MAKALAH FISIKA : Konsep dan Aspek Radioaktivitas
Shinfa
Auliya Ary Rahayu
NIM
: 210343606408
Fisika
untuk Bioteknologi
Program
Studi Bioteknologi Offering B
2021/2022
I.
Uraian Materi
Radioaktivitas adalah
kemampuan atau proses inti atom yang tak stabil menjadi inti yang stabil dengan
melepas partikel sub-atomik energik atau
sinar radiasi elektromagnetik.. Proses perubahan ini disebut dengan peluruhan.
Saat peluruhan inti atom yang tak-stabil mengalami perubahan menjadi inti atom
yang lain, atau dapat dikatakan berubahnya suatu unsur radioaktif menjadi unsur
yang lain.
a) A .Sinar
radioaktif
Sinar-sinar yang
dipancarkan pada proses ini disebut dengan sinar radioaktif. Bedasarkan
partikel penyusunnya sinar radioktif meliputi
partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi
gamma (gelombang elektromagnetik gelombang pendek).
o - Sinar Alfa (Sinar α). Sinar alfa terdiri
atas dua proton dan dua neutron. Sinar ini memiliki daya ionisasi dan memiliki
daya tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif. Dapat dibelokkan
oleh medan listrik dan medan magnet. Mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di
udara dan 102 mm di dalam logam dan merupakan inti He.
1) - Sinar
Beta (Sinar β). Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yang berasal
dari inti atom. Sinar beta mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar
alfa. Namun memiliki daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa. Dapat
dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
o - Sinar Gamma (Sinar γ). Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang terpancar dari inti atom dengan energi sangat tinggi yang tidak memiliki massa dan muatan. Peluruhan sinar gamma tidak menyebabkan perubahan nomor atom maupun massa atom. Tidak memiliki jangkauan maksimal di udara, sehingga semakin jauh dari sumber intensitasnya maka semakin kecil. Mempunyai daya ionisasi paling lemah namun mempunyai daya tembus yang terbesar. Tidak belok dalam medan listrik maupun medan magnet.
b) B. Peluruhan
radioaktif
o - Peluruhan sinar alfa
Pada peluruhan alfa
energi yang dibebaskan akan menjadi energi kinetik partikel alfa dan inti anak.
Inti anak memiliki energi ikat per nukleon yang lebih tinggi dibandingkan
induknya. Peluruhan alfa menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa
berkurang empat, sehingga sebuah inti baru akan terbentuk.
Persamaan peluruhan sinar alfa
Contoh peluruhan sinar alfa
o - Peluruhan sinar beta
Salah satu bentuk peluruhan sinar beta adalah peluruhan neutron. Neutron akan meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino. Antineutrino merupakan partikel netral yang mempunyai energi, tetapi tidak memiliki massa. Bentuk lain peluruhan sinar beta adalah peluruhan proton. Proton akan meluruh menjadi neutron, positron, dan neutrino. Neutrino memiliki sifat yang sama dengan antineutrino. Peluruhan sinar beta bertujuan agar perbandingan antara proton dan neutron di dalam inti atom menjadi seimbang sehingga inti atom tetap stabil. Jika inti radioaktif memancarkan sinar beta (β) maka nomor massa inti tetap (jumlah nukleon tetap), tetapi nomor atom berubah.
- Proses peluruhan sinar beta
- Contoh peluruhan sinar
beta
c) Aktivitas radioaktif
Jumlah atom suatu bahan radioaktif yang meluruh per
satuan waktu disebut dengan aktivitas radioaktif. Kita dapat merumuskan
aktivitas radioaktif dengan persamaan :
A = - (dN/dt)
N adalah jumlah inti radioaktif dan t adalah waktu
peluruhan. jumlah inti atom radioisotop yang meluruh sebanding dengan selang
waktu dt selama peluruhan, dengan tetapan kesebandingan λ , yang dinamakan
tetapan radioaktif sebagai ukuran laju peluruhan, yang tergantung pada jenis
radioisotop, dan tidak tergantung keadaan sekitarnya, serta tidak dipengaruhi
oleh apapun.
