Kestabilan Inti Dan Peluruhan Radioaktif - Teori-Soal-Penyelesaian

Cara Pintar Cepat Pintar Fisika - Pada "kesempitan" ini kita akan membahas bagaimana suatu unsur sanggup bersifat radioaktif maupun stabil. Para jago menemukan ada 2 yang mengakibatkan kestabilan inti, yaitu:

A. Pita kestabilan

Dalam pita kestabilan, ditemukan bahwa kestabilan suatu inti atom ditentukan oleh perbandingan jumlah neutron dan proton. Plot jumlah neutron terhadap jumlah proton dari semua isotop yang sudah dikenal, baik isotop stabil maupun isotop radioaktif disebut peta isotop. Sementara, pita kestabilan yakni isotop-isotop stabil yang terletak dalam suatu tempat berbentuk pita.

Dalam kestabilan inti radioaktif, terdapat 3 jenis nuklida:

• Nuklida ringan (Z ≤ 20) ; Nuklida ini mempunyai jumlah proton kurang dari 20, inti stabil jikalau n = Z atau n/Z = 1. Contoh: ₅B¹⁰, ₇N¹⁴, ₁₀Ne²⁰⁰
• Nuklida sedang (Z antara 21-83); Nuklida ini mempunyai jumlah proton antara 20 hingga 83, inti stabil jikalau n/Z = 1,6. Contoh: ₄₅Rh¹⁰³, ₈₃Bi²⁰⁹
• Nuklida berat (Z > 83); Nuklida ini dimulai pada unsur yang punya nomor atom (proton) dari 84 hingga seterusnya, tidak ada yang stabil sehingga radioaktif. Contoh: seluruh deret aktinida dan sebagian deret lantanida bersifat nuklida berat

B. Letak Nuklida Dalam Pita Kestabilan

Suatu nuklida sanggup mempunyai proton > neutron, begitu juga sebaliknya, nuklida yang tidak stabil terbagi atas 3 jenis:
1. Nuklida-nuklida di atas pita kestabilan
Syaratnya: jumlah neutron (n) > proton (p), dan untuk mencapai kestabilan harus mengurangi jumlah neutronnya melalui:
a) Memancarkan sinar beta
Akibat memancarkan sinar beta, maka neutronnya berkurang dan protonnya bertambah.
Contoh:

₀n¹ → ₁p¹ + _-1e⁰ 

₆C¹⁴ → ₇N¹⁴+ _-1e⁰

b) Melepaskan neutron
Contoh:

₂He⁵ → ₂He⁴+ ₀n¹

2. Nuklida-nuklida di bawah pita kestabilan
Syarat: nuklida mempunyai jumlah neutron (n) < proton (proton). Karena jumlah proton lebih banyak maka harus dikurangi dengan cara:
a) Melepaskan positron
Contoh:

₁p¹ → ₀n¹ + ₊₁e⁰
₆C¹⁰ → ₅B¹⁰+ ₊₁e⁰

b) Menangkap elektron
Dalam hal ini, elektron orbital, yaitu dari kulit K, diserap oleh inti. Elektron tersebut bergabung dengan proton membentuk neutron. Kekurangan elektron pada kulit K kemudian diisi oleh elektron dari kulit luar, disertai pemancaran enetrgi berupa sinar X.
Contoh:

₁p¹ + _-1e⁰ → ₀n¹ + ₀γ⁰
₃₇Rb⁸¹ + _-1e⁰ → ₃₆Kr⁸¹ + ₀γ⁰
₄Be⁷ + _-1e⁰ → ₃Li⁷ + ₀γ⁰

3. Nuklida-nuklida di tepi atas kanan pita kestabilan (Z > 83)
Nuklida-nuklida ini menstabilkan unsurnya sendiri dengan memancarkan sinar alfa atau inti helium.
Contoh:

₉₂U²³⁵ → ₉₀Th²³¹ + ₂He⁴

C. Bilangan Ajaib

Dalam kestabilan inti, terdapat suatu istilah “Bilangan Ajaib”. Bilangan abnormal yakni nuklida dengan jumlah proton atau neutron sebanyak 2,8,20,28,50, dan 82 (juga 126 khusus untuk neutron). Jadi, unsur-unsur bilangan abnormal niscaya selalu stabil alias tidak radioaktif.
Contoh:

1. ₂He⁴ = proton 2 dan neutron 2 = termasuk bilangan ajaib
2. ₈O¹⁶ = proton 8 dan neutron 8 = termasuk bilangan ajaib
3. ₂₀Ca⁴⁰ = proton 20 dan neutron 20 = termasuk bilangan ajaib
4. ₈₂Pb²⁰⁸ = proton 82 dan neutron = 126 = termasuk bilangan abnormal sebab 126 harus milik neutron satu-satunya

D. Laju peluruhan

Laju peluruhan yakni seberapa cepat suatu zat radoiaktif meluruh. Laju peluruhan mengambarkan keaktifan zat radioaktif, dengan berbanding lurus terhadap konstanta dan jumlah nuklida radioaktif. Rumusnya: \[R=\lambda .N=n\lambda .N_{A}\]

