inti atom

DISUSUN OLEH : MOCH MAULANA BM PRODI MATEMATIKA  SEMESTER 2A  NIM : 2010 10300 578

 STKIP PGRI NGANJUK  2010/2011

PENGERTIAN ATOM 

  Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron).



Istila Istilahh atom beras berasal al dari dari Bahasa Bahasa Yuna Yunani ni (ἄτομος/ τομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.



Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom.

PENGERTIAN INTI ATOM 

Pusat dari atom disebut inti atom atau nukleus. Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom, dan menentukan elemen dari suatu atom.



Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir sama sekali tidak ada sumbangan dari elektron.



Jumlah netron dalam inti atom menentukan isotop elemen tersebut. Jumlah proton dan netron dalam inti atom saling berhubungan; biasanya dalam jumlah yang sama, dalam nukleus besar ada beberapa netron lebih. Kedua jumlah tersebut menentukan jenis nukleus. Proton dan netron memiliki masa yang hampir sama, dan  jumlah dari kedua masa tersebut disebut nomor massa, dan beratnya hampir sama dengan massa atom ( tiap isotop memiliki masa yang unik ). Masa dari elektron sangat kecil dan tidak menyumbang banyak kepada masa atom.

Contoh isotop Atom hidrogen

Hidrogen

Deuterium

Tritium

Proton

1

1

1

Neutron

0

1

2

Elektron

1

1

1

MASSA INTI Inti atom: proton = 1.007276 sma ≈1 sma neutron = 1.008665 sma ≈ 1 sma A

Simbol inti :

Contoh

:

Z

ket : Z = nomor atom = ∑ proton A = nomor massa = ∑p + ∑n.

35 17

Berarti : no atom 17, ∑p= 17 dan ∑n= 35-17 = 18



Neutron dan proton adalah dua jenis fermion yang berbeda. Asas pengecualian Pauli melarang adanya keberadaan fermion yang identik (seperti misalnya proton berganda) menduduki suatu keadaan fisik kuantum yang sama pada waktu yang sama. Oleh karena itu, setiap proton dalam inti atom harusnya menduduki keadaan kuantum yang berbeda dengan aras energinya masing-masing. Asas Pauli ini juga berlaku untuk neutron. Pelarangan ini tidak berlaku bagi proton dan neutron yang menduduki keadaan kuantum yang sama.



Untuk atom dengan nomor atom yang rendah, inti atom yang memiliki jumlah proton lebih banyak daripada neutron berpotensi jatuh ke keadaan energi yang lebih rendah melalui peluruhan radioaktif yang menyebabkan jumlah proton dan neutron seimbang. Oleh karena itu, atom dengan jumlah proton dan neutron yang berimbang lebih stabil dan cenderung tidak meluruh. Namun, dengan meningkatnya nomor atom, gaya tolak-menolak antar proton membuat inti atom memerlukan proporsi neutron yang lebih tinggi lagi untuk menjaga stabilitasnya. Pada inti yang paling berat, rasio neutron per proton yang diperlukan untuk menjaga stabilitasnya akan meningkat menjadi 1,5.



Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini memerlukan energi yang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi nuklir terjadi ketika banyak partikel atom bergabung membentuk inti yang lebih berat. Sebagai contoh, pada inti Matahari, proton memerlukan energi sekitar 3–10 keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar sesamanya dan bergabung menjadi satu inti. Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akan berubah unsurnya.



Jika massa inti setelah terjadinya reaksi fusi lebih kecil daripada jumlah massa partikel awal penyusunnya, maka perbedaan ini disebabkan oleh pelepasan pancaran energi (misalnya sinar gamma), sebagaimana yang ditemukan pada rumus kesetaraan massa-energi Einstein, E = mc 2 , dengan m adalah massa yang hilang dan c adalah kecepatan cahaya. Defisit ini merupakan bagian dari energi pengikatan inti yang baru.



