Tugasan Fizik II Isotop

  • Published on
    07-Sep-2015

  • View
    10

  • Download
    7

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Tugasan Fizik

Transcript

IZAZULIANA MUHZAN (821212105292001)HBSC4303 FIZIK II

SEKAPUR SIRIH

Alhamdulillah, ucapan syukur ke hadrat Ilahi kerana dengan izinNya dapat saya menyiapkan tugasan ini dengan jayanya.Saya menjulang sepenuh penghargaan dan terima kasih kepada tutor saya, En. Jailani bin Jamaludin kerana beliau banyak membantu memberikan tunjuk ajar dan berkongsi maklumat dalam menyiapkan tugasan ini.

Di kesempatan ini juga, saya ingin mengucapkan ribuan terima kasih kepada rakan-rakan seperjuangan yang sudi berkongsi ilmu dan maklumat dalam menyiapkan tugasan fizik kali ini.

Akhir sekali, diharap tugasan ini dapat memenuhi kehendak soalan dan semoga mendapat pertimbangan yang sewajarnya serta diharapkan agar tugasan ini dapat memberikan serba sedikit maklumat mengenai Radioisotop dan kegunaanya kepada semua pembaca.

Sekian. Terima Kasih.

ISI KANDUNGANMUKA SURAT

1.0 Pengenalan3 - 5

2.0 Bidang-bidang yang terlibat dalam Radioisotop5 6

2.1 Bidang Perubatan Nuklear

2.2 Bidang Pertanian

2.3 Bidang Arkeologi

2.4 Bidang Perindustrian

3.0 Aplikasi Radioisotop di dalam negara (Malaysia)7 13

3.1 Perubatan

3.2 Pertanian

3.3 Industri

3.4 Arkeologi

3.5 Pemprosesan Makanan

4.0 Aplikasi Radioisotop di 3 negara lain 14 15

4.1 Negara Somalia

4.2 Negara Mozambique

4.3 Negara Kazakhstan

5.0 Impak penggunaan Radioisotop15

5.1 Kesan Positif16 - 17

5.2 Kesan Negatif17 - 18

6.0 Kesimpulan 18

Rujukan19

1.0 Pengenalan

Radioisotop merupakan satu istilah yang jarang kita perkatakan. Istilah ini kebiasaannya hanya diketahui oleh pakar-pakar fizik serta para pelajar yang mempelajari ilmu sains. Radioisotop sebenarnya satu bahan atau unsur yang amat berguna kepada manusia serta kehidupan yang lain terutamanya dalam dunia dan teknologi yang menuju ke arah abad ke 21.

Menurut Siti Hendon dan Rosmawati (Ogos 2014) dalam Modul HBSC4303 Open Universiti Malaysia, menyatakan radioisotop adalah unsur atom yang mengandungi jumlah proton yang sama yang mana bilangan neutron dan nombor nukleon dalam unsur tersebut mungkin berbeza. Isotop adalah atom dari unsur yang mempunyai nombor proton yang sama tetapi nombor nukleonnya yang berbeza.

Menurut maklumat dari http://spmkimia.onlinetuition.com.my/2014/03/isotop.html, isotop-isotop sesuatu unsur ialah atom-atom sesuatu unsur yang mempunyai bilangan proton yang sama, tetapi bilangan neutron yang berbeza. Walaupun bilangan proton dalam atom sesuatu unsur adalah tetap, tetapi kadang kala bilangan neutron mungkin berbeza. Atom-atom yang nombor neutron yang berbeza bagi unsur yang sama itu dipanggil isotop.

Menurut Yeoh Ti Pheng. et.al (2014), isotop ialah atom yang unsur sama yang mempunyai nombor proton yang sama tetapi nombor nukleon yang berbeza. Isotop mempunyai sifat kimia yang sama tetapi berbeza sifat fizikal (seperti jisim atomik, ketumpatan, takat lebur dan takat didih). Isotop boleh dibahagikan kepada dua kelas berdasarkan kestabilan mereka iaitu isotop stabil dan isotop tidak stabil.

Jadual 1 di bawah menunjukkan beberapa contoh isotop.

Jadual 1: Contoh-contoh Isotop

Sumber: Spotlight Galaksi Fizik SPM 2014

Isotop tidak stabil ialah isotop radioaktif kerana nuklei mereka akan mengalami pereputan radioaktif secara spontan sehingga menjadi stabil. Semasa pereputan radioaktif, nuklei isotop tidak stabil akan memancarkan sinar radioaktif. Isotop tidak stabil atau radioaktif juga dikenali sebagai radioisotop.

