INTI ATOM
Makalah
Di ajukan Untuk Memenuhi Tugas Fisika
Oleh:
KELOMPOK III
ALDI IKHWAN
MASITAH
REVI MELANI
RIKO IRWANDI
SOFI USNAINI
SMA NEGERI 1 BLANGKEJEREN
KABUPATEN GAYO LUES
TAHUN AJARAN 2023-2024
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi kian melesat dengan cepat. Semakin kita tidak peduli dengan ilmu pengetahuan yang berkembang dengan cepat (baik dengan berbagai alasan) maka semakin cepat kita menjadi manusia kuno di jaman modern ini. Istilah kurang gaul mungkin akan melekat pada nama kita. Jika ingin itu terjadi pada diri kita, maka mulailah bergaul dengan ilmu pengetahuan dan teknologi serta fahami bahasa ilmu alam yang digunakan.
Untuk mengikuti ilmu pengetahuan yang terus berkembang tidak hanya cukup dengan membeli peralatan canggih dan praktis serta memasang di rumah kita. Melainkan konsep-konsep pembangun dalam teknologi itu harus kita fahami jika kita tidak ingin mudah untuk ditipu dengan berbagai alat modern yang sebenarnya dapat kita buat sendiri.
Ilmu pengetahuan dan teknologi yang ada saat ini merupakan hasil perpaduan berbagai disiplin ilmu. Khususnya ilmu alam yang sangat fundamental dalam kehidupan kita. Terlepas dari anggapan sebagian orang yang berpendapat bahwa ilmu yang pertama kali lahir adalah ilmu kimia. Kimia memang memegang tongkat dasar dari teknologi. Tidak dapat kita pungkiri alat-alat modern yang kini muncul didepan kita sebagian besar muncul berkat konsep dasar ilmu Kimia.
Dimulai dari jaman Aristoteles sampai jaman Einstein, Fisika telah berkembang dan memegang peranan penting bagi kehidupan manusia. Sampai pada batas imajinasi manusia yang terletak pada materi ultra mini yang disebut dengan atom.
Untuk itu kita perlu mempelajari beberapa tentang atom dan inti atom. Maka dari itu untuk mengetahui pengertian kestabilan inti atom, energi ikat inti stabil, rumus empiris weiszacker dan bagian-bagian partikel elementer ditulislah makalah ini yang berjudul “Kestabilan Inti Atom, Energi Ikat Inti Stabil, Rumus Empiris Weiszacker Dan Partikel Elementer.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa Pengertian Kestabilan Inti Atom?
2. Bagaimana Energi Ikat Inti Stabil?
3. Bagaimana Rumus Empiris Weiszacker?
4. Apa Sajakah Bagian-bagian Partikel Elementer?
1.3 Tujuan
Tujuan ditulisnya makalah ini yaitu supaya dapat:
1. Mengetahui Kestabilan Inti Atom 2. Mengetahui Energi Ikat Inti Stabil
BAB II PEMBAHASAN
2.1 KESTABILAN INTI ATOM A. Pengertian kestabilan Inti
Inti menepati bagian yang sangat kecil dari volume suatu atom, tetapi mengandung sebagian besar massa dari atom karena baik proton maupun neutron berada didalamnya. Dalam mengkaji stabilitas inti atom, ada baiknya kita mengetahui tentang kerapatannya, agar kita menyadari betapa rapatnya semua partikel itu dikemas. Sebagai contoh perhitungannya kita asumsikan bahwa uatu inti mempunyai jari-jari 5 × 10 ̄ ³ pm pada massa 1 × 10 ̄ ²² g. Angka-angka ini kira-kira sama dengan inti atom yang mengandung 30 proton dan 30 neutron.
Kerapatan yang sangat tinggi dari inti membuat kita ingin tahu apa yang membuat pratikel-pratikel tersebut begitu rapat .