Fusi dua inti yang menghasilkan inti yang lebih besar dengan nomor atom lebih rendah daripada besi dan nikel (jumlah total nukleon sama dengan 60) biasanya bersifat eksotermik, yang berarti bahwa proses ini melepaskan energi. Adalah proses pelepasan energi inilah yang membuat fusi nuklir pada bintang dapat dipertahankan. Untuk inti yang lebih berat, energi pengikatan per nukleon dalam inti mulai menurun. Ini berarti bahwa proses fusi akan bersifat endotermik.

Sifat-sifat nuklir 

Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah neutron berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur  yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.



Dari sekitar 339 nuklida yang terbentuk secara alami di Bumi, 269 di antaranya belum pernah terpantau meluruh. Pada unsur kimia, 80 dari unsur yang diketahui memiliki satu atau lebih isotop stabil. Unsur 43, 63, dan semua unsur lebih tinggi dari 83 tidak memiliki isotop stabil. Dua puluh tujuh unsur hanya memiliki satu isotop stabil, manakala jumlah isotop stabil yang paling banyak terpantau pada unsur  timah dengan 10 jenis isotop stabil.



Sebuah inti atom (DNA) terdiri dari proton dan neutron yang saling terikat sangat kuat. Gaya elektromagnet yang menyebabkan semacam arus (muatan), mencegah proton membentuk ikatan tanpa neutron (gaya elektromagnetik tersebut akan menghancurkan inti nuklir semacam itu - ikatan tanpa neutron). Ketika neutron dan proton berada dalam jarak yang sangat dekat, mereka ditahan oleh gaya nuklir kuat. Gaya nuklir kuat ini sangat sangat kuat bila dibandingkan dengan gaya gravitasi atau dengan gaya elektromagnet, akan tetapi karena gaya nuklir kuat ini hanya bekerja dalam jarak yang sangat pendek (berlawanan dengan gaya gravitasi dan elektromagnet yang mempunyai jangkauan tak terhingga) kita tidak dapat merasakannya dalam kehidupan sehari hari. Hidrogen adalah satu-satunya unsur  yang tidak mempunyai neutron dalam intinya; inti hidrogen hanya terdiri 1 proton. Bentuk stabil dari helium, unsur teringan berikutnya, mempunyai 2 proton dan 2 neutron. Sebagian besar unsur ringan stabil ketika mempunyai jumlah neutron dan proton yang seimbang, tetapi semakin berat/besar suatu unsur ia akan membutuhkan lebih banyak neutron untuk tetap terikat bersama.

Peluruhan radioaktif  



Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhan radioaktif, Bentuk-bentuk peluruhan radioaktif yang paling umum adalah: Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengan nomor atom yang lebih kecil.



Peluruhan beta, diatur oleh gaya lemah, dan dihasilkan oleh transformasi neutron menjadi proton, ataupun proton menjadi neutron. Transformasi neutron menjadi proton akan diikuti oleh emisi satu elektron dan satu antineutrino, manakala transformasi proton menjadi neutron diikuti oleh emisi satu positron dan satu neutrino. Emisi elektron ataupun emisi positron disebut sebagai partikel beta. Peluruhan beta dapat meningkatkan maupun menurunkan nomor atom inti sebesar  satu.



Peluruhan gama, dihasilkan oleh perubahan pada aras energi inti ke keadaan yang lebih rendah, menyebabkan emisi radiasi elektromagnetik. Hal ini dapat terjadi setelah emisi partikel alfa ataupun beta dari peluruhan radioaktif .



Jenis-jenis peluruhan radioaktif  lainnya yang lebih jarang meliputi pelepasan neutron dan proton dari inti, emisi lebih dari satu partikel beta, ataupun peluruhan yang mengakibatkan produksi elektron berkecepatan tinggi yang bukan sinar beta, dan produksi foton berenergi tinggi yang bukan sinar  gama



Tiap-tiap isotop radioaktif  mempunyai karakteristik periode waktu peluruhan (waktu paruh) yang merupakan lamanya waktu yang diperlukan oleh setengah  jumlah sampel untuk meluruh habis. Proses peluruhan bersifat eksponensial, sehingga setelah dua waktu paruh, hanya akan tersisa 25% isotop.