Radioisotop boleh dibahagikan kepada dua kumpulan, iaitu radioisotop semula jadi dan radioisotop tiruan. Contoh-contoh radioisotop semula jadi ialah hidrogen -3 ( 3 1 H ), oksigen -17 (17 8 O ), radium -226 (22688 Ra ), Uranium -235 ( 23592 U ) dan Uranium -238 (23892 U ). Radioisotop tiruan pula dihasilkan oleh manusia dengan menghentam satu nukleus stabil dengan zarah-zarah, seperti zarah alfa, neutron atau proton. Contoh-contoh radioisotop tiruan ialah natrium -24 (2411 Na ), fosforus -32 (3215 P ), besi -59 (59 26 Fe ) dan iodin -123 (12353 I ).

Radioisotop amat berguna dalam pelbagai bidang seperti dalam bidang perubatan contohnya Kobalt -60 Sinar gamma digunakan untuk menghapuskan sel-sel kanser, dalam bidang pertanian contohnya Karbon -14 digunakan untuk mengkaji proses fotosintesis , bidang arkeologi contohnya Karbon -12 dan Karbon -14 digunakan untuk menentukan umur bahan purba dan dalam bidang perindustrian contohnya Natrium -24 digunakan untuk mengesan bahagian paip yang bocor.

2.0 Bidang-bidang Yang Terlibat Dalam Radioisotop

Isotop suatu unsur ialah atom-atom yang mempunyai bilangan proton yang sama tetapi bilangan neutron yang berlainan. Isotop-isotop mempunyai nombor proton Z yang sama tetapi nombor nukleon a yang berlainan. Radioisotop ialah isotop yang nukleusnya tidak stabil. Radioisotop wujud secara semula jadi atau dihasilkan apabila nukleus stabil dihentam dengan zarah alfa, proton atau neutron.

Radioisotop akan mereput dengan memancarkan sinaran radioaktif atau iaitu zarah alfa, zarah beta atau sinar gama. Ciri-ciri reputan dan sinaran radioaktif yang membolehkan radioisotop mempunyai kegunaan yang luas contohnya bahan radioaktif mereput dengan keaktifan yang semakin berkurangan, bahan radioaktif mengeluarkan sinaran radioaktif, sinaran radioaktif menembusi bahan, sinaran radioaktif menyebabkan pengionan molekul bahan, sinaran radioaktif menyebabkan mutasi sel, dan sinaran radioaktif membunuh sel.

Ciri-ciri yang berlainan bagi radioisotop yang berbeza menentukan kegunaan radioisotop untuk tujuan yang berlainan dalam bidang-bidang seperti bidang perubatan, pertanian, perindustrian, pengawetan makanan dan elektrik.

2.1 Bidang Perubatan Nuklear

Bidang perubatan merupakan salah satu bidang yang banyak menggunakan manfaat daripada radioisotop. Sinar gama yang dipancarkan daripada isotop kobalt -60 digunakan untuk merawat penyakit kanser. Sinar gama akan membunuh sel-sel kanser dalam tisu yang berpenyakit.

Selain itu, tumor otak juga dapat dikesan dengan menyuntikkan bahan radioaktif ke dalam badan pesakit. Sel-sel tumor akan menyerap lebih banyak bahan radioaktif berbanding dengan sel-sel bahagian badan yang lain. Peredaran bahan radioaktif tersebut dapat dikesan dengan menggunakan alat pengesan yang khas.

2.2 Bidang Pertanian

Pada masa sekarang bidang pertanian juga tidak ketinggalan menggunakan manfaat daripada radioisotop. Antaranya seperti Isotop radioaktif fosforus -32 digunakan sebagai penyurih untuk menentukan jumlah dan kadar fosforus yang diserap oleh tumbuhan. Kajian ini boleh digunakan untuk menentukan jenis baja yang paling sesuai untuk sesuatu tumbuhan yang tertentu dengan menggunakan tiub pembilangan Geiger- Mutler.

2.3 Bidang Arkeologi

Arkeologi adalah ilmu yang mempelajari kebudayaan (manusia) masa lalu melalui kajian sistematik atas data-data yang diperolehi yang ditinggalkan. Umur sesuatu benda purba yang mengandungi unsur karbon dapat ditentukan oleh ahli arkeologi dengan menggunakan kaedah pentarikhan.

2.4Bidang Perindustrian

Pada masa sekarang bidang perindustrian memang banyak menggunakan radioisotop dalam pengurusan pengendalian industri contohnya industri membuat enjin kenderaan, pengawetan makanan, industri keluli dan sebagainya.

