Lompat ke isi

Kalium-40

Ensiklopedia Pengetahuan Universitas Islam Sultan Agung
Potassium-40

Kalium-40 (K) merupakan isotop radioaktif alami utama dari unsur kalium yang memiliki waktu paruh sangat panjang, yaitu sekitar 1,248 miliar tahun. Isotop ini menyusun sekitar 117 [[Notasi bagian per#Bagian per juta|]] dari kalium alami, sehingga kalium alami bersifat radioaktif, meskipun tingkat radioaktivitasnya sangat lemah. Waktu paruh tersebut jauh lebih pendek dibandingkan usia Bumi, sehingga fraksi K pada awal sejarah Bumi jauh lebih besar daripada saat ini.

K mengalami empat jalur peluruhan radioaktif yang berbeda, mencakup ketiga jenis utama peluruhan beta:

Kedua bentuk peluruhan melalui penangkapan elektron juga menghasilkan foton tambahan.[6] Foton-foton ini dipancarkan ketika elektron dari kulit atom bagian luar berpindah mengisi kekosongan pada kulit bagian dalam yang ditinggalkan oleh elektron yang ditangkap oleh inti atom. Energi total peluruhan menuju argon adalah sekitar 1,51 MeV.[7]

Peluruhan EC dari K menjelaskan melimpahnya argon (sekitar 1%) di atmosfer Bumi, serta mengapa Ar jauh lebih dominan dibandingkan isotop-isotop argon lainnya.

Penanggalan kalium–argon

K memiliki peran yang sangat penting dalam penanggalan kalium–argon (K–Ar). Argon merupakan gas mulia yang pada umumnya tidak bereaksi atau membentuk senyawa dengan unsur lain. Oleh karena itu, ketika suatu mineral terbentuk – baik dari batuan cair (magma) maupun dari zat-zat yang terlarut dalam air – mineral tersebut pada awalnya tidak mengandung argon, meskipun terdapat argon di lingkungan sekitarnya. Namun, apabila mineral tersebut mengandung sejumlah kecil kalium, maka peluruhan isotop K akan menghasilkan Ar yang baru terbentuk dan tetap terperangkap di dalam mineral tersebut. Karena laju perubahan K menjadi Ar telah diketahui, maka umur sejak mineral itu terbentuk dapat ditentukan dengan mengukur perbandingan jumlah atom K dan Ar yang terdapat di dalamnya.

Argon yang terdapat di atmosfer Bumi terdiri atas sekitar 99,6% Ar. Sebaliknya, argon yang terdapat di Matahari – dan kemungkinan juga pada materi awal yang membentuk planet-planet – sebagian besar berupa Ar, sedangkan Ar jumlahnya kurang dari 15%. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar argon di atmosfer Bumi berasal dari peluruhan K menjadi Ar yang kemudian keluar dari batuan dan akhirnya terakumulasi di atmosfer.

Kontribusi terhadap radioaktivitas alami

Peluruhan K di mantel Bumi merupakan sumber panas radiogenik terbesar ketiga, setelah Th dan U. Hingga kini, jumlah sumber-sumber radiogenik di inti luar dan inti dalam Bumi, yang berada di bawah mantel, masih belum diketahui secara pasti. Namun, telah diusulkan bahwa radioaktivitas yang cukup besar di inti Bumi (1–2 TW) mungkin disebabkan oleh tingginya kandungan U, Th, dan K.[8][9]

K merupakan sumber terbesar radioaktivitas alami pada hewan, termasuk manusia. Tubuh manusia dengan massa sekitar 70 kg mengandung sekitar 140 g (atau 126 g[10]) kalium, sehingga mengandung sekitar K.[11] Peluruhan isotop ini menghasilkan sekitar 3.850[12] hingga 4.300[13] peluruhan radioaktif per detik (becquerel) secara terus-menerus sepanjang hidup orang dewasa (dan jumlahnya lebih sedikit pada anak-anak karena kandungan kaliumnya lebih rendah).[14][15] Konsentrasi normal K di dalam tubuh manusia setara dengan sekitar 55 Bq per kilogram, yang memberikan dosis efektif sekitar 0,2 mSv per tahun ke seluruh tubuh. Ini merupakan sumber radiasi internal terbesar bagi manusia, diikuti oleh sekitar 0,12 mSv per tahun yang berasal dari nuklida dalam rantai peluruhan uranium dan torium, serta sekitar 12 μSv per tahun yang berasal dari C.[16]