Interaksi saat elektrolisis diketahui bahwa muatan sejenis saling tolak dan muatan tak sejenis saling tarik. Tentu kita akan menduka bahwa proton-proton akan saling tolak sangat kuat, terutama mengingat letak mereka yang begitu berdekatan. Dan memang demikianlah adanya. Namun, selain tolakan , ada juga tarik-menarik jarak pendek antara proton dan proton, proton dengan neutron, dan neutron dan neutron. Satabilitas semua inti ditentukan oleh selisih antara tolakan elektrolistik dan tarikan jarak pendek.Jika tolakan melampaui tarikan, inti terdisintegrasi (meluruh), memancarkan partikel dan/atau radiasi. Jika tarikan melampaui tolakan, inti menjadi stabil .
Inti stabil adalah inti yang tidak dapat secara spontan meluruh atau berubah.Definisi kestabilan yang lebih mengkhusus adalah kemampuan inti meluruh dengan jenis peluruhan tertentu. Sebagai contoh, tidak dapat meluruh secara spontan dengan mengemisikan b- atau b+. Agar proses peluruhan tersebut terjadi, maka ke dalam sistem tersebut harus diberikan energi. disebut mempunyai kestabilan b. Tetapi U tidak stabil terhadap peluruhan alfa (a) karena dapat mengemisikan partikel a secara spontan disertai pelepasan energi sebesar 1,27 MeV per nukleon, dimana energi tersebut hampir semua berupa energi
kinetik partikel a. Disamping itu dapat secara spontan membelah menjadi dua inti yang lebih kecil yang ukurannya hampir sama dengan membebaskan energi sekitar 200 MeV. Kestabilan inti terhadap jenis peluruhan tertentu dapat diketahui dengan memperhatikan massa total inti mula-mula dengan massa total inti hasil.
Jika perubahan inti berlangsung eksotermik (perubahan spontan), maka massa total hasil harus kurang dari pada massa total inti mula-mula. Misalnya, tidak dapat secara spontan mengemisikan partikel a. Oleh karena massa hasil (yaitu massa + massa ) lebih besar dari pada massa dengan perbedaan sekitar 9,105 .s.m.a atau sebesar 8,481 MeV(Fitiani,2011).
Kestabilan inti tidak hanya dipengaruhi oleh angka banding proton- neutron, tetapi dipengaruhi juga oleh genap-ganjilnya jumlah proton dan neutron di dalam inti.Berdasarkan ganjil-genapnya jumlah proton dan neutron, inti diklasifikasikan menjadi inti genap-genap (artinya jumlah proton genap dan neutron genap), ganjil-genap, genap-ganjil, dan ganjil-ganjil.Nuklida yang paling stabil adalah nuklida tipe genap-genap, yang paling tidak stabil adalah tipe ganjil- ganjil. Nuklida tipe genap-ganjil dan ganjil-genap kestabilannya hampir sama dan terletak antara kestabilan nuklida genap-genap dan ganjil-ganjil. Perbedaan kestabilan keempat tipe nuklida tersebut juga tampak dari jumlah nuklida stabilnya di alam.Nuklida stabil untuk tipe genap-genap jumlahnya adalah 157, tipe genap-ganjil 55, tipe ganjil-genap 50, dan tipe ganjil-ganjil 4. Nuklida tipe ganjil-ganjil umumnya selalu tidak stabil terhadap peluruhan b; .hanya ada empat yang stabil terhdap peluruhan b yaitu 2H, 6Li, 10B, dan 14N.
Kestabilan inti berdasar genap-ganjilnya jumlah proton dan neutron, dapat dijelaskan dengan asumsi bahwa energi dibebaskan (kestabilan bertambah) jika 2 nukleon dengan tipe sama bergabung bersama membentuk pasangan. Di dalam inti tipe genap-genap, semua nukleon berpasangan.Di dalam inti tipe genap-ganjil dan ganjil-genap pasti ada 1 nukleon yang tidak punya pasangan.Ketidak-stabilan terbesar dari inti ganjil-ganjil karena pasangan tidak terjadi antara neutron dengan proton. Jika proton dengan neutron dapat berpasangan mestinya kestabilan inti ganjil-ganjil sama besarnya dengan kestabilan inti genap-genap.
