Fisika Inti Atom

download Fisika Inti Atom

of 27

Transcript of Fisika Inti Atom

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    1/27

    PENDAHULUAN

    A. Latar Belakang

    Sifat utama (kecuali massa) dari atom, molekul dan zat padat semuanya dapat dirunut

    dari kelakuan elektron atom, bukan pada kelakuan intinya. Akan tetapi inti sendiri

    tidak bisa dipandang kurang penting dalam skema besar dari benda.Misalnya

    keberadaan berbagai unsur timbul karena kemampuan inti untuk memiliki muatan

    listrik multi rangkap, dan informasi tentang kemampuan ini merupakan persoalan

    sentral dalam fisika.Lebih lanjut lagi, energi yang memberi kekuatan untuk

    berlangsungnya eolusi semesta yang berkesinambungan semuanya dapat dirunut

    pada reaksi nuklir dan transformasi nuklir.!an juga, energi nuklir mempunyai

    penerapan penting pada pemakaian di bumi. "eaktor fusi nuklir merupakan salah satu

    sumber energi alternatif masa depan yangmenggunakan bahan bakar yang tersedia

    melimpah, sangat efisien, bersih dari polusi, tidakakan menimbulkan bahaya

    kebocoran radiasi dan tidak menyebabkan sampah radioaktif yangmerisaukan seperti

    pada reaktor fisi nuklir. Sejauh ini reaktor fusi nuklir masih belum dioperasikan

    secara komersial."eaktor#reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk

    menghasilkan energi (listrik)merupakan reaktor fisi nuklir. !alam reaktor fisi nuklir

    energi diperoleh dari pemecahan satuatom menjadi dua atom.!alam reaktor#reaktor

    fisi nuklir konensional, neutron lambat yangmenumbuk inti atom bahan bakar

    (umumnya $ranium) menghasilkan inti atom baru yangsangat tidak stabil dan hampir

    seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah neutrondan energi yang

    besar.%ecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif dengan&aktu

    paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada

    lingkungan.!alam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu intibaru.!alamsuatu reaktor fusi, inti#inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan

    tritium) bergabungmenjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar

    energi."eaksi fusi ini sejenisdengan reaksi yang terjadi di dalam inti matahari dan

    bersifat jauh lebih bersih, lebih aman.lebih efisien dan menggunakan bahan bakar

    yang jauh lebih berlimpah dibandingkan denganreaksi fisi nuklir.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    2/27

    STRUKTUR INTI ATOM DAN RADIOAKTIVITAS

    Model Atom 'ohr#"utherford telah memberikan pengertian pada kita mengenai

    struktur atom yang terdiri dari satu inti yang bermuatan positif dengan elektron bergerak

    mengelilingiinti atom. %enemuan ini telah merangsang para fisika&an untuk melanjutkan

    penelitian tentang atom. !alam pembahasan mengenai masalah struktur atom, inti#inti

    atom dipandang sebagai massa titik dan muatan titik. nti atom memba&a semua muatan

    positif dan hampir seluruh massa atom sehingga merupakan pusat gerak elektron serta

    sangat mempengaruhi susunan atom terutarna le&at interaksi oulomb dengan elektron#

    elektronnya. %ercobaan#percobaan hamburan partikel oleh "utherford menunjukkan

    bah&a pada jarak lebih besar 1014

    m .nti atom ada yang bersifat stabil ada juga yangbersifat radioaktif.nti radioaktif memancarkan radiasi berupa *, + atau radiasi dalam

    proses menuju ke keadaan yang stabil.

    A. STRUKTUR INTI

    1. Penyusun IntMenurut model atom 'ohr#"utherford, inti atom ierdiri dari muatan

    positif.-leh "utherford disimpulkan bah&a inti atom terdiri dari proton#

    proton.%ara fisika&an menganggap bah&a inti atom tidak hanya terdiri dari proton

    saja tetapi juga netron. etronlah yang rnenyebabkan massa atom lebih besar dari

    massa total proton dalam inti.Misalnya pada atom karbon di atas, jumlah proton /.

    0elebihan / massa proton adalah disebabkan karena mereka mempunyai / buah

    netron dalam inti. 1adi jelaslah sekarang mengapa massa atom lebih besar

    dibandingkan dengan jumlah massa total proton dalam inti. %enjelasan ini sangat

    masuk akal dan .sukar untuk disanggah.sehingga semenjak itu para fisika&an

    sepakat rnenyimpulkan bah&a partikel pembentuk inti atom adalah !r"t"n dan

    netr"n.nti tersusun dari proton dan nutron, obserabel dasar inti adalah muatan,

    massa, spin dan momen magnet inti.

    a. Pr"t"n

    Melalui percobaan seperti yang dilakukan oleh 2homson untuk menentukan

    nilai 34m elektron.%ara fisika&an berhasil menghitung 34m unruk proton. !ari

    hasil ini mereka berhasil menghitung massa proton yaitu sekitar 567/ massa

    electron.'erdasarkan muatannya yang positif dan, massanya yang jauh lehih

    besar dari massa electron, proton merupakan kandidat yang paling kuat sehagai

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    3/27

    partikel pembentuk inti atom. Melalui pengamatan spektrum atom hidrogen

    "utherford menyimpulkan bah&a proton merupakan inti atom dari atom

    hidrogen.0emudian "utherford membuat pernyataan bah&a proton merupakan

    pembentuk dari semua inti atom.