3.0 Aplikasi Radioisotop Di dalam Negara (Malaysia)

Kegunaan isotop radioaktif adalah berdasarkan sifat-sifat yang dimilikinya. Unsur radioaktif dapat memberikan manfaat dalam berbagai bidang, selain kesan negatif yang ditimbulkan akibat penggunaan unsur radioaktif tersebut.

Menurut maklumat yang diperolehi daripada http://www.majalahsains.com menyatakan teknologi nuklear mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang pertanian, perubatan, perindustrian dan penyelidikan di Malaysia. Pada masa sekarang, Malaysia mempunyai sebuah reaktor penyelidikan yang ditempatkan di Agensi Nuklear Malaysia di Bangi Selangor. Reaktor berkuasa 1 megawatt itu diberi nama Reaktor TRIGA Puspati (RTP) yang telah ditauliahkan pada tahun 1982.

Reaktor ini dapat memancarkan sinaran radioaktif yang dapat mengionkan ion yang berlainan. Radioisotop yang dihasilkan adalah amat berguna kerana ia memancarkan sinaran radioaktif. Sinaran radioaktif yang dipancarkan oleh radioisotop yang berlainan mempunyai kuasa penembusan dan kuasa pengionan yang juga berlainan yang memberikan kegunaanya dalam bidang-bidang yang tertentu.

3.1 Perubatan

Menurut sumber dari Modul HBSC4303 OUM (2014), Radioisotop telah digunakan semenjak 50 tahun yang lalu dalam bidang perubatan untuk dignosis dan bahan terapi. Kebanyakan radioisotop yang digunakan adalah radioisotop yang dibuat secara buatan.

Radiasi yang diberikan oleh radioisotop boleh memberikan maklumat tentang fungsi organ tertentu pesakit. Radioisotop yang dikenali sebagai penyurih radioaktif diberikan kepada pesakit secara suntikan, penyedutan atau secara terus. Pelacak radioaktif biasanya akan memancarkan sinar gamma yang dengan mudah dapat melewati jaringan dalam tubuh pesakit.

Peralatan utama yang digunakan untuk mengesan sinaran dari dalam pesakit dikenali sebagai kamera gamma. Pengesanan sinaran gamma membolehkan organ seperti tiroid, tulang, hati dan jantung akan dikesan sekiranya terdapat sebarang gangguan. Antara beberapa contoh penggunaanya ialah Natrium-24 disuntik ke dalam aliran darah pesakit untuk mengesan lokasi bekuan darah di dalam saluran darah, Iodin-131 digunakan untuk mengesan dan merawat kelenjar tiroid hiperaktif, dan Fosforus-32 digunakan untuk mengesan tumor otak.

3.2 Pertanian

Menurut maklumat yang diperolehi daripada Dewan Kosmik Edisi September 2011, menyatakan radioisotop dan sinaran mengion banyak digunakan dalam bidang pertanian terutamanya dengan memberikan penekanan utama untuk meningkatkan hasil pelbagai tanaman; pengurusan tanah dan baja dengan bijak; pembangunan teknik yang tepat dan jitu untuk meningkatkan kualiti dan kuantiti tanaman; pembangunan kaedah berkesan untuk kawalan penyakit dan hama serangga; kesihatan dalam pengeluaran hasil ternakan serta pengurusan air yang efisien untuk tujuan aktiviti pertanian. Usaha-usaha ini telah banyak di jalankan oleh pihak MARDI dan PUSPATI.

Radioisotop banyak digunakan sebagai penyurih atau lebih dikenali sebagai teknik radiopengesan terutamanya dalam kajian yang berkaitan dengan metabolisme haiwan, pengambilan nutrisi oleh tumbuhan melalui baja dan menjejaki pergerakan air untuk meningkatkan kualiti sistem pengaliran. Teknik radiopengesan banyak digunakan dalam kajian ke atas hubungan tanah dengan tanaman untuk tujuan peningkatan pengeluaran makanan, keselamatan dan menjamin bekalan makanan.

Radioisotop yang biasa digunakan sebagai penyurih dalam bidang pertanian dan penternakan ialah fosforus-32 (32P), nitrogen-15 (15N), kalium 42 (42K), karbon-14 (14C), sulfur-3S (35S), ferum-59 (59Fe), iodin-131 (131I), tritium (3H) dan klorin-35 (35C1). Sinaran mengion digunakan untuk mengubah genetik bijih benih yang lebih dikenali sebagai teknik mutasi aruhan tumbuhan, iaitu bijih benih atau bahagian tertentu tumbuhan akan diaruh oleh sinaran mengion dos rendah seperti yang dijalankan keatas tanaman hiasan, padi, pisang, jagung, kacang tanah, kacang soya, dokong, kelapa sawit dan lain-lain.

