Judul: Contoh Soal Pembahasan Peluruhan Radioaktif
Peluruhan radioaktif adalah proses di mana inti atom yang tidak stabil kehilangan energi dengan memancarkan radiasi. Proses ini dapat menghasilkan unsur baru yang lebih stabil. Artikel ini akan membahas beberapa contoh soal yang sering muncul dalam pelajaran fisika terkait dengan peluruhan radioaktif.
Pendahuluan
Radioaktivitas adalah fenomena alam yang ditemukan oleh Henri Becquerel pada tahun 1896. Kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh pasangan ilmuwan terkenal, Marie dan Pierre Curie. Radioaktivitas terjadi ketika inti atom melepaskan partikel atau radiasi elektromagnetik, mengubah elemen tersebut menjadi elemen lain. Proses ini penting dalam banyak bidang seperti kedokteran, tenaga nuklir, dan arkeologi.
Dasar Peluruhan Radioaktif
Peluruhan radioaktif mengikuti hukum peluruhan eksponensial. Setiap unsur radioaktif memiliki waktu paruh (half-life), yaitu waktu yang diperlukan agar setengah dari inti dalam sampel mengalami peluruhan. Beberapa jenis peluruhan radioaktif meliputi peluruhan alfa, beta, dan gamma.
1. Peluruhan Alfa : Emitasi partikel alfa, yang terdiri dari dua proton dan dua neutron, mengurangi nomor massa (A) sebesar 4 dan nomor atom (Z) sebesar 2 dari atom induk.
2. Peluruhan Beta : Dalam peluruhan beta, neutron dalam inti berubah menjadi proton dengan emisi partikel beta (elektron atau positron). Nomor massa tetap sama, tetapi nomor atom bertambah (beta minus) atau berkurang (beta plus) sebesar 1.
3. Radiasi Gamma : Radiasi ini adalah bentuk energi elektromagnetik yang dilepaskan tanpa merubah jumlah massa atau proton dari inti atom tersebut.
Contoh Soal dan Pembahasan
Mari kita lihat beberapa contoh soal mengenai peluruhan radioaktif untuk memahami konsep ini lebih baik.
Contoh Soal 1: Peluruhan Alfa
Soal : Sebuah sampel Uranium-238 mengalami peluruhan alfa. Tuliskan reaksi peluruhannya dan identifikasi unsur hasil peluruhannya.
Pembahasan :
Uranium-238 (U-238) mengalami peluruhan alfa dengan memancarkan partikel alfa. Reaksi peluruhan alfa dapat ditulis sebagai:
\[ ^{238}_{92}U \rightarrow ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}He \]
Uranium-238 berubah menjadi Thorium-234 (Th-234) setelah melepaskan partikel alfa yang terdiri dari dua proton dan dua neutron. Nomor massa berkurang 4, dan nomor atom berkurang 2.
Contoh Soal 2: Peluruhan Beta
Soal : Sebuah sampel Karbon-14 mengalami peluruhan beta. Tuliskan reaksi peluruhannya dan identifikasi unsur hasil peluruhannya.
Pembahasan :
Karbon-14 mengalami peluruhan beta di mana neutron berubah menjadi proton, serta melepaskan elektron dan antineutrino. Reaksi peluruhannya adalah:
\[ ^{14}_{6}C \rightarrow ^{14}_{7}N + ^{0}_{-1}e + \overline{\nu}_e \]
Karbon-14 berubah menjadi Nitrogen-14. Nomor massa tetap, tetapi nomor atom bertambah 1 akibat perubahan neutron menjadi proton.
Contoh Soal 3: Waktu Paruh
Soal : Sebuah sampel Radon-222 memiliki waktu paruh 3.8 hari. Jika kita memulai dengan sampel 80 gram, berapa massa yang tersisa setelah 11.4 hari?
Pembahasan :
Waktu 11.4 hari adalah tiga kali waktu paruh Radon-222 (11.4 hari / 3.8 hari per paruh = 3 paruh). Setelah setiap waktu paruh, setengah dari sampel mengalami peluruhan. Maka, kita melakukan perhitungan:
– Setelah 3.8 hari, sisa massa: \( \frac{80}{2} = 40 \) gram.
– Setelah 7.6 hari (2 x 3.8 hari), sisa massa: \( \frac{40}{2} = 20 \) gram.
– Setelah 11.4 hari (3 x 3.8 hari), sisa massa: \( \frac{20}{2} = 10 \) gram.
Jadi, setelah 11.4 hari, 10 gram Radon-222 tersisa.
Contoh Soal 4: Kombinasi Peluruhan
Soal : Dalam rantai peluruhan, Uranium-238 menjadi Lead-206 melalui beberapa tahap peluruhan, termasuk peluruhan alfa dan beta. Hitung berapa banyak peluruhan alfa dan beta yang terjadi dalam proses ini.
Pembahasan :
Proses dimulai dari Uranium-238 (nomor massa 238, nomor atom 92) hingga Lead-206 (nomor massa 206, nomor atom 82). Untuk menentukan jumlah peluruhan, kita perlu mencari perbedaan dalam nomor massa dan nomor atom:
Perubahan nomor massa: 238 – 206 = 32 (Setiap peluruhan alfa mengurangi nomor massa sebesar 4)
Jumlah peluruhan alfa: 32 / 4 = 8
Perubahan nomor atom: 92 – 82 = 10 (Setiap peluruhan alfa mengurangi nomor atom sebesar 2, sementara peluruhan beta meningkatkan nomor atom sebesar 1)
Kita tahu ada 8 peluruhan alfa (pengurangan nomor atom sebesar 16). Untuk mencapai pengurangan total 10, maka diperlukan 6 peluruhan beta (yang menambah nomor atom sebesar 6).
Jadi, ada 8 peluruhan alfa dan 6 peluruhan beta dalam konversi Uranium-238 ke Lead-206.
Kesimpulan
Peluruhan radioaktif adalah proses penting yang menggambarkan bagaimana elemen tidak stabil berusaha menjadi stabil dengan melepaskan energi. Memahami konsep peluruhan alfa, beta, dan gamma serta penerapan waktu paruh sangat penting dalam memahami fenomena ini. Contoh soal di atas memberikan gambaran bagaimana konsep tersebut dapat diterapkan dalam perhitungan peluruhan radioaktif.
Dengan mempelajari dan memahami proses-proses ini, kita tidak hanya memperoleh wawasan lebih mendalam tentang sifat fisik alam semesta, tapi juga penerapannya dalam teknologi modern yang digunakan dalam berbagai bidang.
