Peluruhan Alfa
Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron).
Di dalam inti atom, proton dan neutron sebagai penyusun inti atom terlihat seperti halnya partikel-partikel lain, diatur oleh beberapa interaksi. Gaya inti kuat, yang tidak teramati pada skala makroskopik, merupakan gaya terkuat pada skala subatomik. Hukum Coulomb atau gaya elektrostatik juga mempunyai peranan yang berarti pada ukuran ini. Proton dan neutron bisa bergabung dan terikat kuat dalam keadaan stabil karena dipengaruhi gaya inti yang bekerja di dalamnya.
ü Gaya inti terjadi pada partikel yang berdekatan saja
ü Gaya elektrostatik terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhan
Partikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur pada partikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom; sehingga hal ini termasuk dalam reaksi nuklir/reaksi inti. Susunan pada inti yang berubah akan menyebabkan inti atom menjadi tidak stabil.
Suatu inti atom yang tidak stabil terjdi ketika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah neutron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatik jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.
Tabel Perbandingan Kestabilan Inti Atom
Inti Atom Stabil | Inti Atom Tidak Stabil |
Jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan neutron (N) | Jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N) |
Gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatis | Gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti |
Ada hal atau reaksi yang dilakukan oleh inti agar menjadi inti yang stabil yaitu meluruh.
Konsep Peluruhan Radioaktif
Peluruhan Radioaktif atau bisa disebut juga Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan yang dilakukan oleh inti atom yang tidak stabil agar menjadi inti atom yang stabil.
Peluruhan Radioaktif ada 3, yaitu: peluruhan alfa, peluruhan beta dan peluruhan gamma. Namun dalam pembahasan ini akan dibahas tentang peluruhan alfa.
A. Peluruhan Alfa
Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengan nomor atom yang lebih kecil. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal.
A. Proses Peluruhan Alfa
Peluruhan alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa (inti helium) yang dapat dituliskan sebagai 4He2 atau 4α2 dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula, menurut reaksi:
X dan X’menyatakan jenis inti yang berbeda (jadi inti akan berubah menjadi unsur lain karena peluruhan alfa)
Sebagai contoh 234U meluruh dan mengeluarkan sebuah partikel alfa
92234X→ 90230X'+24α
A. Sistematika Peluruhan Alfa
Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadang-kadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat yang jauh lebih kuat dari gaya elektrostatik. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jari-jari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb. Karena semua proton bermuatan positif, mereka saling tolak dan inti tidak akan pernah stabil, karena gaya inti yang kuat yang mengikat mereka bersama-sama.
Peluruhan alfa merupakan salah satu bentuk peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel alfa ketika inti radioaktif itu meluruh. Partikel alfa ini terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Selain memancarkan partikel alfa, inti radioaktif ini juga akan membantuk inti yang baru (inti anak).
Secara sistematis, ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa/partikel alfa, inti tersebut kehilangan empat nukleon dua diantaranya adalah proton dan dua lagi adalah neutron.
Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa. Massanya dapat dihitung dari massa semua inti yang terlibat menurut persamaan:
Q=[m(X)-m(X’)-m(α)] c2
Dimana Q menyatakan kelebihan energi massa inti (berupa energi kinetik).
Q=KX'+Kα
Karena massa elektron saling menghapuskan maka digunakan massa atom saja.
A. Emisi Partikel Alfa
Salah satu emisi radioaktivitas yaitu emisi pertikel alfa. Partikel alfa pada dasarnya adalah partikel bermuatan positif yang dipancarkan oleh beberapa unsur radioaktif. Partikel alfa terdiri atas 2 neutron terikat pada 2 proton, jadi identik dengan inti atom helium Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio netron terhadap proton yang terlalu rendah.
Partikel Alfa dipancarkan bergerak pada kecepatan rata-rata 15.000 km/detik dan memiliki energi kinetik dalam kisaran 5 MeV. Energi dari partikel Alfa dipancarkan selalu konstan untuk proses peluruhan alfa tertentu.
Suatu inti yang memancarkan partikel alfa, terkadang meninggalkan keadaan eksitasi pada inti anakan, yang kemudian menghasilkan emisi sinar gamma untuk mengembalikan inti pada keadaan dasar (stabil). Seperti contoh yang terjadi pada tranformasi inti 226Ra menjadi 222Rn dimana energi partikel alfa sebesar 7.77 MeV dipancarkan sehingga mengghasilkan inti 222Rn yang stabil. dan energi partikel alfa sebesar 4,591 MeV dipancarkan dan meninggalkan keadaan tereksitasi yang kemudian kembali ke keadaan stabil dengan sebelumnya memancarkan sinar gamma sebesar 0.186 MeV.
Partikel alfa, karena memiliki muatan listrik dan massa yang relatif besar sehingga menyebabkan partikel ini memiliki kemampuan yang sangat terbatas dalam menembus bahan dan menjadi cepat kehilangan energi di udara. Sehelai kertas tisu bahkan kulit mati sudah cukup tebal untuk menyerap semua radiasi alfa yang keluar dari bahan-bahan radioaktif.
Ini mengakibatkan radiasi alfa yang berasal dari sumber-sumber di luar tubuh bukan merupakan sebuah bahaya. Namun akan menjadi bahaya jika isotop-isotop pemancar alfa tersebut terendap secara internal (di dalam tubuh) seperti terhirup, tertelan, atau bahkan terserap ke dalam aliran darah. Sehngga tidak ada lagi shielding effect dari lapisan terluar kulit yang mati, dapat menyebabkan radiasi alfa tersebut dihamburkan pada jaringan hidup, sehingga dapat menyebabkan toksin yakni dapat menimbulkan resiko kanker, khususnya setelah diketahui bahwa radiasi alfa dapat menyebabkan kanker paru-paru ketika sumber radiasi alfa tak sengaja terhisap.
A. Kegunaan Partikel Alfa
Muatan positif dari partikel alfa sangat berguna dalam industri, misalnya:
1. Radium-226 dapat digunakan untuk pengobatan kanker, yakni dengan memasukkan jumlah kecil radium ke daerah yang terkena tumor.
2. Polonium-210 berfungsi sebagai alat static eliminator dari paper mills di pabrik kertas dan industri lainnya.
3. Beberapa Detektor asap memanfaatkan emisi alfa dari americium-241untuk membantu menghasilkan arus listri sehingga mampu membunyikan alarm saat kebakaran.
Sumber Referensi
Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)
