TINJAUAN KUANTUM TENTANG INTI ATOM
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Partikel Reaksi Atomik Dosen Pengampu: Dr. Daru Wahyuningsih, S.Si, M.Pd
Anggota Kelompok 3:
1. Ferdina Astuti (K4519028)
2. Lulu Nur Fajri (K4519041)
3. Melia Nurkasanah (K4519042)
4. Syifa Maulidya A. (K4519077)
5. Yusfi Alfia Rahma (K4519082)
KELAS B
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas makalah ini yang berjudul “Tinjauan Kuantum Tentang Inti Atom” dengan sebaik-baiknya.
Melalui makalah ini, penulis dapat memenuhi tugas yang diberikan oleh dosen pengampu yang secara tidak langsung dapat menambah wawasan penulis tentang tinjauan kuantum tentang inti atom
Penulis menyadari bahwa makalah ini tidak akan tersusun dengan baik tanpa adanya bantuan dari pihak-pihak terkait. Oleh karena itu, penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan makalah ini, terutama untuk Ibu Daru Wahyuningsih, S.Si, M.Pd selaku dosen mata kuliah Partikel dan Reaksi Atomik yang memberikan tugas ini.
Penulis juga menyadari bahwa makalah ini masih belum sempurna dan masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak agar dapat memperbaiki makalah ini. Besar harapan penulis, di kemudian hari makalah ini dapat menghasilkan banyak manfaat bagi para pembaca.
Surakarta, 19 April 2021
Penulis
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Ruang Lingkup ... 1 1.3 Tujuan ... 1 1.4 Manfaat ... 2 BAB II ISI ... 3
2.1 Sejarah Awal Inti Atom ... 3
2.2 Struktur Inti Atom ... 3
2.3 Sifat-Sifat Inti Atom ... 4
BAB III PENUTUP ... 7
3.1 Kesimpulan ... 7
3.2 Saran ... 7
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam sains, konsep-konsep IPA dapat mengalami perubahan yang terjadi secara dinamis. Konsep atom merupakan salah satunya. Atom sendiri merupakan penyusun seluruh materi yang ada di alam semesta. Hal tersebut disebabkan oleh pengembangan teori dan model dalam menjelaskan gejala kimia maupun fisisnya. Selain itu, terdapat faktor lain yang dapat menyebabkan perubahan dan perkembangan konsep atom, yaitu adanya penemuan baru tentang penerapan partikel materi menjadi lebih luas di berbagai bidang. Penemuan hasil percobaan dan pemikiran tentang konsep atom membawa dampak baik di berbagai bidang, namun juga memiliki potensi membawa dampak buruk. Contohnya adalah ditemukan dan diciptakannya bom atom yang dapat mengganggu kesejahteraan makhluk hidup seperti yang disebutkan oleh Ida Farida (2009).
Pada Tahun 1911, Rutherford melakukan percobaan tentang model atom menggunakan dasar mekanika klasik. Mekanika klasik ini memiliki kesuksesan dalam menjelaskan tentang gerak dinamis benda makroskopis. Namun pada abad ke-19 akhir, mekanika klasik tidak mampu lagi untuk menjelaskan beberapa gejala dan fenomena yang mikroskopis yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Contohnya, interaksi radiasi-materi dan sifat radiasi. Sehingga, pada awal abad ke-20 dilakukan penelitian ulang mengenai dasar fisika secara radikal. Penelitian dan pemikiran ulang ini menghasilkan teori pengembangan yang meliputi relativitas, mekanika kuantum, dan konsep susunan atom. Teori tentang atom yang disampaikan oleh Rutherfor ini kemudian disempurnakan oleh Niehls Bohr pada tahun 1913.
