Makalah Fisika Inti Atom dan Radioaktivitas.doc

Disusun Oleh : Kelompok :  Ken Lisa Nanda  Maulidita Rahma Agustin  Yuhan Fitria

() () (33)

Kata Pengantar Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunianya kami dapat menyusun dan menyelesaikan makalah ini dengan lancar. Makalah ini dibuat agar kita dapat mengetahui tentang inti atom dan radioaktivitas. Di makalah ini saya akan menjelaskan tentang apa yang dimaksud dengan struktur atom dan inti atom. Semoga makalah ini dapat membantu kita untuk mengetahui lebih jelas lagi tentang apa yang berhubungan dengan atom dan inti atom. Dengan tercapainya penulisan makalah ini kami bermaksud untuk mengucapkan terima kasih kepada : 1. Drs. Taufikurrahman, M,pd selaku kepala sekolah yang selalu memberi dukungan dan izin dalam pembuatan laporan ini. 2. Bapak Sapardi, Spd selaku guru bidang studi fisika. 3. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penulisan laporan kami yang tidak dapat disebutkan satu – persatu. Kami sadari makalah ini masih sangat jauh dari sempurna, oleh karenanya, berbagai kritik dan saran sangat kami perlukan. Semoga kita dapat menarik manfaat dari makalahyang sederhana ini. Dari penulisan ini kami juga berharap agar para siswa dapat menggunakan makalah ini sebagai sumber referensi yang bermanfaat.

Pasuruan, 1 Januari 2014

Penulis

Daftar Isi Kata Pengantar Daftar Isi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang 1.2. Tujuan Penulisan 1.3. Rumusan Masalah BAB II ISI 2.1. Inti Atom 2.2. Radioaktivitas 2.2. Struktur Inti BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 3.2. Saran

i ii

1 2 3

4 6 9

18 18

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan energi bertambah semakin cepat dari tahun ke tahun, sementara sumber yang dapat langsung untuk digunakan untuk kebutuhan tertentu semakin terbatas.Meskipun energi yang bersumber pada radiasi matahari (energi surya) sangat berlimpahtetapi sejauh ini belum dapat pemanfaatannya masih belum dapat optimal. Secara ekonomisperalatan yang diperlukan untuk mengkonversi energi surya masih relatif mahaldibandingkan sumber-sumber energi yang bersumber pada minyak dan gas bumi serta batubara. Reaktor 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. Prototipreaktor-reaktor fusi saat ini masih dalam tahap eksperimentasi pada beberapa laboratorium diUSA dan di beberapa negara maju lainnya. Suatu konsorsium dari USA, rusia, Eropa danJepang telah mengajukan pembangunan suatu reaktor fusi yang disebut International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) di Cadarache (Perancis) untuk mengujikelayakan dan keberlanjutan penggunaan reaksi fusi untuk menghasilkan energi listrik. Reaktor-reaktor nuklir yang saat ini dioperasikan untuk menghasilkan energi (listrik)merupakan reaktor fisi nuklir. Dalam reaktor fisi nuklir energi diperoleh dari pemecahan satuatom menjadi dua atom. Dalam reaktor-reaktor fisi nuklir konvensional, neutron lambat yangmenumbuk inti atom bahan bakar (umumnya Uranium) menghasilkan inti atom baru yangsangat tidak stabil dan hampir seketika pecah menjadi dua bagian (inti) dan sejumlah neutrondan energi yang besar. Pecahan hasil reaksi fisi tersebut merupakan sampah radioaktif denganwaktu paruh yang sangat panjang sehingga menimbulkan masalah baru pada lingkungan. Dalam reaksi fusi nuklir dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti baru. Dalamsuatu reaktor fusi, inti-inti atom isotop hidrogen (protium, deuterium, dan tritium) bergabungmenjadi inti atom helium dan netron serta sejumlah besar energi. Reaksi 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.