    #. Neutr"n

    %ada tahun 5879, 1ames had&ick mengatakan bah&a yang menumbuk

    proton adalah partikel bermassa yang netral (neutron).Menurut dia hanya

    partikel yang bermassa cukup besar yang dapat menedang proton dengan keras

    sehingga energy kinetic proton dapat menjadi sangat besar.Suatu inti : secara

    simbolis dituliskan sebagai dengan z adalah nomor atom yaitu sama dengan

    cacah proton dalam inti sedang A disebut nomor massa yang merupakan jumlah

    dari cacah proton ; dan cacah neutron atau ; < = A.

    Semua atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan neutron yang

    dikandungnya.1umlah proton dalam inti setiap atom suatu unsur disebut nomor

    atom (;).

    Gambar 1. Struktur inti atom.

    !alam suatu atom netral jumlah proton sama dengan jumlah elektron, sehingga

    nomor atom juga menandakan jumlah elektron yang ada dalam atom. omor

    massa (A) adalah jumlah total neutron dan proton yang ada dalam inti atom suatu

    unsur. Secara umum sebuah inti atom dinotasikan>

    XAZ

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    4/27

    XZA

    1umlah neutron dalam suatu atom sama dengan selisih antara nomor massa dan

    nomor atom, atau A ? ;. Sebuah atom memiliki tiga komponen dasar yang sangat

    penting yaitu elektron, proton, dan neutron.

    Misalnya > nuklida Fe2656

    , ini berarti memiliki >

    1umlah proton = ; = 9/

    1umlah neutron = A ? ; = @/ ? 9/ = 7

    1umlah elektron = ; = 9/ (untuk atom netral)

    1) Isotop

    sotop yaitu suatu nuklida yang mempunyai nomor atom sama tetapi nomor

    massa berbeda. ontoh>C59/ ,

    C57/ dan

    C5B/ .Setiap karbon mempunyai nomor atom

    / tetapi nomor massanya berbeda#beda. !ari contoh tersebut dapat dikatakan

    bah&a &alaupun unsurnya sama belum tentu nomor massanya sama. sotop dari

    unsur#unsur yang radioaktif disebut radioisotop, sedangkan nuklidanya disebut

    radionuklida.

    2) Isobar

    sobar yaitu suatu nuklida yang mempunyai nomor massa sama tetapi nomor

    atomnya berbeda. ontoh> Na9B

    55 dan Mg9B

    59

    3) Isoton

    soton yaitu suatu nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama. ontoh> CaBA

    59

    danK78

    58 yang sama#sama memiliki jumlah neutron 9.

    $. Muatan Dan Massa Int

    %roton adalah inti isotop hidrogen teringan bennuatan positif yang besamya

    sama dengan muatan elektron. eutron adalah partikel netral, tak bennuatan listrik

    dengan massa sama dengan massa proton. 0arena tak bennuatan listrik maka tidak

    dapat menimbulkan efek ionisasi secara langsung dan hanya dapat dideteksi dan

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    5/27

    diidentifikasi secara tidak langsung, kehadiran neutron dihipotesakan oleh %auli

    baru teruji di tahun 5879 oleh 1. had&ick yang mendemonstrasikan sifat#sifat

    dasarnya dalam beberapa eksperimen reaksi inti.

    Massa suatu atom berhubungan erat dengan jumlah elektron, proton, dan

    neutron yang dimiliki atom tersebut. 'erdasarkan perjanjian internasional, satu

    atom dari isotop karbon (disebut karbon#59) yang mempunyai enam proton dan

    enam neutron memiliki massa tepat 59 satuan massa atom (sma). Atom karbon#59

    ini dipakai sebagai standar, sehingga satu satuan massa atom didefinisikan sebagai

    suatu massa yang besarnya tepat sama dengan seperduabelas massa dari satu atom

    karbon#59. Massa satu atom karbon#59 = 5 sma.

    5 sma = massa satu atom karbon#59 4 59 = 5,//@/ C 5 #9Dkg

    Satuan massa atom juga dapat dinyatakan berdasarkan prinsip kesetaraan massa

    dan energi yang dikemukakan oleh Einstein. Sehingga diperoleh>

    ( )( )M!

    !"#

    smkg#m$% @,875

    45A/,5

    45A.75A//A@/,558

    969D9 ===

    Massa proton dan neutron dalam satuan massa atom ( sebesar 5459 massa isotop )

    adalah masa proton mp = 5,D 9D/ /7 F , 6 u

    energi rehat proton (mp9) = 876,9@/ F ,@ MeG

    massa neutron mn = 5, 6, //@ B F , B u

    energi rehat neutron (mp9) = 878,@@ F ,@ MeG

    dengan 5 u = satuan massa atom = 875,@ MeG4c9 = 5,//@B9 H 5#9D kg

    %roton dan neutron mempunyai massa yang hampir sama, selisihnya tidak

    lebih besar dari 5 I, keduanya mempunyai energi rehat kurang lebih 878 MeG.

