Fisika Inti dan Radioaktivitas

Partikel-partikel pembentuk inti atom adalah proton (₁P¹) dan neutron ( ₀n¹). Kedua partikel pembentuk inti atom ini disebut juga nukleon.
Simbol nuklida : _ZX^A atau _Z^AX dengan
A = nomor massa
Z = jumlah proton dalam inti = jumlah elektron di kulit terluar
N = A - Z = jumlah neutron di dalam inti atom

Contoh Soal
Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron yang terdapat pada

²³₁₁Na 

Jumlah proton                 = 11

Jumlah elektron               = 11

Jumlah neutron                = 23-11 = 12

2412Mg2+ Jumlah proton                 = 12 Jumlah elektron               = jumlah proton - muatan = 12 - 2 = 10 Jumlah neutron                = 24 - 12 = 12 3517Cl- Jumlah proton                 = 17 Jumlah elektron               = jumlah proton - muatan = 17 + 1 = 18 Jumlah neutron                = 35 - 17 = 18

Proton bermuatan positif = 1,6 x 10^-19 C dan netron tidak bermuatan.
Isoton : Atom-atom unsur tertentu ( Z sama) dengan nomor massa berbeda.
Isoton: kelompok nuklida dengan jumlah netron sama tetapi Z berbeda.
Isobar: kelompok nuklida dengan A sama tetapi Z berbeda.
Massa inti atom selalu lebih kecil dari jumlah massa nukleon penyusunnya.
Mp + Mn > Minti atom
Selisih antara massa nukleon - nukleon penyusun inti atom dengan massa inti atom disebut defek massa. Defek massa digunakan untuk menjadi energi ikat inti.

Defek Massa

Keterangan:
Δm   = defek massa
Σmp = jumlah massa proton.
Σmn  = jumlah massa neutron.
minti = massa inti

Energi Ikat Inti
Adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan partikel-partikel penyusun inti menjadi partikel-partikel terpisah.

Contoh:
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 neutron   = 1,008665 sma +

jumlah               = 2,016490 sma

massa detron     = 2,014103 sma

Perbedaan massa   m= 0,002387 sma 
Energi Ikat Inti 2,222 MeV

Hal ini menunjukkan ketika proton bergabung dengan neutron dibebaskan energi sebesar 2,222 MeV

Reaksi Inti

Reaksi inti adalah proses perubahan susunan inti atom akibat tumbukan dengan partikel partikel atau inti lain yang berenergi tinggi dan terbentuklah inti baru yang beda dengan inti semula.

Reaksi Fusi

Penggabungan inti ( terbentuk inti yang lebih berat)

contoh reaksi pada matahari, bom Hidrogen

m1 + m2 ----> M

Reaksi Fisi

Pembelahan inti (terbentuk inti atom yang lebih ringan)

contoh reaktor nuklir dan bom atom

M ---> m1 + m2

Secara umum reaksi inti dinotasikan dengan:

A + X → B + Y + Q
Dengan E menyatakan energi reaksi. Besar energi reaksi:



Jika Q bernilai Positif (+) maka reaksi melepaskan energi
Jika Q bernilai Negatif (-) maka reaksi menyerap energi

Radioaktivitas
Radioaktivitas adalah proses inti atom meluruh menjadi inti yang lebih stabil
1. Peluruhan Alfa (α)

Partikel  α ternyata merupakan inti atom helium (₂He⁴)
Ciri-ciri:

• 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 + α

2. Peluruhan Beta (β)

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

Ciri-ciri:

• Daya tembus cukup besar atau sedang
• Daya ionisasi tidak begitu kuat atau sedang
• 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 + β^- + v  atau  _ZX^A → _Z+1Y^A + β⁺ + v 

3. Peluruhan Gamma (γ)
Sinar γ merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek.
Ciri-ciri:

• 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 + γ

Tabel di bawah adalah berbagai jenis partikel dasar radioaktif

Rumus Peluruhan


Konstanta Peluruhan


Aktivitas Peluruhan (Laju Peluruhan)




Keterangan :
N0 = Jumlah awal
N  = Jumlah Sisa
M0 = Massa Awal
M  = Massa Sisa
A0 = Aktivitas Peluruhan Awal
A  = Sisa Peluruhan

λ  = konstanta Peluruhan

T  = waktu paruh

t   = waktu untuk meluruh

n  = jumlah mol

NA = bilangan Avogadro

Manfaat Radioaktivitas( Radioisotop)

1. Bidang kedokteran

• I-131      : Terapi penyembuhan kanker Tiroid, mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, hati dan otak
• Pu-238   : energi listrik dari alat pacu jantung
• Tc-99 & Ti-201 : Mendeteksi kerusakan jantung
• Na-24    : Mendeteksi gangguan peredaran darah
• Xe-133   : Mendeteksi Penyakit paru-paru
• P-32       : Penyakit mata, tumor dan hati
• Fe-59     : Mempelajari pembentukan sel darah merah
• Cr-51     : Mendeteksi kerusakan limpa
• Se-75     : Mendeteksi kerusakan Pankreas
• Tc-99     : Mendeteksi kerusakan tulang dan paru-paru
• Ga-67    : Memeriksa kerusakan getah bening
• C-14       : Mendeteksi diabetes dan anemia
• Co-60    : Membunuh sel-sel kanker

2. Bidang Hidrologi.

• Mempelajari kecepatan aliran sungai.
• Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.

3.    Bidang Biologis

• Mempelajari kesetimbangan dinamis.
• Mempelajari reaksi pengesteran.
• Mempelajari mekanisme reaksi fotosintesis.

4.    Bidang pertanian.

• Pemberantasan hama dengan teknik jantan mandul, contoh : Hama kubis
• Pemuliaan tanaman/pembentukan bibit unggul, contoh : Padi
• Penyimpanan makanan sehingga tidak dapat bertunas, contoh : kentang dan bawang

5.    Bidang Industri

• Pemeriksaan tanpa merusak, contoh : Memeriksa cacat pada logam
• Mengontrol ketebalan bahan, contoh : Kertas film, lempeng logam
• Pengawetan bahan, contoh : kayu, barang-barang seni
• Meningkatkan mutu tekstil, contoh : mengubah struktur serat tekstil
• Untuk mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selama mesin bekerja

6.    Bidang Arkeologi

• Menentukan umur fosil dengan C-14