1.2 Tujuan Penulisan o Menjelaskan pengertian dasar mengenai Fisika inti

o Menjelaskan karakteristik inti atom o Menjelaskan mengenai radioaktifitas

1.3 Rumusan Masalah o o o

BAB II ISI 2.1.3 INTI ATOM Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep ini pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Selama akhir abad ke19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, hal ini membuktikan bahwa ‘atom’ tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (1P1) dan netron ( 0n1). Kedua partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon. Sedangkan nuklida adalah suatu inti atom yang ditandai dengan jumlah proton (p) dan neutron (n) tertentu, dituliskan: X = lambang unsur Z = nomor atom = jumlah proton (= p)

A = bilangan massa = jumlah proton dan neutron (= p + n)

2.1.1 Ukuran Atom Inti atom jauh lebih kecil dari ukuran asli atom (antara 10 000 dan 100 000 kali lebih kecil). Juga mengandung lebih dari 99% dari massa sehingga kepadatan massa inti sangat tinggi. Inti atom memiliki semacam struktur internal, seperti neutron dan proton tampaknya mengorbit sekitar satu sama lain, sebuah fakta yang diwujudkan dalam keberadaan peristiwa magnetik nuklir. Namun, percobaan menunjukkan bahwa inti sangat mirip dengan bola atau elipsoid kompak 10-15 m (= 1 fm), yang tampaknya kepadatan yang konstan. Tentu radius ini sangat bervariasi dengan jumlah proton dan neutron, inti atom yang lebih berat dan partikel lebih agak lebih

besar.

Inti atom terdiri atom proton-proton dan neutron-neutron Jari-jari inti : R = R0 . A1/3 R0 : Jari-jari atom 1,33 x 10-3 cm A : Nomor massa (nukleon)

2.2.1 Massa Atom Mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan massa. Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 × 10−27 kg. Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan bilangan massanya dikalikan satuan massa atom. Nama

Lambang

Nomor

Nomor

Massa

atom

massa

(sma)

Proton

P atau H

1

1

1,00728

Neutron

N

0

1

1,00867

Elektro

e

-1

0

0,000549

n

2.1.3 Sifat atom 1. Isoton : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda. 2. Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda. 3. Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda. Kestabilan inti : Kestabilan inti tidak dapat diramalkan dengan suatu aturan. Namun, ada beberapa petunjuk empiris yang dapat digunakan

untuk

mengenal

inti yang

stabil

dan yang

bersifat

radioaktif/tidak stabil, yaitu: Semua inti yang mempunyai proton 84 atau lebih tidak stabil Aturan ganjil genap, yaitu inti yang mempunyai jumlah proton genap dan jumlah neutron genap lebih stabil daripada inti yang mempunyai jumlah proton dan neutron ganjil Bilangan sakti (magic numbers) Nuklida yang memiliki neutron dan proton sebanyak bilangan sakti umumnya lebih stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif. Bilangan tersebut adalah: Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126 Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50 dan 82. Pengaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton. Pita kestabilan : Grafik antara banyaknya neutron versus banyaknya proton dalam berbagai isotop yang disebut pita kestabilan menunjukkan inti-inti yang stabil. Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton, agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Kebanyakan unsur radioaktif terletak di luar pita ini. Di atas pita kestabilan, Z Untuk mencapai kestabilan : inti memancarkan (emisi) neutron atau memancarkan partikel beta Di atas pita kestabilan dengan Z > 83, terjadi kelebihan neutron dan proton Untuk mencapai kestabilan : Inti memancarkan partikel alfa Di bawah pita kestabilan, Z Untuk mencapai kestabilan :

Inti memancarkan positron atau menangkap electron.

2.1.4 Bentuk Atom Pada

tahun

1661, Robert

Boyle mempublikasikan

buku The

Sceptical Chymist yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi "corpuscules"ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi terdiri dari

unsur

udara,

tanah,

api,

dan

air.Pada

tahun

1789,

istilah element (unsur) didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagibagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia. Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap dan mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian lebih jauh bergabung menjadi senyawa-senyawa kimia. Sedangkan bentuk inti atom ada yang berbentuk bulat dan cakram. Didalam inti atom berkerja gaya Coulomb dan momen kuodrupol. Jika momen kuodrupol = 0 maka bentuknya bulat jika > 0 maka bentuknya akan lonjong atau cakram.

