reaksi intia

8/16/2019 reaksi intia

1/19

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang Setiap atom memilikiinti atom yangdikelilingiolehelektron-elektron yangbergerakdalamorbitnyamasing-masing.didalamsetipintiatom tersebut (11H) terdapatduajenispartikelyaitu protondanneutron.beberapa atom memilikiinti atom yang

tidakstabil,yangsewaktu-waktudapatmengemisikanpartikeldanataugelombangradiasielektromagnetig yang terjadisecaraspontan.

Fenomenasepertiini didalamkimiaintidikenalsebagairadioaktitas.!at yangmengandunginti yangtidakstabildisebut"atradioakti#.semuaunsur yangmemilikinomorataodiatas $%merupakan"atradioakti#.contohnya,isotope &o-'1,a-''*,dan +-'%.

nti yang tidakstabilakanmengemisikanpartikel-partikeltertentumelalui proses yang di sebutsebagai/0S 2 atau /0S +03.eaksiintiberbedadenganreaksikimiapadaumumnya.reaksiintimenyagkutperubahanpadasusunanintiatomnyasedan

gkanreaksikimiahanyamelibatkanperubahanelektronpadakulit atom untukpembentukanataupemutusanikatankimia.

2elahdiketahuibahwa atom terdiriatasinti atomdanelektron-elektron yangberedarmengitarinya.eaksikimiabiasa(sepertireaksipembakarandanpenggaraman),

1


2/19

hanyamenyangkutperubahanpadakulit atom,terutamaelektronpadakulitterluar, sedangkaninti atomtidakberubah.eaksi yangmenyangkutperubahanpadaintidisebutreaksiintiataureaks

inuklir (nukleus4inti). eaksinuklirada yangterjadisecaraspontanataupunbuatan.eaksinuklirspontanterjadipadainti-inti atom yang tidakstabil.!at yangmengandungintitidakstabilinidisebut"atradioakti#./dapunreaksinuklirtidakspontandapatterjadipadainti yangstabilmaupun,inti yang tidakstabil.eaksinuklirdisertaiperubahanenergiberuparadiasidankalo

r.5erbagaijenisreaksinuklirdisertaipembebasankalor yangsangatdasyat, lebihbesardanreaksikimiabiasa.

1.2 Rumusan masalah1. /pa yang di maksud

dengannergetikaeaksinti 6

'. 5agaimana7ekanismenergetikaeaksinti6

1.3 Tujuan5erdasarkan rumusan masalah yang telah

dikemukakan diatas, maka tujuan penulisan yang ingindicapai adalah sebagai berikut 8

1. +ntuk mengetahui apa itunergetika reaksi inti.

'. +ntuk mengetahui mekanisme

nergetikaeaksinti.

2


3/19

BAB II

PEBAHA!AN

2.1 Energet"kaReaks"Int"

9alamsika, inti atomdisebutjuganuklir.:adinuklirmerupakanbagian yangsangatkecildari atom dimanamassasuatu atomterpusatkan. Setiapperistiwa yangberkaitandengannuklirselaluterjadi didalamintiatom.:ikaduaintisalingberdekatan,penyusunankembalinukleondapatterjadisehinggaterbentuksatuataulebihintibaru . &roses

sepertiinidisebutreaksinuklir.9alambahasasederhananyareaksinukliradalahreaksi yangterjadidalaminti atom.nergi yang dikeluarkanolehintiatompadasaatterjadinyareaksiintidisebutenerginuklir.&adaprins

3


4/19

ipnyasebuahreaksidapatmelibatkanlebihdariduapartikelyang bertabrakan.

eaksiiniialah proses yang terjadiapabilapartikel-

partikelnuklir (nukleonatauinti) salingmengadakankontak.eaksinuklirdapatditulisdenganpersamaan8

x+ X→Y + y

(1)

; adalahintiawal, < intiakhir, sedang adan b masing-masingadalahpartikeldatangdan yang dipancarkan./pabilasuatupartikel a ditembakkanpadainti ;,

makaadabeberapakemungkinan yang terjadi,yaknihamburanelastik, hamburaninelastikdanreaksiinti.