    0arena proton bermuatan listrik, massanya dapat diukur langsung secara

    eksperimen dengan spektograf massa, sedang pengukuran massa neutron

    dilakukan secara tidak langsung. Massa inti tidak sama dengaan ; kali massa

    proton ditambah kali massa neutron, melainkan lebih kecil dari nilai

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    6/27

    tersebut.Sebagai penyusun inti, proton dan neutron yang berinteraksi jangkau

    pendek dan serupa tersebut dinamakan nucleon.

    nti atom merupakan partikel yang memiliki massa dan bermuatan positif.

    Sifat#sifat utama dari atom secara keseluruhanakan memengaruhi sifat zatnya.

    &abl 1. Massa dan muatan partikl subatom

    %artikel Massa (g)Muatan

    oulomb Satuan Massa

    Elektron 8,5878 H 5#96 # 5,/99 H 5#98 #5

    %roton 5,/D9/9 H 5#9B < 5,/99 H 5#98

    mi = ;.mp< (A ? ; ) mn...................................... (5)

    !engan mp adalah massa proton dan mn adalah massa neutron. 'erdasarkan

    pengukuran diperoleh hasil bah&a massa inti atom lebih kecil daripada massa

    nukleon. Menurut hukum kesetaraan massa dan energi, besarnya defek massa

    dinyatakan>

    m = ;.mp< (A ? ; ) mn? mi ................................. (9)!efek massa atau susut massa timbul karena untuk menyusun inti diperlukan

    energi yang mengikat semua nukleon, yang disebut energi ikat (binding energy),

    yang diperoleh dari massa inti. 'erdasarkan teori relatiitas Einstein mengenai

    kesetaraan antara massa dan energi diberikan oleh>

    JE = (Jm). c9........................................................ (7)

    dengan c adalah kecepatan cahaya.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    7/27

    !erek massa Jm dinyatakan dalam sma, maka energi ikat Je dirumuskan> JE

    = Jm (875 MeG4sma)

    '. (ar)*ar Int

    Eksperimen hamburan "utherford membuktikan bah&a inti mempunyai

    ukuran dan bentuk.Golume inti berbagai atom mempunyai nilai yang berbanding

    lurus dengan banyaknya nukleon yang dikandungnya. Kal ini berarti kerapatan

    nukleonnya hampir sama dalam bagian dalam inti. nti atom tidak mempunyai

    permukaan yang jelas.Meskipun demikian, sebuah inti atom tetap mempunyai

    jari#jari rata#rata. 1ari#jari inti bergantung pada massa, jumlah proton, dan neutron.

    1ari#jari inti dirumuskan secara empiris sebagai suatu pendekatan, yaitu>

    " = ". A547...................................................... (B)

    dengan>

    A = nomor massa atom

    " = jari#jari inti (fm)

    " = 5,9 C 5#5@m

    nti suatu atom telah kita anggap sebagai bola.2etapi, pada kenyataannya

    beberapa inti atom mempunyai distribusi muatan tidak simetri bola.-leh karena

    olume bola berbanding lurus dengan " 7, maka persamaan (B) menunjukkan

    bah&a olume inti berbanding lurus dengan nomor massanya. 0arena itu, untuk

    semua inti kecepatannya berbanding lurus dengan A" 7, sehingga dengan

    pendekatan tertentu, semua inti mempunyai kerapatan yang sama, yaitu>

    = m4

    7

    7

    B'

    m

    =

    ..(@)

    0erapatan inti mempunyai nilai konstan di bagian dalam inti dan nilai

    tersebut akan berkurang menuju nol di seluruh daerah permukaan yang kabur.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    8/27

    Sifat#sifat kimia karbon ditentukan oleh enam muatan negatifnya. !alam

    atom karbon#59, inti juga mempunyai enam neutron, yang massanya kira#kira sama

    dengan proton, membuat bilangan massa atom 59.

    +"nt", S"al 1 -

    'erapakah kerapatan inti dari N

    %enyelesaian>

    !engan anggapan inti berbentuk bola, maka olumenya

    G = B47 O "7,

    sehingga>

    . Kesta#lan Int

    %ada umumnya, inti yang memiliki nukleon yang lebih besar memiliki

    tingkat stabilitas inti yang rendah.Sehingga, tingkat stabilitas suatu inti ternyata

    tidak selalu ditentukan oleh besarnya energi ikat inti.0estabilan suatu inti atom

    dapat dilihat dari perbandingan antara jumlah proton dan jumlah neutron di dalam

    intinya (4;).

    0estabilan inti atom ditentukan oleh jumlah proton dan netron didalam

    inti.!ari 5@ inti yang telah diketahui, hanya F B inti yang stabil. Pambar di

    ba&ah ini menunjukkan diagram #;, yang menyatakan hubungan antara jumlah

    proton () dan jumlan netron (;) untuk sejumlah inti stabil.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    9/27

    nti#inti tidak stabil ini secara spontan akan melakukan peluruhan untuk

    menuju daerah kestabilan inti dengan memancarkan partikel radioaktif.