2.2.3

RADIOAKTIVITAS Radioaktivitas adalah suatu gejala yang menunjukan adanya aktivitas inti

atom,yang disebabkan karena inti atom tak stabil. Gejala yang dapat diamati ini dinamakan:sinar radio aktif. Dalam tahun 1896 seorang fisikawan Perancis Henry Becquerel(1852-1908) untuk pertama kalinya menemukan radiasi dari senyawa-senyawa uranium.Radiasi ini tak tampak oleh mata,radiasi ini dikenal karena sifatnya yaitu: 1. Menghitamkan film 2. Dapat mengadakan ionisasi 3. Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu 4. Merusak jaringan tubuh 5. Daya tembusnya besar Radiasi ini tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan keadaan lingkungan seperti:suhu,tekanan suatu reaksi kimia. contoh:uranium disebut bahan radio aktif,dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar radio aktif. Gejala ini diperoleh Becquerel ketika mengadakan penelitian terhadap sifatsifat Fluoresensi yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya. Fosforecensi yaitu berpendarnya suatu bahan setelah disinari cahaya, jadi berpendar setelah tak disinari cahaya. Fluorecensi dan Fosforecensi tidak bertentangan dengan hukum kekelan energi,bahan-bahan berpendar selagi menerima energi atau setelah menerima energi Persenyawaan uranium tidak demikian halnya,radiasi persenyawaan uranium tanpa didahului oleh penyerapan energi, suatu hal yang sangat bertentangan dengan hukum kekelan energi Namun setelah teori relativitas Einstein lahir,gejala itu bukan sesuatu yang mustahil,sebab energi dapat terjadi dari perubahan massa. Penyelidikan terhadap bahan radioakivitas dilanjutkan oleh suami istri Pierre Curie(1859-1906),dan

Marrie

Currie(1867-1934),yang

menemukan

bahan

baru.Bila berkas sinar radioaktif dilewatkan melalui medan listrik dan medan magnet,

ternyata

hanya

3

jenis

sinar

pancaran

yang

lazim

disebut

sinar a,sinar b dan sinar g a. Sinar a adalah berkas yang menyimpang ke keping negatif.Dari arah simpangannya,jelas bahwa sinar a adalah partikel yang bermuatan positif. Ternyata sinar a adalah ion He martabat (valensi)dua. 2a4 = 2He4 Daya ionisasi sinar a sangat besar sedangkan daya tembusnya sangat kecil.

b. Sinar b adalah berkas yang menyimpang kearah keping positif,sinar b adalah partikel yang bermuatan negatif.Ternyata massa dan muatan sinar sama dengan massa dan muatan elektron.-1b 0 = -1 e0 Daya ionisasinya agak kecil sedangkan daya tembusnya agak besar. c. Sinar g adalah berkas yang tidak mengalami simpangan di dalam medan listrik

maupun

medan

magnet.Ternyata

sinar g adalah

gelombang

elektromagnetik seperti sinar X.Daya ionisasi sinar gpaling kecil dan daya tembusnya paling besar.

2.2.1

Interaksi Sinar Radio Aktif Dengan Materi SINAR a (ALFA)  sinar tidak lain adalah inti atom helium ( 2He4), bermuatan 2 e dan bermassa 4 sma  sinar a dapat menghitamkam film. Jejak partikel dalam bahan radioaktif berupa sinar lurus.  radiasi sinar a mempunyai daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar b dan sinar g  radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar  10-2mm dan logam tipis.  radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat  sinar a dibelokkan oleh medan magnetik  berdasarkan percobaan dalam medan magnet dan medan lintrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinara, yakni kecepatannya berharga antara 0,054 c dengan c = kecepatan cahaya dalam vakum. SINAR b (BETA) o sinar b tidak lain ialah partikel elektron. o radiasi sinarb mempunyai daya tembus lebih besar dari pada a tetapi lebih kecil dari pada g o sinar. b dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet. o kecepatan partikel b berharga antara 0,32 c dan 0,7 c. o jejak partikel b dalam bahan berbelok-belok. o jejak yang berbelok-belok disebabkan hamburan yang dialami oleh elektron didalam atom. SINAR g(GAMMA)  mempunyai daya tembus paling besar.  tidak dibelokkan didalam medan magnetik

 sinar g memerlukan

radiasi

elektromagnetik

dengan

panjang

gelombang lebih pendek  foton g tidak banyak berinteraksi dengan atom suatu bahan dalam interaksinya dengan bahan mengalami peristiwa fotolistrik dan produksi pasangan.

