CHAPTER iii INTI ATOM DAN RADIOAKTIVITAS

Transkripsi

1 CHAPTER iii INTI ATOM DAN RADIOAKTIVITAS -Inti atom atau nukllida terdiri atas neutron (netral) dan proton (muatan positif) -Massa neutron sedikit lebih besar daripada massa proton -ukuran inti atom berkisar pada 0-5 m -satuan massa inti atom adalah sma (satuan massa atom) sma =,660 x 0 - kg -inti atom dilambangkan dengan A z X X namainti atom z nomor atom( jumlah protondalamint i atau jumlahelektron yang engeilingi int i) A. nomor massa ( jumlah protondan neutrondalaminti) Jadi jumlah neutron adalah (A-Z) Gaya Ikat Inti Adalah suatu gaya yang menyebabkan suatu nukleon didalam inti bisa menyatu. Gaya ikat inti bekerja antara proton dengan proton,antara proton dengan neutron atau neutron dengan neutron. Gaya ikat inti bekrja pada jarak yang sangat dekat ssampai dengan jarak pada diameter inti atom (0-5 ). Energi Ikat Inti Massa sebuah inti stabil selalu lebih kecil dibandingkan dengan massa nukleon-nukleon pembentuknya. Selisih massa ini disebut defek massa. Jadi defek massa bisa kita rumuskan sebagai berikut: m Z m p ( A Z) mn mint i Δm = defek massa (sma) Z = jumlah proton dalam inti atom m p = massa proton A Z = jumlah neutron dalam inti atom = massa neutron m n

2 selisih massa inilah yang kemudian berubah menjadi energi ikat inti. karena sma setara dengan 9 MeV maka, kita bisa menghitung energi ikat inti sebagai berikut : E m x 9 MeV MeV = Mega elektron volt Energi ikat E pernukleon adalah A Soal 8. Hitunglah defek massa dan energi ikat pernukleon dari inti 9 U, bila diketahui massa atomya 8,0506 sma, massa neutron =.0086 sma an massa poton =,008 sma 60. Hitunglah besarnya defek massa dan energi ikat pernukleon dari 8 Ni, bila diketahui massa inti atom Ni = 59,95 sma, massa neutron =.0086 sma, dan massa proton =,008. hitunglah defek massa dari isotop 8 8 O, bila diketahui massa intinya 8,0088 sma, massa neutron.0086 sma, dan massa proton =,008 sma. Massa isotop Li adalah,08 sma. Hitunglah energi ikat pernukleon Radio Aktivitas Inti atom yang tidak stabil akan selalu memancarkan sinar radioaktif secara spontan, sehingga akhirnya diperoleh inti atom yang stabil. Peristiwa pemancaran sinar radioaktif secara spontan tersebut disebut radioaktivitas - pemancaran sinar radioaktif dibedakan menjadi tiga, α, β dan γ. - sinar α memiliki daya ionisasi paling kuat, kemdian β, dan diikuti γ - sedangkan yang memiliki daya tembus paling kuat adalah γ, kemudian β kemudian α - sinar β dibelokkan tajam di dalam medan magnet, sinar α dibelokkan sedikit sedangkan sinar γ, tidak dibelokkan didalam medan magnet - pemancaran sinar radioaktif menyebabkan terjadinya perubahan pada nukleon, sehingga nukleon (inti atom) akan berubah menjadi bentuk lain. - inti atom sebelum terjadi peluruhan disebut inti induk - inti atom setelah terjadi peluruhan disebut inti anak Pemancaran sinar α Pemancaran sinar α menyebabkan: -nomor atom inti induk akan berkurang dua -Nomor massa berkurang empat Contoh:

3 9U 90Th 5 He 0 88 Ra 8Rn He Pemancaran sinar β Pemancaran sinar β menyebabkan -nomor massa tetap -nomor atom bertambah satu Contoh: Pa U Ac Th e e Pemancaran sinar γ Tidak menyebabkan perubahan pada inti induk. Biasanya unsur diberi lambang *, menandakan suatu keadaan inti tereksitasi dan akan mengeluarkan sinar γ. contoh : 6 C * C 6 Aktivitas Inti Radioaktifitas Aktifitas inti adalah laju perubahan inti atom radioaktif yang meluruh tiap satuan waktu Besarnya tidak bergantung kepada faktor luar (misal tekanan, suhu, dll), tapi hanya bergantung pada banyaknya inti atom radioaktif. Semakin banyak inti atom, semakin tinggi aktivitasnya. Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan: A N dan A dn dt N N 0 t t e dan A A0e A = Aktivitas setelah selang waktu.satuannya adalah : peluruhan/sekon (Bq= Becquarell ) dan Curri (Ci) Ci =, x 0 0 peluruhan/sekon (Bq) A 0 = aktifitas mula-mula (saat t = 0) λ = tetapan pelluruhan (nilainya tergantung pada jenis inti atomnya. Satuannya s -