Selain itu, teknik sinaran mengion digunakan untuk mengawal serangga perosak melalui teknik pemandulan serangga. Serangga perosak atau bakteria boleh dibunuh apabila didedahkan kepada sinaran radioaktif seperti sinar gama. Bagi sesetengah kes, serangga perosak yang didedahkan kepada dos rendah sinar gama untuk mengawal populasi serangga perosak. Pendedahan kepada sinar gama dapat mensterilkan serangga perosak dan memberhentikan pembiakannya. Sinaran mengion yang biasa digunakan ialah sinar-X, sinaran gama yang terhasil daripada kemudahan penyinaran gama yang menggunakan punca radioaktif kobalt-60 (60CO) dan sesium-137 (137Cs).

Lain-lain penggunaan sinaran mengion ialah mengitar semula sisa pertanian melalui proses pemecahan komponen polimer asli untuk mendapatkan produk bernilai tinggi. Sebagai contoh, pensterilan sisa selulosa daripada kelapa sawit untuk digunakan sebagai substrak untuk penanaman cendawan dan menghasilkan makanan haiwan serta baja komposit.

3.3 Industri

Penggunaan sinar-X, sinaran gama, neutron dan elektron telah banyak membantu dalam meningkatkan kualiti dan produktiviti industri. Pengunaanya juga dapat menyelesaikan pelbagai masalah yang berkaitan dengan ketahanan, keutuhan sesuatu bahan yang tidak dapat diselesaikan oleh mana-mana kaedah lain.

Antara industri yang mendapat faedah secara langsung daripada teknologi nuklear atau radioisotop ialah industri petroleum, kimia, automobil, kapal terbang, pembuatan, pemprosesan dan pengangkutan. Dalam perindustrian, antara contoh penggunaanya ialah Natrium-24 digunakan untuk mengesan kebocoran pada paip air bawah tanah.

Natrium-24 akan ditambahkan ke dalam air dalam air paip. Selepas itu satu tiub GM akan digerakkan ke atas paip air bawah tanah. Kebocoran akan dapat dikesan apabila bacaan yang tinggi dikesan oleh meter disebabkan kehadiran zarah yang dipancarkan oleh natrium-24.

Rajah 2: Mengenal pasti kebocoran paip air bawah tanah

Sumber: http://google.image

Selain mengesan kebocoran paip bawah tanah, radioisotop yang memancarkan sinaran radioaktif digunakan dalam sistem kawalan kualiti seperti mengawal ketebalan kertas yang dihasilkan di kilang kertas seperti rajah di dalam rajah 3.

Rajah 3 : Mengesan ketebalan kertas (radioisotop)

Sumber : Fizik Spotlight SPM

Radioisotop P memancarkan sinaran yang mempunyai kuasa penembusan yang lebih tinggi berbanding dengan sinaran yang dipancarkan oleh radioisotop Q. Sinaran yang dipancarkan oleh P adalah cukup kuat untuk menembusi kertas. Sinaran yang dipancarkan oleh Q adalah cukup lemah dihalang oleh kepingan kertas dengan ketebalan yang standard.

Pada keadaan biasa, pengesan A boleh mengesan sinaran radioaktif, tetapi pengesan B tidak boleh. Jika ketebalan sekeping kertas lebih rendah daripada ketebalan standardnya, sinaran yang dipancarkan oleh Q akan menembusi kepingan kertas dan pengesan B akan mengesan sinaran radioaktif. Ini akan menghidupkan penggera untuk menunjukkan kertas itu lebih nipis dan terkeluar daripada lingkungan tertentu dan jika kepingan kertas itu tebal, sinaran yang dipancarkan oleh P tidak menembusi kertas dan pengesan A tidak dapat mengesan sebarang sinaran radioaktif; ini akan menghidupkan penggera yang satu lagi untuk menunjukkan kertas itu tebal dan terkeluar dari lingkungan tertentu.

3.4 Arkeologi

Dalam bidang arkeologi, karbon-14 digunakan untuk menentukan umur fosil. Kehidupan haiwan dan tumbuhan mengambil masuk atom karbon-14 ke dalam tubuh mereka melalui makanan dan pernafasan. Apabila haiwan atau tumbuhan ini mati, mereka tidak mengambil masuk lagi karbon-14.

Oleh kerana karbon-14 tidak stabil, ia akan mereput secar...