1.2 Ruang Lingkup
Pada makalah ini pembahasan akan berfokus pada:
1.2.1 Bagaimana sejarah ditemukannya inti atom?
1.2.2 Bagaimanakah struktur inti atom?
1.2.3 Apa saja sifat-sifat inti atom?
1.3 Tujuan
2
1.3.1 Mengetahui dan memahami sejarah ditemukannya inti atom
1.3.2 Mengetahui dan memahami struktur inti atom
1.3.3 Mengetahui dan memahami sifat-sifat inti atom
1.4 Manfaat
Manfaat dari makalah ini yaitu untuk mengetahui tentang:
1.4.1 Dapat mengetahui dan memahami bagaimana sejarah ditemukannya inti atom
1.4.2 Dapat mengetahui dan memahami seperti apa struktur penyusun inti atom
3
BAB II
ISI
2.1 Sejarah Awal Inti Atom
Pada awalnya Rutherford melalui percobaannya mengemukakan bahwa inti atom dianggap tersusun atas proton, hal tersebut karena muatan dalam inti merupakan kelipatan eksak dan muatan proton dan massa inti merupakan kelipatan eksak dan massa proton, maka dianggap bahwa semua inti tersusun dari proton. Jika ada inti bernomor massa A dan nomor atom Z, maka inti tersebut mengandung A proton dan (A-Z) elektron supaya muatan positifnya menjadi Z. Selanjutnya, pada tahun 1932, J. Chadwick menemukan neutron, yaitu partikel yang memiliki muatan nol atau netral dan massanya mendekati massa proton. Karena hipotesis elektron-proton yang diungkapkan Rutherford tidak dapat menjelaskan beberapa sifat inti, maka segera ditinggalkan sesudah penemuan neutron. Sejak saat itu mulai dipercaya bahwa inti terdiri dari proton dan neutron.
Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang jumlahnya tergantung dari nomor atom (jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton + neutron). Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak 103 dan telah disusun dalam tabel periodik. Unsur teringan adalah hidrogen, lalu helium dan lainnya. Elektron bermuatan listrik negatif dan proton bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektron selalu beredar mengelilingi inti atom, karena adanya gaya tarik inti. Jika elektron atau proton berdiri sendiri maka interaksi itu dilukiskan dengan hukum coulomb dimana gaya tarik-menarik muatan tak sejenis atau tolak-menolak muatan sejenis berbanding lurus dengan besarnya muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya. Artinya gaya tarik semakin kuat jika jarak muatan makin dekat dan semakin lemah jika jarak muatan jauh.
2.2 Struktur Inti Atom
Inti atom terdiri dari proton dan neutron dengan ciri-ciri seperti pada tabel di bawah ini. Proton dan neutron merupakan partikel inti, tanpa membedakan proton dan neutron partikel ini dinamakan nukleon (Santiani, 2011). Terdapat kemungkinan bahwa beberapa atom (unsur) yang sama ternyata mempunyai inti atom yang tidak sama, dalam arti jumlah neutron yang tidak sama meskipun dengan jumlah proton yang sama.
4
Nama Muatan Massa Energi Spin
Proton +1 1,00758 sma atau 938,28 1/2
Neutron 0 1,00898 sma atau 939,57 1/2
Simbol sebuah atom dicirikan oleh kandungan proton dalam inti dan jumlah nukleon dalam inti, secara umum suatu atom diberi simbol AZXN,
Keterangan:
X adalah nuklide, yang menunjukkan jenis inti tertentu Z adalah nomor atom, yang menunjukkan jumlah proton
N adalah nomor neutron, menunjukkan jumlah neutron: sering kali nomor neutron ini tidak dituliskan
A (= Z + N) adalah nomor massa, menunjukkan jumlah total proton dan neutron atau jumlah nukleon
Beberapa inti yang memiliki nomor atom Z sama tetapi nomor massanya berbeda dikenal dengan isotop. Isotop yang tidak stabil yang dihasilkan dalam reaksi inti disebut isotop radioaktif atau radioisotop. Berdasarkan asalnya, radioisotop tersebut dibagi menjadi dua yaitu radioisotop alami dan radioisotop buatan.
2.3 Sifat-Sifat Inti Atom
Beberapa sifat inti atom dijelaskan melalui beberapa hal berikut, antara lain yaitu: 2.3.1 Muatan Inti Atom (Electric Charge)
Model atom Rutherford dapat menerangkannya melalui spektrum sinar – x yang diukur oleh Moseley (1913), dari data Moseley tersebut ternyata muatan inti adalah Ze dan Z yang merupakan nomor atom, sedang e = muatan elektron = 4,80298 x 10^-10 esu = 1,602189 x 10^-19 C.
