Inti Atom Dan Radioaktifitas

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 berkpnsentrasi

Massa proton dan massa neutron masing-masing besarnya :

m_p = 1,007825 sma

m_n = 1, 008665 sma

di mana :

1 sma = 1,6604 x 10²⁷ kg

Suatu atom umumnya dilambangkan :

_ZX^A

Dimana :

X = nama atau simbol unsur atom

Z = nomor atom, menunjukkan banyaknya proton atau neutron

A = nomor massa, menunjukkan jumlah proton dan neutron

A – Z = banyaknya neutron dalam inti

Partikel-partikel penyusun inti ini disebut juga nukelon. Inti atom dapat digolongkan menjadi 3 kategori yaitu :

® isotop yaitu inti-inti yang mempunyai nomor atom sama, misalnya ₈O¹⁶ dan ₈O¹⁷

® isoton yaitu inti-inti yang mempunyai jumlah neutron sama, misalnya ₆ C ¹³ dan ₇C¹⁴

® isobar yaitu inti-inti yang mempunyai nomor massa sama , misalnya ₆C¹⁴ 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.

A.    TENAGA IKAT INTI

Dari percobaan ternyata massa diam dari inti-inti stabil selalu kurang dari jumlah massa diam nukleon-nukleonnya. Penurunan massa diam tersebut dibebaskan adanya energy yang dipakai untuk mempertahankan nucleon agar tetap terikat pada intinya. Energi ini disebut Binding Energy (BE) atau tenaga inti. Dengan demikian BE merupakan selisih antara energy diam nukleon-nukleon dengan energy diam inti.

BE = (Zm_p)c² + (Nm_p)c² – m_inti c²

Di mana m_{p ,} m_n , dan m_inti masing-masing adalah massa diam proton, neutron dan inti atom massa inti dapa diperoleh dari hubungan.

M_inti  = massa atom – Z . m_e

B.     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 a, b atau sinar g. 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^{-l t}

N_o adalah jumlah inti mula-mula dan N adalh jumlah inti setelah meluruh. l 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

            l         l

            Besaran lain untuk menunjukkan kecepatan peluruhan adalah waktu hidup terata (T_m)

T_m = 1/l

            Jumlah peluruhan tiap satuan waktu disebut aktivitas

A = d N/dt = l N

            Karena aktivitas sebanding dengan N, maka dapat diperoleh hubungan :

A = A_O e^{-l t}

            Di mana A_o adalah aktivitas mula-mula, satuan aktivitas adalah C_i, dimana 1 C_i setara dengan 3,7. 10¹⁰ peluruhan tiap detik. Dari persamaan-persamaan di atas dapat diturunkan hubungan lain antara jumlah inti yang meluruh dengan waktu paruh yaitu :

            N = N_O (1/2)ⁿ

Di mana : n = 1

                          T1/2

1.      Peluruhan Gamma (g)

Sinar g 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 g tidak terjadi perubahan nomor massa.

(X^A)^*         X^A + g

2.      Peluruhan Beta (b)

Partikel b masih dapat dibedakan menjadi b^- yang bermuatan negatif dan b⁺ yang bermuatan positif. b^- ternyata adalah elektron, sedangkan b⁺ positron.

Ciri-cirinya adalah :

-          Daya tembus cukup besar tetapi < daya tembus g

-          Daya ionisasi tidak begitu kuat tetapi > daya ionisasi g

-          Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan kecil

-          Mempunyai energi 3-4 MeV

Pemancaran b biasanya diikuti oleh partikel lain, yaitu neutronio (v)

 _ZX^A → _Z+1Y^A + b^- + v  atau  _ZX^A → _Z+1Y^A + b⁺ + v 

3.      Peluruhan Alpha (a)

Partikel a ternyata merupakan inti atom helium (₂He⁴)

Ciri-cirinya adalah :

-          Daya tembus kecil

-          Daya ionisasi sangat kuat

-          Dapat dibelokkan dalam medan magnet dengan penyimpangan besar

-          Mempunyai energi 5-3 MeV

_ZX^A → _Z-AY^A-4 + a

C.    REAKSI INTI

Reaksi inti akan terjadi jika atom sauatu unsur “ditembak” dengan partikel-partikel tertentu (biasa disebut proyektil). Pada dasarnya isotop dan inti atom dengan Z £ 18 dapat digunakan sebagai proyektil, namun kita akan membatasi pada partikel-partikel berikut.

Partikel                                    Tanda

Neutron                                   ¹₀n

Proton                                     ₁H¹

Deuteron                                 ₁H²

Triton                                      ₁H³

Helium-3                                 h, ₂H³

Helium-4(a)                            a, ₂He⁴

Secara normal, reaksi inti akan menghasilkan inti baru dengan disertai partikel lain.

Inti + proyeksi → inti baru + partikel

Dalam persamaan di atas, jumlah muatan total serta jumlah nukleon sebelum dan sesudah reaksi harus sama.

                                               

D.    REAKSI FISI

Reaksi fisi adalah reaksi inti antara inti berat (A > 230) dengan neutron sedemikian sehingga dihasilkan 2 inti baru serta 2-3 neutron. Ketika terjadi pembelahan akan dibebaskan energi yang sangat besar.

Apabila inti atom ₉₂C²³⁵ bereaksi dengan sebutir neutron, maka inti ini menjadi tidak stabil dan akhirnya pecah menjadi 2 bagian yang hampir sama abesar disertai 2-3 neutron baru.

₉₂C²³⁵ + n → [₉₂U²³⁶]* → _zX^A + _ZX^A + 2-3n + energi

Setiap kali terjadi pembelahan akan dibebaskan energi 200 MeV yang sebagian besar berupa energi kinetik.

2-3 neutron baru yang terbentuk akan segera bereaksi dengan inti U²³⁵ lain. Peristiwa ini akan terjadi berulang kali, sehingga reaksi semacam ini disebut juga reaksi berantai. Sudah tentu energi yang dibebaskan akan berlipat ganda. Prinsip ini digunakan pada bom atom.

 

E.     REAKSI FUSI

Reaksi fusi adalah reaksi inti antara 2 inti ringan (A > 20) sedemikian sehingga membentuk 1 inti gabungan yang lebih berat sambil membebaskan sejumlah energi.

Contoh-contoh reaksi fusi :

₁H³ + ₁H² → ₂He⁴ + n + E = 17,59 MeV

₁H¹ + n → ₁H² + E = 2,23 MeV

₁H² + ₁H² → ₂H⁴ + E = 23,8 MeV

Meskipun energi yang dihasilkan lebih kecil dari energi fisi tetapi karena massa inti yang bereaksi kecil, maka tiap satuan massa akan lebih besar.