Pendahuluan

Awan radioaktif di Hiroshima dan Nagasaki

Gambar : Awan Radioaktif Nagasaki 9 Agustus 1945

Tentu Anda sudah mendengar dan mungkin sudah membaca tentang fenomena Bom Atom yang dijatuhkan pasukan sekutu di Hiroshima dan Nagasaki pada perang dunia ke-II. Di samping menimbulkan bunyi ledakkan yang sangat dahsyat Bom Atom juga menghasilkan awan berbentuk cendawan yang padat, tinggi dan luas. Awan berbentuk cendawan tersebut mengandung jutaan zat radioaktif yang menimbulkan efek merusak sampai radius puluhan kilometer. Kerusakan yang ditimbulkan tidak saja terhadap lingkungan tetapi juga terhadap tubuh manusia dan mahluk hidup lainnya sebagai akibat dari radiasi sinar yang ditimbulkan oleh zat-zat radioaktif. Hingga saat ini di Jepang masih dijumpai orang-orang yang cacat fisik akibat radiasi zat radioaktif tersebut.

Bagaimana zat radioaktif yang ada dalam awan cendawan tersebut terjadi? Apa saja jenis zat radioaktifnya? Radiasi apa saja yang dihasilkan? Mengapa radiasi zat radioaktif tersebut menimbulkan efek merusak yang dahsyat? Apakah zat radioaktif yang ditemukan pada awan cendawan tersebut masih bisa ditemukan dalam lingkungan sekitar kita? Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan ini ada dalam uraian-uraian selanjutnya. Karena itu jangan berhenti di sini, Anda harus terus menelusuri media ini dan Anda akan menemukan hal-hal menarik yang akan menambah wawasan pengetahuan Anda. Selamat Belajar.

Konsep Radioaktivitas

Radioaktivitas dan Zat Radioaktif?

Radioaktivitas didefinisikan sebagai peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol dan menghasilkan radiasi. Unsur yang memancarkan radiasi seperti ini dinamakan zat radioaktif.

Anda telah mengetahui bahwa inti atom terdiri atas dua partikel yaitu proton (ditemukan oleh Rutherford, 1919) dan netron (dipopulerkan oleh James Chadwick, 1932). Proton adalah partikel bermuatan positif (qp = 1,602 x 10^-19 C, mp = 1,007276487 sma) disebut juga inti atom hidrogen, sedangkan netron merupakan partikel tidak bermuatan dengan massa 1,008664891 sma. Netron yang tidak terikat pada inti (netron bebas) bersifat tidak stabil dan waktu hidupnya tidak lama. Sekitar 12 menit sebuah netron bebas akan berubah menjadi proton dan satu partikel kecil yang dinamakan antineutrino.

Dengan demikian dapat juga dikatakan bahwa aktivitas radiasi atau radioaktivitas merupakan aktivitas proton dan netron. Gambar 1 mengilustrasikan keadaan inti karbon yang memiliki jumlah proton 6 dan netron 6 pada inti atomnya. Jumlah netron dan proton pada Gambar 1 sama banyaknya sehingga inti bersifat stabil. Sebaliknya jika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron maka inti bersifat tidak stabil, ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil inilah yang dapat melakukan aktivitas radiasi (melakukan peluruhan) hingga mencapai keadaan stabil.
Gaya Inti

Di atas telah dibahas bahwa inti atom terdiri atas proton dan netron. Secara elektrostatis proton-ptoton dalam inti atom akan saling tolak dengan gaya tolak menolak Coulomb (gaya elektrostatis) yang akan makin besar jika jarak dua buah proton makin dekat. Fakta menunjukkan bahwa proton-proton bersatu di dalam inti atom pada jarak yang sangat dekat ( sekitar 2x 10^-15 m ), di mana secara elektrostatis proton-proton tidak mungkin bersatu.

Hal ini menimbulkan dua pertanyaan penting yaitu:
Bagaimana proton-proton dapat saling berikatan di dalam inti atom? Bagaimana pula netron terikat dalam kumpulan tersebut? Berapakah besarnya energi yang mengikat partikel-partikel tersebut?