2.3. STURKTUR INTI Inti atom terdiri dari: proton dan neutron. Jumlah proton dan neutron dalam inti (disebut nukleon) dinyatakan sebagai nomor atom (A). Jumlah proton dalam inti dinyatakan sebagai nomor atom (Z) dan jumlah neutron dalam inti adalah A-Z. Nuklida adalah suatu campuran nukleon tertentu yang membentuk jenis inti atom tertentu.

xa

z

Nuklida dibedakan sesuai nama unsur kimianya, sehingga suatu nuklida dapat dituliskan sebagai A = nomor massa nuklida, sama dengan jumlah proton dan neutron. Z = nomor atom, sama dengan jumlah proton. x = lambang unsur.  ISOTOP adalah unsur yang memiliki nomor atom (Z) sama, tetapi memiliki nomor massa (A) berbeda. Berarti nuklida itu memiliki sifat kimai yang sama, sedangkan sifat fisika berbeda.  ISOBAR : nuklida -nuklida yang memiliki nomor massa (A) sama, akan tetapi nomor atom (Z) berbeda.  ISOTON : nuklida yang memiliki jumlah neutron sama.

2.3.1

Stabilitas Inti Nuklida bersifat stabil jika : jumlah proton (Z) kurang dari 20 dan harga N (jumlah neutron) / Z (jumlah proton) sama dengan satu atau jumlah sama dengan jumlah neutron atau jumlah proton (Z) lebih dari 20 dan harga N / Z berkisar 1 - 1,6. Nuklida-nuklida dengan N/Z diluar pita kestabilan merupakan nuklida tidak stabil disebut sebagai nuklida radio aktif. Gambar grafik N-Z

2.3.2

Tenaga Ikatan Inti (Energi Binding) Telah diketahui bahwa inti terdiri dari proton dan neutron. Proton didalam inti tolak menolak, adanya kesatuan didalam inti disebabkan oleh adanya gaya yang mempertahankan proton itu dalam inti, gaya ini disebut gaya inti (nucleus force). Penilaian yang cermat menunjukkan bahwa massa inti yang lebih kecil lebih stabil dari jumlah massa proton dan netron yang menyusunnya. Massa detron (1H2) lebih kecil dari massa proton dan netron yang menjadi komponen-komponen detron. Detron terdiri atas satu proton dan satu netron massa 1 proton = 1,007825 sma massa 1 netron = 1,008665 sma jumlah

= 2,016490 sma

massa detron

= 2,014103 sma

+

Perbedaan massa m= 0,002387 sma = 2,222 MeV Hal ini menunjukkan ketika proton bergabung dengan netron dibebaskan energi sebesar 2,222 MeV

1

p1 + 0n1 ® 1H2 + 2,222 MeV

Untuk membelah detron kembali menjadi proton dan netron diperlukan energi 2,222 MeV, karenanya tenaga sebesar 2,222 MeV disebut tenaga ikat (energi binding) detron. Karena detron terdiri atas 2 nukleon, maka tenaga ikat tiap nukleon adalah 2,222/2=1,111 MeV. Tenaga ikat nukleon paling besar pada unsur yang nomor atomnya 50. Makin besar tenaga ikat ,makin besar pula energi yang diperlukan untuk memecah unsur iti,ini berarti makin stabil keadaan unsur itu. Karena tenaga ikat tiap nukleon paling besar pada atom yang nomor atomnya50 dapat ditarik kesimpulan : a.

Ketika inti-inti ringan bergabung menjadi inti-inti yang lebih berat akan disertai dengan pembebasan energi.

b.

Bila inti-inti berat terbelah menjadi inti-inti yang sedang akan dibebaskan energi.

Dengan demikian energi ikat inti di dapat dari adanya perbedaan massa penyusun inti dengan massa intinya sendiri dan perbedaan ini disebut dengan Deffect massa. Maka energi ikat inti adalah : { (Smassa proton + Smassa netron) – massa inti }. c2 (1 sma c2= 931 MeV)

2.3.3

Peluruhan Inti Tak Stabil Inti-inti dalam keadaan tereksitasi akan menurunkan tingkat energinya ke keadaan dasar sambil meluruh menjadi inti lain. Peluruhan akan diikuti pemancaran partikel ,  atau sinar . Inti yang meluruh disebut induk, sedangkan inti lain hasil peluruhannya disebut anak. Apapun jenis inti, setiap terjadi peluruhan akan berlaku hokum peluruhan radioaktif. Setelah t detik jumlah inti akan menjadi : N = N O e - t No adalah jumlah inti mula-mula dan N adalh jumlah inti setelah meluruh. 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. T1/2 = In 2 = 0,693   Besaran lain untuk menunjukkan kecepatan peluruhan adalah waktu hidup terata (Tm)