Dosis ekuivalen pisang

K is terkenal karena penggunaannya dalam konsep dosis ekuivalen pisang, yaitu satuan tidak resmi yang digunakan terutama dalam pendidikan untuk membandingkan dosis radiasi dengan jumlah radiasi yang diterima seseorang setelah memakan satu buah pisang. Apabila sebuah pisang dengan berat 120 gram mengandung 350 mg kalium per 100 gram, maka pisang tersebut mengandung sekitar 420 mg kalium. Jika tubuh manusia mengandung sekitar 126 gram kalium, dan kalium tersebut memberikan dosis efektif sebesar 200 μSv per tahun (seperti dijelaskan sebelumnya), maka secara teoritis kalium dalam satu buah pisang akan menambah dosis sebesar (0,420/126)200 ≈ 0,67 μSv per tahun. Perhitungan ini didasarkan pada asumsi bahwa seluruh radiasi yang dihasilkan oleh K diserap oleh tubuh. Asumsi tersebut sebagian besar benar karena sebagian besar radiasi yang dipancarkan berupa radiasi beta-minus yang memiliki daya tembus sangat pendek. Apabila waktu paruh biologis kalium dianggap 38 hari (nilai ini bergantung pada jumlah kalium yang dikonsumsi setiap hari), maka dosis efektif yang terakumulasi selama periode tersebut adalah (0,67)(38/365)/ln(2)⇔0,1 μSv. Nilai sekitar 0,1 μSv inilah yang disebut sebagai "dosis ekuivalen pisang". Dengan nilai tersebut, satu dosis ekuivalen pisang setara dengan sekitar 1% dari paparan radiasi harian rata-rata yang diterima oleh penduduk Amerika Serikat.[17] Namun, dalam kenyataannya, memakan satu buah pisang tidak benar-benar menambah dosis radiasi sebesar 0,1 μSv, karena konsentrasi kalium di dalam tubuh diatur secara ketat oleh mekanisme fisiologis. Akibatnya, kadar kalium dalam tubuh tidak akan tetap meningkat selama berminggu-minggu setelah mengonsumsi sebuah pisang.

Lihat pula

Catatan

Pranala luar

Referensi

  1. ↑ Disebut juga sinar gama karena dipancarkan akibat transisi yang terjadi pada inti atom
  2. ↑ M. Stukel. Rare 40K Decay with Implications for Fundamental Physics and Geochronology. Physical Review Letters. 2024. Vol. 131 (5). doi:10.1103/PhysRevLett.131.052503.
  3. ↑ L. Hariasz. Evidence for ground-state electron capture of 40K. Physical Review C. 2024. Vol. 108 (1). doi:10.1103/PhysRevC.108.014327.
  4. ↑ Physicists Observe Rare Nuclear Decay of Potassium Isotope. Sci.News. 8 Mei 2024.
  5. ↑ D. W. Engelkemeir. Positron Emission in the Decay of K. Physical Review. 1962. Vol. 126 (5). hlm. 1818. doi:10.1103/PhysRev.126.1818.
  6. ↑ Disebut juga sinar-X karena dipancarkan sebagai akibat transisi elektron antar tingkat energi
  7. ↑ CRC Handbook, Edisi ke-49, 1968-1969.
  8. ↑ A. Wohlers. A Mercury-like component of early Earth yields uranium in the core and high mantle Nd. Nature. 2015. Vol. 520 (7547). hlm. 337–340. doi:10.1038/nature14350.
  9. ↑ V. Rama Murthy. Experimental evidence that potassium is a substantial radioactive heat source in planetary cores. Nature. 2003. Vol. 423 (6936). hlm. 163–5. doi:10.1038/nature01560.
  10. ↑ Internal Source of Radiation. Nuclear-power.com.
  11. ↑ Radioactive Human Body. Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations.
  12. ↑ Nick Connor. What is Potassium-40 – Characteristics – Half-life – Definition. Radiation Dosimetry.
  13. ↑ The Radioactivity of the Normal Adult Body. rerowland.com.
  14. ↑ Jumlah peluruhan radioaktif per detik dalam suatu massa K ditentukan oleh jumlah atom yang terdapat dalam massa tersebut, kemudian dibagi dengan umur rata-rata atom K dalam satuan detik. Jumlah atom dalam 1 gram K diperoleh dengan membagi konstanta Avogadro () dengan berat atom K (39,96 g/mol), sehingga diperoleh sekitar per gram. Seperti halnya pada setiap proses peluruhan eksponensial, umur rata-rata suatu atom sama dengan waktu paruhnya yang dibagi dengan logaritma alami dari 2, atau sekitar detik.
  15. ↑ S. Bin Samat. The K activity of one gram of potassium. Physics in Medicine and Biology. 1997. Vol. 42 (2). hlm. 407–13. doi:10.1088/0031-9155/42/2/012.
  16. ↑ Internal Source of Radiation. Nuclear-power.com.
  17. ↑ Nick Connor. What is Banana Equivalent Dose – BED – Definition. Radiation Dosimetry. 14 Desember 2019.

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29477974 (2026-07-20T02:38:07Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Gambar pada artikel ini bersumber dari Wikimedia Commons dan mengikuti ketentuan lisensi masing-masing berkas. Mohon gunakan konten dan media secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.


Diperoleh dari "https://wiki.unissula.ac.id/index.php?title=Kalium-40&oldid=18907"