Peluruhan inti yang tidak stabil. Namun, beberapa nuklida membusuk lebih cepat daripada yang lain. Misalnya, radium dan polonium, yang ditemukan oleh Curie, meluruh lebih cepat dari uranium. Ini berarti mereka memiliki masa hidup yang lebih pendek, menghasilkan tingkat peluruhan yang lebih besar. Pada bagian ini kami mengeksplorasi waktu paruh dan aktivitas, istilah kuantitatif untuk masa pakai dan tingkat peluruhan.
Apa itu waktu paruh
Atom terdiri dari inti bermuatan positif dikelilingi oleh awan elektron bermuatan negatif. Banyak unsur memiliki inti atom yang tidak stabil, yang mengarah ke peluruhan dengan memancarkan radioaktivitas, fenomena yang memiliki deskripsi matematis yang sangat spesifik. Laju peluruhan dan waktu paruh dari bahan radioaktif adalah ukuran dari seberapa cepat inti akan meluruh.
Mengapa menggunakan istilah seperti paruh daripada waktu hidup? Jawabannya dapat ditemukan dengan memeriksa Gambar, yang menunjukkan bagaimana jumlah inti radioaktif dalam sampel berkurang seiring waktu. Waktu di mana setengah dari jumlah asli mengalami peluruhan inti didefinisikan sebagai waktu paruh t1 / 2.
Setengah dari sisa nukleus meluruh di paruh berikutnya. Selanjutnya, setengah dari jumlah itu meluruh di paruh berikutnya. Oleh karena itu, jumlah inti radioaktif berkurang dari N ke N / 2 dalam satu paruh, kemudian ke N / 4 di berikutnya, dan ke N / 8 di berikutnya, dan seterusnya.
Jika N adalah jumlah yang besar, maka banyak waktu paruh (bukan hanya dua) berlalu sebelum semua inti meluruh. Peluruhan nuklir adalah contoh proses statistik murni. Definisi yang lebih tepat tentang paruh adalah setiap inti memiliki 50% peluang hidup untuk waktu yang sama dengan satu paruh t1 / 2. Jadi, jika N cukup besar, setengah dari nuklei asli meluruh dalam waktu satu paruh.
Jika suatu nukleus individu berhasil melewati waktu itu, ia masih memiliki peluang 50% untuk bertahan melalui paruh lain. Bahkan jika itu terjadi hingga ratusan paruh, itu masih memiliki peluang 50% untuk bertahan hidup melalui satu lagi. Probabilitas peluruhan adalah sama tidak masalah ketika Anda mulai menghitung. Ini seperti membalik koin acak. Peluang kepala adalah 50%, tidak peduli apa yang terjadi sebelumnya.
Apa itu Radioaktivitas
Selama proses peluruhan radioaktif inti tidak stabil memancarkan partikel atau gelombang elektromagnetik. Tiga jenis utama radioaktivitas adalah peluruhan alpha, beta dan gamma. Peluruhan Alpha menyebabkan emisi dua proton dan dua neutron dari inti atom. Peluruhan beta menyebabkan emisi elektron atau positron (materi anti-elektron) dari inti atom. Akhirnya, peluruhan gamma menyebabkan emisi sinar gamma elektromagnetik.
Apa itu Laju peluruhan
Radioaktivitas memiliki deskripsi matematis yang sangat jelas yang memungkinkan tingkat peluruhan dapat dihitung. Jumlah inti radioaktif, N, diberikan oleh ekspresi matematika: N = N0e (-λt). Dalam persamaan ini, N0 mewakili jumlah asli inti, t mewakili waktu dan λ merupakan laju peluruhan. Laju peluruhan radioaktif adalah negatif, yang mencerminkan penurunan jumlah inti saat waktu meningkat.
Pengertian Waktu paruh
Waktu paruh Radioaktif adalah didefinisikan sebagai jumlah waktu yang diambil untuk mengurangi jumlah inti sebesar 50 persen. Secara matematis, waktu paruh dapat ditulis dalam laju peluruhan: waktu paruh = – ln (2) / λ. Logaritma natural (ln) adalah fungsi matematika yang merupakan kebalikan dari fungsi eksponensial (e). Anda dapat menemukan logaritma natural pada kalkulator ilmiah di mana ia akan diberi label “ln.”