Tm = 1/ Jumlah peluruhan tiap satuan waktu disebut aktivitas A = d N/dt =  N Karena aktivitas sebanding dengan N, maka dapat diperoleh hubungan : A = AO e- t Di mana Ao adalah aktivitas mula-mula, satuan aktivitas adalah C i, dimana 1 Ci setara dengan 3,7. 1010 peluruhan tiap detik. Dari persamaanpersamaan di atas dapat diturunkan hubungan lain antara jumlah inti yang meluruh dengan waktu paruh yaitu : N = NO (1/2)n Di mana : n = 1

1.

T1/2 Peluruhan Gamma ( ) Sinar  merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek. Ciri-cirinya adalah : -

Daya tembus sangat besar

-

Daya ionisasinya sangat lemah

-

Tidak dibelokkan oleh medan magnet

- Mempunyai energy antara 0.2 – 3 MeV Pada peluruhan  tidak terjadi perubahan nomor massa. (XA)*

2.

XA + 

Peluruhan Beta ( ) Partikel  masih dapat dibedakan menjadi - yang bermuatan negatif dan + yang

bermuatan

positif. - ternyata

adalah

elektron,

sedangkan  positron. +

Ciri-cirinya adalah : - Daya tembus cukup besar tetapi < daya tembus  -

Daya ionisasi tidak begitu kuat tetapi > daya ionisasi 

-

Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan kecil

- Mempunyai energi 3-4 MeV Pemancaran  biasanya diikuti oleh partikel lain, yaitu neutronio (v) Z

3.

XA → Z+1YA + - + v atau ZXA → Z+1YA + + + v

Peluruhan Alpha ( ) Partikel  ternyata merupakan inti atom helium (2He4)

Ciri-cirinya adalah : -

Daya tembus kecil

-

Daya ionisasi sangat kuat

-

Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan besar

Z

Mempunyai energi 5-3 MeV

XA → Z-AYA-4 + 

o Hukum Pergeseran  Keluarnya sinar a dari inti atom berakibat berkurangnya nomor atom sebanyak dua dan berkurangnya nomor massa sebanyak empat.  Radiasi sinarb berakibat naiknya nomor atom dengan satu.  Radiasi sinarg hanya merupakan proses penyertaan tanpa merubah nomor atom dan nomor massa. contoh: Uranium yang nomor massannya 238 dan nomor atomnya 92,karena memancarkan sinar aberubah menjadi torium 234 yang nomor atomnya 90.

Unsur

ini

sinar b berubah

masih menjadi

bersifat

radioaktif

denggan

prolaktinium,akhirnya

memancarkan

setelah

melampaui

serentetan disentgrasi menjadi Pb yang stabil

a

b

U238 90Th234

92

91

Pa234

c

92

U234

Kegiatan unsur radioaktif bergantung pada banyaknya partikel-partikel yang dipancarkan dalam tiap detik. Makin banyak partikel-partikel yang dipancarkan tiap detik makin besar keaktifannya dan makin cepat berkurangnya unsur radioaktif yang bersangkutan. Kekuatan radioaktif diukur dengan satuan Curie. 1 curie = 3,7.1010 pancaran partikel tiap detik. SATUAN SETENGAH UMUR: (waktu paruh / half life time)

Karena adanya peluruhan jumlah unsur radioaktif, demikian pula keaktifannya akan berkurang dan pada akhirnya habis, yakni setelah seluruhnya menjadi atom stabil (tidak aktif lagi) Selang waktu agar unsur radioaktif itu stabil (tidak aktif lagi) disebut umur unsur radioaktif. Selang waktu agar unsur radioaktif itu tinggal separuhnya disebut setengah umur (T). Waktu setengah umur dapat dirumuskan sebagai: T=0,693 = ln 2 l

l

Hubungan jumlah unsur radioaktif dengan selang waktu dapat dirumuskan sebagai: N = N0e-lt atau N = N0

R=lN Keterangan : T = waktu setengah umur l= tetapan peluruhan (tetapan radiasi/ tergantung dari jenis zat radioaktif) ln = logaritma napier yang bilangan pokoknya e = 2’7183 N = jumlah unsur radioaktif setelah selang waktu t N0 = jumlah unsur radioaktif mula-mula R = keaktifan R A Grafik hubungan N-T Ada 2 (dua) macam radio aktifitas, yaitu : alam : suatu unsur sudah bersifat radio aktif sejak ditemukannya. Buatan: terjadinya radio aktifitas akibat suatu proses (isotop).