B. Faktor Penentu Kestabilan Inti
Faktor utama yang menentukan suatu inti satabil atau tidak ialah perbandingan neutron-terhadap-proton (n/p).Atorm stabil dari unsur yang mempunyai nomor atom rendah rendah, nilai n/p mendekati 1.Meningkatnya nomor atom, perbandingan neutron terhadap proton dari inti stabil menjadi lebih besar dari 1.Penyimpangan pada nomor-nomor atom yang lebih tinggi ini muncul karena dibutuhkan lebih banyak neutron untuk melawan kuatnya tolak-menolak pada proton-proton ini dan menstabilkan inti. Kestabilan inti tidak dapat di ramalkan, namun ada beberapa aturan berikut yang berguna dalam mempredeksi stabilitas inti adalah (Chang,2003) :
a. Inti yang mengandung 2, 8, 20, 50, 82, atau 126 proton atau neutron biasanya lebih stabil dibandingkan inti yang jumlah proton atau neutronnya bukan inti.
Contohnya, ada 10 isotop stabil timah (S2 ) dengan nomor atom 50 dan hanya 2 isotop stabil antimony (Sb) dengan nomor atom 51. Bilangan 2, 8, 20, 50, 82, dan 126 dinamakan bilangan ajaib. Pengaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil (yaitu 2, 10, 18, 36, 54, dan 86 elektron).
b. Inti dengan bilangan genap proton dan neutron biasanya lebih stabil dibandingkan apabila keduanya memiliki bilangan yang genap. (Tabel.1)
Jumlah Isotop Stabil dengan Bilangan Proton dan Neutron yang Genap dan Ganjil
Proton Neutron Banyaknya Isotop Stabil
Ganjil Ganjil 4
Ganjil Genap 50
Genap Ganjil 53
Genap Genap 164
c. Semua isotop dari unsur-unsur dengan nomor atom lebih besar dari 83 bersifat radioaktif. Semua isotop tiknetium (Tc, Z = 43) dan prometium (Pm, Z=61) adalah radioaktif.
d. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton. Teori pasangan neuklon Nullida yang tidak stabil akan selalu meluruh.
(memancarkan partikel) untuk mencapai kestabilan agar energy ikat rata-rata nuklonnya bertambah energi rata-rata itu berbeda antara satu nuklida dengan yang lainnya. Yang menarik adalah adanya puncak-puncak pada 4He, 12C, 16O, 10Ne dan 24Mg). berarti nuklida tersebut mempunyai energi ikat rata- rata lebih besar daripada nuklida didekatnya, dengan memperhatikan nukleonnya, 4H (2p-2n), 12C (60p-6n), 160 O(8p-8n) dan seterusnya mempunyai proton dan neutron genap. Dengan kata lain kestabilan inti ditentukan oleh genap atau ganjilnya proton dan neutron ini didukung oleh fakta bahwa lebih dari setengah jumlah nuklida yang stabil mempunyai proton dan neutron genap.
C. Pita Kestabilan
Pita kestabilan inti hanya merupakan informasi untuk mengetahui kestabilan inti secara eksperimen.Misalnya ingin mengetahui kestabilan 22Na dan
23Na, kita harus melihat tabel itu.Kita tidak bisa hanya melihat jumlah proton dan neutron yang ada di dalam nuklida itu atau nilai angkabandingnya. Jika berpedoman pada jumlah proton dan neutron atau nilai angkabandingnya, maka kita akan terperangkap. Sebagai contoh berdasarkan angkabanding jumlah proton dan neutron, 22Na merupakan nuklida yang stabil karena angkabanding proton terhadap neutronnya sama dengan satu, dan 23Na merupakan nuklida tidak stabil.
Kenyataannya (fakta empiris) menunjukkan bahwa garis kestabilan melalui
23Nadan tidak melalui 22Na. Jadi 23Nastabil dan 22Na tidak stabil dengan memancarkan b+ karena berada di atas garis kestabilan (Fachrudin,2014).
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 (Fachrudin,2014).