Sehingga, peluruhan radioaktif dapat dituliskan dalam
persamaan:
- (dN/dt) = λ . dt
Persamaan ini dapat diselesaikan dengan persamaan
berikut :
a) d) Satuan
radioaktivitas
Satuan SI radioaktivitas
adalah becquerel (Bq), merupakan aktivitas sebuah radionuklida yang meluruh
dengan laju rata-rata satu transisi nuklir spontan per sekon. Sehingga
1 Bq = 1 peluruhan/sekon
Satuan yang lama adalah curie (Ci), di mana 1 curie
setara dengan 3,70 × 1010 Bq, atau 1 Ci = 3,7 × 1010 Bq.
b) e) Waktu
paruh
Waktu paruh merupakan
waktu yag diperlukan oleh zat radioaktif untuk berkurang menjadi setengah dari
jumlah semula, sehingga kita dapat ditentukan jumlah unsur yang masih tersisa
setelah selang waktu tertentu. Waktu paruh setiap unsur berbeda beda.
Dari pers. 3a dapat diketahui :
untuk t = T ----------> N = ½ N0
sehingga, ½ N0 = N0. e-λt
λ .T = ln 2
λ = 0,693/T
T = 0,693/T
...................................................... (4)
Dari pers.4 kita dapat menententukan jumlah inti
radioaktif setelah peluruhan dengan persamaan:
II.
Fenomena Pada Bidang Bioteknologi
Radioisotop merupakan suatu isotop yang tidak stabil
atau radioaktif dari sebuah unsur yang dapat berubah massa atomnya, dengan
memberikan radiasi. Radioisotop memiliki banyak manfaat dalam kehidupan
manusia. Radioisotop banyak digunakan didalam penelitian biologi dan
kedokteran. Penggunaan isotop radioaktif digunakan untuk memberikan label dan
mendeteksi suatu rantai gen atau protein seiring dengan perkembangan ilmu
Bioteknologi. Radioisotop digunakan secara meluas untuk kepentingan penelitian
semata hingga pada aplikasi praktis di lapangan. Radioisotop yang sering
digunakan pada umumnya adalah 3H, 32P dan 35S. Para peneliti tentunya harus
menentukan isotop yang akan digunakan dalam penelitian karena masing-masing
memiliki spesifisitas yang berbeda.
Misalnya untuk memberikan label rantai
DNA harus menggunakan isotop 32P,
sedangkan untuk melabel protein digunakan 35S. Dalam labotaorium penelitian
modern, terutama laboratorium biologi molekuler dan bioteknologi, banyak di
temukan sarana khusus untuk melakukan penelitian dengan isotop. Di siapkan tim
khusus guna mengawasi keamanan lingkungan di sekitar laboratorium tersebut dan diadakan
berbagai penyuluhan dan peraturan untuk melindungi peneliti dan orang disekitarnya
untuk menghindari bahaya radioaktif di beberapa negara maju. Penelitian dengan
radioisotop tentunya harus dikerjakan oleh orang-orang yang telah terlatih
karena banyak dijumpai beberapa kecelakaan karena kurangnya pengetahuan dan
pengalaman dalam pengunaan radioisotop
sebagai materi biohazard. Oleh karena itu, khususnya di Indonesia lembaga
seperti Batan sebaiknya membuat berbagai standarisasi yang diperlukan bagi
suatu laboratorium yang menggunakan isotop sebagai salah satu materi dalam
penelitian.
Salah satu penerapannya adalah DNA
Probing yang merupakan proses melacak suatu rantai atau fragmen DNA atau RNA
yang menjadi target dengan menggunakan rantai DNA yang komplementer. DNA yang
komplementer inilah yang disebut "gene probe". Probe DNA harus dilabel
dengan isotop radioaktif 32p untuk mendeteksi adanya ikatan komplementer dua
serta DNA tersebut. Dari pengalaman yang ada ikatan komplementer antara serat
DNA target dengan DNA probe menjadi spesifik dan akurat, sehingga dapat di
deteksi antara lain dengan isotop tersebut, dan akan didapatkan alat yang amat
akurat untuk memantau serat DNA yang saling berpasangan. Teknik ini disebut DNA-DNA
hibridisasi atau DNA-RNA hibridisasi. Dengan majunya penelitian bioteknologi,
berbagai usaha dilakukan untuk melabel hibridisasi tersebut dengan berbagai
bahan Non-radioaktif seperti biotin, biotin-avidin kompleks dan lainnya. Namun,
banyak ahli masih mempertahankan isotop karena sensitifitasnya yang tinggi.