2.3.2 Massa Inti dan Energi
Massa inti atom sangat kecil jika dinyatakan dengan satuan massa biasa, yaitu kurang dari 10.21 gram. Oleh karena itu harus dinyatakan dengan satuan yang berbeda. Satuan yang diakui secara universal adalah didasarkan pada massa atom C yang berada dalam keadaan netral dan tingkat energi dasar. Satuan yang dimaksud adalah sma (satuan massa atom) atau amu (atomic mass unit). Dimana 1 sma = 1,66043 × 10^(-27) kg.
5
Dari kesetaraan massa dan energi (E= mc²), maka 1 sma setara dengan energi sebesar 1,492232 × 10^(-10) joule. Dalam sistem atom, energi pada umumnya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV). Satu elektron volt didefinisikan sebagai energi yang diperoleh satu elektron yang bermuatan 1,6 × 10^(-19) Coulomb setelah menempuh beda potensial sebesar 1 volt, atau 1 eV = 1,6021 × 10^ (-19) joule. Sehingga, 1 sma = 1,66043 × 10^ (-27) kg = 1,492232 × 10^ (-10) joule = 9,3148.10^8 eV = 931, 48 MeV.
Massa dari berbagai elemen atom diketahui lebih besar dan berat atom. Sebagai contoh isotop oksigen, terdapat 8 proton, 8 neutron, dan 8 elektron, dan jumlah massa 16,132 sma, sedangkan berat atomnya sebesar 15,99491 sma. Maka isotop oksigen lebih ringan 0,13709 sma. Perbedaan total massa proton, neutron dan elektron dengan massa inti atom tersebut dinamakan mass defect (defek massa).
2.3.3 Jari -jari (radius)
Terdapat dua cara yang digunakan untuk menentukan jari-jari inti yang hasilnya berbeda, karena definisi jari-jari inti dalam kedua cara tersebut berbeda. Jika dianggap bulat, maka jari-jarinya adalah R = r0 A^1/3
2.3.4 Energi Ikat
Energi ikat adalah energi yang dilepaskan jika penyusun inti bergabung membentuk inti. Energi inti ini yang sama ini juga dapat digunakan untuk memecah inti atom menjadi elemen penyusun. Untuk menceraikan inti menjadi partikel penyusunnya diperlukan energi yang sama dengan energi ikat inti. Energi ikat inti dinyatakan dalam satuan MeV, dengan persamaan berikut:
Suatu atom yang massanya M(A,Z) dengan Z adalah jumlah proton dan N adalah jumlah neutron dalam keadaan bebas, maka besarnya energi ikat inti dinyatakan sebagai berikut:
∆E = [Z.mp.c² + N.mn.c² ] - massa inti. Sedangkan besarnya energi ikat rata-rata tiap nukelus adalah:
Eo = ∆E/A 2.3.5 Tingkat Energi Inti
Sebagaimana pada elektron, inti atom juga memiliki tingkatan energi, dimana perbedaan celah energi antar tingkat-tingkat inti lebih besar daripada perbedaan celah energi antar tingkat-tingkat elektron. Pada umumnya, perbedaan tingkatan energi ini berorde juta eV. Misalnya saja, jika perbedaan
6
energi inti 1 dan 2 (E2 - E1) sebesar 1 MeV atau 10^6 eV, maka panjang gelombang radiasi dari transisi tersebut adalah 1,2 × 10^12 cm.
Ciri penting dari tingkat energi inti ini adalah bahwa energi yang dipancarkan tidaklah benar-benar tajam, spektrum energinya berupa pita bukanlah garis. Hal tersebut berkesesuaian dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang menyatakan bahwa ketidakpastian pengukuran waktu berhubungan dengan ketidakpastian pengukuran energi. Dimana, jika keadaan inti tersebut tidak stabil dengan waktu hidup rata-rata T, maka energinya tidak memiliki nilai tertentu. Hanya tingkat energi dasar yang memiliki tingkat energi mutlak.
2.3.6 Gaya Ikat Inti
Nukleus atau inti atom terdiri dari proton dan neutron. Nukleus ini berada saling berdekatan di dalam inti atom. Namun, menurut hukum Coulomb, proton harusnya saling menolak dengan sesamanya dengan gaya yang sangat besar karena saking dekatnya, dan hal tersebut akan membuat inti menjadi pecah menjadi bagian-bagian. Tetapi, pada nyatanya hal tersebut tidaklah terjadi. Ini dikarenakan adanya gaya lain yang mengatasi gaya tolak menolak antar proton dan sekaligus dapat mengikat neutron dan proton untuk tetap di dalam inti. Gaya tarik tersebutlah yang dinamakan gaya ikat inti, yaitu gaya yang menjaga agar proton dan neutron tetap di dalam inti.