Bila dibuat grafik perbandingan jumlah proton dan jumlah neutron dari isotop unsure-unsur, akan diperoleh suatu pola di mana isotop-isotop stabil terletak di dalam suatu daerah berbentuk pita. Daerah keberadaan isotop-isotop stabil dalam grafik ini disebut pita kestabilan. Jadi, isotop yang berada di luar
pita kestabilan akan bersifat radioaktif. Meskipun demikian, ditemukan pula beberapa isotop di dalam pita kestabilan yang bersifat radioaktif (Fachrudin,2014)
Berikut ini merupakan grafik pita kestabilan
1. Isotop Inti Ringan di Atas Pita Kestabilan
Untuk mencapai pita kestabilan, pada isotop dengan jumlah proton < 83 yang berada di atas pita kestabilan atau memiliki neutron lebih banyak daripada proton, dapat dilakukan dengan cara, yaitu.
a. Pemancaran Partikel Proton
Kelebihan neutron akan diubah menjadi proton agar stabil, seperti persamaan berikut:
01n ->+11p + -10e Contoh:
614C ->714N + -10e
b. Pemancaran Partikel Neutron
Jika inti atom memancarkan partikel neutron, berarti terjadi pengurangan nomor massa, sedangkan nomor atom tetap.
Contoh:
53137I ->53136 + 01n Proses ini jarang terjadi di alam.
2. Isotop Inti Ringan di Bawah Pita Kestabilan
Isotop-isotop ini memiliki kecenderungan untuk mengurangi protonnya dengan cara sebagai berikut.
a. Pemancaran Partikel Positron
Pada pemancaran positron, proton berubah menjadi neutron, ditunjukkan oleh persamaan berikut.
11p ->01n + +10e
Pembebasan positron oleh sebuah inti atom akan menyebabkan nomor atom berkurang satu, tetapi nomor massa tetap.
Contoh:
610C ->510B + +10e
b. Penangkapan Partikel Elektron
Apabila inti menangkap elektron, umumnya ditangkap dari kulit elektron yang terdekat yaitu kulit K. Elektron tersebut akan bergabung dengan proton menjadi neutron.
+11p + -10e ->01n
Penangkapan elektron oleh inti atom akan menyebabkan nomor atom berkurang satu, tetapi nomor massa tetap.
47Be + -10e ->37Li
1940K + -10e ->1840Ar
3. Nuklida Berat
Nuklida yang memiliki terlalu banyak proton dan neutron (jumlah proton > 83) atau nuklida bermassa besar cenderung untuk melepaskan partikel a. Peristiwanya disebut peluruhan alfa.
Pemancaran sinar a oleh sebuah inti atom menyebabkan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat.
Contoh:
92238U ->90234Th + 24He 84212Po ->82208Pb + 24He
2.2 ENERGI IKAT INTI STABIL
Hukum kekekalan adalah aturan dasar yang berlaku pada sifat khas materi yang selalu kekal (meskipun tidak selalu mutlak), bilamana gaya dasar bekerja pada partikel dasar. Ada tiga macam hokum kekekalan, yaitu :
a. Kekekalan Massa dan Energi Untuk perubahan:
Sistem 1 Sistem 2
Menurut Hukum Kekekalan Massa dan Energi
m1c2 + E1 = m2c2 + E2
b. Kekekalan Muatan Listrik
Massa total dari system tidak berubah jika terjadi antaraksi antar partikel.
Misalkan : Ag+ + Cl- → AgCl(s)
“Jumlah muatan sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”
c. Kekekalan Jumlah Nukleon
Tidaklah benar bila kita mengatakan bahwa massa penyusun inti atom hanya terdiri dari proton dan neutron saja. Lebih dari yang kita pelajari, sebenarnya inti atom tersususn dari banayak partikel dan tidak hanya tersusun dari dua partikel saja (proton dan neutron). Partikel lainnya yang menyusun inti atom misalnya deutrino.
“Jumlah Nukleon dalam reaksi nuklir selalu tetap”
Energi yang setara dengan hilangnya massa untuk suatu nuklida tertentu disebut energi ikat inti.Sedangkan menurut Einstein, energi ikat inti adalah selisih antara massa inti dengan massa penyusun inti yang diubah menjadi energi.
