Upload
alain
View
72
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
FISIKA NUKLIR. BASIC NUCLEAR PHYSICS. ATOM. SIFAT–SIFAT INTI. ATOM = INTI ATOM + ELEKTRON Bagian terkecil suatu materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut. Lambang Inti Atom : A Z X N atau X-A dengan : X = jenis inti - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
BASIC NUCLEAR PHYSICSFISIKA NUKLIR
ATOM
ATOM = INTI ATOM + ELEKTRON
Bagian terkecil suatu materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut.
1. NUKLIDA 2. NUKLIR
INTI ATOM PROTON
NEUTRONPROTON
NUKLEON
CHADWICK + Be Li + n MMNNMMnNNnNN
SIFAT–SIFAT INTI.
Lambang Inti Atom : A ZX N atau X-A
dengan: X = jenis inti Z = nomor proton (Jumlah proton) A = nomor massa (Jumlah nukleon) N = (A-Z) = jumlah neutron
Contoh cara menulis:4
2He2, 147N7, 16
8O8 atau 4He, 14N, 16O atau He-4, N-14, O-16isotop → sifat kimia sama (Z sama), sifat nuklir berbedaO-16, O-17, O-18 → isotop, Z sama (8)U-235, U-238 → isotop, Z sama (92)isoton → N samaIsobar → A samaisomer → A, N, Z sama, tenaga beda, misal 14N dan 14N*
MuatanProton mempunyai muatan positif, +eElektron mempunyai muatan negatif, -eNeutron tidak bermuatan
Susah dideteksiMuatan elementer (e )= 1.602 177 33 x
10-19 C
Massa Inti(“1 + 1 ≠ 2”)
Masa inti m ≈ Zmp + Nmn
Satuan massa inti:
Karena mudah diperoleh dan dimurnikan sebagai standar, secara
internasional disetujui digunakan massa satu atom isotop C-12 (6
proton, 6 neutron, 6 elektron) = 12 u (unified mass unit)
1 mole atom C-12=12 gr=NA atom C-12
1 atom C-12=12/NA gr=12 u
Jadi 1 u = 1/NA=1.660 559 x 10-27 kg,
Ingat: Bilangan Avogadro NA = 6,0221367 ×
1023 mol-1
Massa Intiu disebut satuan massa atom (sma)
Massa proton mp = 1,0077276470 u Massa neutron mn = 1,008 665 uMassa elektron me = 0,00054857 u
Dari E = mc2 me = 0,51099906 MeV/c2 = 9,1093897× 10-31 kg.
mp = 938,27231 MeV/c2 =1,672631 × 10-27 kg.
1 u = 931,494 MeV/c2 atau MeV
Ringkasan massa
Massa
Partikel kg u MeV/c2
Proton 1.6726 x 10-27 1.007276 938.28
Neutron 1.6750 x 10-27 1.008665 939.57
Electron 9.109 x 10-31 5.486x10-4 0.511
Massa Inti
massa neutron mn = 1,008 665 u, massa proton mp = 1,007 276 u → mn + mp = 2,015 941 u, 1 u = 931,5 MeV/c2
Inti-atom deuterium → deuteron, terdiri dari 1 proton dan 1 neutron → md = 2,013 552 u < mn + mp
mn + mp − md = 0,002 389 u = 2,225 MeV/c2 ≈ 0,2% mp
→ Energi ikat inti deuteron
Tenaga ikat elektron dalam atom H 13,6 eV ≈ 0,003 % me
Tenaga ikat molekul hidrogen (H2) 4 eV ≈ 0,0000004 % (mp + me)
UKURAN INTI DAN ATOM:Ukuran jerjari inti= 10-14- 10-15 m, femto meter (10-
15 m)=1 FermiUkuran jejari atom= 10-9- 10-10 m, nano meter(10-9 m),Angstrom(10-10 m)
KERAPATAN INTIA/V ~ tetap, A = jumlah nukleon, V = volume inti atom. Jika inti-atom berbentuk bola → V = (4π/3) R3 →
R3 ~ A
→ R ~ A1/3 → ruji inti R = Ro A1/3 → Ro = 1 - 4,5 fm
(tergantung jenis eksperimen),
biasa diambil Ro = 1,2 × 10-15 m
Ruji 27Al R = 1,2 × 10-15 m × 271/3 = 3,6 × 10-15 mRuji 216Ra R = 1,2 × 10-15 m × 2161/3 = 7,2 × 10-15 m → dengan 8× jumlah nukleon ruji 216Ra 2× ruji 27Al
Rapat massa materi inti
ρm = m/V = (A × 1u)/(4π/3)R3 = (A × 1u)/(4π/3) Ro
3A = (1u)/(4π/3)Ro3
≈ (1,6×10-27 kg)/{4×(1,2×10-15)3} m3 = 2×1017 kg/m3
Jika volume inti V = 1 cm3, maka massa inti m = ρmV = 2 × 1017/ (1 × 106) kg = 2 × 1011 kg = 200 juta ton!!!