Gaya inti pada nukleus ini tidaklah tergantung pada jenis nukleon yang berinteraksi, sehingga gaya inti antara proton dengan proton, proton dengan neutron dan neutron dengan neutron adalah sama besarnya
2.3.7 Spin dan Magnetisme Inti
Pada peristiwa struktur halus (hyperfine structure) terjadi interaksi antara momentum sudut total L dengan momen magnetik inti. Karena momen magnetik inti sebanding dengan momentum sudutnya maka beberapa inti atom harus mempunyai momentum sudut intrinsik atau spin inti I.
Seperti elektron masing-masing nukleon dalam inti atom mempunyai spin ½. Karena gerakannya di dalam inti atom maka proton dan neutron juga mempunyai momentum sudut orbital. Momentum sudut total atau spin inti (I) merupakan jumlah vektor dari momentum sudut orbital L dan momentum sudut spin S setiap nukleon.
7
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu:
Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang jumlahnya tergantung dari nomor atom (jumlah elektron dan proton) serta nomor massa (jumlah proton + neutron). Beberapa atom membentuk unsur sebuah bahan. Unsur-unsur yang dikenal sebanyak 103 dan telah disusun dalam tabel periodik. Unsur teringan adalah hidrogen, lalu helium dan lainnya. Elektron bermuatan listrik negatif dan proton bermuatan listrik positif, itulah sebabnya elektron selalu beredar mengelilingi inti atom, karena adanya gaya tarik inti.
Beberapa inti yang memiliki nomor atom Z sama tetapi nomor massanya berbeda
dikenal dengan isotop. Isotop yang tidak stabil yang dihasilkan dalam reaksi inti disebut isotop radioaktif atau radioisotop. Berdasarkan asalnya, radioisotop tersebut dibagi menjadi dua yaitu radioisotop alami dan radioisotop buatan.
Sifat Atom umumnya terbagi menjadi tiga yaitu :
a. Isotop : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda. b. Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda. c. Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.
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.
Gaya inti saling tolak menolak pada jangkauan sangat pendek dan salaing tarik menarik padajarak nucleon yang agak jauh, jika tidak demikian nucleon dalam inti tidak menyatuh.
Selisih massa, ∆m disebut defek massa. Defek massa akan menyatakan nilai energy ikat inti, ∆E.
8
Terkait dengan hal tersebut, kami menyarankan beberapa hal untuk diperhatikan berikut ini:
1. Mempelajari secara lebih dalam sebelum menyajikan suatu materi, sehingga materi yang tersaji dapat dipahami dengan baik dan dapat dengan mudah dijelaskan.
2. Memahami inti dari dalam materi, sehingga dalam menyajikan materi tidak bertele-tele.
Penulis menyadari bahwa makalah diatas banyak sekali kesalahan dan jauh dari kesempurnaan. Penulis akan memperbaiki makalah tersebut dengan berpedoman pada banyak sumber yang dapat dipertanggungjawabkan. Maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran mengenai pembahasan makalah dalam kesimpulan di atas.
9
DAFTAR PUSTAKA
Jumini, S. (2017). NANOTEKNOLOGI MANIVESTASI NANOSCIENCES. Jurnal PPKM
II, 199-206.
Mantung, N. Inti Atom 1 Struktur Atom. Universitas Gajah Mada, diakses pada
https://www.academia.edu/28486077/Universitas_Gadjah_Mada_1_BAB_I_INTI_AT OM_1_STRUKTUR_ATOM, hari Jum'at, 2 April 2021
Rachma, A. J., Putri, D. A., Ulfah, M., & Saraswati, D. L. (2018). Determining the Half Time and Analogy Constants of Radioactive Decay with the Capacitor Filling and
Discharging Method. Jurnal Pendidikan Fisika, vol 3 no 7, 307-319.
Santiani. (2011). Nuklir Fisika Inti, dan Politik Energi Nuklir. Malang: lntimedia (Kelompok ln-TRANS Publishing) Wisma Kalimetro