    $ntuk atom ringan ( ; Q 9 ), inti stabil jika = ; atau 4; = 5

    $ntuk atom berat ( 9 Q ; Q 67 ) , inti stabil jika 4; = 5,/

    2idak ada inti stabil untuk ; R 67

    0omposisi jumlah proton dan neutron di dalam inti atom sangat mempengaruhi

    kestabilan inti atom tersebut. nti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah

    proton dan neutronnya sudah seimbang serta tingkat energinya sudah berada pada

    keadaan dasar. 1umlah proton dan neutron maupun tingkat energi dari inti#inti yang

    stabil tidak akan mengalami perubahan selama tidak ada gangguan dari luar.

    Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil bila komposisi jumlah proton dan

    neutronnya Ttidak seimbang atau tingkat energinya tidak berada pada keadaan

    dasar. %erlu dicatat bah&a komposisi proton dan neutron yang Tseimbang atau

    Ttidak seimbang di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama ataupun tidak

    sama. Setiap inti atom mempunyai Tkesetimbangan yang berbeda.

    Secara umum, kestabilan inti#inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama

    dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti#inti berat terjadi bila jumlah

    neutron maksimum 5,@ kali jumlah protonnya. 2abel periodik merupakan suatu

    tabel yang mencantumkan semua kemungkinan posisi nuklida baik yang stabil

    maupun yang tidak stabil.uklida#nuklida yang tidak stabil disebut sebagai

    radionuklida.

    nti#inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan

    neutronnya yang tidak seimbang ataupun karena tingkat energinya yang tidak

    berada pada keadaan dasarnya, cenderung untuk berubah menjadi stabil. 'ila

    ketidakstabilan inti disebabkan karena komposisi jumlah proton dan neutronnya

    yang tidak seimbang, maka inti tersebut akan berubah dengan memancarkan radiasi

    alpha atau radiasi beta (+). 0alau ketidakstabilannya disebabkan karena tingkat

    energinya yang berada pada keadaan tereksitasi maka akan berubah dengan

    memancarkan radiasi gamma. %roses perubahan atau transformasi inti atom yang

    tidak stabil menjadi atom yang lebih stabil tersebut dinamakan peluruhan

    radioaktif.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    10/27

    %roses peluruhan radioaktif seringkali harus melalui beberapa intermediate

    (antara) sebelum menjadi inti atom yang stabil. 1adi seringkali suatu radionuklida

    tidak berubah langsung menjadi nuklida yang stabil, melainkan mengalami

    beberapa perubahan lebih dulu menjadi radionuklida yang lain sebelum akhirnya

    menjadi nuklida yang stabil. Misalnya dari nuklida : yang tidak stabil berubah

    menjadi nuklida U yang juga masih tidak stabil kemudian berubah lagi menjadi

    nuklida ; yang stabil.%eluruhan seperti ini dinamakan peluruhan berantai.

    ontohnya adalah 6-5/, 55a99, 9KeB dan /59.'erarti 9KeB dan /5B

    tidaklah stabil atau termasuk radioisotop yang dapat memancarkan zat#zat

    radioaktif. $ntuk inti dengan ; R 9 yang akan stabil jika nilai lebih besar dari ;

    (4; R 5) berarti jumlah netronnya harus lebih banyak dari jumlah proton dalam

    inti.

    Int)nt at"/ rngan, untuk inti#inti atom ringan jika (4;V5), misalnya

    unsur#unsur> 5K9,7K

    /, /59, 6-

    5/. 1ika perbandingan (4;) menyimpang dari 5,

    biasanya merupakan inti yang kurang stabil. Sebagai contoh misalnya inti

    atom 5K7, /

    5B, 6-5@.

    Int)nt at"/ #erat, untuk inti#inti atom berat stabil jika (4;)V5,@.

    'eberapa contoh isotop yang stabil adalah 9/We@/, 69%b

    96. Lihatlah gambar

    diba&ah iniX

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    11/27

    Gambar 2. Gra(ik ubungan antara *umla nutron dan *umla proton

    %ada gambar 5, lingkaran#lingkaran terisi menyatakan inti#inti stabil dan

    lingkaran#lingkaran terbuka menyatakan inti#inti radioaktif. %erhatikan, misalnya,

    bah&a Henon (;=@B) mempunyai isotop 9/ isotop, 8 diantaranya stabil dan 5D

    radioaktif. Setiap isotop Henon mempunyai @B proton dan @B elektron.