Energi Ikat Inti dan Konsep Cacat Massa
Mengapa Proton dan Neutron Terikat Membentuk Inti Atom ?
Apa yang mengikat proton dan neutron ?Bagaimana dengan gaya Coulomb antar proton?
FAKTA : JUMLAH MASSA NUKLEON PADA KEADAAN BEBAS TIDAK SAMA DENGAN MASSA NUKLEON KETIKA MEMBENTUK INTI
md < mn + mp
Energi ikat (B=binding energy)
Untuk inti-atom massa m dan tenaga ikat B berlaku m = Zmp + Nmn – B/c2
Dengan massa atom M = Zmp + Nmn + Zme – B/c2
B = (Zmp + Nmn + Zme – M)c2
B = {ZM(1H) + Nmn – M(AZXN)}c2
Contoh: B(4He) = 2M(1H) + 2mn – M(4He) = 28,30 MeV
Defek massa korelasi dengan energi ikat inti. Perbedaan energi antara energi inti dengan energi penyusun inti (nukleon) disebut energi ikat. Juga bisa dipandang sebagai energi yang diperlukan untuk memisahkan inti menjadi proton dan neutron
PERBEDAAN MASSA PENYUSUN INTI DAN INTI DISEBUT PENYUSUTAN MASSA ATAU CACAT MASSA atau DEFEK MASSA
(AX) =(M(AX) – A)c2 , A=N+Zdalam satuan u: M(AX) = A + Δ(AX)
Contoh: M(4He) = 4 + 2,424 MeV / (931,5 MeV/u) = 4,002 602 u
B(4He) = 2M(1H) + 2mn – M(4He) = 2{AH + Δ(H)} + 2{AH + Δ(n)} – {AHe + Δ(He)} = 2{1 + Δ(H)} + 2{1 + Δ(n)} – {4 + Δ(He)} = 2 Δ(H) + 2 Δ(n) – Δ(He) = 2 × 7,289 MeV + 2 × 8,071 MeV – 2,424 MeV
= 28,30 MeV
Perbedaan antara energi inti dengan energi penyusun inti (nukleon) disebut energi ikat. Juga bisa dipandang sebagai energi yang diperlukan untuk memisahkan inti menjadi proton dan neutron
Tenaga pemisahan (S) untuk melepas satu neutron (neutron separation energy) dari 4He → 3He + n S(4He → 3He + n) = M(3
2He) + mn – M(42He) = 20,58 MeV
Pada Tabel ada dua penyajian (dalam satuan u=sma):
•Massa atom •Cacat massa atom
Spin Inti dan Momen magnet spinProton atau neutron mempunyai spin intrinsik :
1/2Momentum angular orbit inti I(I+1)
(I=bilangan kuantum spin inti, bulat atau ganjil)p= gp Is N sedangkan n= gn Is N
Magneton Inti (satuan momen magnet spin inti) N=(eh)/(4mp)=5.05x10-27 J/T analogi dengan elektron B = 9.274 x 10-24 J/T
Momen Magnetik secara eksperimen proton 2.7928 n sedangkan neutron -1.9135 n
Momentum Angular Spin Inti
PR-11. Jelaskan bagaimana cara menentukan
besarnya massa suatu atom2. Jelaskan bagaimana cara menentukan
besarnya jejari inti atom3. Jelaskan bagaimana cara menentukan
besarnya moment magnet inti atom (proton).