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.html8/9/2019 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.html8/9/2019 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.