Selain gaya elektrostatis antara partikel penyusun inti bekerja pula gaya Gravitasi, namun besarnya sangat kecil karena massa partikelnya juga sangat kecil. Sehingga dapat dipastikan bahwa gaya Gravitasi bukan faktor dominan dalam mengikat partikel-partikel inti. Untuk itu para ahli Fisika mengusulkan teori tentang Gaya Inti yaitu gaya tarik menarik antara partikel penyusun inti dengan sifat-sifat:

1. Gaya inti tidak disebabkan oleh muatan partikel atau bukan merupakan gaya listrik.
2. Gaya harus sangat kuat atau harus jauh lebih besar daripada gaya elektrostatis
3. Gaya inti merupakan gaya dekat artinya gaya ini hanya bekerja jika kedua partikel dalam inti cukup dekat (berada pada jarak tertentu sekitar 10-15 m). Jika gaya inti bekerja juga sampai jarak yang jauh, maka seluruh partikel di jagad raya akan berkumpul menjadi satu, sesuatu yang belum pernah terjadi.
4. Gaya inti tidak bekerja pada jarak yang sangat dekat sekali, karena pada keadaan ini akan berubah menjadi gaya tolak. Jika gaya inti bekerja juga pada jarak yang sangat dekat, maka semua netron akan menjadi satu.
5. Gaya inti antara dua partikel tidak tergantung pada jenis partikelnya. Artinya gaya inti terjadi pada proton-proton, proton-netron, dan netron-netron.
   Ilustrasi yang paling mendekati untuk menggambarkan gaya inti adalah menggunakan dua buah bola yang dihubungkan permanen sebuah pegas, seambar 3. Berdasarkan pemikiran jangkauan gaya inti sekitar 10^-15 m maka dapat diperkirakan energi diam partikel yang dipertukarkan adalah . Energi inilah yang dinamakan Energi ikat inti.

Bagaimana zat radioktif terjadi?

Di atas telah dijelaskan tentang gaya inti yang terjadi pada inti atom. Dengan demikian di dalam inti atom sekurang-kurangnya terdapat tiga gaya yang penting yaitu Gaya elektroststis, Gaya Gravitasi dan Gaya Inti. Karena nilai gaya gravitasi sangat kecil maka pengaruhnya relatif kecil sehingga dapat dikesampingkan.

Secara garis besar inti atom akan berada dalam dua keadaa dasar yaitu Keadaan Stabil dan Keadaan Tidak Stabil yang ditentukan oleh komposisi partikel penyusun inti. Keadaan stabil di capai apabila jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan jkumlah netron. Keadaan ini memungkinkan gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatis. Keadaan tidak stabil dicapai apabila jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N). Hal ini akan menyebabkan gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti. Mengapa gaya elektrostatis pada keadaan Z > N lebih besar? Karena gaya elektrostatis memiliki jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan gaya inti, sehingga dapat pada partikel proton yang berdekatan dan berseberangan sekalipun. Inti atom seperti inilah yang akan melakukan aktivitas radiasi secara spontan sampai tercapai keadaan stabil. Keadaan inti dengan jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N) akan menghasilkan zat radioaktif. Gambar 4 berikut menunjukkan karakteristik gaya inti dan gaya elektroststis di dalam inti atom.

Gambar : Gaya Inti terjadi pada partikel yang saling berdekatan saja	Gambar :Gaya elektroststis terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhan

Suatu zat (unsur) akan menjadi radioaktif jika memimilik inti atom yang tidak stabil. Suatu inti atom berada dalam keadaan tidak stabil jika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah netron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatis jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.

Garis Kestabilan Inti Atom

Hingga saat ini telah diketahui 1500 inti atom (nuklida), 1100 nuklida diantaranya merupakan inti tidak stabil. Grafik berikut ini menunjukkan distribusi kestabilan inti atom berdasarkan jumlah neutron dan protonnya. Grafik kestabilan inti memetakan jumlah netron dan proton dari inti atom. Inti stabil terletak pada garis N = Z atau N/Z = 1. Atom-atom yang terletak pada garis ini memiliki jumlah proton = jumlah netron. Atom-atom yang berada pada garis ini merupakan inti stabil. Namun demikian kebanyakan inti atom tidak memiliki jumlah netron (N) = jumlah proton (Z) tetapi tetap dalam keadaan stabil sehingga titik-titik yang menunjukkan inti stabil terlihat berada di atas garis kestabilan.

Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

Bila jumlah proton dalam sebuah inti terus meningkat, maka pada suatu titik keseimbangan gaya elektrostatis dan gaya inti tidak dapat dipertahankan lagi sekalipun jumlah netron terus meningkat. Inti stabil dengan jumlah proton paling banyak adalah (Z = 83, dan N = 126). Semua inti atom dengan Z > 83 akan akan berada dalam keadaan tidak stabil atau akan bersifat radioaktif.

Penemuan Radioaktivitas

Jejak Cahaya yang Misterius Pada Pelat film
Penemuan sinar-X oleh W.C. Röntgen sekitar tahun 1985 menarik perhatian fisikawan Perancis Henri Becquerel. Becquerel berpendapat bahwa fenomena sinar-X yang ditemukan Röntgen disebabkan oleh suatu zat yang bersifat fosforensi karena sinar matahari. Untuk membuktikannya Ia membungkus suatu pelat fotografi (pelat film) dengan kain hitam. Kemudian Ia menyiapkan garam uranium (kalium uranil sulfat), material yang bersifat fosforensis. Rencananya Becquerel akan menyinari garam uranium dengan sinar matahari dan meletakkannya dekat pelat film dan mengharapkan terjadinya sinar-X. Namun cuaca mendung menyebabkan Becquerel menyimpan pelat film yang tertutup kain hitam dan garam uranium dalam laci meja di laboratoriummnya.

Beberapa hari kemudian saat matahari bersinar, Becquerel bermaksud meletakkan garam uranium di bawah sinar matahari dan melanjutkan rencana percobaannya. Terlebih dahulu ia memeriksa pelat film yang dibungkus kain hitam untuk memastikan kualitasnya masih baik. Ia memeriksa pelat film tersebut di dalam kamar gelap dan membersihkannya dengan cairan pembersih pelat film. Ia sangat terkejut saat mengamati pelat film yang telah dicuci karena pada pelat film tersebut terdapat suatu jejak cahaya berupa garis lurus. Becquerel berpikir, mungkinkah garis ini disebabkan oleh radiasi garam uranium? Untuk memastikannya ia memasukkan kembali pelat film yang telah dibungkus kain hitam di dekat garam uranium di tempatnya semula. Ia menunggu beberapa hari, lalu memeriksa pelat film dan menemukan fenomena munculnya jejak cahaya berupa garis lurus pada pelat film. Rencana menyinari garam uranium dengan sinar matahari digantinya dengan percobaan mendekatkan pelat film di dekat garam uranium di dalam laci laboratorium. Setelah berkali-kali mengulangi percobaannya ia selalu menemukan fenomena yang sama yaitu jejak cahaya berupa garis lurus pada pelat film. Dari fenomena yang terjadi berulang-ulang ini Becquerel menyimpulkan bahwa jejak cahaya pada pelat film tersebut disebabkan oleh garam uranium memancarkan radiasi yang dapat menembus kain pembungkusnya dan mempengaruhi pelat film.


Radioaktivitas Alam dan Buatan?

Radioaktivitas ternyata tidak hanya ditemui pada uranium saja. Marie dan Pierre Curie menemukan bahwa radioaktivitas juga terjadi pada unsur Polonium (Po) dan Radium (Ra). Radiasi yang dipancarkan kedua unsur ini sangat kuat yaitu dapat mencapai 1000 kali radiasi Uranium. Selain itu ditemukan juga unsur lain yang juga bersifat radioaktivitas yaitu Thorium (Th) yang memiliki radiasi mirip dengan Uranium.

Dari sejumlah zat radioaktif tang telah ditemukan, dikelompokkan berdasarkan sumber ditemukannya, yaitu Radioaktivitas Alam dan Radioaktivitas Buatan. Radioaktivitas Alam adalah unsur-unsur radioaktif yang ditemukan di alam sebagai bahan tambang, yaitu Uranium (U), Aktinium (At), dan Thorium (Th). Radioaktivitas Buatan adalah zat-zat radioaktif yang diproduksi dengan sengaja dalam reaktor atom, antara lain Neptunium (Np), Polonium (Po), Radium (Ra).