Radioaktivitas alam 

Inti tdk stabil akan meluruh dan memancarkan radiasi 226 88

 Ra → Rn + α ≈ He

Th → Pa +β ≈ e N→P+e

Tabel Peluruhan Radioaktif & Perubahan inti Jenis Radiasi Simbol

No. Massa

Muatan

Perubahan  No massa

Perubahan  No. Atom

2

Berkurang 4

Berkurang 2

Alfa

α

4

Beta

β

0

-1

Tetap

Tambah 1

Gamma

γ 

0

0

Tetap

Tetap

: Plutonium meluruh dgn memancarkan partikel alfa. Unsur apakah yg tbtk? Jawab : Massa unsur baru = 239-4 = dan muatannya = 94-2 =92 Muatan inti (nomor atom) 92 adalah uranium (U) Contoh

239 94

Pu

→

4 2

He +

235 92

U

WAKTU PARUH 

Waktu paruh (half-life) dari sejumlah bahan yang menjadi subjek dari peluruhan eksponensial adalah waktu yang dibutuhkan untuk jumlah tersebut berkurang menjadi setengah dari nilai awal. Konsep ini banyak terjadi dalam fisika, untuk mengukur peluruhan radioaktif dari zat-zat, tetapi juga terjadi dalam banyak bidang lainnya. Kuantitas subyek yang mengalami peluruhan (N). Nilai N pada waktu y ditentukan dengan rumus

sebagai nilai awal  N (pada saatt=0) λ  sebagai konstanta positif( konstanta  peluruhan).  N 0

Secara khusus, khusus, terdapat waktu waktu t ½ sehingga : atau

Contoh : Bila dimulai dgn 16 juta atom radioaktif, berapa yg tertinggal setelah 4 waktu paruh? Jawab: Tersisa = (1/2)4 = 1/16 x 16 juta = 1 juta atom

Transmutasi 

Transmutasi adalah perubahan atau konversi satu objek menjadi objek lain. Transmutasi unsur kimia terjadi melaluireaksi nuklir dan disebut dengan transmutasi nuklir. Transmutasi alami terjadi bila unsur radioaktif secara spontan meluruh melalui suatu periode waktu yang panjang dan berubah menjadi unsur lain yang lebih stabil. Transmutasi buatan terjadi pada mesin yang memiliki cukup energi untuk menyebabkan perubahan pada struktur nuklir  unsur tersebut. Mesin yang mampu menyebabkan transmutasi buatan antara lain adalah akselerator  partikel dan reaktortokamak.

Contoh: 14 4 17 1  N   He O + → + 7 2 8 1 H  9 4 12 1  Be  He C  + → + 4 2 6 0n



Reak Reaksi si umum umum : α, n, partikel subatomik lain + inti stabil → pemancaran radioaktif 

39

1

 K + 0 n→ 19

36

4

Cl + 2 He 17

TERI NDUKSI 

RADI OAKTI FTERI NDUKSIyaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya 27 13



4 2

Al +

He →

30 15

P+

1 0

30 15

P→

0 +1

e+

30 14

1 1

H→

0 +1

e+

0 1

n Si n

Karbon-10 memancarkan positron ketika meluruh. Tuliskan reaksinya! Jawab:

10 6

C→

0 +

1

e+

10 5

B

DAYA TEMBUS dan DAYA IONISASI  



Daya Tembus Daya ionisasi

: α < β < γ  : α > β > γ 

α lapisan kulit

dpt ditahan oleh

selembar kertas 

β kayu atau

dpt ditahan

dpt ditahan papan Alumunium



γ  merusak

dpt menembus & organ

beberapa

dpt ditahan oleh cm Pb

Pe ngguna a nRa di oi s ot op 

Isotop suatu unsur tertentu, radioaktif atau tdk, mempunyai tingkah laku yg sama dlm proses kimia & fisika → pelacak Penggunaan