5/19

Suatu reaksi inti membutuhkan penggunaan kesetaraanmassa dan energi yang dirumuskan oleh /lbert instein

4 mc'

5ila massa nuklida yang tepat diketahui, kita dapatmenghitung energi reaksi inti dengan menggunakanrumus diatas. 3ambang m menyatakan perubahan massabersih (dalam satuan kg), sedangkan c adalah kecepatancahaya(dalam meter?detik). nergi dinyatakan dalam

:oule. /pabila semua massa inti atom dinyatakan dalamsma (satuan massa atom), maka energi total yangdimiliki massa sebesar 1 sma setara dengan energi

sebesar @%1 7eA (1 sma 4 1,** B 1-'C kg, c 4 % B1$ m?s dan 1 eA 4 1.* B 1 -1@ :oule)

9alam reaksi inti, energi seringkali dilepaskanatau diserap. Suatu reaksi melepas energi berarti energikinetik partikel-partikel setelah reaski lebih besar darienergi kinetik partikel-partikel sebelum reaski.&enambahan energi ini datang dari pengubahan energidiam menjadi energi kinetik. :umlah energi yang dilepasdiukur oleh nilai D reaksi inti, yang didenisikan sebagiselisih antara energi kinetik akhir dan awal.

9alamreaksinuklirberlakuHukum0ekekalannergi.9enganmenggunakan system koordinatlaboratorium (3/5

coordinatsystem )jika adalah energy awaldanadalahenergiakhir.

2.2 !"stem#$$r%"natLab$rat$r"um &!#L' :ikainti target dianggapdalamkeadaandiam,

dinamakansistemlaboratorium./nalisisreaksi yangterjadibilanukleon yang bergerakatauintimenumbukintilain yangdiambisadisederhanakandenganmemakaisistemkoordinat

5


6/19

yang bergerakdenganpusatmassapartikel yangbertumbukan. :ikapartikelbermassa m/danberkelajuan Edatangpadasebuahpartikeldiambermassam5 jikadilihatdaripengamatdalamlaboratorium.

9alamreaksinuklirberlakuHukum0ekakalannergi.9enganmenggunakansistemkoordinatlaboratorium ,

jikaiadalahenergiawaldan# adalahenergiakhirmaka 8

Ei= K x+m x c2+ K X + M X c

2

()

Ef = K Y +mY c2+ K y+ M y c2

() Ei= E f (*)

Substitusikanpersamaan () dan ()ke(*)sehinggadiperoleh8

K x+m x c2

+ K X + M X c2

= K Y +mY c2

+ K y+ M y c2

[ ( K Y + K y )−( K X + K x ) ]=[ ( M X +m x )c2−( M Y +m y )c2 ] (C)

Harganilaibersih (net)darienergikinetikdisebutenergidisintegrasiataunilai Ddarisistemlaboratoriumdapatdijabarkansebagaiberikut 8

Q=( K Y + K y)−( K X + K x ) ($)

Harga D inijugasamadenganQ=( M X +m x ) c

2−( M Y +m y) c2

(@)

6


7/19

9alamkenyataannyatidakmudahmengukur energy recoil

dariintihasil K Y , karena geraknya yang lambat. +ntuk itu

diperlukan cara sebagai berikut. :ika sesudah reaksi inti

recoil < membuat sudut

∅

dengan arah mula-mula danpartikel y membuat sudut θ , dengan menggunakan

hokum kekekalan momentum, mengeliminasi K Y dan

mengambil K X =0 akan diperoleh

Gambar @.1 reaksiintidalam systemkoordinatlaboratorium (a) sebelumreaksiinti, (b)sesudahreaksiinti&awal4 &akhir&adaarahsumbu =&= &; 4 &y & <

m x v x+0=m y v y cosθ+ M Y V Y cos ϕ (1) M Y V Y cos ϕ=m xv x−m y v y cosθ

(11)

&adaarahsumbu y

7

Pysin I

vy

xPycosIθvx

PY cosJJmx MX

PY sin J MY

VY

a.(sebelum ) b.(sesua! )