Sinar-sinar Radioaktif

Fenomena Sinar Radioaktif Dalam Medan Magnit
Unsur radiaoaktif alam dan buatan menunjukkan aktivitas radiasi yang sama yaitu radiasi sinar-α, sinar-ß, dan sinar-γ. Inti induk setelah melakukan satu kali pancaran akan menghasilkan inti anak. Prinsip radiasinya mengikuti hukum kekekalan nomor massa. Sifat alamiah sinar radioaktif dipelajari dengan menggunakan medan magnit. Ketika sinar radiaoaktif dilewatkan dalam medan magnit diperoleh fenomena-fenomena berikut

1. Saat medan magnit nol (B = 0 T) tidak terjadi perubahan apapun pada sinar-sinar yang dipancarkan..
2. Saat diberikan medan magnit lemah, sejumlah berkas sinar dalam jumlah sedikit dibelokkan ke arah kutub selatan magnit, dan sebagian besar bergerak lurus.
3. Saat diberikan medan magnit yang cukup kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan cukup kuat ke arah kutub selatan, sejumlah berkas sinar dibelokkan ke arah kutub utara, dan sebagian lagi diteruskan
4. Saat diberikan medan magnit kuat, berkas sinar dalam jumlah yang cukup besar dibelokkan dengan kuat ke arah kutub selatan (S), sejumlah berkas lainnya dibelokkan ke arah kutub utara (U), dan beberapa berkas diteruskan.

Karakteristik Sinar Radioaktif

1. Sinar alfa ( α )
   Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom helium .
   
2. Sinar beta ( ß )
   Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan-l e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi . Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.
   
3. Sinar gamma (γ )
   Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan notasi . Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik

Karakteristik Sinar – Sinar Radioaktif

Sinar-sinar radioaktif memiliki karakteristik yang unik dan berbeda satu sama lainnya, walaupun berasal dari sumber yang sama. Tabel berikut merupakan kumpulan karakteristik sinar-sinar radioaktif yang dikumpulkan dari pembahasan sebelumnya.

Peluruhan

Mengapa Inti Atom Meluruh?
Jika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron (N < P), maka gaya elektrostatis akan lebih besar dari gaya inti, hal ini akan menyebabkan inti atom berada dalam keadan tidak stabil. Jika jumlah netron yang lebih besar dari jumlah protonnya (N = P) akan membuat inti berada dalam keadaan stabil. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa inti ataom paling berat yang stabil adalah Bismuth yaitu yang mempunyai 83 proton dan 126 netron. Inti atom yang mempunyai jumlah proton lebih besar dari 83 akan berada dalam keadaan tidak stabil. Inti yang tidak stabil ini akan berusaha menjadi inti stabil dengan cara melepaskan partikel bisa berupa proton murni , partikel helium yang memiliki 2 proton atau partikel lainnya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil ini memiliki sifat dapat melakukan radiasi spontan atau mampu melakukan aktivitas radiasi sehingga dinamakan inti radioaktif. Unsur yang inti atomnya mampu melakukan aktivitas radiasi spontan berupa pemancaran sinar-sinar radioaktif dinamakan unsur (zat) radioaktif. Pemancaran sinar-sinar radioaktif (berupa partikel atau gelombang elektromagnetik) secara spontan oleh inti-inti berat yang tidak stabil menjadi inti-inti yang stabil disebut Radioaktivitas. Inti yang memancarkan sinar radioaktif disebut inti induk dan inti baru yang terjadi disebut inti anak.

Ditinjau dari perbandingan gaya-gaya penyusun inti, inti atom yang tidak stabil akan memiliki gaya elektrostatis yang lebih besar dari gaya inti (gaya pengikat)

Peluruhan Alpha (α)
Peluruhan Alpha ( α ) adalah bentuk radiasi partikel dengan kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya rendah. Pertikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang sangat stabil, dengan notasi atom atau

Partikel a diradiasikan oleh inti atom radioaktif seperti uranium atau radium dalam suatu proses yang disebut dengan peluruhan alpha. Sering terjadi inti atom yang selesai meradiasikan partikel alpha akan berada dalam eksitasi dan akan memancarkan sinar gamma untuk membuang energi yang lebih.

Setelah partikel alpha diradiasikan , massa inti atom akan turun kira-kira sebesar 4 sma, karena kehilangan 4 partikel. Nomor atom akan berkurang 2, karena hilangnya 2 proton sehingga akan terbentuk inti atom baru yang dinamakan inti anak. Pada peluruhan-a berlaku

1. hukum kekekalan nomor massa : nomor massa (A) berukuran 4 dan
2. hukum kekekalan nomor atom : nomor atom (Z) berkurang 2

Dalam peluruhan -a berlaku persamaan peluruhan


contoh :



Reaksi peluruhan alpha dapat ditulis sebagai




Peluruhan Beta Plus dan Beta Min ( ß⁺ dan ß^- )

Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel a. Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß^- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß⁺ ).

Peluruhan beta minus (ß^- ) disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan peluruhan.



Elektron yang dipancarkan dalam peluruhan ini bukanlah elektron orbital (elektron yang bergerak mengelilingi inti) melainkan elektron yang ditimbulkan oleh inti atom itu sendiri dari energi yang tersedia di dalam inti. Hadirnya elektron (ß^- ) dan (ß⁺ ) di dalam inti melalui proses








1. sebuah netron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)

    

2. sebuah proton memancarkan sebuah netron dan sebuah neutrino :

    

Spesifikasi peluruhan beta plus adalah adanya pemberian energi dalam proses “penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

Sebagai contoh :

(beta minus)


(beta plus)



Peluruhan Gamma ( γ)
 
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.

Aktivitas Radiasi

Aktivitas Radiasi zat radioaktif menyatakan banyaknya initi atom yang meluruh per satuan waktu. Atau disebut juga laju peluruhan inti atom tidak stabil menuju inti stabil dengan radiasi sinar-sinar radioaktif. Jika N adalah banyaknya inti atom mula-mula, dan A adalah aktivitas radiasi maka diperoleh hubungan



Tanda negatif (-) diberikan karena setiap 1 peluruhan inti atom berkurang jumlahnya. Satuan aktivitas radiasi (A) dalam SI adalah . Untuk menghormati dan mengenang jasa Henri Becquerel sekon sebagai penemu radioaktivitas didefinisikan

Di singkat Bq. Kadang-kadang satuan aktivitas radiasi dinyatakan dengan Curie (Ci) untuk mengenang jasa Marie Currie sebagai penemu Polonium (Po) dan Radium (Ra). Di definisikan bahwa 1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq.



Bagaimana Menentukan Jumlah Zat Sisa Setelah Peluruhan?

Misalkan terdapat N_o zat radioaktif yang belum meluruh. Setelah satu periode peluruhan zat radioaktif sisa adalah N_(t). Bagaimana menghitung N_(t)?

kita gunakan dua pengertian aktivitas radiasi yang dibahas sebelumnya yaitu

Persamaan (2) kita ubah ke bentuk differensial,


Dengan mensubtitusi A = λ N bentuk differensial laju peluruhan diperoleh,

atau

N_o ; A_o adalah banyaknya inti yang belum meluruh ; besar aktivitas radiasi mula-mula yaitu pada t = 0 s

N_t ; A_t adalah sisa inti setelah meluruh ; besar aktivitas radiasi setelah peluruhan selama t = t s

λ adalah tetapan peluruhan (s-1)

t adalah lamanya peluruhan

Dari persamaan 4 dan 5 diketahui bahwa peluruhan suatu zat radioaktif bergantung pada lamanya peluruhan (t) dan fungsi peluruhannya mengikuti fungsi eksponensial. Ini menunjukkan bahwa banyaknya zat yang meluruh tiap periode peluruhan tidak sama. Fenomena ini dinamakan Hukum Peluruhan Radioaktif yang menyatakan bahwa aktivitas radiasi suatu zat radioaktif tidaklah sama pada setiap periode peluruhan.