Kelemahan probing dengan isotop hanyalah bahwa penelitian dengan isotop harus
dikerjakan pada tempat yang khusus, dan masa paruh 32p yang pendek yaitu hanya
14 hari.
III.
Teknologi dalam Bidang Bioteknologi
Positron emission tomography atau yang disebut dengan PET Scan adalah
teknologi canggih di dunia kedokteran.
PET Scan adalah tes pencitraan yang dapat memungkinkan dokter memeriksa
penyakit yang terdapat pada organ maupun jaringan tubuh manusia. Pemeriksaan
ini menerapkan sinar radioaktif, dengan menyuntikkan radioisotop kedalam vena,
melalui infus. Radioisotop akan menyebar ke dalam darah kemudian masuk dalam
organ tubuh. Radioisotop yang telah berada dalam organ akan dipindai dengan
mesin PET dan akan tergambar representasi organ tubuh dan kelainannya.
Alat ini akan memindai dan melihat aktivitas pada area dalam organ atau
jaringan tertentu yang menunjukkan adanya aktivitas kimia yang tinggi. Jika
ditemukan aktivitas kimia yang lebih tinggi, maka area penyakit tersebut akan
muncul sebagai titik terang pada PET scan.
Gambar tersebut menunjukkan hasil
pemindaian PET pada pasien sebelum dan sesudah kemoterapi. Setelah pengobatan
kemoterapi, pada pemindaian menunjukkan berkurangnya kelaianan pada organ dalam
pasien, yang berarti pasien mengalami kemajuan.
IV.
Contoh Soal dan Pembahasannya
Inti Ra dengan nomor atom 88 dan nomor massa 226
melepas 1 elektron. memiliki waktu paruh 1,6 x 103 tahun. Jumlah inti 3 × 1016.
Berapakah aktivitas inti pada saat itu?
Penyelesaian:
Besaran yang diketahui:
N = 3 × 1016
T = (1,6 × 103 th)(3,16 × 107 s/th
T = 5,1 × 1010 s
sehingga:
λ = 0,693/T
λ = 0,693/(5,1 x 105 s) = 0,14 ×
10-10 = 1,4 × 10-11/s
A = λ . N
A = (1,4 × 10-11)(3 × 1016)
A = 4,2 × 105 peluruhan/s
A = 4,2 Bq
V.
Permasalahan Kontekstual pada Bidang bioteknologi,
Solusi Penyelesaiannya dan Desain Miniatur Teknologi Penyelesaiannya :
pestisida adalah zat
kimia ataupun bahan jasad renik maupun virus yang digunakan untuk mencegah hama
penyakit yang dapat merusak tanaman yang mengganggu hasil pertanian. Tidak
hanya hama, pestisida juga mampu memberantas tanaman pengganggu atau yag biasa
disebut dengan gulma. Selain itu, Pestisida juga dapat mencegah hama-hama air
selain hama darat dan binatang pengganggu seperti ular.
Sayangnya banyaknya efek
samping yang timbul dari penggunaan
isektisida seperti serangga yang menjadi kebal dan juga meninggalkan residu
yang beracun pada tanaman. Teknologi serangga mandul adalah teknologi yang
banyak diterapkan untuk menggantikan penggunaan insektisida.
Teknik serangga mandul
dilakukan dengan meradiasi serangga menggunakan radiasi gamma untuk
memandulkannya. Serangga jantan yang mandul tersebut kemudian dilepas dalam jumlah
yang besar pada daerah terserang hama. Saat serangga jantan yang mandul kawin
dengan serangga betina, maka tidak akan terjadi proses perkembang biakan atau
tidak akan memiliki keturunan. Dengan melepaskan serangga jantan mandul secara
berulang,, populasi hama serangga akan turun secara mencolok. Teknologi ini
banyak diterapkan secara intensif di banyak negara penghasil pertanian seperti
Amerika Selatan.
I.
Contoh Artikel yang Sesuai Sebagai
Rujukkan
3. https://www.alodokter.com/kenali-efek-samping-ct-scan-di-sini
Komentar
Posting Komentar