    Pta Kesta#lan Int At"/, uklida, %erbandingan %roton dan eutron,

    Elektron, %ositron, "adioaktif, ontoh, $nsur 0imia # $nsur#unsur dengan nomor

    atom rendah dan sedang kebanyakan mempunyai nuklida stabil maupun tidak

    stabil (radioaktif). ontoh pada atom hidrogen, inti atom protium dan deuterium

    adalah stabil sedangkan inti atom tritium tidak stabil.Yaktu paruh tritium sangat

    pendek sehingga tidak ditemukan di alam.%ada unsur#unsur dengan nomor atom

    tinggi tidak ditemukan inti atom yang stabil.1adi faktor yang memengaruhi

    kestabilan inti atom adalah angka banding dengan proton.

    http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/09/pita-kestabilan-inti-atom-nuklida.htmlhttp://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/09/pita-kestabilan-inti-atom-nuklida.html
  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    12/27

    Gambar 3. +ita Kstabilan ,-ubungan Antara an/akn/a +roton dngan

    an/akn/a Nutron)

    nti#inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron

    terhadap proton agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan.uklida

    yang tidak stabil terdiri dari dua kelompok yaitu sebagai berikut>

    5) $nsur#unsur inti ringan yaitu unsur yang mempunyai nomor atom kurang dari

    9 (; Q 9). Letak unsur#unsur ini pada pita kestabilan berada di atas maupun

    di ba&ah pita kestabilan.

    9) $nsur#unsur inti berat yaitu unsur yang mempunyai nomor atom lebih besar

    dari 67 (; R 67).

    1adi, tidak dikenal nuklida stabil dengan nomor atom lebih besar 67.

    Sebaliknya semua unsur dengan nomor atom kurang atau sama dengan 67,

    mempunyai satu nuklida atau lebih yang stabil kecuali unsur teknisium (; = B7)

    dan prometium (; = /5).

    !aerah di sekitar pita kestabilan, di mana terdapat inti#inti yang tidak

    stabil dapat dibagi dalam tiga daerah, yaitu seperti berikut.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    13/27

    a) 0i atas pita kstabilan

    nti di daerah ini ; Q 67, atau daerah surplus neutron.!i daerah ini inti#inti

    mempunyai 4; (perbandingan neutron dengan proton) besar.$ntuk mencapai

    kestabilan inti, maka inti atom tersebut akan melakukan hal seperti berikut.

    i. Memancarkan neutron ( )

    -leh karena inti atom memancarkan neutron berarti terjadi pengurangan

    nomor massa tetapi nomor atom tetap.

    ontoh >

    nII

    n--

    5

    A

    57/

    @7

    57D

    @7

    5

    A

    B

    9

    @

    9

    +

    +

    ii. Memancarkan partikel elektron ( A

    5 )

    1ika inti atom memancarkan elektron maka akan terjadi penambahan

    proton atau pengurangan neutron. !alam hal ini, partikel neutron berubah

    menjadi proton disertai pemancaran elektron.

    ontoh >

    b) 0i baa pita kstabilan

    nti di daerah ini, ; Q 67 dan 4; (perbandingan neutron dan proton) kecil atau

    surplus proton.$ntuk mencapai kestabilan inti, maka inti atom tersebut akan

    melakukan hal seperti berikut.

    i. Memancarkan positron ( A

    5 )

    %roton berubah menjadi neutron dan memancarkan positron. -leh karena

    memancarkan positron maka akan terjadi pengurangan nomor atom

    sedangkan nomor massanya tetap.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    14/27

    ontoh >

    ii. %enangkapan elektron ( A

    5 ) pada kulit 0

    !alam hal ini terjadi penangkapan elektron pada kulit yang terdekat

    dengan inti yaitu kulit 0.

    ontoh >

    $) 0ara di atas pita kstabilan ,Z 3)

    nti di daerah ini surplus neutron dan proton.$ntuk mencapai kestabilan, inti

    memancarkan partikel alfa. -leh karena itu, nomor atom akan berkurang dua

    sedangkan nomor massa berkurang empat.

    ontoh >

    0. Energ Ikat Int At"/

    Gambar 4. %nrgi ikat pr nuklon unsur5unsur dngan nomor atom

    %ada inti stabil (mantap) terdapat perbedaan antara massa suatu inti dengan

    massapenyusun inti (nukleon). %erbedaan ini disebut defect mass menjadi energi

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    15/27

    ikat inti atom. 0ita dapat memandang energi ikat sebagai energi Ttambahan yang

    diperoleh ketika membentuk sebuah atom dari semua partikel penyusunnya atau

    energi yang harus dipasok untuk memisahkan atom menjadi komponen#

    komponen.

    Kubungan massa atom dan massa inti atom adalah >

    M (atom) = m (inti atom) < ;.me < energy ikat electron

    M (A,;) = m < ;.me < E ikat electron

    1ika diabaikan energi ikat electron dalam atom hydrogen, maka dapat dituliskan

    defect mass (Jm) sebagai berikut>

    'erdasarkan kesetaraan massa dan energi maka Energi kat ('inding Energi) >

    ' (A,;) = Z;mp < mn < ;me ? M(A,;)[9

    Energy ikat per nucleon MeG4nucleon

    !engan M (A,;) = massa atom pada (A,;) tertentu, dapat dilihat pada table

    massa atom

    mK = massa hidrogen = 5,D9D// u = 5,/D9@ H 5#9D kg

    mn = massa netron = 5,6//@B u = 5,/DB6 H 5#9D kg

    0arena itu, besarnya energi yang berhubungan langsung dengan stabilitas inti

    adalah energi ikat per nukleon yang besarnya dapat dihitung melalui persamaan>

    En= E4A

    !engan >

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    16/27

    En= energi ikat per nukleon (MeG)

    E = energi ikat inti (MeG)

    A = jumlah nucleon

    +"nt", S"al $ -

    Massa assa atom adalah 5@,88@ sma\ hidrogen 5,D6 sma\ dan neutron 5,6D

    sma. 2entukan>

    a massa total partikel pembentuk,

    # defek massa,

    2 energi ikat inti oksigen,

    3 energi ikat rata#rata per nukleonX

    %enyelesaian>

    'esaran yang diketahui

    mi= 5@,88@ sma \ mp= mK = 5,D6 sma \ mn= 5,6D sma

    ; = 6

    A = 5/ \neutron = A ? ; = 5/ ? 6 = 6

    a. Massa total nucleon= massa total proton < massa total neutron

    = 6 mp< 6 mn

    = 6 (mp< mn)

    = 6 (5,D6 < 5,6D)

    = 5/,579 sma

    b. m = ;.mp< ( A ? ; ) mn? mi

    = 6 (5,D6) < (5/ ? 6) (5,6D) ? 5@,88@

    = ,57D sma

    c. E = m (875 MeG4sma)

    = (,57D sma) (875,@ MeG4sma)= 59D,/9 MeG

    d. En = E4A = 59D,/9 MeG 4 5/ nukleon = D,8D/9@ MeG4nucleon

    B. RADIOAKTIVITAS

    "adioaktiitas disebut juga peluruhan radioaktif,yaitu peristi&a terurainya

    beberapa inti atom tertentusecara spontan yang diikuti dengan pancaran partikelalfa

    http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/pengertian-radioaktivitas-fisika-jenis-sinar-radioaktif-peluruhan-sinar-alfa-beta-gamma-deret-aktivitas-waktu-paruh-bahaya-radiasi-fisika-contoh-soal-praktikum-jawaban.htmlhttp://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/04/pengertian-radioaktivitas-fisika-jenis-sinar-radioaktif-peluruhan-sinar-alfa-beta-gamma-deret-aktivitas-waktu-paruh-bahaya-radiasi-fisika-contoh-soal-praktikum-jawaban.html
  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    17/27

    (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasigamma (gelombang elektromagnetik

    gelombang pendek).

    Sinar#sinar yang dipancarkan tersebut disebut snarra3"akt&, sedangkan zat yang

    memancarkan sinarradioaktif disebut dengan 4at ra3"akt&.stilah keradioaktifan

    (radioa$ti6it/) pertama kalidiciptakan oleh Marie urie (56/D # 587B), seorang

    ahlikimia asal %rancis.Marie dan suaminya, %ierre urie(56@8 # 58/), berhasil

    menemukan unsur radioaktif baru,yaitu polonium dan radium. Ernest "utherford (56D5

    #587D) menyatakan bah&a sinar radioaktif dapat dibedakanatas sinar alfa yang

    bermuatan positif dan sinar beta yangbermuatan negatif. %aul $lrich Gillard (56/8 #

    585@),seorang ilmu&an %rancis, menemukan sinar radioaktifyang tidak bermuatan,

    yaitu sinar gamma berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktifdibagi menjadi

    tiga, yaitu sinar alfa, sinar beta, dan sinargamma.

    1. Snar Ra3"akt&

    a. Sinar Al(a ,7)

    Sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh unsure radioaktif.Sinar ini

    ditemukan secara bersamaan denganpenemuan fenomena radioaktiitas, yaitu

    peluruhan intiatom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol,dan

    menghasilkan radiasi.Sinar alfa terdiri atas duaproton dan dua neutron.'erikut

    ini adalah sifat alamiahsinar alfa.

    5) Sinar alfa merupakan inti Ke.

    9) !apat menghitamkan pelat film (yang berarti memiliki daya ionisasi). !aya

    ionisasi sinar alfa paling kuat daripada sinar beta dan sinar gamma

    7) Mempunyai daya tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif

    B) !apat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet

    @) Mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 59mm di dalamlogam

    b. Sinar ta ,8)

    Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yangberasal dari inti atom.

    'erikut ini beberapa sifat alamiah sinar beta >

    5) Mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.

    9) Mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    18/27

    7) !apat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet

    $. Sinar Gamma ,9)

    Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetikyang terpancar dari inti

    atom dengan energy yang sangat tinggi yang tidak memiliki massa

    maupunmuatan. Sinar gamma ikut terpancar ketika sebuahintimemancarkan

    sinar alfa dan sinar beta. %eluruhan sinargamma tidak menyebabkan perubahan

    nomor atommaupun massa atom. Sinar gamma memiliki beberapa sifat alamiah

    berikut ini >

    1 Sinar gamma tidak memiliki jangkauan maksimal di udara semakin jauh

    dari sumber intensitasnya makin kecil

    9) Mempunyai daya ionisasi paling lemah.