4 N = Jumlah inti atom setelah selang waktu t N 0 = banyaknya inti radio aktif mula-mula (saat t = 0) e = bilangan eksponensial Waktu Paro Adalah waktu yang diperlukan oleh unsur radioaktif untuk meluruh, sehingga unsur radioaktif yang belum meluruh tinggal separoh dari jumlah unsur radioaktif mula-mula. Pesamaannya sebagai berikut: ln 0,69 n T / N ( ) N 0 T / = waktu paroh N = Jumlah inti yang tinggal N 0 = Jumlah inti mula-mula n = t = waktu peluruhan dibagi waktu paro T / Exercise 6. Hitunglah aktivitas inti 00 gram inti radium ( 8 Ra ) yang mempunyai waktu paro 60 tahun. Suatu atom radioaktif mula-mula mempunyai aktivitas inti 0 Ci. Apabila waktu paro atom itu jam, hitunglah aktivitas intinya setelah jam kemudian 5. Hitunglah aktivitas inti atom 0 gram 9U yang mempunyai waktu paro,0 x 0 8 s!. waktu paro Na adalah 5 hari. tentukan waktu yang diperlukan supaya 5 % sampel yang mengandung nuklida itu meluruh! Deret Radioaktif Suatu unsur radioaktif akan selalu meluruh dan membentuk unsur yang baru, sampai akhirnya mencapai kestabilannya. Dalam proses peluruhannya itu, untuk mencapai stabil unsur-unsur baru yang terbentuk membentuk deret yang berpola, yang disebut deret radioaktif

5 Reaksi Fisi Adalah reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua inti atom lain yang lebih ringan dengan disertai timbulnya energi yang sangat besar. Misal, inti atom uranium-5 ditembak dengan neutron sehingga terbelah menjadi inti atom Xe-5 dan Sr-9 disertai dengan timbulnya neutron yang memiliki energi tinggi. Reaksinya dapat ditulis: 5 9 9U 0n 5Xe 8Sr 5 0 n Q Energi yang dibebaskan pada reaksi fisi Secara umum besarnya energi yang dibebaskan pada reaksi inti adalah Q ( m a m x ) ( m y mb ) x 9MeV Exercise. Berapakah energi yang dibebaskan ketika inti litium ( Li ) yang ditembak dengan proton H terbelah menjadi dua inti ringan He, reaksi fisinya adalah sebagai berikut He Li He He Q Reaksi Fusi Yaitu penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti atom lain yang lebih berat dengan melepaskan energi. Misal, penggabungan deutron dengan deutron menghasilkan triton dilepaskan energi sebesar,0 MeV, dengan reaksi: H H H H, 0MeV Agar dapat terjadi reaksi fusi, diperlukan temperatur yang sangat tinggi sekitar 0 8 K, sehingga reaksi ini terjadi di matahari. Energi matahari sampai kebumi diduga merupakan hasil reaksi fusiyang terjadi dala mmatahari. 5

6 Reaktor Atom Reaktor atom adalah tempat terjadinya reaksi berantai yang menyangkut reaksi fisi yang terkendali. Reaksi fisi gram nuklida perhari akan menimbulkan energi sebesar MW, ini sebanding dengan pembakaran batu bara sebanyak,6 ton perhari untuk menghasilkan energi sebesar ini. Menurut kegunaan reaktor nuklir dapat dibedakan menjadi tiga:. Reaktor produksi isotop Yaitu reaktor yang menghasilkan radioisotop yang banyak dipakai dalam bidang nuklir, kedokteran, biologi, industri, dan farmasi. Reaktor daya/power Reaktor yang dapat menghasilkan energi listrik untuk dijual, misal, PLTN. Reaktor penelitian Reaktor yang digunakan untuk penelitian dibidang pertanian, peternakan, industri, kedokteran, sains dsb Pemanfaatan Radioisotop Dalam Bidang Teknologi Pemanfaatan radioisotop banyak terutama dibidang kedokteran, industri, menentukan usia makhluk yang telah mati, pertanian, dl Bidang kedokteran: - iodium- mencari ketidak normalan tiroi d - karbon- mendeteksi ketidak normalan sehubungan dengan diabetes dan anemia - natriu, mendeteksi penyemitan pada pembuluh darah - cobalt-60 radiasinya untuk membunh sel-sel kanker Bidang industri - silikon mendeteksi kebocoran pada pipa perusahaan menentukan usia - carbon- - uranium-8 keduanya bisa digunakan untuk menentukan umur batuan yang ada di bumi 6

7 exercise. Tentukan banyaknya proton, neutron daan elektron dalam isotop-isotop berikut 6 a. O b. c Co Ba. Jika massa deuterium H ada;ah,0 u, tentukan defek massa, energi ikat dan energi ikat pernukleon dari deutrium. Berapakah energi yang dibebaskan ketika inti litium ( Li ) yang ditembak dengan proton H terbelah menjadi dua inti ringan He, reaksi fisinya adalah sebagai berikut He Li He He Q. Memisahkan nitrogen N menjadi N dan sebuah neutron memerlukan energi yang sama dengan energi ikat neutron, seperti reaksi berikut N energi N n, tentukan energi dalam MeV yang mengikat neutron ke inti ( massa N,000 sma dan N, 005sma 0 5.

8 8