Fisika Inti dan Radioaktivitas

Oleh: Malik Huda (Kelas XII IPA)

Presentasi ini dibuat dengan menampilkan link-link yang akan mengantarkan para pengguna kepada bahasan yang lebih terperinci. Halaman utama (home) dapat diakses dengan meng-klik judul tiap-tiap sub-bahasan.

Bangkok, 27 Maret 2007

Malik Huda

Halaman Utama:Fisika Inti dan Radioaktivitas ( 5 subbab)

• Struktur Inti

• Stabilitas Inti

• Defek Massa dan Energi Ikat

• Radioaktivitas

• Reaksi Inti

Struktur Inti

1. Simbol Atom

2. Bagian Inti Atom

3. Nuklida

4. Partikel yang Dipancarkan Unsur Radioaktif

1. Simbol Atom

X AZ

•X = nama atom/unsur•Z = nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron •A= nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron•n = A – Z = jumlah neutron

*Catatan:Satuan massa dalam inti atom adalah sma = amu (atomic mass unit)

1 sma = kgCmassa 2712 10.66,112

1

2. Bagian Inti Atom

Inti atom terdiri dari:Proton : bermuatan listrik positif dan

besarnya sama dengan muatan elektronNeutron: tidak bermuatan listrik dan

massanya hampir sama dengan massa proton yaitu 1838 x massa elektron

3. Nuklida

Inti yang mempunyai nomor atom (Z), nomor massa (A), dan waktu paruh tertentu disebut nuklida yang terdiri dari:

Isotop: unsur-unsur yang mempunyai nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda

Isoton: unsur-unsur yang mempunyai jumlah neutron sama tetapi nomor atom berbeda

Isobar: unsur-unsur yang mempunyai nomor massa sama tetapi nomor atom berbeda

4. Partikel yang Dipancarkan Unsur Radioaktif

Proton = inti hidrogen = p = H ; mp = 1,007825 sma (Goldstain)

Neutron = netral = n ; mn = 1,00865 sma (Chadwik)Positron = positif electron = + eElektron = partikel –β = – eDetron = H (mD = 2,014102 sma)Tritium = H (mT = 3,016049 sma)Helium = H (me-3 = 3,016030 sma)Partikel = He /inti helium (mα = 4,002604 sma)Sinar Gamma = foton = γ

11

10

01

01

21

313224

00

Stabilitas Inti

Stabilitas unsur tergantung pada kesimbangan antara jumlah proton dan neutron yang terdapat dalam inti.

Satu unsur dikatakan stabil bila 1 1,5

= jumlah neutron

= jumlah protonUnsur-unsur tidak stabil (unsur radioaktif)

biasanya mempunyai Σn >Σp

p

n

np

Defek Massa dan Energi Ikat

1. Defek Massa

2. Energi Ikat

1. Defek MassaMassa inti atom selalu lebih kecil daripada jumlah massa proton dan neutron yang membentuknya. Defek massa adalah selisih massa nukleon yang membentuk inti dengan massa inti.

Δm = Z. mp + (A-Z) mn – m inti

Δm = defek massa (sma)Z = nomor atommp = massa satu protonn = A-Z = jumlah neutronmn = massa satu neutronm inti = massa inti

2. Energi Ikat

Defek massa dapat menimbulkan energi ikat dalam inti sebesar :

E = Δmc2 atau E=Δm x 931,5 MeV

Bila Δm dalam kg maka E dalam JouleBila Δm dalam sma maka E dalam MeV1sma = 931,5 MeV (mega elektron volt)1eV = 1,6 . 10-19 Joule

Radioaktivitas

1. Pengertian Radioaktivitas

2. Intensitas Sinar Radioaktif

3. Alat-alat Pendeteksi Sinar Radioaktif

4. Peluruhan Zat Radioaktif (Desintegrasi)

5. Waktu Paruh = T

6. Aktivitas Radioaktif

1. Pengertian Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan sambil memancarkan sinar-sinar radioaktif alam yaitu:

1. Sinar- α

2. Sinar- β

3. Sinar- γ

Sinar- α

Terdiri dari inti helium ( He)Bermuatan listrik positifDibelokkan oleh medan magnet maupun medan

listrikDaya tembus kecil tetapi daya ionisasi sangat

besarBila suatu atom memancarkan sinar- α maka

nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang 4

X → He + Y

24

AZ

42

42

AZ

Sinar- β

Terdiri dari electron (– e ) yang berasal dari inti atom

Bermuatan negatifDibelokkan oleh medan magnet maupun medan

listrikDaya tembus lebih besar daripada sinar- α tetapi

daya ionisasi lebih kecil daripada sinar- αBila suatu atom memancarkan Sinar-β maka

nomor atom bertambah satu dan nomor massa tetap X → e + YAZ

01

AZ 1

01

Sinar-γ

Berupa gelombang elekromagnetik yang disebut foton

Tidak bermuatan listrik ( γ) Tidak dibelokkan oleh medan magnet maupun

medan listrikDaya tembus sangat besar dan daya ionisasi

sangat kecilBila suatu unsur memancarkan sinar-γ maka

nomor atom dan nomor massanya tetap X → γ + Y

00

AZ

00

AZ

2. Intensitas Sinar Radioaktif

Bila seberkas sinar radioaktif dilewatkan pada sebuah keping logam maka intensitasnya akan berkurang

I = Io . e xIo = intensitas mula-mulaI = intensitas setelah melewati kepingx = tebal keping μ = koefisien pelemahan

Agar I = Io, maka ketebalan keping x, yang disebut juga half value layer (HVL) yaitu: x=

2

1

693,0

3. Alat-alat Pendeteksi Sinar Radioaktif

Pencacah Geiger MullerKamar Kabut WilsonEmulsi FilmDetektor Sintilasi

4. Peluruhan Zat Radioaktif (Desintegrasi)

Peluruhan adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan. Akibatnya, unsur radioaktif yang meluruh, energi, kuat radiasi, dan massa akan berkurang.

N= No . e t

No = jumlah inti mula-mulaN = jumlah inti yang belum meluruhλ = konstanta peluruhan (1/sekon)t = lama meluruh (sekon)

5. Waktu Paruh = T

Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan agar banyaknya inti yang belum meluruh tinggal setengah dari semula

T= atau N = No dengan n=

693,0 n

2

1

T

t

T= waktu paruht = lamanya berdesintegrasi

6. Aktivitas Radioaktif

Aktivitas radioaktif adalah banyaknya inti yang berdesintegrasi dalam waktu satu detik

R = λN → R = Ro

Ro = λNo

n

2

1

R = aktivitas radioaktifSatuan aktivitas = 1 Curie = 3,7.1010 partikel/detik (Becquerel)1 Rutherford (Rd) = 10 Becquerel

Reaksi Inti

1. Reaksi

2. Macam-macam Reaksi Inti

3. Penerapan (Reaktor Atom)

1. Reaksi

Pada reaksi inti berlaku hukum kekekalan muatan dan kekekalan energi sehingga berlaku:

Nomor atom sebelum dan sesudah reaksi sama

Nomor massa sebelum dan sesudah reaksi sama

2. Macam-macam Reaksi Inti

Radioaktivitas alamPenembakan Inti Atom Reaksi Fusi

Radioaktivitas alam

Radioaktivitas alam adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan sambil memancarkan sinar-sinar radioaktif alam seperti sinar-α, sinar-β, dan sinar-γ

Penembakan Inti Aatom

Penembakan inti atom dengan partikel-partikel yang juga berasal dari inti atom dengan kecepatan sangat tinggi akan menyebabkan terjadinya perubahan susunan pada inti tersebut yang terdiri dari:a. Transmutasi Intib. Radioaktivitas Buatanc. Reaksi Fisid. Reaksi Berantai

Transmutasi Inti

Transmutasi inti adalah peristiwa berubahnya suatu inti atom menjadi inti baru yang stabil

Contoh: N + He → O + H 147

42

178

11

Radioaktivitas Buatan

Radioaktivitas buatan adalah peristiwa berubahnya suatu inti atom menjadi inti baru yang tidak stabil (bersifat radioaktif)

Reaksi Fisi

Reaksi fisi adalah peristiwa pembelahan inti berat menjadi dua bagian yang lebih ringan sambil melepaskan energi yang sangat besar

Contoh: U + n → Ba + Kr + 3 n + energi

23592

10

14456

8936

10

Reaksi Berantai

Pada reaksi fisi selalu dihasilkan neutron baru yang jumlahnya lebih besar dari neutron penembaknya. Neutron yang baru ini akan digunakan untuk menembak inti baru lagi sehingga terjadi reaksi fisi berantai

Contoh:Reaksi fisi terkendali adalah reaktor atomReaksi fisi tidak terkendali adalah bom atom

Reaksi Fusi

Reaksi fusi adalah peristiwa penggabungan beberapa inti ringan menjadi inti berat sambil melepaskan energi yang sangat besar. Reaksi fusi ini merupakan sumber energi di matahari dan bintang-bintang. Reaksi fusi belum dapat dikendalikan.

Contoh reaksi fusi:Bom hidrogenReaksi di matahari

3. Penerapan (Reaktor Atom)

Reaktor AtomReaktor atom adalah tempat terjadinya fisi berantai yang

terkendaliGuna Reaktor Atom

Menghasilkan neutron yang digunakan untuk membuat radio isotop

Sumber energi kalor untuk pembangkit tenaga listrikKomponen Utama Reaktor

Batang kendali (control rod): untuk mengendalikan jumlah neutron

Moderator: untuk memperlambat gerak neutronShielding : untuk melindungi pekerja diari radiasiBahan bakar: Uranium atau Plutonium