Pada artikel ini, kita akan melihat tiga jenis peluruhan radioaktif yaitu, peluruhan alfa, beta, dan gamma. Kami akan mencoba memahami bagaimana partikel-partikel ini dipancarkan dan pengaruhnya terhadap inti pemancar.
Ketika kita melihat atom dari sudut pandang mekanika kuantum, kita memperlakukan inti sebagai muatan titik positif dan fokus pada apa yang elektron lakukan. Dalam banyak kasus, seperti dalam reaksi kimia, itu saja yang penting, dalam kasus lain, seperti radioaktivitas, atau reaksi nuklir, apa yang terjadi di inti sangat penting, dan elektron dapat diabaikan.
Sebuah inti terdiri dari sekelompok proton dan neutron, yang dikenal sebagai nukleon. Setiap inti dapat dicirikan oleh dua angka: A, nomor atom massa, yang merupakan jumlah total nukleon, dan Z, nomor atom, yang mewakili jumlah proton. Setiap inti dapat ditulis dalam bentuk seperti ini: 13Al27
di mana Al merupakan unsur (aluminium dalam kasus ini), 27 adalah jumlah massa atom (jumlah neutron ditambah jumlah proton), dan 13 adalah Z, nomor atom, jumlah proton.
Seberapa besar inti ini? Kita tahu bahwa atom adalah dalam beberapa angstrom, tetapi sebagian besar atom adalah ruang kosong. Inti jauh lebih kecil dari atom, dan biasanya beberapa femtometers. Inti dapat dianggap sebagai sekelompok bola (proton dan neutron) dikemas menjadi sebuah bola, dengan jari-jari bola yang kira-kira: 143 pm
Apa itu Gaya Inti
Apa yang memegang inti bersama-sama? Inti yang berukuran kecil, sehingga semua proton sangat dekat bersama-sama. Gaya tarik gravitasi mereka satu sama lain jauh lebih kecil daripada gaya listrik yang saling tolak menolak, sehingga harus ada kekuatan lain menjaga mereka bersama-sama. Kekuatan lain ini dikenal sebagai gaya inti, bekerja hanya pada jarak kecil. Gaya inti adalah gaya tarik yang sangat kuat untuk proton dan neutron yang dipisahkan oleh beberapa femtometers, tetapi pada dasarnya diabaikan untuk jarak yang lebih besar.
Gaya Tarik-menarik antara kekuatan yang menarik dari gaya inti dan gaya elektrostatik tolak menolak antara proton memiliki implikasi yang menarik untuk stabilitas inti. Atom dengan nomor atom yang sangat rendah memiliki sekitar jumlah yang sama neutron dan proton, bagaimanapun, saat Z semakin besar, inti yang stabil akan memiliki lebih banyak neutron daripada proton. Akhirnya, tercapai suatu ti-tik di luar yang tidak ada inti stabil: inti bismut dengan 83 proton dan neutron 126 adalah inti stabil terbesar. Inti dengan lebih dari 83 proton semua tidak stabil, dan akhirnya akan pecah menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, ini dikenal sebagai radioaktivitas.
Pengertian Peluruhan radioaktif
Peluruhan radioaktif adalah proses di mana inti atom yang tidak stabil kehilangan energi oleh radiasi. Bahan yang mengandung inti tidak stabil dianggap radioaktif. Tiga jenis peluruhan yang paling umum adalah peluruhan alfa, peluruhan beta, dan peluruhan gamma, yang semuanya melibatkan memancarkan satu atau lebih partikel atau foton. Kekuatan lemah adalah mekanisme yang bertanggung jawab atas peluruhan beta.
Peluruhan radioaktif adalah proses stokastik (mis. Acak) pada tingkat atom tunggal. Menurut teori kuantum, mustahil untuk memprediksi kapan atom tertentu akan meuruh, terlepas dari berapa lama atom itu ada. Namun, untuk sejumlah besar atom identik, laju peluruhan keseluruhan dapat dinyatakan sebagai konstanta peluruhan atau sebagai paruh. Waktu paruh atom radioaktif memiliki rentang yang sangat besar; dari hampir seketika hingga jauh lebih lama dari zaman alam semesta.
Nukleus yang meluruh disebut radionuklida induk (atau radioisotop induk), dan prosesnya menghasilkan setidaknya satu nuklida anak. Kecuali untuk peluruhan gamma atau konversi internal dari keadaan tereksitasi nuklir, peluruhan adalah transmutasi nuklir yang menghasilkan anak yang mengandung jumlah proton atau neutron yang berbeda (atau keduanya). Ketika jumlah proton berubah, sebuah atom dari unsur kimia yang berbeda dibuat.
Banyak inti bersifat radioaktif. Ini berarti mereka tidak stabil, dan akhirnya akan meluruh dengan memancarkan partikel, mengubah inti menjadi inti lain, atau ke keadaan energi yang lebih rendah. Sebuah rantai peluruhan berlangsung sampai inti yang stabil tercapai.
