makalah inti atomik
DESCRIPTION
geryoTRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Atom merupakan partikel penyusun terkecil zat, yang terdiri atas inti atom dan
elektron. Sejauh ini inti atom dapat dianggap sebagai partikel bermuatan positif,
sedangkan elektron bermuatan negatif. Pada umumnya, reaksi yang terjadi pada suatu
unsur diketahui akibat perilaku elektron. Padahal inti atom juga mempengaruhi suatu
reaksi yang terjadi.
Reaksi kimia yang dipengaruhi oleh perilaku elektron terluar dari suatu atom,
hanya menyebabkan jenis ikatannya berubah, namun tidak mengubah karakteristik suatu
atom. Sedangkan reaksi inti atom dapat menyebabkan perubahan karakteristik suatu
atom, dengan kata lain suatu atom dapat berubah menjadi atom lain. Reaksi kimia inti
suatu atom adalah sama, baik sebagai senyawa kimia maupun sebagai unsur. Energi yang
menyertai reaksi kimia inti jauh lebih besar dibanding reaksi kimia biasa.
Dari penguraian tersebut, banyak orang ingin mengetahui bagaimana reaksi inti
berlangsung, bagaimana sifat inti atomik, dan apa saja manfaatnya dalam kehidupan
sehari-hari.
1.2 Tujuan
Mempelajari sifat inti atomik dan reaksi inti atom.
1.3 Manfaat
Mengetahui sifat inti atomik dan reaksi inti atom.
1
BAB II
ISI
Partikel-partikel bermuatan positif yang menyusun inti yang disebut dengan proton.
Menurut Milikan dan Thomson, massa elektron sangatlah kecil, sehingga massa proton hanya
sedikit lebih kecil dari massa atom hydrogen. James Chadwick (1891-1974), pada tahun 1933
berhasil mendemonstrasikan kehadiran partikel neutron. Proton-proton dapat dengan mudah
dideteksi oleh kamar ionisasi (ionization chamber detector).
Dengan demikian, inti atom terdiri dari sejumlah proton dan sejumlah neutron tak
bermuatan. Proton dan neutron sebagai penyusun inti atom (nucleus) disebut sebagai
nukleon. Jumlah proton dalam suatu inti atom, dilambangkan oleh Z. Sedangkan jumlah
nucleon dalam inti atom disebut nomor massa, dilambangkan oleh A. Jika unsure
dilambangkan oleh X maka inti atom dengan nomor massa tertentu disebut nuklida. Sebuah
nuklida dilambangkan dengan XZA .
Dari lambang nuklida XZA , kita bisa menentukan jumlah proton dan neutron dalam inti
atom, dan sekaligus juga jumlah elektron yang mengitari inti, yaitu sebagai berikut:
Jumlah proton = Z
Jumlah neutron = A-Z
Neutron = Z untuk atom netral
Nuklida-nuklida dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda disebut
isotop. Nuklida-nuklida dengan jumlah nucleon sama tetapi jumlah proton berbeda disebut
isobar. Sedangkan nuklida-nuklida dengan jumlah neutron yang sama disebut isoton.
Proton memiliki satu muatan elementer positif yang besarnya sama dengan muatan e
elektron (dengan |e| = 1,6×10-19). Neutron tidak bermuatan sehingga neutron tidak dibelokkan
2
ketika melalui suatu medan listrik atau magnetic. Itulah sebabnya neutron lebih sukar untuk
dideteksi. Massa-massa inti dapat diukur dengan ketelitian tinggi dengan memakai
spectrometer massa. 1 atomic mass unit (u) tepat sama dengan 1
12 massa isotop karbon-12 (
C612 ). Satu proton atau satu neutron kira-kira memiliki 1 sma. Elektron memiliki massa hanya
sebagian kecil dari satu u.
Massa proton = 1,007276 u
Massa neutron = 1,008665 u
Massa elektron = 0,000549 u
Ahli nuklir lebih sering menyatakan satuan massa dalam satuan energi ekivalennya, yaitu
MeV/c2, dimana 1u = 1,660559 x 10-27 kg = 931,50 MeV/c2. Dengan c = 3 x 108 m/s adalah
cepat rambat cahaya dalam vakum.
2.1 Kestabilan Inti
Tidak setiap gabungan neutron dan proton membentuk inti yang stabil. Pada
umumnya inti ringan (A < 20) mengandung jumlah neutron dan proton yang hampir sama,
sedangkan inti berat proporsi neutron bertambah besar.
