Inti Atom Dan Radioaktivitas
Inti Atom Dan Radioaktivitas
Inti Atom Dan Radioaktivitas
Semua inti atom pada dasarnya tersusun atas proton dan neutron.
proton yaitu partikel bermuatan positif dengan massa satu satuan massa atom
neutron yaitu partikel tak bermuatan (netral dengan massa satu satuan massa atom. Berarti massa suatu
atom berkonsentrasi
Massa proton dan massa neutron masing-masing besarnya :
mp = 1,007825 sma
mn = 1, 008665 sma
di mana :
1 sma = 1,6604 x 10-27 kg
Partikel-partikel penyusun inti ini disebut juga nukleon. Inti atom dapat digolongkan menjadi 3 kategori yaitu :
isotop yaitu inti-inti yang mempunyai nomor atom sama, misalnya8O16 dan 8O17
isoton yaitu inti-inti yang mempunyai jumlah neutron sama, misalnya 6C 13 dan 7C14
isobar yaitu inti-inti yang mempunyai nomor massa sama , misalnya6C14 dan 7C14
Inti-inti yang mempunyai jumlah neutron sama atau hamper sama dengan jumlah proton sering disebut inti ringan.
Dengan naiknya jumlah nucleon sudah tentu jumlah neutron menjadi lebih besar (N>Z). Inti ini biasanya terdapat
pada inti-inti stabil.
No adalah jumlah inti mula-mula dan N adalah jumlah inti setelah meluruh. λ disebut konstanta peluruhan.
Kecepatan peluruhan juga dapat dinyatakan dengan paruh waktu (T1/2).
(T1/2) didefinisikan sebagai selang waktu yang dibutuhkan inti untuk meluruh sehingga jumlah inti menjadi
separuhnya.
0,693
T1
2
Besaran lain untuk menunjukkan kecepatan peluruhan adalah waktu hidup terata (Tm)
1
Tm =
Jumlah peluruhan tiap satuan waktu disebut aktivitas
dN
A N
dt
Karena aktivitas sebanding dengan N, maka dapat diperoleh hubungan :
A A0 e t
Di mana Ao adalah aktivitas mula-mula, satuan aktivitas adalah Ci, dimana 1 Ci setara dengan 3,7.
1010 peluruhan tiap detik. Namun demikian, satuan SI untuk aktivitas radiasi adalah becquerel (Bq), yang
didefinisikan sebagai:
1 Bq = 1 peluruhan/sekon, sehingga:
1 Ci = 3,70 x 1010 Bq
Dari persamaan-persamaan di atas dapat diturunkan hubungan lain antara jumlah inti yang meluruh
dengan waktu paruh yaitu :
n
1
N N0
2
n
1
A A0
2
t
dimana : n =
T1
2
Reaksi Inti
Contoh reaksi inti antara lain adalah 7N14 + 2He4 → 8O17 + 1H1 yaitu inti atom Nitrogen ditembak dengan
partikel (2He4) menjadi inti atom Oksigen dengan disertai timbulnya proton (1H1), inti atom oksigen yang
terbentuk bersifat radioaktif.
Pada dasarnya isotop dan inti atom dengan Z 18 dapat digunakan sebagai proyektil, namun kita akan
membatasi pada partikel-partikel berikut.
Partikel Tanda
Neutron 0 n1
1
Proton 1H
2
Deuteron 1H
3
Triton 1H
Helium-3 h, 2H3
Helium-4(α) α, 2He4
1. Reaksi Fisi
Reaksi fisi yaitu reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua inti atom lain yang lebih ringan dengan
disertai timbulnya energi yang sangat besar. Misalnya inti atom uranium-235 ditembak dengan neutron
sehingga terbelah menjadi inti atom Xe-235 dan Sr-94 disertai dengan timbulnya 2 neutron yang memiliki
energi tinggi. Reaksinya dapat dituliskan :
92U
235
+ 0n1 → 54Xe235 + 38Sr94 + 20n1 + Q
Dalam reaksi fisi yang terjadi akan dihasilkan energi kira-kira sebesar 234 Mev. Dalam reaksi fisi ini
timbul -baru yang berenergi tinggi. Neutron-neutron yang timbul akan menumbuk inti atom berat yang lain
sehingga akan menimbulkan reaksi fisi yang lain. Hal ini akan berlangsung terus sehingga semakin lama
semakin banyak reaksi inti yang dihasilkan dan dalam sekejab dapat timbul energi yang sangat besar. Peristiwa
semacam ini disebut reaksi fisi berantai. Reaksi fisi berantai yang tak terkendali akan menyebabkan timbulnya
energi yang sangat besar dalam waktu relatif singkat, sehingga dapat membahayakan kehidupan manusia.
Reaksi berantai yang tak terkendali terjadi pada Bom Atom. Energi yang timbul dari reaksi fisi yang terkendali
dapat dimanfaatkannya untuk kehidupan manusia. Reaksi fisi terkendali yaitu reaksi fisi yang terjadi dalam
reaktor nuklir (Reaktor Atom). Di mana dalam reaktor nuklir neutron yang terbentuk ditangkap dan tingkat
energinya diturunkan sehingga reaksi fisi dapat dikendalikan.