Menghitung laju peluruhan dan waktu paruh
Tingkat peluruhan radioaktif dapat dihitung dari waktu paruh. Menata ulang persamaan diatas untuk menghitung waktu paruh sehingga persamaannya menjadi seperti berikut:
λ = – ln (2) /waktu paruh,
laju peluruhan dapat dihitung dengan membagi ln (2) dengan waktu paruh. Misalnya, Radium-226 memiliki paruh 1.601 tahun. Ini berarti bahwa ia memiliki laju peluruhan: λ = -ln (2) / 1601 = -0,00043.
Apa itu Penanggalan radioaktif
Penanggalan radioaktif adalah penggunaan radioaktivitas yang terjadi secara pintar. Aplikasi yang paling terkenal adalah penanggalan karbon-14. Karbon-14 memiliki waktu paruh 5730 tahun dan diproduksi dalam reaksi nuklir yang diinduksi ketika neutrino matahari menyerang 14N di atmosfer. Karbon radioaktif memiliki kimia yang sama dengan karbon stabil, dan karenanya bercampur dengan ekosfer, di mana ia dikonsumsi dan menjadi bagian dari setiap organisme hidup.
Karbon-14 memiliki kelimpahan 1,3 bagian per triliun karbon normal. Dengan demikian, jika Anda mengetahui jumlah inti karbon dalam suatu benda (mungkin ditentukan oleh massa dan nomor Avogadro), Anda mengalikan angka tersebut dengan 1,3 × 10 pangkat −12 untuk menemukan jumlah inti 14C dalam benda tersebut.
Ketika suatu organisme mati, pertukaran karbon dengan lingkungan berhenti, dan 14C tidak diisi kembali saat meluruh. Dengan membandingkan kelimpahan 14C dalam artefak, seperti pembungkus mumi, dengan kelimpahan normal dalam jaringan hidup, dimungkinkan untuk menentukan usia artefak (atau waktu sejak kematian).
Penanggalan karbon-14 dapat digunakan untuk jaringan biologis setua 50 atau 60 ribu tahun, tetapi paling akurat untuk sampel yang lebih muda, karena kelimpahan inti 14C di dalamnya lebih besar. Bahan biologis yang sangat tua tidak mengandung 14Csama sekali. Ada beberapa contoh di mana tanggal artefak dapat ditentukan dengan cara lain, seperti pengetahuan sejarah atau penghitungan cincin-pohon.
Referensi silang ini telah mengkonfirmasi validitas penanggalan karbon-14 dan memungkinkan kami untuk mengkalibrasi teknik ini juga. Penanggalan karbon-14 merevolusi bagian arkeologi dan sangat penting sehingga menghasilkan Hadiah Nobel 1960 dalam bidang kimia untuk pengembangnya, ahli kimia Amerika Willard Libby (1908–1980).
Salah satu kasus penanggalan karbon-14 yang paling terkenal melibatkan Kain Kafan dari Turin, sepotong kain panjang yang konon merupakan kain kafan penguburan Yesus (Gambar 31.6.2). Peninggalan ini pertama kali ditampilkan di Turin pada 1354 dan dikecam sebagai penipuan pada waktu itu oleh seorang uskup Prancis. Jejak negatifnya yang luar biasa dari tubuh yang tampaknya disilang menyerupai gambar Yesus yang diterima saat itu, dan kafan itu tidak pernah diabaikan sepenuhnya dan tetap kontroversial selama berabad-abad. Penanggalan karbon-14 tidak dilakukan pada kain kafan sampai 1988, ketika proses telah disempurnakan ke titik di mana hanya sejumlah kecil bahan yang perlu dihancurkan. Sampel diuji di tiga laboratorium independen, masing-masing diberi empat potong kain, dengan hanya satu potong tidak dikenal dari kain kafan, untuk menghindari prasangka. Ketiga laboratorium tersebut menemukan sampel kain kafan tersebut mengandung 92% dari 14C yang ditemukan dalam jaringan hidup, memungkinkan kain kafan diberi tanggal.