    7) Mempunyai daya tembus yang terbesar.

    B) 2idak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet

    $. Huku/ Peluru,an Ra3"akt&

    a. Akti6itas 'adiasi

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    19/27

    Aktiitas "adiasi zat radioaktif menyatakan banyaknya initi atom yang meluruh

    per satuan &aktu.Atau disebut juga laju peluruhan inti atom tidak stabil menuju

    inti stabil dengan radiasi sinar#sinar radioaktif. 1ika adalah banyaknya inti

    atom mula#mula, dan A adalah aktiitas radiasi maka diperoleh hubungan

    2anda negatif (#) diberikan karena setiap 5 peluruhan inti atom berkurang

    jumlahnya. Satuan aktiitas radiasi (A) dalam S adalah skonpluru)an

    . $ntuk

    menghormati dan mengenang jasa Kenri 'ec3uerel sekon sebagai penemu

    radioaktiitas didefinisikan >

    !i singkat '3. 0adang#kadang satuan aktiitas radiasi dinyatakan dengan

    urie (i) untuk mengenang jasa Marie urrie sebagai penemu %olonium (%o)

    dan "adium ("a). !i definisikan bah&a 5 i = 7,D H 55'3.

    Misalkan terdapat ozat radioaktif yang belum meluruh. Setelah satu

    periode peluruhan zat radioaktif sisa adalah (t). 'agaimana menghitung (t)N

    gunakan dua pengertian aktiitas radiasi yang dibahas sebelumnya yaitu >

    %ersamaan (9) kita ubah ke bentuk differensial,

    !engan mensubtitusi A = ] bentuk differensial laju peluruhan diperoleh,

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    20/27

    atau

    o\ Aoadalah banyaknya inti yang belum meluruh \ besar aktiitas radiasimula#mula yaitu pada t = s t\ Atadalah sisa inti setelah meluruh \ besar

    aktiitas radiasi setelah peluruhan selama t = t s ] adalah tetapan peluruhan

    (s#5) t adalah lamanya peluruhan.

    !ari persamaan diatas diketahui bah&a peluruhan suatu zat radioaktif

    bergantung pada lamanya peluruhan (t) dan fungsi peluruhannya mengikuti

    fungsi eksponensial. ni menunjukkan bah&a banyaknya zat yang meluruh

    tiap periode peluruhan tidak sama. Wenomena ini dinamakan Kukum%eluruhan "adioaktif yang menyatakan bah&a aktiitas radiasi suatu zat

    radioaktif tidaklah sama pada setiap periode peluruhan.

    +"nt", S"al-

    'erapakah aktiitas dari 5, mg sampel Au#586 yang memiliki tetapan

    peluruhan 9,8D H 5#/s#5N

    %enyelesaian >

    A = ] .

    = 5, mg = 5, H 5#/g H (5 mol4986 g) H (/,9 H 5 9745 mol) = 7,B H

    55@atom

    A = ( 9,8D H 5#/s#5) H (7,B H 55@ atom) = 8,7 H 5/'ec3uerel

    b. :aktu +aru, & ;)

    Yaktu paruh menyatakan lamanya zat radioaktif melakukan peluruhan hingga

    cacah inti yang tersisa adalah setengah dari cach inti mula ? mula. 1adi jika

    inti meluruh selama t = 2 5 maka cacah intiyang tersisa = o4 9. Sehingga >

    /87.A9ln945 ==&

    %ersamaan diatas menyatakan hubungan antara &aktu paruh dengan knstanta

    peluruhan. Secara umum,jika &aktu sudah berjalan selama kelipatan n dari 2

    5 maka cacah inti tak stabil sehingga>

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    21/27

    A9

    5NN

    n

    t

    =

    dengan 945&

    tn=

    %. Trans/utas

    2elah diketahui bah&a adanya perbedaan antara atom yang satu dengan atom

    yang lain semata mata karena hanya perbedaan jumlah proton dan neutron yang

    terdapat dalam inti atom. -leh sebab itu jika jumlah proton dan neutron yang

    menyusun inti dapat kita rubah akan berubalah pula atom itu menjadi atom yang

    lain. merubah atom secara buatan lazim disebut 2"ASM$2AS Pagasan

    merubah inti atom secara buatan dirintis oleh "utherford. %ada tahun 58@8

    "utherford menempatkan preparat radio aktif yang memancarkan sinar didalam

    tabung yang berisi gas niterogen.Setelah selang &aktu tertentu, dalam tabung itu

    terjadi oksigen dan proton."utherford berpendapat ada partikel#partikel yang

    membentur inti atom niterogen sebagai akibat benturan yang amat dasyat, inti

    niterogen terbelah menjadi proton dan oksigen.