2. Reaksi Fusi
Reaksi fusi yaitu reaksi penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti atom lain yang lebih berat dengan
melepaskan energi.
Agar dapat terjadi reaksi fusi diperlukan temperatur yang sangat tinggi sekitar 108 K, sehingga reaksi fusi
disebut juga reaksi termonuklir. Karena untuk bisa terjadi reaksi fusi diperlukan suhu yang sangat tinggi, maka
di matahari merupakan tempat berlangsungnya reaksi fusi. Energi matahari yang sampai ke Bumi diduga
merupakan hasil reaksi fusi yang terjadi dalam matahari. Hal ini berdasarkan hasil pengamatan bahwa matahari
banyak mengandung hidrogen (1H1). Dengan reaksi fusi berantai akan dihasilkan inti helium-4. Di mana reaksi
dimulai dengan penggabungan antardua atom hidrogen membentuk deutron, selanjutnya antara deutron dengan
deutron membentuk inti atom helium-3 dan akhirnya dua inti atom helium-3 bergabung membentuk inti atom
helium -4 dan 2 atom hidrogen dengan melepaskan energi total sekitar 26,7 MeV, yang reaksinya dapat
dituliskan:
1H
1
+ 1H1 → 1H2 + 1e0 + Q1
1H + 1H → 2H + γ + Q2
2 2 3
2H + 2H → 2He + 2 1H + Q3
3 3 4 1
D. REAKTOR INTI
Reaksi inti adalah tempat berlangsungnya reaksi berantai dengan terkendali, sehingga energi yang
dibebaskan dapat dimanfaatkan.
Pada Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) panas yang dibebaskan dipakai untuk menghasilkan uap.
Kemudian uap tersebut digunakan untuk menggerakkan generator AC, sehingga diperoleh tenaga listrik.
Bagian terpenting dari suatu reaktor inti adalah :
a. Teras Reaktor
Teras reaktor merupakan wadah untuk terjadinya reaksi inti. Di teras reaktor terdapat tabung bahan bakar
(berisi U235 serta sumber neutron awal.
b. Moderator
Moderator berfungsi untuk memperlemah tenaga neutron, mengingatkan reaksi antara U235 dengan neutron
tidak dapat berlangsung dengan sembarang tenaga. Neutron akan bereaksi jika tenaganya sekitar 0,025 eV.
Neutron yang tenaganya terlalu besar harus diperlemah dengan menabrakkannya pada atom-atom bahan
moderator antara lain (H2O), grafit dan air berat (D2O).
c. Batang Kendali
Agar reaksi berantai dapat terkendali, maka jumlah neutron yang berada di dalam teras harus diatur.
Caranya dengan menyisihkan atau menarik sebuah alat yang terbuat dari bahan penyerap neutron. Alat ini
disebut batang kendali (Control Rod).
Jadi batang terkendali dapat berfungsi untuk mengubah daya reaktor. Bahan yang dapat digunakan sebagai
batang kendali antara lain Cadmium, boron, dan hafnium.
d. Perisai (Shielding)
Perisai berfungsi untuk menahan neutron dan radiasi lainnya sehingga tidak membahayakan operator. Oleh
karena itu perisai harus terbuat dari bahan yang kuat dan mampu menahan radiai. Bahan yang dapat
digunakan untuk itu antara lain timah hitam, baja, dan beton barit.
SOAL-SOAL LATIHAN
1. Suatu atom X mempunyai 42 proton, 42 elektron dan 65. Simbol untuk atom ini adalah…
2. Dibanding dengan inti atom X yang bermassa atom 207, inti atom X yang bermassa atom 206 memiliki…
A. lebih banyak netron
B. lebih sedikit netron
C. lebih banyak proton
D. lebih sedikit proton
E. lebih banyak elektron
3. Seorang ahli purbakala mendapatkan bahwa fosil kayu yang ditemukannya mengandung karbon radioaktif
kira-kira tinggal 1/8 dari asalnya. Bila waktu paruh karbon radioaktif adalah 5600 tahun, umur fosil tersebut