8/19

0=m y v ysinθ− M Y V Y sinϕ

(1') M Y V Y sin ϕ=m y v ysinθ

(1%)

&ersamaan (11) dan (1%) di kuadratkan, maka8

M ¿m¿¿¿¿

M Y 2V Y

2cos

2

ϕ=m x2v x

2−2m x v xm y v ycos θ+m y2v y

2cos

2θ (1)

M ¿m y v ysinθ¿

2

¿¿

M Y 2

V Y 2

sin2

ϕ=m y2

v y2

sin2

θ (1)

3alupersamaan (1) dan (1) dijumlahkan, maka8

M Y 2V Y

2cos

2

ϕ=m x2v x

2−2m x v xm y v ycos θ+m y2v y

2cos

2θ

M Y 2

V Y 2

sin2

ϕ=m y2

v y2

sin2

θ

M Y 2

V Y 2cos

2

ϕ+ M Y 2

V Y 2sin

2

ϕ=m x2

v x2−2m x v x m y v ycos θ+m y

2

v y2cos

2

θ+m y2

v y2sin

2

θ

M Y 2

V Y 2 (cos2ϕ+sin2ϕ)=m x

2

v x2−2m x v x m y v y cosθ+m y

2

v y2(cos2 θ+sin2 θ)

M Y 2

V Y 2=m x

2

v x2+m y

2

v y2−2m x v x m y v ycosθ (1*)

9enganmenggunakanhubungan 8

40

"

#


9/19

P2

2m= K

m x2

v x2

2m x= K x

2m x K x=m x2

v x2

, 2m y K y=m y2

v y2

, 2 M Y K Y = M Y 2

V Y 2

7akapersamaan (@.1*) menjadi8

M Y 2

V Y 2=m x

2

v x2+m y

2

v y2−2m x v x m y v ycosθ

2 M Y K Y =2m x K x+2m y K y−2m x v x m y v ycosθ

m x K x2¿¿

2m y K y ¿1

2cosθ

¿¿

K Y =m x K x M Y

+m y K y

M Y −¿

4 m x K x m y K y ¿1

2cosθ

¿¿

K Y =m x K x M Y +m y K y

M Y −¿

m x K xm y K y ¿1

2cosθ

K Y =m x K x

M Y +m y K y

M Y −

2

M Y ¿

(1C)

9imana Q=( K Y + K y)−( K X + K x )

ilai D darireaksiuntuk K X =0 adalah

Q=( K Y + K y)− K x

$


10/19

K Y =Q− K y+ K x

(1$)

Substitusikanpersamaan (1$) ke (1C), sehingga8

m x K xm y K y ¿1

2cosθ

Q− K y+ K x=m x K x

M Y +m y K y

M Y −

2

M Y ¿

m x K x m y K y ¿1

2cosθ+ K y− K x

Q=m x K x

M Y +

m y K y

M Y −

2

M Y ¿

m x K xm y K y ¿1

2cosθ

Q= K y(1+ m y M Y )− K x(1− m x

M Y )− 2

M Y ¿

(1@)

&ersamaan (1@)diatasmerupakanpersamaanumumuntukreaksinuklir.:ikanilai D positi#disebutreaksi e=oergic danjika negatiEe

disebutreaksi endoergic.2.2 !"stem#$$r%"natPusat assa &!#P'

:ikapartikelsebelumtumbukandansetelahtumbukanmasingmemiliki total momentum nol, makasistem yangdigunakanadalahsistempusatmassa.eaksiintidalamsuatueksperimenbiasanyadianalisismenggunakansistempusatmassa. 9alamsistempusatmassa,besarnyakecepataninti target

EcEcmdanbesarnyakecepatanpartikeldatangE=K.