2.3.4

Transmutasi Telah diketahui bahwa adanya perbedaan antara atom yang satu dengan atom yang lain semata-mata karena hanya perbedaan jumlah proton dan neutron yang terdapat dalam inti atom. Oleh 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 TRANSMUTASI. Gagasan merubah inti atom secara buatan dirintis oleh Rutherford. Pada tahun 1959 Rutherford menempatkan preparat radio akyif yang memancarkan sinaradidalam tabung yang berisi gas niterogen. Setelah selang waktu tertentu, dalam tabung itu terjadi oksigen dan proton. Rutherford berpendapat ada partikel-partikel a yang membentur inti atom niterogen sebagai akibat benturan yang amat dasyat, inti niterogen terbelah menjadi proton dan oksigen.

2

a4

7

1

P1

8

O17

N14

Peristiwa itu dapat dipandang sebagai reaksi inti antara partikel a dengan inti niterogen. Reaksi ini lazim dituliskan sebagai berikut : 2

a4 + 7N14®8017 + 1P1

Dalam reaksi berlaku kekalan massa dan kekekalan muatan. Jumlah nomor massa dan nomor atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Pada tahun 1937 Chadwick menembaki logam berilium dengan partikelpartikel adari unsur radioaktif. Hasilnya diperoleh karbon dan partikel netral yang kira-kira sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron. 2

a4 + 4Be9®6012 + on1

1.

Tranmutasi oleh partikel-partikel yang dipercepat. Tranmutasi dengan sinar ayang berasal dari unsur radioaktif tidak membawa hasil yang memuaskan. Dari sekian banyak partikelpartikel ahanya beberapa yang dapat mengadakan transmutasi. Hal ini disebabkab karena partikel ayang mendekati inti atom yang mengalami gaya tolak, sehingga hanya partikelayang kecepatannya besar yang dapat sampai pada inti. Transmutasi akan lebih berhasil bila digunakan partikel-partikel yang kecepatan cukup tinggi. Untuk itu diciptakan alat yang dapat mempercepat partikel bermuatan yang disebut Cyclotron.

Pada tahun 1932 Coekroft dan Walton melaporkan hasil reaksi inti dengan proton. 1

H1 + 3Li7 ® 2He4

+ 2He4

Pada reaksi inti tersebut jumlah energi sebelum reaksi adalah: energi massa proton

= 1,007825 sma

energi massa litium

= 7,016005 sma

energi kinetik proton 150 keV

= 0,000160 sma

jumlah

= 8,023990 sma

+

Jumlah energi sesudah energi : energi massa helium 2x4,0026=8,0052 sma ada selisih sebesar 8,023990-8,0052=0,01879 sma =17,4939 MeV Ketika diukur energi kinetik kedua atom He diperoleh sebesar 17,0 MeV Suatu persesuaian yang cukup baik. 2.

Transmutasi dengan detron yang dipercepat.

A27 + 1H2 ®12Mg25 + 2He4 3. Transmutasi dengan netron. 13

Netron merupakan partikel netral, sangat baik untuk mengadakan transmutasi, sebab hanya mengalami gaya tolak yang kecil ketika menghampiri inti. 7

N14 + 0n1®5B11 + 2He4

Netron yang dipakai untuk transmutasi diprodusir dalam reaktor atom. Dengan netron tersebut dapat diperoleh berbagai macam radio isotop. Na23 + 0n1®11Na24

11

Natrium yang diperoleh adalah isotop radioaktif. Dengan memancarkan sinar b, isotop natrium berubah menjadi magnesium yang stabil. b Na24

11

Mg24

12

2.3.5. Dosis Penyerapan

Jika sinar radioaktif mengenai suatu materi, maka sinar radioaktif itu akan diserap oleh materi tersebut. Besar energi pengion yang diserap oleh materi yang dilalui sinar radioaktif tergantung pada sifat materi dan berkas sinar radioaktif. DOSIS PENYERAPAN adalah banyaknya energi radiasi pengion yang diserap oleh satu satuan massa materi yang dilalui sinar radioaktif. Satuan dosis penyerapan adalah Gray (Gy) atau rad. 1 Gy = 1 joule/ kg 1Gy = 0,01 joule/ kg 1Gy = 100 rad Persamaan dosis penyerapan

D=

E = energi yang diberikan oleh radiasi pengion, satuannya joule. M =massa materi yang menyerap energi, satuannya kg D = dosis penyerapan, satuannya Gy atau rad.

