Oleh ADI GUNAWAN | XII IPA 2

FISIKA INTI DAN RADIOAKTIVITAS

1- Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang -

"…Dan Kami ciptakan besi yang padanya terdapat kekuatan yang hebat dan berbagai manfaat bagi manusia ...."

(Al Qur'an, 57:25)

Inti atom terdiri atas proton dan neuron yang sering disebut nukleon.

Proton bermuatan listrik positif sedangkan neutron tidak bermuatan listrik.

Jumlah proton sama dengan jumlah elektron, sehingga atom bersifat netral.

1. Struktur Inti

Massa proton = 1,67252 . 10-27 kgMassa neutron = 1,67482 . 10-27 kg

Lambang Unsur

Dengan : X = nama atom / unsur Z = nomor atom = jumlah proton & elektron A = nomor massa = jumlah proton & neutron

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

a. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (mempunyai nomor atom sama), tetapi mempunyai nomor massa atom berbeda.

b. Isobar adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (berbeda nomor atom), tetapi mempunyai nomor massa sama.

c. Isoton adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunya jumlah neutron yang sama.

2. Isotop, Isobar, dan Isoton

Stabilitas unsur tergantung pada keseimbangan antara jumlah proton (Z) dan jumlah neutron (n) yang terdapat dalam inti. Suatu unsur dikatakan stabil jika :

3. Stabilitas Inti

Jika suatu inti atom berada di sebelah kiri daerah stabil, ia akan memancarkan partikel beta ( ). Jika ia berada di sebelah kanan, maka ia akan memancarkanparikel pasitron ( +) atau menangkap partikel beta. Unsur-unsur yang tidak stabil disebut unsur radioaktif

-

a. Proton dan neuron dapat berkumpul dalam suatu inti atom karena adanya energi ikat inti.

b. Enegi ikat terjadi dalam inti disebabkan oleh adanya penyusutan massa pada inti. Dengan demikian, massa ini akan lebih kecil daripada jumlah massa proton dan neutron pembentuknya.

c. Penyusutan massa inti yang disebabkan oleh adanya perubahan massa inti menjadi energi ikat yang disebut defek massa.

4. Defek Massa dan Energi Ikat

Defek massa ditentukan dengan rumus

Dengan : m = defek massa (sma) Z = nomor atom = jumlah proton mp = massa satu proton = 1,007825 sma (Goldstain) n = A – Z = jumlah neutron mn = massa satu neutron = 1,00865 sma (Chadwick) minti = massa inti (sma)

d. Energi ikat inti dapat ditentukan dengan rumus :

atau Dengan : c = kecepatan cahaya (3 . 108 m/s) 1 sma = 931 MeV 1 eV = 1,6 . 10-19 Joule

Radioaktivitas adalah pemancaraan sinar-sinar radioakftif secara spontan dengan disertai peluruhan inti atom menjadi inti yang lain.

A. Sinar-sinar RadioaktifSinar alfa (sinar )

Terdiri atas inti Helium ( ).Bermuatan listrik positif.Dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik.Daya tembus kecil tetapi daya ionisasi sangat besar. Jika suatu atom memancarkan sinar , maka nomor atom

berkurang dua dan nomor massa berkurang 4.

5. Radioaktivitas

Sinar beta (sinar )Terdiri atas elektron ( ) yang berasal dari inti atom.Bermuatan listrik negatif.Diblokkan oleh medan magnet maupun medan listrik.Daya tembusnya lebih dari sinar - daya ionisasinya kurang

dari sinar .Jika suatu atom memancarkan sinar , maka nomor atom

bertambah satu dan nomor massa tetap.

Sinar gamma (sinar )Berupa gelombang elektromagnetik yang disebut foton.Tidak bermuatan listrik.Tidak dibelokkan oleh medan magnet maupun medan

listrikDaya tembus sangat besar dan daya ionisasi sangat kecil.Jika suatu atom memancarkan sinar maka nomor atom

dan nomor massanya tetap.

B. Intensitas Sinar RadioaktifJika seberkas sinar radioaktif dilewatkan pada sebuah keping logam dengan ketebalan x, maka intensitasnya akan berkurang dan memenuhi persamaan :

Dengan : I0 = intensitas sinar radioaktif sebelum melewati keping I = intensitas sinar radioaktif setelah melewati keping. x = tebal keping e = bilangan natural = 2,71828 = koefisien pelemahan

Jika I = ½ I0 , maka ketebalan keping x disebut Half Value Layer (HVL), yaitu :

C. Alat Deteksi (Detektor)Detektor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya suatu sumber atau unsur radioaktif. Beberapa detektor di antaranya :

1. Pencacah Geiger Mueller2. Kamar Kabut Wilson3. Emulsi Film4. Pencacah Sintilasi

D. Peluruhan Radioaktif Peluruhan adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan. Unsur-unsur radioaktif selalu meluruh untuk menuju ke keadaan stabilnya. Proses peluruhan inti-inti dapat dituliskan dalam bentuk :