1%

vy&

myMXvcvx 'vc


11/19

Gambar @.' eaksiintidalam systemkoordinatpusatmassa, (a) sebelumreaksiinti,

(b) sesudahreaksiinti!ebelumTumbukan

E=K4 E=LEc9enganmensyaratkanjumlahmomentum inti target

danpartikeldatangsamadengannol di pusatmassa, maka8 M X vc+m x v x' =0

v

(¿¿ x−vc)=0− M X vc+m x¿

m x v x= M X vc+m x vc

M

(¿¿ X +m x)vc

m x v x=¿

vc= m x v x

M X +m x

(@.'@)

:ikakecepatan m x dan M x dalam S0&7 adalah v x'

dan

V X '

, diperoleh8

v x' =v x−vc=v x−

m x v x

M X +m x=

v x ( M X +m x) M X +m x

− m x v x

M X +m x

v x' =

v x M X

M X +m x+ v xm x

M X +m x−

m x v x

M X +m x

11

(a)sebelum (b)sesua!

VY

mx

MY


12/19

v x' =

M X

M X +m xv x

(@.%)

9an V X '

=v x−vc=

−m x M X +m x v x

(@.%1)nergikinetikkeduapartikelmasing-masingadalah

K x' =

1

2m x v x

' 2=1

2m x( M X M X +m x v x)

2

=( M X M X +m x )2

K x (@.%')

K X ' =

1

2 M X V X

' 2=1

2 M X ( −m x v x M X +m x )

2

=1

2 M X

m x2

v x2

( M X +m x )2

K X ' =

m x M X

( M X +m x )2 K x

(@.%%)

nergi kinetic total sebelumtumbukan K i'

adalah

K i' = K x

' + K X ' =( M x M X +m x )

2

K x+ m x M X

( M X +m x)2 K x

/tau m x+¿ M X M x+m x

¿

K i' =

K x M X

M X +m x¿

K i' =( M X M X +m x ) K x (@.%)

!esu%ahTumbukan

0ecepatan m y dan M Y sesudahtumbukanadalah v y '

dan V Y ' dan energi total sistem adalah K f '

. 9ari

hukumkekekalan momentum diperoleh8

12


13/19

m y v y' = M Y V Y '

(@.%)

nergikinetik m y dan M Y masing-masing adalah K y'

dan

K Y '

.

K y' =

1

2m y v y

' 2

(@.%*)

K Y ' =

1

2 M Y V Y

' 2=1

2 M Y ( m y M Y v y

' )2

= m y

M Y K y

' 2

(@.%C)

nergikinetik total adalah

K f ' = K y

' + K Y ' =

1

2m y v y

' 2+1

2 M Y V Y

' 2

(@.%$)

Hubungan K i'

dan K f ' adalah

K i ' = K f ' −Q

(@.%@)

9enganmensubtitusikanpersamaan (@.%) ke(@.%@)maka8

( M X

M X +m x ) K x= K f ' −Q

K f ' =Q+( M X M X +m x ) K x

¿Q+ K x(1−1+ M X M X +m x )

¿Q+ K x( M X +m x− M X −m x+ M X

M X +m x )

K f ' =Q+ K x(1− m x M X +m x ) (@.)

13


14/19

7embandingkan K f ' dan K f denganmenggunakanhubung

an8

K f =Q+ K x (@.1)

9iperolehenergikinetik K y ' dan K Y '

K y' =

M Y M Y +m y [Q+(1−

m x M X +m x ) K x ] (@.')

K Y ' =

m y M Y +m y [Q+(1−

m x M X +m x) K x] (@.%)

Sehinggadiperolehhubunganenergikinetikpusatmassaseb

elumdansesudahtumbukandenganenergikinetik K x dalam

S03.

K c (sebelum )=( m x M X +m x ) K x (@.)

K c (sesudah)=( m y

M Y +m y ) K x (@.)

2.3 Energ"AmbangUntukReaks" En%$erg"(nergiambangadalahenergi minimum yang

diperlukanolehreaksi endoergic.Sebuahpartikel m x

bergerakmendekatipartikel M X yang diam,

dengankecepatan E dalam S03, energy dalam S07.

K i' =

1

2m¿v

2

(')

14


15/19

9imana m¿ adalahmassareduksi.

M

(¿¿ X +m x )

m¿=m x M X

¿

nergy yang diperlukandalam S0&7 untukreaksiendoergic adalah

K i' ≥|Q|

/tau

1

2m¿v

2

≥|Q|

M

(¿¿ X +m x)v2

≥|Q|1

2

m x M X ¿

1

2m x v

2

≥m x+ M X

M X |Q|

1

2 m x v2

≥

(1+

m x

M X )|Q|

2etapi K x=1

2m x v

2

4 energikinetik

9alam S03, karenaitu

K x ≥

(1+

m x

M X )|Q|

9engandemikian

nergiambang 4 ( K x)min=(1+ m x M X )|Q| ('1)

15


16/19

Hasil yang samadapatdiperolehdenganmenggunakanS038

√ K y=a √ a2+b ('')

9imana8

a=√ m x m y K x( M Y +m y )

cosθ ('%)

b= K x ( M Y −m x)+Q M Y

( M Y +m y ) (')

+ntuk K x !0 , maka8

a!0 dan b !Q M Y

( M Y +m y )

0arena D negatiEe, maka (a2+b ) akan negatiEe. niberarti

√ K y adalah imaginer, K y yang bernilai negatiEe

tidakmempunyaiartisis.0arenaitureaksi endoergictidakakanterjadijikatidakcukupenergi.

9enganmeningkatkan energy kinetic K x

,reaksiakanterjadipadasuatuharga minimumdengankondisi

(a2+b )=0 yaitu8

( K x)θ=−Q [ M Y +m y

M Y +m y−m x−( m x m y M Y )sin2

θ ] (') :ikapartikelhasil m y diamatipadasudut θ=0 ,

iniakanmemberikan

( K x)min=−Q[ M Y +m y M Y +m y−m x ] ('*)

9enganmenggunakanrelasi

16


17/19

M X +m x= M Y +m y+Q

c2

9iperoleh8

( K x)min=−Q[ M X +m x−

Q

c2

M X −Q

c2 ] ('C)

0arena energy ekiEalendari M X

biasanyasangatbesardibandingkandengan Dmakapersamaandapatditulis8

( K x)min=−Q[ M X +m x M X ]=−Q [1+ m x

M X ] ('$)

:ika energy partikeldatangsamadengan energy ambang,

partikelhasilakandipancarkanpadasudut θ=0 denganenerg

y8

K y=( K x )minm x m y

(m y+ M Y )2 ('@)

9alam system laboratorium energy kinetic totaltimbuldari energy kinetic partikeldatang8

K lab=1

2m x v x

2

(%)

9alam system pusatmassaatau >enter o# 7ass

>oordinate System (>7>S), keduapartikeldaninti( =dan; ) bergerakdan member kontribusipada energy kinetictotal8

K cm=1

2m x (v−V )

2+1

2 M X V

2=( M X M X +m x ) K lab (%1)17


18/19

9imana A adalahkecepatanpusatmassabesarnyaadalah

V =( m x M X +m x )v x (%')

:ika D berharap negatiEe diperlukan energy agarreaksidapatberlangsungsebesar8

K cm+Q≥0 (%%)

BAB III

PENUTUP

3.1 #E!IPULANa.reaksinukliradalahreaksi yang terjadidalaminti atom.

nergi yang dikeluarkanolehinti atompadasaatterjadinyareaksiintidisebutenerginuklir.&adaprinsipnyasebuahreaksidapatmelibatkanlebihdariduapartikel yang bertabrakan.

b.5esarnergi yang dihasilkanoleheaksiukliradalah

Q=( K Y + K y)−( K X + K x )

Harga D inijugasamadenganQ=( M X +m x ) c

2−( M Y +m y) c2

1"


19/19

3.2 !ARANSemogamakalahiniberman#aatbagipembaca,

makalahinijauahdarikesempurnaan.+ntukitupenulismengharapkankritikdan saran dari

pembaca.

DA)TAR PU!TA#A

5eiser, /. 1@$1. Konsep Fisika Modern. :akarta8 rlangga.

5undjali, 5unbun. (''). Kimia Inti. 5andung 8 &enerbit

250rishna & >andra,.'11.Kimia inti.bandung8 25

1$

Documents

reaksi intia