E. Waktu paruh

Waktu paro atau paruh yakni waktu yang diharapkan unsur radioaktif sehingga separo zat radoiaktif tersebut meluruh dari massa awalnya. Waktu paruh dilambang dengan T_1/2. Rumusnya yaitu: \[T_{\frac{1}{2}}=\frac{ln2}{\lambda }=\frac{0,693}{\lambda }\]

F. Umur rata-rata

Umur rata-rata yakni kebalikan dari peluang (hipotesis) untuk meluruh persatuan waktu. Dengan rumus: \[T_{max}=1,44.T_{\frac{1}{2}}\]

G. Peluruhan inti

Dalam peluruhan inti inilah perhitungan radioaktif yang paling penting sebab mengakibatkan perbedaan jumlah partikel sebelum dan setelah reaksi peluruhan. Berikut rumus peluruhan inti:\[\\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{n}\\\\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\N_{t}=N_{o}e^{-\lambda t}\]

H. SOAL - JAWAB

1. Sejumlah 25 gram zat radioaktif disimpan selama 60 tahun. Jika waktu paruh zat tersebut yakni 20 tahun, massa zat radioaktif yang tersisa adalah…gram
A. 3,125
B. 3,25
C. 3,75
D. 4,15
E. 6,25
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
$\small \\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\N_{t}=25\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{60}{20}}\\\\N_{t}=3,25gr$

---

2. Setelah 10 tahun keaktifan unsur Telurium meluruh menjadi 300 dps, dengan keaktifan awal 2400 dps. Waktu paro zat radioaktif tersebut adalah…
A. 3 tahun
B. 6,5 tahun
C. 3,3 tahun
D. 1 tahun
E. 3,125 bulan
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
$\small \\A_{t}=A_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\300=2400\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{10}{T_{\frac{1}{2}}}} \\\\ \left ( \frac{1}{2} \right )^{3}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{10}{T_{\frac{1}{2}}}} \\\\T_\frac{1}{2}=\frac{10}{3}\approx 3,3thn$

---

3. Sebuah benda purbakala yang gres ditemukan mempunyai massa 8 gram. Jika umur benda tersebut diperkirakan 2,610 tahun dengan waktu paruh 870 tahun, massa awal benda adalah…gram
A. 40
B. 48
C. 56
D. 64
E. 66
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: D
$\small \\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\8=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{2610}{870}} \\\\ 8=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{3} \\\\N_{o}=8x8=64gr$

---

4. Suatu radioaktif mempunyai waktu paruh 18 hari. Jika unsur radioaktif tersebut disimpan selama 72 hari, sisa unsur radioaktif tersebut adalah…%
A. 3,12
B. 6,25
C. 12,5
D. 25
E. 50
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: B
$\small \\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\\frac{N}{N_{o}}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{72}{18}} \\\\\frac{N}{N_{o}}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{4} \\\\\frac{N}{N_{o}}=0,0625=6,25\%$

---

5. Waktu paruh Bi-210 yakni 5 hari. Awalnya disimpan sebanyak 16 gram dan kemudian sisanya tinggal 1 gram, unsur tersebut telah disimpan selama....hari
A. 10
B. 15
C. 20
D. 25
E. 30
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: C
$\small \\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\1=16\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{5}}\\\\\left ( \frac{1}{2} \right )^{4}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{5}}\\\\t=20$

---

6. Untuk jumlah mol yang sama, maka zat radioaktif yang paling aktif ialah yang mempunyai waktu paro …
A. 4,5 milyar tahun
B. 65 tahun
C. 12 hari
D. 1 menit
E. 1 detik
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: E
Semakin singkat waktu paruh, semakin cepat zat radioaktif meluruh dan paling aktif

---

7. Sebuah fosil berupa tulang hewan ditemukan dalam tanah. Setelah diteliti dalam laboraturium teryata tulang tersebut mengandung sisa 25% C-14. Jika waktu parut dari C-14 yakni 5.730 tahun, maka umur fosil itu yakni …
A. 2865 tahun
B. 4297,5 tahun
C. 5730 tahun
D. 8595 tahun
E. 11.460 tahun
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: E
$\small \\N_{t}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\\frac{1}{4}N_{o}=N_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{5}}\\\\\left ( \frac{1}{2} \right )^{2}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{5730}}\\\\t=11.460$

---

8. Suatu sampel isotop radioaktif (T1/2 = 6 hari) dibentuk dan mulai disimpan pada tanggal 1 Juni 2005 dengan acara spesifik 9600 cpm. Pada tanggal berapa aktivitasnya tinggal 300 cpm?
A. 7 Juni
B. 13 Juni
C. 19 Juni
D. 25 Juni
E. 1 Juli
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: E
$\small \\A_{t}=A_{o}\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\\\\300=9600\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{6}} \\\\ \left ( \frac{1}{2} \right )^{5}=\left ( \frac{1}{2} \right )^{\frac{t}{6}} \\\\t=30hari$ awal 1 Juni, 30 hari berarti 1 Juli.
Sumber http://carafisika.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: