Akibatnya nukleus baru yang terbentuk tidak mengalami perubahan nombor atom dan nombor jisim tetapi adalah lebih stabil.
PELAJARAN Reputan Radioaktif dan Separuh Hayat (a) Reputan radioaktif Reputan radioaktif proses perubahan atom-atom yang tak stabil menjadi lebih stabil diikuti dengan pembebasan sinaran radioaktif. Proses ini berlaku secara spontan dan rawak.
A X ➜ Z Contoh 1 238 U 92
A Y Z
+
γ
234 → Th + Q 90
Terdapat tiga jenis reputan radioaktif:
Tentukan nombor atom dan nombor jisim Q
Reputan Alfa
Penyelesaian
Reputan alfa menghilangkan dua neutron dan dua elektron. Akibatnya nukleus yang baru mengalami pengurangannombor atom sebanyak dua dan nombor atom sebanyak empat. A X➜ Z
A-4 Y + Z -2
4 He 2
Lengkapkan persamaan berikut:210 Pb 82
Reputan Beta
→
Bi +
0 e -1
Penyelesaian
Reputan beta menghilangkan satu neutron,tetapi sebaliknya menambah satu proton. Akibatnya nukleus yang baru yang terbentuk bertambah nombor atom sebanyak satu nombor jisim adalah tidak berubah. A X➜ Z
Contoh 2
A Y + Z +1
0 e -1
Reputan Gama Reputan gama membebaskan tenaga dalam bentuk sinaran elektromagnet dan menyebabkan jumlah tenaga menjadi lebih rendah.
Contoh 3 Apabila 232 Th mereput kepada Pb , 90
208 82
proses ini melibatkan pengeluaran zarah alfa dan zarah beta. Berapakah bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dikeluarkan adalah , Penyelesaian
Contoh 5
(b) Separuh Hayat Takrif Masa yang diambil oleh untuk setengah bilangan atom@jisim@ aktiviti berkurang daripada nilai asalnya. Bilangan atom yang tinggal = (1/2)n No di mana n = bilangan separuh hayat No= bilangan atom asal. Apabila diplotkan graf aktiviti lawan masa grafnya adalah berbentuk eksponen:
Thorium radioaktif yang terdapat dalam suatu bekas plumbum mempunyai jisim 0.64 g dan separuh hayat 25 jam. Selepas berapa lamakah jisim thorium berkurang menjadi 0.04 g? Penyelesaian
Contoh 6 Suatu unsur radoaktif mempunyai separuh hayat 200 minit.Carikan tempoh masa bagi 87.5% daripada atom unsur itu menyusut? Penyelesaian Contoh 7 Sebuah objek kajipurba didapati mengandungi 1/16 jumlah asal kandungan karbon radioaktifnya. Jika separuh hayat radioaktif itu ialah 6500 tahun,berapakah umur objek kaji purba itu? Penyelesaian
Contoh 4 Suatu unsur radioaktif mempunyai bilangan atom asal sebanyak 1000 dan separuh hayat 2 jam. Selepas 6 jam berapakah (a)bilangan atom yang tinggal (b)bilangan atom yang menyusut Penyelesaian
Contoh 8 Sebuah tiub G.M. mencatatkan bacaan latar belakang 50 bilangan/saat. Apabila suatu sumber radioaktif yang mempunyai separuh hayat 2 saat diletakkan,bacaan tiub GM ialah 350 bilangan/saat.Berapakah bacaan tiub G.M. selepas 4 saat?
Penyelesaian
Contoh 9
Asingkan kubus yang mempunyai cat menghala ke atas.Kubus ini dianggap sebagai atom-atom radioaktif yang sudah mereput. Hitung dan catatkan bilangan kubus yang masih tinggal.Kubus ini dianggap sebagai atom-atom radiokatif yang masih aktif. Ulangi eksperimen dengan kubus yang masih tinggal sehingga bilangan kubus yang masih tinggal adalah sedikit. Plotkan graf bilangan kubus yang tinggal(atom aktif) lawan bilangan lemparan(masa)
Berdasarkan graf di atas,tentukan separuh hayat. Penyelesaian
(c)Eksperimen untuk menunjukkan model pereputan radioaktif
Berdasarkan graf didapati bilangan atom yang aktif menyusut terhadap masa.
TUTORIAL 210
1
Po →
286
84
Pb + x
82
Persamaan di atas menunjukkan susutan radioaktif bagi atom Polonium 210 Po 84
X ialah, Catkan 200 kubus kayu yang serupa pada satu mukanya sahaja Masukkan kesemua 200 kubus ke dalam sebuah kotak. Gongcangkan kotak dan taburkan semua kubus di atas permukaan meja.
A C 2
40 19
Sinar gama Zarah alfa
K →
40
B
Ca + x
20
Zarah beta D proton
86
Persamaan di atas mewakili reputan kalium.X ialah A proton C zarah gama elektron 3
214
Pb →
214
82
B
zarah alfa D
Bi +
0
83
-1
6 , dan
M menyusut kepada 90
218
N
92
proses ini melibatkan pengeluaran zarah alfa dan zarah beta,maka bilangan zarah alfa dan beta yang dikeluarkan adalah,
X +Y
Persamaan di atas mewakili susutan radioaktif plumbum.Apakah X dan Y dalam persamaan di atas? X Y A α β B β α C α γ D β γ
234
84
A B C D
Zarah alfa 4 4 4 10
7 Satu nuklida kepada 220 W
Zarah beta 6 8 10 4 232
V mereput
92 216
4 Nukleus Po susut dengan mengeluarkan
90
dengan memancarkan zarah alfa dan zarah beta. Berapakah bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dipancarkan?
84
satu zarah alfa.Nukleus yang terhasil itu susut lagi dengan mengeluarkan zarah beta.Proses ini menghasilkan nukleus baru, A
213
Pb
B
212
Hg
82
C
212
80
Bi
D
213
TI
83
81
5 Suatu nukleus dengan
208
J menyusut
86
memancarkan dua zarah alfa dan satu zarah beta.Nukleus baru yang terbentuk menyusut dengan memancarkan sinar gama dan satu zarah beta.Nukleus K baru yang dihasilkan diwakili oleh A
200
K
B
200
84
C
202
K
A B C D
K 86
D
204
K
8
4 3 4 3
zarah-α dan zarah- α dan zarah-α dan zarah-α dan
3 4 4 3
zarah zarah zarah zarah
-β -β -β -β
Separuh hayat adalah
A Masa bagi aktiviti bahan radioaktif diseparuhkan B Masa bagi elektron-elektron hilang casnya separuh C Masa bagi isipadu elemen menjadi separuh D Masa bagi elemen radioakatif untuk susut semuanya 9
Antara graf berikut,yang manakah akan diperolehi apabila keaktifan,A diplotkan dengan masa,t bagi suatu sumber radioaktif?
E
31
12 Satu isotop radioaktif mempunyai separuh hayat 5 hari.Jika pada awalnya bilangan per saat yang direkodkan pada pembilang skalar adalah 160,berapakah bilangan per saat 15 hari kemudian? 10 Dalam satu eksperimen untuk mencari separuh hayat bagi isotop radioaktif, keputusan berikut diperolehi. Keaktif 41 29 20 14 95 6 an 0 0 0 0 9 bilang an per minit Masa / 0 2 4 6 8 1 minit 0 Nilai anggaran bagi separuh hayat bagi isotop radioaktif tersebut adalah A C E
2 minit 6 minit 10 minit
B D
A C E
20 32 120
B D
24 60
13 Satu punca radioaktif mempunyai 240 bilangan per minit dan separuh hayat 4 hari.Berapakah bilangan per minit selepas 16 hari kemudian? A C E
7.5 20 60
B D
15 30
4 minit 8 minit
11 Masa / s 0 40 80 120 160
Keaktifan / bilangan sesaat 320 163 82 x 20
14 Rajah menunjukkan graf keaktifanmasa untuk suatu unsur radioaktif. Selepas 12 jam keaktifan unsur adalah
Jadual menunjukkan keaktifan satu sumber radioaktif diukur dalam tempoh 160 s.Nilai x yang paling sesuai adalah A C
60 45
B D
51 39
A B C D
4 bilangan per saat 8 bilangan per saat 16 bilangan per saat 64 bilangan per saat
15 Radium-226 yang beradioaktif mempunyai separuh hayat 1600 tahun. Berapakah pecahan
daripada bilangan asal nukleus yang tinggal selepas 6400 tahun? A
1
B
1
8 C
1
16 D
1
32 64
16 Suatu unsur radiaktif mempunyai separuh hayat 8 jam.Selepas 24 jam peratus yang sudah mereput adalah A C
12.5 % 50. 0%
B D
15 120 480
B D
A C E
3200 tahun B 8000 tahun E 19200 tahun
30 240
A
6 jam
B
12 jam
1 jam 6 jam 12 jam
Separuh hayat Jisim asal
30 jam
B D
3 jam 9 jam
Unsur P 10 hari
Unsur Q 5 hari
1g
2g
Dua unsur radioaktif P dan Q mempunyai separuh hayat dan jisim asal seperti yang ditunjukkan dalam jadual.Selepas berapa lamakah unsur-unsur itu akan mempunyai jisim yang sama A C E
6400 tahun D 12800
19 Suatu unsur radioaktif mempunyai separuh hayat 12 jam.Berapa lamakah akan diambil untuk 75% daripada atom unsur itu menyusut?