Selama peluruhan radioaktif, prinsip-prinsip kekekalan berlaku. Beberapa dari kita telah melihat, tapi yang terakhir adalah yang baru:
- Kekekalan energi
- Kekekalan momentum (linear dan angular)
- Kekekalan muatan
- Kekekalan nomor nukleon
Kekekalan nomor nukleon berarti bahwa jumlah total nukleon (neutron + proton) harus sama sebelum dan sesudah suatu peluruhan.
Jenis Peluruhan Radioaktif
Peluruhan radioaktif alfa
Partikel alfa adalah inti helium. He Setiap kali nukleus melewati peluruhan alfa, ia berubah menjadi nukleus yang berbeda dengan memancarkan partikel alfa. Misalnya, ketika 23892Umengalami peluruhan alfa, ia berubah menjadi 23490Th.
23892U → 23490Th + 42He … (1)
Sekarang, dia mengandung dua proton dan dua neutron. Oleh karena itu, setelah emisi, jumlah massa inti pemancar berkurang empat dan nomor atom berkurang dua. Oleh karena itu, transformasi inti AZX menjadi inti A-4Z-2X dinyatakan sebagai berikut,
AZX → A-4Z-2X + 42He … (2)
di mana AZX adalah inti induk dan A-4Z-2X adalah inti anak. Penting untuk dicatat bahwa peluruhan alfa 23892U dapat terjadi tanpa sumber energi eksternal. Ini karena total massa produk peluruhan (3490Th dan 42He) <massa dari aslinya 23892U
Atau, energi massa total dari produk peluruhan kurang dari energi nuklida asli. Ini membawa kita pada konsep ‘nilai Q dari proses’ atau ‘energi disintegrasi’ yang merupakan perbedaan antara energi massa awal dan akhir dari produk peluruhan. Untuk peluruhan alfa, nilai Q dinyatakan sebagai,
Q = (mX – mY – mHe) c2 … (3)
Energi ini dibagi antara inti anak perempuan, A-4Z-2X dan partikel alfa, 42He dalam bentuk energi kinetik. Juga, peluruhan alfa mematuhi hukum radioaktif.
Peluruhan Radioaktif Beta
Peluruhan beta adalah ketika nukleus meluruh secara spontan dengan memancarkan elektron atau positron. Ini juga merupakan proses spontan, seperti peluruhan alfa, dengan energi disintegrasi yang pasti dan waktu paruh. Dan, itu mengikuti hukum radioaktif. Peluruhan Beta dapat berupa minus beta atau peluruhan beta plus.
jenis peluruhan radioaktif
Dalam peluruhan Beta minus (β−), sebuah elektron dipancarkan oleh nukleus. Sebagai contoh,
3215P → 3216S + e– + v– … (4)
di mana v- adalah antineutrino, partikel netral dengan sedikit atau tanpa massa. Juga, T1 / 2 = 14,3 hari.
jenis peluruhan radioaktif
Dalam peluruhan Beta plus, positron dipancarkan oleh nukleus. Sebagai contoh,
2211Na → 2210Ne + e+ + v … (5)
di mana v adalah neutrino, partikel netral dengan sedikit atau tanpa massa. Juga, T1 / 2 = 2,6 tahun. Neutrino dan antineutrino dipancarkan dari inti bersama dengan positron atau elektron selama proses peluruhan beta. Neutrino berinteraksi sangat lemah dengan materi. Karenanya, mereka tidak terdeteksi untuk waktu yang sangat lama.
Selanjutnya, dalam peluruhan Beta minus, neutron berubah menjadi proton di dalam nukleus:
n → p + e– + ν– … (6)
Juga, dalam peluruhan Beta plus, proton berubah menjadi neutron (di dalam inti):
p → n + e+ + ν … (7)
Oleh karena itu, kita dapat melihat bahwa jumlah massa (A) dari nuclide yang dipancarkan tidak berubah. Seperti yang ditunjukkan dalam persamaan (6) dan (7), proton berubah menjadi neutron atau sebaliknya.
Peluruhan Radioaktif Gamma
Kita tahu bahwa atom memiliki tingkat energi. Demikian pula, inti juga memiliki tingkat energi. Ketika inti dalam keadaan tereksitasi, ia dapat bertransisi ke keadaan energi lebih rendah dengan memancarkan radiasi elektromagnetik. Selanjutnya, perbedaan antara keadaan energi dalam nukleus adalah di MeV. Oleh karena itu, foton yang dipancarkan oleh inti memiliki energi MeV dan disebut sinar Gamma.
Setelah emisi alfa atau beta, kebanyakan radionuklida meninggalkan inti anak dalam keadaan tereksitasi. Inti anak ini mencapai kondisi dasar dengan memancarkan satu atau beberapa sinar gamma. Sebagai contoh,
6027Co mengalami peluruhan beta dan berubah menjadi 6028Ni. Inti anak (6028Ni) dalam keadaan tereksitasi. Nukleus tereksitasi ini mencapai keadaan dasar dengan emisi dua sinar gamma yang memiliki energi 1,17 MeV dan 1,33 MeV. Diagram tingkat energi yang ditunjukkan di bawah ini menggambarkan proses ini.