Jumlah neutron cenderung lebih banyak dibandingkan dengan jumlah proton, ini
karena gaya tolak antar proton akan menjadi besar untuk inti yang mengandung 10 proton
atau lebih dibandingkan
dengan gaya tarik (gaya inti) antar nukleon untuk mencapai kestabilan inti. B511 lebih stabil
dibandingkan dengan C611 .
3
Titik-titik yang menggambarkan isotop stabil menentukan suatu daerah kestabilan
yang agak sempit. Untuk bilangan-bilangan massa yang rendah didapatkan NZ
=1.
Perbandingan ini akan bertambah besar dan akan kira-kira mencapai 1,6 untuk bilangan
massa yang besar. Kestabilan inti dapat dipahami berdasarkan sifat alam gaya tarik nuklir dan
gaya tolak Coulomb. Sebuah inti dengan terlalu banyak neutron akan menjadi tidak stabil
sebab tidak cukup bagi mereka untuk dipasangkan dengan proton-proton. Sebaliknya inti
dengan terlalu banyak proton akan menghasilkan terlalu banyak gaya tolak dibandingkan
dengan gaya tarik nuklir untuk menjadi stabil. Tidak ada inti dengan nomor massa yang lebih
besar dari 209 yang stabil.
Gaya inti (nuklir) memiliki jangkauan yang terbatas dan terjadi hanya antar nukleon
tetangganya. Gaya tolak Coulomb dari proton menjangkau seluruh proton dalam inti, maka
terdapat batas kemampuan neutron untuk mencegah terpecahnya inti atom. Batas ini
dinyatakan dengan isotop Bismuth Bi83209 . Semua inti atom dengan Z > 83 dan A > 209
bertransformasi spontan menjadi inti lebih ringan melalui pemancaran sebuah atau lebih
partikel alfa yang merupakan inti He24 .
2.1.1 Peluruhan Alfa
Peluruhan alfa terjadi karena di dalam inti terlalu banyak nukleon, sehingga untuk
membentuk kestabilan inti atom, dua proton dan dua neutron dilepaskan dari inti induk dan
sinar alfa yang sama dengan inti Helium dipancarkan keluar.
Peluruhan alfa : XZA → YZ −2
A−2 + He24
4
Karena partikel alfa terdiri dua proton dan dua neutron peluruhan alfa mereduksi Z
dan N dari inti induk. Jika inti anak yang dihasilkan memiliki rasio neutron atau proton yang
terlalu besar atau terlalu kecil, inti dapat meluruh lagi ke konfigurasi yang lebih memadai.
5
2.1.2 Peluruhan Beta
Untuk mencapai kestabilan inti karena kandungan neutron terlalu banyak maka
sebuah neutron berubah menjadi proton disertai pelepasan sinar yang bermuatan negatif yang
dikenal dengan sinar beta. Dalam peluruhan beta negatif, neutron bertransformasi menjadi
proton dan elektron. Elektron yang meninggalkan inti teramati sebagai partikel beta.
Peluruhan beta : n01 → p1
1 + e−10
2.1.3 Peluruhan Gamma
Setelah inti meluruh menjadi inti baru biasanya terdapat energi kelebihan pada ikatan
intinya sehingga seringkali disebut inti dalam keadaan tereksitasi. Inti yang kelebihan
energinya ini biasanya akan melepaskan energinya dalam bentuk sinar gamma yang dikenal
dengan peluruhan gamma, sinarnya ini adalah foton dan termasuk ke dalam gelombang
elektromagnetik yang mempunyai energi yang sangat besar melebihi sinar X.
Peluruhan gamma : X 'ZA → XZ
A + γ00
6
Selain peluruhan di atas, sebagai cara suatu inti atom membentuk kestabilan juga peristiwa
sebagai berikut:
Dalam pemancaran positron proton bertransformasi menjadi neutron dan positron
(positif elektron)
Pemancaran positron : p11 → n0
1 + e+10
Suatu proses yang berlawanan dengan pemancaran positron adalah penangkapan
elektron kulit terdalam oleh inti atom. Elektron yang diserap oleh proton
bertransformasi menjadi neutron.
Penangkapan elektron : p11 + e−1
0 → n01
2.1.4 Ukuran dan Bentuk Inti Atom
Dari eksperimen Rutherford dapat disimpulkan bahwa inti atom mempunyai ukuran
berhingga. Dengan eksperimen untuk menentukan inti atom ternyata didapatkan bahwa
volume sebuah inti berbanding lurus dengan banyaknya nukleon yang dikandungnya,
V= 43
π R3 αA
Jari-jari inti R=R0 A13 R0 = 1,2 x 10-15 m = 1,2 x fm = 1,2 fermi
R=1,2 A13 fermi
7
2.1.5 Energi Ikat
Energi ikat sebuah inti adalah energi yang diperlukan untuk memecahkan sebuah inti
menjadi proton dan neutron.