Isotop

Keterangan

Kebocoran  pipa

Isotop yg  pendek  umurnya

Alat pencacah Geiger 

Penyerapan  pupuk P

Isotop P

Hasilnya di disebut au autoradiograf 

Pertanian

Penelitian dasar 

-

14

C

Menguji keefektifan pupuk & herbisida Membandingkan nilai nutrisi pakan Pemberantasan hama Mekanisme fotosintesis jalur  metabolisme hewan & manusia

PENGOBATANNUKLI R ISOTOP

NAMA

PENGUNAAN

51

Kromium-51

Penentuan volume sel darah & volume darah total

58

Kobalt-58

Penentuan serapan vit. B12

60

Kobalt-60

Perlakuan radiasi utk kanker  

131

I

Iod-131

Deteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuran aktifitas hati & metabolisme metabolisme lemak;  perlakuan utk kanker tiroid

59

Fe

Besi-59

Pengukuran laju pembentukan & umur sel darah merah

Cr Co Co

ISOTOP

NAMA

PENGUNAAN

Fosfor-32

Deteksi kanker kulit /kanker jaringan yg terbuka krn operasi

226

Ra

Radium-226

Terapi radiasi utk kanker  

24

Na

Natrium-24

Deteksi konstriksi 7 obstruksi dlm sistem sirkuler 

99

Tcm

Teknetium-99m

Diagnosis beberapa penyakit

3

H

Tritium

Penentuan total air tubuh

32

P

radioisotop

RADI OI SOTOP 

Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan umur  batuan & benda purbakala Uranium-238 (t1/2 = 4,5 x 109 thn) 238

U 

→ →

206

 Pb

Utk memperkirakan umur batuan batuan bumi 3-3,5 x 109 thn

umur bumi 4,5-5,0 x 109 thn

batuan bulan 4,5 x 109 thn

karbon-14 (t 1/2 = 5730 thn)

Karbon-14 (t1/2 = 5730 thn) Utk menentukan umur benda purbakala & mendeteksi keaslian benda purbakala 14C terbtk di lap atmosfir atas 14 1 14 1  N  n C  + → + 7 0 6 1 H 

14 14 6 C ( di atmosfir ) → 6 C ( di makhluk hidup )

 jk makhluk hidup mati maka: 14 6

C ( berkurang ) →

14 7

 N 

Dampak radioaktif  



Bom nuklir

 Akibat radiasi yang ditimbulkan

Rangkuman 













 Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan b ermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir sama sekali tidak ada sumbangan dari elektron. Inti atom: proton = 1.007276 sma ≈1 sma neutron = 1.008665 sma ≈ 1 sma Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton pr oton sama namun dengan jumlah neutron berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur  yang sama. Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhan radioaktif, Bentuk-bentuk peluruhan radioaktif yang paling umum adalah peluruhan alfa, beta dan gamma



Waktu paruh (half-life) dari sejumlah bahan yang menjadi subjek dari peluruhan eksponensial adalah waktu yang dibutuhkan untuk jumlah tersebut berkurang menjadi setengah dari nilai awal.



Kuantitas subyek yang mengalami peluruhan (N). Nilai N pada waktu y ditentukan dengan rumus



Transmutasi adalah perubahan atau konversi satu objek menjadi objek lain.



Radioaltif terinduksi yaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya.



Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan memper kirakan umur batuan & benda purbakala



Dampak radiokatif bagi manusia dapat menimbulkan kelainan fisik dan berbagai penyakit.

Soal latihan 

Tentukan jumlah poton, elektron, serta noutron dari unsur2 berikut: 23 11





 Na

132 55

Cs

16 8

O

2−

27 13

3+

Al 

 Waktu paruh Radium 1620 tahun. Berapa lama waktu  yang diperlukan radium untuk meluruh hingga tersisa 1/16 jumlah radium semula ! Tentukan usia suatu kayu kuno, jika diketahui aktivitas karbon yang terdapat di dalamnya 3/8 dari aktivitas yang terdapat pada kulit pohon yang masih segar. Waktu paruh karbon 5570 tahun