D
21
18 Satu objek kayu didapati daripada satu kawasan arkeologi didapati mengandungi ¼ daripada jumlah asal kandungan karbon radioaktifnya. Jika separuh hayat karbon radioaktifnya adalah 6400 tahun,umur objek kayu itu ialah kira-kira A C tahun
24 jam 48 jam
20 Satu pembilang skalar yang disambung dengan tiub G.M. mencatatkan sinaran latar belakang 40 bilangan per minit.Apabila satu punca radioaktif diletakkan di hadapan tiub G.M. itu,bacaan pembilang skalar itu ialah 280 bilangan per minit.Selepas 3 jam,bacaan pembilang skalar itu ialah 70 bilangan per minit.Berapakah separuh hayat punca radioaktif itu?
25.0% 87.5 %
17 Suatu unsur radioaktif mempunyai separuh hayat 8 saat dan pencatatmerekodkan 60 bilangan per saat.Berapakah bilangan persaat 24 saat sebelumnya? A C E
C E
22
238
234
U
5 hari 15 hari 25 hari
U → 92
234
B D
Th →
10 hari 20 hari
234
90
91
92
→
230
Th →
Pa →
226
Ra
90
88
Berapakah jisim
(a) Turutan di atas menunjukkan sebahagian daripada siri penyusutan uranium-238 yang beradioaktif.Dalam siri penyusutannya ,zarah-zarah dikeluarkan dan unsur-unsur radioaktif yang baru dihasilkan. (i) Namakan zarah yang dikeluarkan ketika 234 Th menyusut menjadi 234 Pa 90 91
................................................. ................. (ii) Berdasarkan siri penyusutan di atas , berikan satu pasangan nukleus yang merupakan isotop.
234
Pa menyusut menjadi
U 91
92
dengan mengeluarkan satu zarah.Separuh hayat 234 Pa 91
yang tinggal ialah 6.7 jam. (i) Apakah yang dimaksudkan dengan separuh hayat? ........................................... ................. ........................................... ................. (ii) Pada suatu ketika jisim 234 Pa ialah 32 g 91
Pa
91
yang tinggal selepas 33.5 jam.
23 Sebuah tiub G.M. telah dipasangkan kepada sebuah radioaktif diletak 5 cm di hadapan tiub G.M.Pembilang itu dimulakan serentak dengan jam randek.Bacaan skala itu dicatat pada tiap-tiap minit.Hasil eksperimen adalah seperti jadual di bawah. Masa /minit
Bacaa n skala
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 4571 7903 10157 11860 13117 14075 14726 15158 15408 15597
................................................. ................
(b) 234
234
Bilanga n per minit pada tiaptiap minit 4571 3332 2254 1703 1257 958 651 432 250 189
(a) (i) Lukiskan satu graf bilangan per minit bertentangan masa dalam minit.
belakang dan membetulkan keputusan di atas untuk mengambil kira sinar latar belakang. ....................................................... ...................
24 (a) Nyatakan istilah-istilah berikut:(i) Keradioaktifan (ii) Separuh hayat (b) Apakah yang berlaku ke atas nukleus asal suatu unsur radioaktif apabila berlaku (i) Penyusutan alfa (ii) Penyusutan beta (ii) Daripada graf anda tentukan separuh hayat punca radioaktif R (b) Apakah dua sinar radioaktif yang mungkin dikeluarkan oleh R yang mungkin dikesan oleh tiub G.M. itu? ................................................... ....................... (c) (i) Separuh hayat punca radioaktif R yang diperolehi dalam (a)(ii) itu tidaklah tepat kerana tidak mengambil kira sinar-sinar latar belakang. Cadangkan satu punca bagi sinar latar belakang ....................................................... ................... ....................................................... ................... (ii) Terangkan bagaimana anda akan memperolehi bilangan sinar latar
(c) Lakarkan graf aktiviti-masa bagi suatu unsur radioaktif. Tunjukkan bagaimana separuh hayat boleh ditentukan daripada graf yang anda lakarkan. (d) Huraikan satu eksperimen untuk menunjukkan model pereputan suatu unsur radioaktif.