Unsur XZA
Energi ikat = (zmp+( A−z ) mn−m ¿c2
= massa defek × 931 MeV
Energi ikat per nukleon adalah energi ikat inti dibagi dengan jumlah nukleonnya. Semakin
besar energi ikat pernukleonnya maka inti akan semakin stabil. Inti Fe2656 yaitu isotop besi
mempunyai energi ikat pernukleon sebesar 8,8 MeV/nukleon adalah inti yang stabil.
Gaya inti adalah gaya terkuat yang dikenal dan berjangkauan pendek yang mengikat
nukleon sampai berjarak 3 fm. Gaya inti ini 100 kali lebih kuat daripada gaya tolak listrik
antar proton. Interaksi antara proton-proton, proton-neutron, neutron-neutron adalah identik.
2.1.6 Teori Meson Gaya Nuklir
Dalam ikatan kimia terlihat bahwa sebuah molekul saling mengikat dengan
pertukaran elektron antara atom komponennya. Apakah mungkin mekanisme yang serupa
bekerja dalam inti dengan nukleon komponen saling mengikat dengan pertukaran sejenis
partikel antara nukleon itu ?
Pendekatan pertama dilakukan oleh Heisenberg yang mengusulkan bahwa elektron
dan positron bolak balik antar nukleon. Sebuah netron memancarkan elektron dan menjadi
proton dan proton dapat menyerap elektron dan menjadi neutron. Pendekatan ini tidak tepat
karena ternyata gaya yang dihasilkan dalam pertukaran elektron dan positron terlalu kecil
untuk berperan dalam struktur nuklir.
Pendekatan Hideki Yukawa (1935) menyatakan bahwa terdapat partikel pion (
π+¿ , π−¿ , π0¿ ¿) dengan besar massa antara elektron dan nukleon yang bertanggung jawab atas
adanya gaya nuklir. Partikel ini adalah anggota kelas partikel elementer yang secara kolektif
disebut meson. Pion adalah singkatan dari π meson.
8
2.1.7 Reaksi Fisi
Pada reaksi fisi umumnya sebuah neutron ditembakkan pada atom (nuklida)
berukuran besar. Reaksi tersebut mengubah atom besar berubah menjadi nuklida yang kurang
stabil dan secara spontan terurai menjadi dua atom berukuran sedang dan 2-3 neutron. Secara
sederhana, reaksinya adalah sebagai berikut :
neutron + nuklida berukuran besar nuklida tidak stabil
nuklida tidak stabil 2 nuklida berukuran sedang + 2-3 neutron
Sebagai contoh, ketika atom uranium-235 ditembakkan neutron, maka atom tersebut
berubah menjadi atom uranium-236, yang dapat terurai menjadi atom-atom yang lebih kecil
seperti kripton-95 dan barium-138, dan juga neutron. Reaksi yang terjadi :
Ilustrasi dari reaksi yang berlangsung :
Terlihat pada gambar, terdapat energi sebagai produk yang dihasilkan reaksi fisi.
Energi dihasilkan ketika nuklida yang berukuran lebih besar dengan energi ikatan antar
nukleonnya lebih rendah dirubah menjadi nuklida berukuran sedang dengan energi ikatan
antar nukelonnya lebih tinggi. Hal tersebut yang menyebabkan reaksi fisi uranium-235 dapat
menghasilkan energi yang banyak dalam waktu singkat, atau dapat juga dikatakan sebagai
reaksi berantai. Reaksi berantai merupakan reaksi yang terjadi pada produk suatu reaksi
dengan reaksi yang identik pada reaktannya (nuklida berukuran besar).
9
Reaksi berantai pada uranium-235
2.1.8 Reaksi Fusi
Apabila reaksi fisi menghasilkan energi dengan memecah nuklida berukuran besar
menjadi nuklida berukuran sedang, yang terjadi pada reaksi fusi adalah sebaliknya. Reaksi
fusi menghasilkan energi dengan menggabungkan nuklida-nuklida berukuran kecil menjadi
nuklida berukuran lebih besar dan lebih stabil.