2.3.5

Partikel Elementer partikel dasar adalah partikel yang; partikel lainnya yang lebih besar terbentuk. Contohnya, atom terbentuk dari partikel yang lebih kecil dikenal sebagaielektron, proton, dan netron. Proton dan netron terbentuk dari partikel yang lebih dasar dikenal sebagai quark. Salah satu masalah dasar dalam fisika partikel adalah menemukan elemen paling dasar atau yang disebut partikel dasar, yang membentuk partikel lainnya yang ditemukan dalam alam, dan tidak lagi terbentuk atas partikel yang lebih kecil. o Meson adalah partikel yang massanya diantara massa proton dan elektron dapat bermuatan positif, negatif dan netral. Meson ada dua macam yaitu meson m dan meson ¶ o Neutrino adalah partikel yang tidak bermuatan dan massanya kurang dari massa elektron, pasangannya adalah antineutrino. Hyperon, massanya diantara proton dan deutron.

2.3.6

Reaksi Inti Zat radioaktif alam mempunyai inti yang berubah dengan sendirinya setelah memancarkan sinar radioaktif., tetapi inti atom yang tidak bersifat radioaktif dapat diubah sehingga menjadi zat radioaktif (radioaktif buatan).yaitu dengan jalan menembaki inti itu dengan partikel-partikel (ingat peristiwa transmutasi)yang mempunyai kecepatan tinggi. Penembakan inti dengan kecepatan tinggi ini disebut reaksi inti. contoh :

2

He4 + 7N14 ® 8O17 + 1H1

Ø Reaksi Berantai Reaksi yang berulang hanya berakhir akibat zat yang bereaksi itu habis atau berubah menjadi zat yang lain. contoh : Reaksi berantai ENRICO PERMI (1937) U235 + 0n1 ® 92U236 ® 54Xe140 +

92

38

Sr94 + 0n1 + 0n1

tak stabil Hasil reaksi ini masih mengandung 2 buah NETRON (0n1) sehingga netron ini akan menembak uranium lian sehingga terjadi reaksi seperti semula. Sr

Xe

Sr

(n) (n)

(n)

U

U

(n) (n)

U

(n) (n)

(n) Xe

U Xe

(n)

U

(n)

U

Sr

Tiada reaksi seperti ini akan dibebaskan tenaga dalam bentuk panas. Ø Reaksi Fisi Dan Fusi a. FISI

: adalah reaksi pembelahan dari sebuah atom menjadi dua

bagian atom lain yang disertai dengan pelepasan tenaga. contoh : 0

n1 +

92

U235 ® 56Ba144 +

Kr89 + 30n1 + tenaga

36

(bahan baku : unsur berat (misal : uranium )) b. FUSI

adalah reaksi penggabungan 2 buah unsur ringan disertai

pengeluaran tenaga. contoh : 1

H2 + 1H2 ® 2He4 + tenaga

-tenaga fusi> tenaga fisi -fisi lebih muda terjadi daripada fusi, (fusi temperatur harus tinggi).

BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektronbermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yangbermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidakmemiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada 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 protonproton dan neutronn-neutron pembentuknya disebut Enegiikat inti (bindyng energy). Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti. Radioaktivitas ditemukan oleh ahli fisika Perancis Henri Becquerel. Peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh sewaktu waktu. Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir.Reaksifusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih.Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atombaru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik.

3.2 Saran Sesuai penjelasan diatas, sesungguhnya mempelajari fisika inti dapat membawa 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 bergunabagi manusia. Oleh karena itu saran kami sebaiknya ilmu pengetahuan yang sudah ada dapat lebih dikembangkan lagi dengan tanggung jawab didalamnya.