  Sinar gamma tidak memiliki jangkauan maksimal di udara, semakin jauh dari sumber intensitasnya makin kecil.  Mempunyai daya ionisasi paling lemah.  Mempunyai daya tembus yang terbesar. Tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet 1.3 PELURUHAN GAMMA Peluruhan Gamma ( γ ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru. Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik atau foton yang berasal dari inti atom, bergerak dengan kecepatan cahaya, dengan panjang gelombang antara 1,7 x 10 -8 sampai 4,1 x 10 -6 m. . Sinar gamma juga menghasilkan fluoresensi, dapat mengionisasi gas, tetapi tidak sebesar sinar alfa dan beta. Daya tembus sinar gamma 100 kali lebih besar dari daya tembus sinar beta Sinar gamma tidak dapat dihentikan oleh aluminium yang tebalnya beberapa cm, tetapi dapat diserap oleh lembaran timah hitam yang tipis. 9|Page

1.4 WAKTU PARUH Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi separuh (setengah) dari jumlah semula. Dengan mengetahui waktu paruh suatu unsur radioaktif, dapat ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa setelah selang waktu tertentu. Setiap unsur radioaktif mempunyai waktu paruh tertentu, misalnya karbon -14 (C-14) memiliki waktu paruh 5.730 tahun.

Nt = massa zat sisa

No = massa zat mula mula T = waktu meluruh = waktu paruh

Contoh soal: 1 Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paro 20 hari. Berapa baiankah dari jumlah asalnya zat radioaktif yang belum meluruh setelah 60 hari. Penyelesaian: Waktu paro T½ hari; selang waktu peluruhn t=60 hari kita hitung dahulu n dengan n = t/ T /½ = 60 hari/ 20 hari = 3 bagian zat radioaktif yang belum meluruh, N/N 0, dihitung dengan persamaan, N = {1/2}nN0 N/N0 = {1/2}3 = 1/8 bagian

2 Aktivitas suatu nuklida radioaktif tertentu turun dari 1,0 × 10 11 Bq menjadi 2,5 × 1010 Bq dalam 10 jam. Hitung waktu paro nuklida itu. Penyelesaian : Aktivitas awal A 0 = 1,0 × 1011 Bq; untuk t = 10 jam, aktivitas A(t) =2,5 × 1010 Bq. 10 | P a g e

A(t) = {½ }nA0 A(t) /A0 = 2,5 × 1010 Bq =1/4 = {1/2}2 n = 2, sehingga waktu paronya adalah T½ =t/n = 10 jam / 2= 5 jam 3 Suatu unsur radioaktif mempunyai massa 10 gram dan waktu paruh 30 menit banyaknya zat radioaktif yang meluruh selama 2 jam adalah... Pembahasan : Pada soal ini diketahui: N0 = 10 gram T½ = 30 menit = 0,5 jam t = 2 jam penyelesaian : N =N0 (½)t/T½ N = 10 gr (½) 2 jam/0,5 jam N = 10 gr (½)4 = 10 gr × 1/16 =0,625 gram Jadi banyaknya zat yang meluruh 10 gram – 0,625 gram = 9,375 gram 4 Jika dalam kurun waktu 24 jam suatu unsur radioaktif telah meluruh sebanyak 63/64 bagian, maka waktu paruh unsur radioaktif tersebut adalah Pembahasan : Diketahui : t = 24 jam N = 1- 63/64 = 1/64 N0 Berdasarkan rumus : N =N0 (½)n 1/64 N0 = N0 (½)n 1/64 = (½)n (½ )6 = (½)n n=6 selanjutnya : 6 = t/T/½ 6T½ = t 6T½ = 24 jam T½ = 4 jam 5 Jika suatu unsur radioaktif yang memiliki waktu paruh 9 hari meluruh selama 36 hari sehingga unsur yang tersisa memiliki massa 4 gram, maka massa awal unsur tersebut adalah... Pembahasan : Dik: T½ = 9 hari, m = 4 gram, t = 36 hari, n = 36/9= 4 Rumus jumlah unsur yang tersisa juga berlaku untuk massa yang tersisa. Jumlah massa yang tersisa setelah meluruh selama kurun waktu tertentu dapat dihitung dengan rumus : m = m0(1/2)n dengan n = t/T½ 11 | P a g e

berdasarkan rumus maka : m = m0(1/2) n 4 = m0 (1/2)4 4= m0 (1/16) m0 = 64 gram.

SOAL LATIHAN 1. Suatu zat radioaktif mempunyai waktu paruh 20 tahun. 25 gram zat itu disimpan selama 60 tahun. Berapakah gram sisanya …. 2. Suatu isotop 32-P yang memiliki waktu paruh 14.3 hari digunakan pada suatu studi biokimia untuk menyelidiki jalur metabolismenya pada makhluk hidup. Keberadaannya dideteksi melalui emisi partikel beta negatif. Berapakah besar aktivitas dari 1 mg sampel 32-P (satuan atom per sekon)?

3.  Suatu radioaktif mempunyai waktu paruh 18 hari. Jika unsur radioaktif tersebut disimpan selama 72 hari, maka sisa unsur radioaktif tersebut adalah.. 4. Suatu zat radioaktif mempunyai waktu paruh 20 tahun. 25 gram zat itu disimpan selama 60 tahun. Berapakah gram sisanya ….

12 | P a g e

BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek). Sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Sinar ini ditemukan secara bersamaan dengan penemuan fenomena radioaktivitas, yaitu peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol, dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri atas dua proton dan dua neutron Suatu inti yang tidak stabil dapat meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan memancarkan partikel alfa (inti atom helium). Pada peluruhan alfa terjadi pembebasan energi. Energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak. Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi yang sangat tinggi yang tidak memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom maupun massa atom

13 | P a g e

Daftar pustaka Halliday, David, 2005. Fisika Dasar Jilid 2. Penerbit Erlangga : Jakarta Anto. 2008. Materi 2. http://antophysics.files.wordpress.com/2008/11/materi-26.pdf. Di akses 1 september 2021 Muljono. 2003. Fisika Modern. Bandung. UPH Zefry. 2012. Radioaktivitas. http://zefry.lecture.ub.ac.idfiles/2012/03/radioaktivitas.pdf. Di akses 1september 2021

14 | P a g e