    5%5

    9B D5B

    6-5D

    %eristi&a itu dapat dipandang sebagai reaksi inti antara partikel dengan intiniterogen. "eaksi ini lazim dituliskan sebagai berikut >

    9B < D5B65D < 5%5

    !alam reaksi berlaku kekalan massa dan kekekalan muatan. 1umlah nomor massa

    dan nomor atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. %ada tahun 587D

    had&ick menembaki logam berilium dengan partikel#partikel dari unsur

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    22/27

    radioaktif. Kasilnya diperoleh karbon dan partikel netral yang kira#kira sama

    dengan proton. %artikel ini disebut neutron.

    9B

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    23/27

    ada selisih sebesar 6,9788#6,@9 =,56D8 sma

    =5D,B878 MeG

    0etika diukur energi kinetik kedua atom Ke diperoleh sebesar 5D, MeG

    Suatu persesuaian yang cukup baik.

    b) &ransmutasi dngan dtron /ang dipr$pat.

    57A9D < 5K

    959Mg9@

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    24/27

    5Py = ,5 joule4 kg

    5Py = 5 rad

    %ersamaan dosis penyerapan ! = M

    %

    E = energi yang diberikan oleh radiasi pengion, satuannya joule.

    M =massa materi yang menyerap energi, satuannya kg

    ! = dosis penyerapan, satuannya Py atau rad.

    . Man&aat Ra3"s"t"!

    a. idang kdoktran

    #575 > 2erapi penyembuhan kanker 2iroid, mendeteksi kerusakan

    pada kelenjar gondok, hati dan otak.

    %u#976 > energi listrik dari alat pacu jantung

    2c#88 ^ 2i#95 > Mendeteksi kerusakan jantung

    a#9B > Mendeteksi gangguan peredaran darah

    :e#577 > Mendeteksi %enyakit paru#paru

    %#79 > %enyakit mata, tumor dan hati

    We#@8 > Mempelajari pembentukan sel darah merah

    r#@5 > Mendeteksi kerusakan limpa

    Se#D@ > Mendeteksi kerusakan %ankreas

    2c#88 > Mendeteksi kerusakan tulang dan paru#paru

    Pa#/D > Memeriksa kerusakan getah bening

    #5B > Mendeteksi diabetes dan anemia

    o#/ > Membunuh sel#sel kanker

    b. idang -idrologi.

    Mempelajari kecepatan aliran sungai.

    Menyelidiki kebocoran pipa air ba&ah tanah.

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    25/27

    $. idang iologis

    Mempelajari kesetimbangan dinamis.

    Mempelajari reaksi pengesteran.

    Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

    d. idang prtanian.

    %emberantasan hama dengan teknik jantan mandul, contoh > Kama kubis

    %emuliaan tanaman4pembentukan bibit unggul, contoh > %adi

    %enyimpanan makanan sehingga tidak dapat bertunas, contoh > kentang dan

    ba&ang

    . idang Industri

    %emeriksaan tanpa merusak, contoh > Memeriksa cacat pada logam

    Mengontrol ketebalan bahan, contoh > 0ertas film, lempeng logam

    %enga&etan bahan, contoh > kayu, barang#barang seni

    Meningkatkan mutu tekstil, contoh > mengubah struktur serat tekstil

    $ntuk mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama mesin

    bekerja

    (. idang Arkologi

    Menentukan umur fosil dengan #5B

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    26/27

    PENUTUP

    A. Kes/!ulan

    Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta a&an

    elektronbermuatan negatif yang mengelilinginya.nti atom mengandung campuran

    proton yangbermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada

    Kidrogen#5 yang tidakmemiliki neutron). Elektron#elektron pada sebuah atom terikatpada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Mayoritas massa atom berasal dari proton dan

    neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa

    Massa sebuah inti stabil selalu lebih kecil daripada massa gaungan nukleon#nukleon

    pembentuknya.Selisih massa antara gabungan massa nucleon#nukleon pembentuk inti

    denganmassa inti stabilnya disebut defek massa (mass defect). Energi yang diperlukan

    untuk memutuskan inti menjadi proton#proton dan neutronn#neutron pembentuknya

    disebut Enegiikat inti (bindyng energy).%erubahan ini disebut reaksi inti.%eluruhan

    radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti."adioaktiitas ditemukan oleh ahli

    fisika %erancis Kenri 'ec3uerel. %eluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak

    dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh,

    melainkan ia dapat meluruh se&aktu &aktu. !ikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi

    nuklir dan reaksi fisi nuklir."eaksifusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti

    atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang

    bersih."eaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom

    lainnya, dan menghasilkan energi dan atombaru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi

    elektromagnetik.

    B. Saran

    Sesuai penjelasan diatas, sesungguhnya mempelajari fisika inti dapat memba&a

    manfaat bagi kehidupan sehari#hari, pemahaman kita menjadi lebih baik terhadap

    alamsekitar dan berbagai proses yang berlangsung di dalamnya lebih baik dan juga

    jadimempunyai kemampuan untuk mengolah bahan alam menjadi produk yang lebih

  • 8/9/2019 Fisika Inti Atom

    27/27

    bergunabagi manusia. -leh karena itu saran kami sebaiknya ilmu pengetahuan yang

    sudah ada dapat lebih dikembangkan lagi dengan tanggung ja&ab didalamnya.