Pendahuluan
Radioaktivitas adalah fenomena alamiah di mana inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel atau energi untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil. Unsur-unsur yang menunjukkan sifat ini disebut unsur radioaktif. Pemahaman tentang unsur radioaktif sangat penting dalam berbagai bidang, mulai dari kedokteran hingga arkeologi.
Konsep Utama
1. Inti Atom dan Kestabilan:
Inti atom terdiri dari proton (bermuatan positif) dan neutron (netral). Kestabilan inti bergantung pada perbandingan antara jumlah proton dan neutron (rasio N/Z). Inti yang memiliki terlalu banyak atau terlalu sedikit neutron cenderung tidak stabil dan bersifat radioaktif.
2. Jenis-jenis Peluruhan Radioaktif:
- Peluruhan Alfa ($\alpha$): Emisi partikel alfa (inti helium, $^4_2He$) dari inti atom. Akibatnya, nomor atom berkurang 2 dan nomor massa berkurang 4. Contoh: $^{238}_{92}U \rightarrow ^{234}_{90}Th + ^4_2He$
- Peluruhan Beta ($\beta$):
- Beta Minus ($\beta^-$): Neutron berubah menjadi proton, memancarkan elektron ($\beta^-$) dan antineutrino. Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap. Contoh: $^{14}_6C \rightarrow ^{14}_7N + \beta^-$
- Beta Plus ($\beta^+$): Proton berubah menjadi neutron, memancarkan positron ($\beta^+$) dan neutrino. Nomor atom berkurang 1, nomor massa tetap. Contoh: $^{22}_{11}Na \rightarrow ^{22}_{10}Ne + \beta^+$
- Peluruhan Gamma ($\gamma$): Emisi foton energi tinggi (sinar gamma) dari inti yang berada dalam keadaan tereksitasi. Peluruhan ini tidak mengubah nomor atom atau nomor massa.
3. Waktu Paruh (t1/2):
Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan agar setengah dari jumlah inti radioaktif dalam sampel meluruh. Waktu paruh adalah karakteristik unik untuk setiap isotop radioaktif dan digunakan dalam penentuan umur (dating) dan aplikasi lainnya. Persamaan peluruhan radioaktif: $N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$, di mana $N(t)$ adalah jumlah inti pada waktu $t$, $N_0$ adalah jumlah inti awal, dan $\lambda$ adalah konstanta peluruhan.
Analisis dan Penerapan
Unsur radioaktif memiliki berbagai aplikasi penting:
- Kedokteran: Isotop radioaktif digunakan dalam diagnosis (misalnya, pemindaian PET menggunakan $^{18}F$) dan terapi kanker (misalnya, radioterapi menggunakan $^{60}Co$).
- Arkeologi: Penentuan umur artefak menggunakan karbon-14 ($^{14}C$) dating.
- Industri: Pengukuran ketebalan material, pelacakan aliran fluida, dan sterilisasi peralatan.
- Energi: Reaktor nuklir menggunakan uranium (U) dan plutonium (Pu) sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi.
Rangkuman
Unsur radioaktif adalah unsur yang intinya tidak stabil dan mengalami peluruhan radioaktif. Proses peluruhan dapat berupa emisi partikel alfa, beta, atau gamma. Waktu paruh adalah parameter penting yang menggambarkan laju peluruhan. Unsur radioaktif memiliki berbagai aplikasi penting di berbagai bidang, tetapi juga perlu dikelola dengan hati-hati karena radiasinya berbahaya bagi makhluk hidup.