kira-kira…
A. 1.400 tahun
B. 2.800 tahun
C. 11.200 tahun
D. 16.800 tahun
E. 22.400 tahun
4. Waktu paruh suatu unsur radioaktif 3,8 hari. Setelah berapa lama unsur tersebut tersisa 1/16 bagian?
A. 7,6 hari
B. 15,2 hari
C. 23,0 hari
D. 30,4 hari
E. 60,8 hari
5. Setelah 9 sekon aktrivitas suatu zat radioaktif berkurang dari 1,6 mikrocurie menjadi 0,2 mikrocurie.
Konstanta peluruhan zat radioaktif tersebut sekitar…
A. 0,115 /s
B. 0,231 /s
C. 0,254 /s
D. 0,346 /s
E. 0,693 /s
6. Setelah 72 hari, iodin-131 yang memiliki waktu paruh 8 hari tinggal memiliki massa 10 gram. Massa awal
unsur tersebut adalah…
A. 80 gram
B. 720 gram
C. 2160 gram
D. 5120 gram
E. 8260 gram
7. Pada suatu unsur radioaktif, jumlah yang meluruh tinggal 25% dari jumlah semula dalam waktu 20 menit.
Bila mula-mula ada 1 kg unsur radioaktif, setelah 1/2 jam massa radioaktif yang belum meluruh tinggal…
A. 50 g
B. 62,5 g
C. 125 g
D. 250 g
E. 500 g
8. Massa inti atom Li-7 lebih kecil 0,042 satuan massa atom dari massa total 3 buah protondan 4 buah neutron.
Jika satu satuan massa atom ekuivalen dengan 931,5 MeV, maka energi ikat pernukleon dalam Li-7
adalah…
A. 5,6 MeV
B. 10,4 MeV
C. 13,8 MeV
D. 39,1 MeV
E. 48,8 MeV
10. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini:
1H + 1H → 1d + 1e + E
1 1 2 0
Diketahui:
massa 1H1 = 1,00780 sma
massa 1d2 = 2,01410 sma
massa 1e0 = 0,00055 sma
1 sma = 931 MeV
Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah ….
A. 0,44 MeV
B. 0,88 MeV
C. 0,98 MeV
D. 1,02 MeV
E. 1,47 MeV
11. Massa unsur radioaktif P mula-mula x gram dengan waktu paruh 2 hari. Setelah 8 hari unsur yang
tersisa y gram. Perbandingan antara x ∶ y = ….
A. 16 : 1
B. 8 : 1
C. 4 : 1
D. 1 : 8
E. 1 : 16
14. Massa inti atom 20Ca40 adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron = 1,0087 sma,
defek massa pembentukan 20Ca40 adalah.....
A. 0,165 sma
B. 0,252 sma
C. 0,262 sma
D. 0,320 sma
E. 0,330 sma
15. Apabila massa inti 6C12 = 12, massa proton = 1,00783 sma, dan massa neutron = 1,008665 sma (1 sma =
931 MeV), maka energi ikat inti tersebut adalah...
A. 41,107 MeV
B. 47,110 MeV
C. 72,141 MeV
D. 92,141 MeV
E. 107,92 MeV
Jika massa atom 1H1 = 1,009 sma, 1H2 = 2,014 sma, 1e0 = 0,006 sma dan 1 sma setara dengan energi 931
MeV, maka energi yang dihasilkan dari reaksi ini adalah.....
A. 1,862 MeV
B. 1,892 MeV
C. 1,982 MeV
D. 2,289 MeV
E. 2,298 MeV
17. Jika Nitrogen ditembak dengan partikel alfa , maka dihasilkan sebuah inti Oksigen dan sebuah proton
seperti terlihat pada reaksi inti berikut ini:
2H + 7N → 8O + 1H
4 14 17 1
18. Pada saat 2α4 ditembakkan kepada atom 7N14 dihasilkan proton sebagaimana reaksi:
2α + 7N → 1p + X
4 14 1
19. Massa unsur radioaktif suatu fosil ketika ditemukan adalah 0,5 gram. Diperkirakan massa unsur radioaktif
yang dikandung mula -mula adalah 2 gram. Jika waktu paruh unsur radioaktif tersebut 6000 tahun maka
umur fosil tersebut adalah....
A. 18.000 tahun
B. 12.000 tahun
C. 9.000 tahun
D. 6.000 tahun
E. 2.000 tahun
20. Suatu unsur radioaktif mempunyai massa 10 gram dan waktu paruh 30 menit. Banyaknya zat radioaktif
yang meluruh sesudah 2 jam adalah...
A. 0,625 gram
B. 1,250 gram
C. 2,500 gram
D. 8,750 gram
E. 9,375 gram
21. Setelah 40 hari massa suatu bahan radioaktif tinggal 1/32 massa semula, berarti waktu paruh bahan tersebut
adalah...
A. 2 hari
B. 8 hari
C. 32 hari
D. 64 hari
E. 120 hari
23. Seberkas sinar gamma melewati suatu lapisan setebal 1 cm dengan koefisien pelemahan 0,693 per cm. Jika
intensitas sinar mula-mula = I0, maka intensitas sinar gamma yang diserap lapisan adalah...
A. 0,1 I0
B. 0,2 I0
C. 0,5 I0
D. 0,8 I0
E. 1,0 I0
24. Massa inti 6C12 = 12,00 sma, massa proton dan neutron masing-masing 1,0078 sma dan 1,0087 sma. Defek
massa dalam pembentukan inti 6C12 adalah...
A. 24,099 sma
B. 12,099 sma
C. 6,0516 sma
D. 6,0468 sma
E. 0,099 sma
25. Massa inti 4Be9 = 9,0121 sma, massa proton = 1,0078 sma, dan massa neutron = 1,0087 sma. Bila 1 sma
setara dengan energi sebesar 931 MeV, maka energi ikat atom 4Be9adalah...
A. 51,39 MeV
B. 58,28 MeV
C. 62,10 MeV
D. 90,12 MeV
E. 90,74 MeV