Reputan Radioaktif dan Separuh Hayat

(a) Reputan radioaktifReputan radioaktif proses perubahan atom-atom yang tak stabil menjadi lebih stabil diikuti dengan pembebasan sinaran radioaktif.Proses ini berlaku secara spontan dan rawak.

Terdapat tiga jenis reputan radioaktif:

Reputan Alfa

Reputan alfa menghilangkan dua neutron dan dua elektron.Akibatnya nukleus yang baru mengalami pengurangannombor atom sebanyak dua dan nombor atom sebanyak empat.

A A - 4 4 X Y + HeZ Z - 2 2

Reputan Beta

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 A 0 X Y + eZ Z + 1 -1

Reputan Gama

Reputan gama membebaskan tenaga dalam bentuk sinaran elektromagnet dan menyebabkan jumlah tenaga menjadi lebih rendah.Akibatnya nukleus baru yang terbentuk tidak mengalami perubahan nombor atom dan nombor jisim tetapi adalah lebih stabil.

A A X Y + Z Z Contoh 1

238 234 U Th + Q

92 90

Tentukan nombor atom dan nombor jisim Q

Penyelesaian

Contoh 2

Lengkapkan persamaan berikut:-

210 0 Pb Bi + e82 -1

Penyelesaian

Contoh 3Apabila 232 Th mereput kepada 208 Pb , 90 82

proses ini melibatkan pengeluaran zarah alfa dan zarah beta. Berapakah bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dikeluarkan adalah ,

Penyelesaian

(b) Separuh Hayat

TakrifMasa yang diambil oleh untuk setengah bilangan atom@jisim@ aktiviti berkurang daripada nilai asalnya.

Bilangan atom yang tinggal = (1/2)n No

PELAJARAN 3

di mana n = bilangan separuh hayat No= bilangan atom asal.

Apabila diplotkan graf aktiviti lawan masa grafnya adalah berbentuk eksponen:

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 5

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 6Suatu unsur radoaktif mempunyai separuh hayat 200 minit.Carikan tempoh masa bagi 87.5% daripada atom unsur itu menyusut?

Penyelesaian

Contoh 7Sebuah 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 8Sebuah 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

Berdasarkan graf di atas,tentukan separuh hayat.

Penyelesaian

(c)Eksperimen untuk menunjukkan model pereputan radioaktif

Catkan 200 kubus kayu yang serupa pada satu mukanya sahajaMasukkan kesemua 200 kubus ke dalam sebuah kotak.Gongcangkan kotak dan taburkan semua kubus di atas permukaan meja.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 didapati bilangan atom yang aktif menyusut terhadap masa.

1 210 Po 286 Pb + x 84 82

Persamaan di atas menunjukkan susutan radioaktif bagi atom Polonium 210 Po 84

X ialah,

A Sinar gama B Zarah betaC Zarah alfa D proton

2 40 K 40Ca + x 19 20

Persamaan di atas mewakili reputan kalium.X ialah

A proton B zarah alfaC zarah gama D elektron

3214 Pb 214 Bi + 0 X + Y

82 83 -1

Persamaan di atas mewakili susutan radioaktif plumbum.Apakah X dan Y dalam persamaan di atas?

X YA B C D

4 Nukleus 216 Po susut dengan mengeluarkan 84

satu zarah alfa.Nukleus yang terhasil itu susut lagi dengan mengeluarkan zarah beta.Proses ini menghasilkan nukleus baru,

A 213Pb B 212 Hg 82 80

C 212Bi D 213 TI 83 81

5 Suatu nukleus 208J menyusut dengan 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

TUTORIAL 3

A 200K B 200 K 84 86

C 202K D 204 K 86 84

6 234 M menyusut kepada 218 N , dan 90 92

proses ini melibatkan pengeluaran zarah alfa dan zarah beta,maka bilangan zarah alfa dan beta yang dikeluarkan adalah,

Zarah alfa Zarah betaA 4 6B 4 8C 4 10D 10 4

7 Satu nuklida 232 V mereput kepada 220 W 92 90

dengan memancarkan zarah alfa dan zarah beta. Berapakah bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dipancarkan?

A 4 zarah- dan 3 zarah -B 3 zarah- dan 4 zarah -C 4 zarah- dan 4 zarah -D 3 zarah- dan 3 zarah -

8 Separuh hayat adalah

A Masa bagi aktiviti bahan radioaktif diseparuhkan

B Masa bagi elektron-elektron hilang casnya separuh

C Masa bagi isipadu elemen menjadi separuhD 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?

10 Dalam satu eksperimen untuk mencari separuh hayat bagi isotop radioaktif, keputusan berikut diperolehi.

Keaktifanbilangan per minit

410 290 200 140 95 69

Masa / minit

0 2 4 6 8 10

Nilai anggaran bagi separuh hayat bagi isotop radioaktif tersebut adalah

A 2 minit B 4 minitC 6 minit D 8 minitE 10 minit

11

Masa / s Keaktifan / bilangan sesaat

0 32040 16380 82120 x160 20

Jadual menunjukkan keaktifan satu sumber radioaktif diukur dalam tempoh 160 s.Nilai x yang paling sesuai adalah

A 60 B 51C 45 D 39E 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?

A 20 B 24C 32 D 60E 120

13 Satu punca radioaktif mempunyai 240 bilangan per minit dan separuh hayat 4 hari.Berapakah bilangan per minit selepas 16 hari kemudian?

A 7.5 B 15C 20 D 30E 60

14 Rajah menunjukkan graf keaktifan-masa untuk suatu unsur radioaktif. Selepas 12 jam keaktifan unsur adalah

A 4 bilangan per saatB 8 bilangan per saatC 16 bilangan per saatD 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 16C 1 D 1 32 64

16 Suatu unsur radiaktif mempunyai separuh hayat 8 jam.Selepas 24 jam peratus yang sudah mereput adalah

A 12.5 % B 25.0%C 50. 0% D 87.5 %

17 Suatu unsur radioaktif mempunyai separuh hayat 8 saat dan pencatatmerekodkan 60 bilangan per saat.Berapakah bilangan persaat 24 saat sebelumnya?

A 15 B 30C 120 D 240E 480

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 3200 tahun B 6400 tahunC 8000 tahun D 12800 tahunE 19200 tahun

19 Suatu unsur radioaktif mempunyai separuh hayat 12 jam.Berapa lamakah akan diambil untuk 75% daripada atom unsur itu menyusut?

A 6 jam B 12 jamC 24 jam D 30 jamE 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?

A 1 jam B 3 jamC 6 jam D 9 jamE 12 jam

21Unsur P Unsur Q

Separuh hayat 10 hari 5 hariJisim asal 1 g 2 g

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 5 hari B 10 hariC 15 hari D 20 hariE 25 hari

22 238 U 234 Th 234 Pa 234 U 92 90 91 92

230 Th 226 Ra 90 88

(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.

.................................................................

(b) 234 Pa menyusut menjadi 234 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

234Pa ialah 32 g 91

Berapakah jisim 234 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

Bacaan skala

Bilangan per minit padatiap-tiap minit

0 01 4571 45712 7903 33323 10157 22544 11860 17035 13117 12576 14075 9587 14726 6518 15158 4329 15408 25010 15597 189

(a) (i) Lukiskan satu graf bilangan per minit bertentangan masa dalam minit.

(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 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

(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.