Contoh:
Berapakah aktivitas dari 10,0 mg sampel Au-198 yang memiliki tetapan peluruhan 2,97 x 10^-6 s^-1? Penyelesaian :
A = λ . N
N = 1,00 mg = 1,00 x 10^-6 g x (1 mol/298 g) x (6,02 x 10²³/1 mol) = 3,04 x 10¹⁵ atom
A = ( 2,97 x 10^-6 s^-1) x (3,04 x 10¹⁵ atom) = 9,03 x 10⁶ Becquerel

Waktu Paruh

Waktu Paruh

Pendekatan lain yang dapat dilakukan dalam menentukan aktivitas radiasi adalah dengan konsep waktu paruh. Waktu paruh ( ) didefinisikan sebagai lamanya zat radioaktif melakukan peluruhan hingga banyaknya inti sisa adalah setengah dari banyaknya inti mula-mula . subsitusikan nilai ini ke persamaan hukum peluruhan zat radioaktif, diperoleh






Faktor T ½ dinamakan waktu paruh. Waktu paruh dari beberapa zat radioaktif telah diketahui melalui berbagai percobaan dan pemodelan.

Contoh :
Waktu paruh dari Au-198 adalah 3 hari, tentukan tetapan peluruhnya?

λ = = 0,231

Deret radioaktif

Aturan Peluruhan
Sebagai contoh inti induk uranium ( mengalami peluruhan berantai hingga mencapai inti stabil . Selisih nomor massa inti induk A = 238 dan nomor massa inti stabil A’ = 206 adalah 32, dan selisih nomor atomnya 10. Ini menunjukkan pola radiasi sinar radioaktif yang dihasilkan adalah 4n + 2, dengan adalah bilangan bulat. Dengan demikian akan diperoleh empat deret peluruhan yang paling mungkin mengikuti aturan 4n, 4n+1, 4n+2, 4n+3. Dari Pola radiasi ini diketahui 4 buah deret radioaktif yang terkenal, yaitu

Adanya deret radioaktif di alam memungkinkan lingkungan hidup kita secara konstan dilengkapi unsur-unsur radioaktif yang seharusnya sudah musnah, seperti yang memiliki waktu paruh 1600 tahun. Jika dibandinghkan dengan umur bumi 5,0 x 10⁹ tahun seharusnya sudah musnah. Tetapi karena adanya deret Uranium dengan waktu paruh 4,47 x 10⁹ tahun yang hampir sama dengan umur bumi, dalam beberapa langkah peluruhan menghasilkan unsur maka sampai saat ini masih ditemui di alam.

Detektor Radiasi

Sistem tubuh kita tidak dapat mendeteksi kehadiran sinar-sinar radioaktif, sehingga kita memerlukan alat untuk mengenalinya. Alat untuk mengetahui keberadaan sinar radioaktif dinamakan detektor radiasi. Hampir semua detektor radiasi berfungsi pada keadaan energi tinggi dan bekerja berdasarkan prinsip bahwa radiasi akan memberikan energi pada elektron-elektron dalam bahan sehingga elektron akan meninggalkan atom dan selanjutnya atom menjadi ion-ion positif. Peristiwa ini dinamakan ionisasi. Ada beberapa detektor radiasi yang cukup dikenal seperti diperlihatkan pada tabel berikut

Radiasi Disekitar Kita

Simbol Radiasi Sinar Radioaktif
Anda telah mengetahui bahwa radiasi sinar radioaktif sangat merugikan kesehatan dan lingkungan. Untuk itu kita perlu mengenal tanda-tanda awal keberadaan zat radioaktif. Tanda-tanda keberadaa zat radioaktif dapat dikenali melalui simbol-simbol. Simbol yang digunakan untuk menandari bahan radioaktif dinamakan trefoil (berasal dari bahasa laitin: trifolium, "three-leaved plant).


Jika menemukan lambang-lambang ini pada kemasan menunjukkan bahwa kemasan tersebut mengandung bahan radioaktif. Namun dalam rangka mempublikasikan keperdulian kita terhadap bahaya zat- radioaktif disekitar kita simbol trefoil ini dicetak pada berbagai barang yang biasa digunakan sehari-hari sepert gambar berikut.