Antaraksi
(Gaya Dasar)
Apabila kita memiliki isotop dengan jumlah proton sebanyak Z dan sejumlah neutron sebanyak (A - Z), maka menurut perhitungan, massa inti seharusnya sebesar [Zmp + (A – Z)mn - mi] dengan mp dan mn masing-masing adalah massa proton dan massa neutron, sedangkan mi adalah massa inti atom.
Akan tetapi berdasarkan hasil pengukuran denagn spektrometer massa diperoleh bahwa massa inti lebih kecil dari jumlah massa partikel pembentuk inti.
Berdasarkan hokum kesetaran massa-energi Einstein, berkurangnyya massa inti atom, yang disebut defek massa, karena diubah menjadi energy ikat. Defek massa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
∆m = [Zmp + (A – Z)mn - mi] …..(2.2.1)
Energi ikat inti dapat dihitung berdasarkan hokum kesetaraan massa-energi Einstein, yaitu:
E = ∆mc2 .….(2.2.2)
Dengan c adalah kecepatan cahaya (c = 3 x 108 m/s). Untuk keperluan praktis biasanya defek massa (∆m) dinyatakan dalam satuan sma dan energi (E) dalam satuan MeV dengan kesetaraan 1 sma = 931,5 MeV. Oleh karena itu, persamaan (1 – 2) dapat ditulis menjadi:
E = ∆m x 931,5 Mev/sma …..(2.2.3)
Sehingga rumus energi ikat inti atom dapat dituliskan :
B(A,Z) = (ZmH + Nmn– M(A,Z)) c² ...(2.2.4)
Gambar 2.2 Eneri Ikat per Nukleon
BAB III PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Dari penulisan makalah ini dapat disimpulkan bahwa:
1. inti stabil adalah inti yang tidak dapat secara spontan meluruh atau berubah, definisi kestabilan yang lebih mengkhusus adalah kemampuan inti meluruh dengan jenis peluruhan tertentu.
2. Energi yang setara dengan hilangnya massa untuk suatu nuklida tertentu disebut energi ikat inti, sedangkan menurut Einstein, energi ikat inti adalah selisih antara massa inti dengan massa penyusun inti yang diubah menjadi energy, sehingga rumus energi ikat dapat dituliskan:
B(A,Z) = (ZmH + Nmn– M(A,Z)) c².
3. Rumus massa semiempiris Weizsacker :
M(A,Z)=ZMh+NMn-ɑ₁A+ɑ₂Aᶺ⅔+ɑ₃Z²/Aᶺ⅓+ɑ₄(A-2Z)²A¯¹+
4. Partikel dasar atau partikel elementer adalah unsur yang lebih kecil lagi daripada atom. Ada dua keluarga partikel elementer tersebut, yaitu keluarga lepton dan keluarga quark. Masing-masing keluarga memiliki 6 anggota.
Sebagian besar materi di bumi tersusun atas dua jenis quark.
3.2 SARAN
Alhamdulillah kami telah menyelesaikan makalah ini. Mohon kritik dan saran yang membangun, jika ada kesalahan yang kami perbuat dalam penulisan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Chang,Raymond. 2003. Kimia Dasar Konsep – konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 2.
Jakarta : Erlangga.
Fachrudin, Imam. 2014. Mengenal Fisika Nuklir. Departemen Fisika. Universitas Indonesia.(Diakses tanggal 28 Maret 2015).
Fitriani, Nur. 2011. Kestabilan Inti. Bogor : Universitas Jendral Sudirman.
(Diakses tanggal 28 Maret 2015).
Gautreau, Ronald dan William Savin.1995.Fisika Modern.Jakarta:Erlangga.
Sukri. 1999. Kimia Dasar III. Bandung : ITB.
Wiyatmo, Yusman.2006.Fisika Nuklir dalam Telaah Semiklasik dan Kuantum.
Yogyakarta:Pustaka Pelajar.