Dengan : No = jumlah inti mula-mula Nt = jumlah inti yang belum meluruh = konstanta peluruhan (S-1) t = waktu meluruh (s)

Apabila banyaknya inti yang belum meluruh tinggal setengah dari jumlah inti mula-mula (Nt = ½ N0), maka waktu yang diperlukan disebut waktu paro ( ), dan dirumuskan sebagai :

Rumus peluruhan dapat pula dirumuskan sebagai :

Reaksi inti adalah perubahan-perubahan yang terjadi di dalam inti atom. Pada setiap reaksi-reaksi inti selalu berlaku :

a. Hukum kekekalan momentumb. Hukum kekekalan energic. hukum kekekalan nomor atomd. hukum kekekalan nomor massa

Macam-macam reaksi inti adalah sebagai berikut :a. Radiokativitas alamb. Penembakan inti

6. Reaksi Inti

Inti atom dapat mengalami perubahan melalui cara penembakan inti atom dengan suatu partikel dasar atu dengan inti atom lain.Penembakan inti atom dapat mengakibatkan terjadinya

Transmutasi intiTransmutasi inti adalah reaksi inti yang terjadi karena inti atom suatu unsur ditembak dengan suatu partikel subatomik, sehinga berubah menjadi inti atom unsur baru yang stabil.

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

Reaksi FisiReaksi fisi adalah peristiwa pembelahan inti menjadi dua inti baru yang disertai dengan beberapa neutron dan energi yang sangat besar.

Reaksi FusiReaksi fusi adalah reaksi yang terjadi antara dua inti atom unsur ringan (nomor atomnya kurang dari 5) yang begabung menjadi satu inti yang lebih besar dengan disertai pembebasan energi yang sangat besar.

Reaktor atom atau reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi fisi berantaiyang terkendali. Sebuah reaktor merupakan sumber energi yang berupa kalor.Menurut kegunaannya, reaktor nuklir dibedakan menjadi :

Reaktor daya, yaitu reaktor yang dapat menghasilkan tenaga listrik (PLTN).

Reaktor penelitian, yaitu reaktor yang dipergunakan untuk penelitian-penelitian di bidang material, fisika, kimia, kedokteran, biologi, dsb.

Reaktor isotop, yaitu reaktor yang menghasilkan neutron yang digunakan untuk memproduksi radioisotop.

7. Reaktor Atom (Reaktor Nuklir)

Bagian-bagian reaktor adalah sebagai berikut.Bahan bakar berupa uranium.Teras reaktor sebagai tempat berlangsungnya reaksi nuklir.Moderator / pendingin primer berfungsi untuk

menurunkan energi neutron.Batang kendali berfungsi untuk mengendalikan jumlah

reaksi fisi yang terjadi atau mengendalikan jumlah neutron.Perisai berfungsi menahan radiasi yang dihasilkan supaya

para pekerja terlindungi.Pendingin sekunder.Pemindah panas berfungsi untuk memindahkan panas dari

pendingin primer ke pendingin sekunder.

Radioisotop adalam jumlah besar dapat dibuat dengan menggunakan reaksi inti dengan neutron.Beberapa kegunaan radioisotop adalah sebagai berikut.

Reaksi fisi dan reaksi fusi dapat dipakai sebagai sumber pengganti minyak tanah dan batubara.

Dalam bidang industri : sinar gamma atau sinar X yang dipancarkan dair radioisotop Co-60 atau Ir-192 digunakan untuk memeriksa material tanpa merusak, bidang teknik radiografi.

8. Penggunaan Radioisotop

Penggunaan radioisotop dalam bidang kedokteran1. Untuk mendiagnosis suatu penyakit, dengan

menggunakan sinar Rontagen (Sinar X).2. Untuk membunuh sel-sel kanker atau mencegah sel

kanker, dengan menggunakan sinar- yang dipancarkan Co-60.

3. Untuk mempelajari cara kerja kelenjar gondok, dengan menggunakan radioisotop I-131.

Dalam bidang biologi : untuk mempelajari mekanisme reaksi pada proses fotosintesis dan proses-proses di dalam sel hidup.

Dalam bidang hidrologi.1. Untuk mengukur kecepatan atau debit aliran.2. Untuk menentukan jumlah kandungan air dalam tanah.3. Untuk mendeteksi kebocoran pipa penyalur yang

terbenam dalam tanah.4. Untuk mengukur tinggi permukaan cairan dalam suatu

wadah tertutup.

Untuk menentukan umur mineral, umur bumi, dan umur benda-benda bersejarah. Umur bumi dapat dihitung dengan menentukan Pb dalam mineral Uranium.

Jazakumullah Khairan Katsiran !

Alhamdulillah !