Tujuannya adalah mengingatkan kita tentang bahaya zat-zat radioaktif yang bisa muncul disekitar kita
Tidak Semua Radiasi Berbahaya



Di alam ini memang terdapat apa yang disebut dengan unsur radioaktif, yakni sifat dari suatu zat yang dapat memancarkan sinar radiasi karena kondisi zat tersebut tidak stabil. Secara alami dalam tulang kita terdapat (sedikitinya dua) unsur radioaktif, yakni polonium dan radium. Otot-otot kita mengandung unsur karbon (C) dan kalium (K) radioaktif. Sementara itu, dalam paru-paru kita juga terdapat gas mulia radioaktif dan tritium. Zat-zat ini dan banyak zat lainnya secara terus-menerus memancarkan radiasi dan menyinari tubuh kita dari dalam. Kita juga terkena radiasi dari dalam melalui semua zat radioaktif alam dan buatan yang berasal dari makanan atau minuman yang kita konsumsi sehari-hari.

Dalam bidang kesehatan, radiasi justru menjadi penyelamat. Kadang-kadang kita menjalani pemeriksaan dengan sinar-X dan mammografi. Dokter gigi kemungkinan memutuskan untuk menyinari gigi kita dengan sinar-X. Pengobatan dan pemeriksaan medik juga memerlukan zat-zat radioaktif yang disuntikkan ke dalam tubuh kita. Penyakit kanker kadang-kadang diobati dengan sinar-X atau unit telekobal (disebut juga bom kobal).

Contoh-contoh ini secara jelas menunjukkan bahwa tidak semua radiasi berbahaya. Sebaliknya, memang benar bahwa radiasi dapat membunuh, dengan cepat atau secara perlahan. Oleh karena itu, baik untuk diketahui, kapan seseorang seharusnya takut terhadap radiasi dan kapan seharusnya tidak takut.


Rokok mengandung zat radioaktif

Rokok mengandung nikotin, semua orang tahu. Tetapi rokok mengandung bahan radioaktif, belum tentu semua orang tahu.Mengenai keradioaktifan rokok, ada dua unsur yang menjadi “biang keladi”nya, yaitu polonium (²¹⁰Po) & timbel (²¹⁰Pb), yang semuanya termasuk dalam kelompok radionuklida dengan toksisitas (tingkat keberacunan) sangat tinggi. Po-210 adalah pemancar radiasi-a, sedangkan Pb-210 adalah pemancar radiasi-ß. Kedua jenis radiasi tersebut, terutama radiasi-a, berpotensi untuk menimbulkan kerusakan sel tubuh apabila terhisap atau tertelan. Kejadian kanker paru pada perokok pun belakangan ditengarai lebih disebabkan oleh radiasi-a & bukan karena tar dalam tembakau.

Lalu, bagaimana ²¹⁰Po & ²¹⁰Pb bisa sampai di rokok? Perhatikan gambar berikut. Tanah, sebagai tempat tumbuh tanaman tembakau yang merupakan bahan utama rokok, mengandung radium (²²⁶Ra). Radium ini adalah induk yang nantinya dapat meluruh, & dua di antara sekian banyak unsur luruhannya adalah ²¹⁰Po & ²¹⁰Pb. Melalui akar, ²¹⁰Po & ²¹⁰Pb pun terserap oleh tanaman tembakau. Penggunaan pupuk fosfat yang mengandung kedua unsur tersebut, tentu saja, menambah konsentrasi ²¹⁰Po & ²¹⁰Pb dalam tembakau. Mekanisme lain, & ini adalah yang utama, adalah lewat daun. Po-210 & Pb-210 terendapkan pada permukaan daun tembakau sebagai hasil luruh dari gas radon (²²²Rn) yang berasal dari kerak bumi & lolos ke atmosfer. Daun tembakau memiliki kemampuan tinggi untuk menahan & kemudian mengakumulasi ²¹⁰Po & ²¹⁰Pb karena adanya bulu-bulu tipis ~yang disebut trichomes~ di ujung-ujungnya.