Sebagai contoh, matahari menghasilkan energi sekitar 3,8×1026 J/s dari penggabungan
nuklida-nuklida hidrogen yang berubah menjadi helium. Reaksi ini membakar 3×1018 galon
gas tiap detik. Reaksinya sebagai berikut :
10
2.2 Radioaktivitas
2.2.1 Penemuan Radioaktivitas
Tahun 1895 Roentgen mendeteksi sinar X dengan fluoresensi yang ditimbulkannya
dalam bahan tertentu. Ketika Henry Becquerel (ahli fluoresensi dan fosforesensi)
mempelajari hal kebalikannya (1896) secara tidak sengaja menemukan bahwa garam uranium
dapat menghitamkan pelat foto walaupun tidak diberi sinar terlebih dahulu. Jadi bahan itu
memancarkan sinar dengan sendirinya. Beberapa waktu kemudian Marie Curie dari Polandia
menemukan unsur lain yang juga bahan radiaktif yakni Polonium dan Radium yan ternyata
1000× lebih aktif dari Uranium.
Rutherford membedakan tiga komponen dalam radiasi radionuklide yaitu partikel
alfa, partikel beta, dan sinar gamma seperti pada gambar berikut :
11
2.2.2 Aktivitas Radioaktif
Laju perubahan inti atom pembentuknya,
A=−dNdt
=λN Becqurel
1 becqurel = 1 Bq = kejadian/s
1 curie = 1 ci = 3,7 x 1010 Bq
1 curie hampir sama dengan aktivitas 1 gram Radium (ditemukan Marie Curie)
Contoh peluruhan radioaktif:
238U → 234Th + α atau 238U 234Th
234Th → 234Pa + β atau 234Th 234Pa
Dari hasil pengukuran aktivitas radioaktif menunjukkan bahwa aktivitas radioaktif menurun
secara eksponensial terhadap waktu
A=A0 e−λt
Dimana λ = konstanta peluruhan (peluang terjadinya peluruhan)
dN=λ N dt
dNN
=λ dt
∫N
N0 dNN
=∫0
t
λdt
ln N−ln N0=λt
ln ( NN 0 )=λt
N=N 0 eλt
Dimana A = aktivitas radioaktif (Bq)
N = jumlah inti sisa yang belum meluruh (inti)
N 0 = jumlah inti mula-mula (inti)
12
2.2.3 Waktu Paro
Waktu paro (T = T1/2) adalah waktu yang dibutuhkan suatu bahan radioaktif sehingga
aktifitas atau jumlah inti/partikel menjadi setengah dari semula.
A=A0 e−λt
12
A0=A0 e−λt
12=e−λt
T= ln 2λ
=0,693λ sehingga
A=A0( 12 )
1T dan N=N 0(1
2 )1T
2.2.4 Penentuan Umur Radiometrik
Dengan menggunakan metode peluruhan radiaoktif memungkinkan penentuan umur
batuan dan benda yang mempunyai asal biologis. Karena peluruhan radioaktif berlangsung
dengan laju tetap dan tak bergantung kondisi luar maka rasio antara jumlah nuklide dan
nuklide anak stabil dalam benda yang diselidiki akan menunjukkan umurnya.
Sinar kosmik merupakan inti atomik berenergi tinggi terutsms terdiri dari proton yang
bergerak menembus galaksi kita kira-kira 1018 diantaranya sampai ke bumi tiap detik. Ketika
memasuki atmosfer bumi menunmbuk inti atom sehingga menimbulkan hujan partikel
sekunder. Diantaranya neutron yang dapat bereaksi terhadap inti hidrogen dalam atmosfer
dan membentuk radiokarbon dengan pemancaran proton.
N714 + n0
1 → C614 + H1
1
Sesaat setelah dihasilkan C614 menempel pada molekul oksigen dan membentuk CO2
radioaktif. Tanaman hijau mengambil CO2 supaya tetap hidup sehingga setiap tanaman
mengandung karbon radioaktif. Binatang makan tanaman sehingga binatangpun menjadi
radioaktif. Setelah mati binatang tidak menyerap radiokarbon dan radiokarbon yang
dikandungnya terus meluruh menjadi 14N. Setelah 5600 tahun benda ini memiliki setengah
jumlah radiokarbon asal. Dengan mengetahui radiokarbonnya umur suatu benda dapat
13
diketahui. Kebanyakan bebatuan purba umurnya ditentukan dari yang didapatkan pada
tanaman hijau dan dipercaya berumur 3,8 bilyun tahun yang lalu.
2.2.5 Deret Radioaktif
Peluruhan yang terjadi pada reaksi inti atom suatu unsur dapat menyebabkan unsur
tersebut bersifat radioaktif. Peluruhan yang terjadi pada suatu unsur radioaktif umumnya
digambarkan dalam suatu deret. Deret dapat diubah menjadi persamaan :
Unsur awal + jenis peluruhan unsur akhir
Jenis peluruhan digambarkan dengan arah garis panah. Bila garis mengarah ke kiri maka
unsur tersebut mengalami peluruhan α, sedangkan apabila garis mengarah ke kanan maka
unsur tersebut mengalami peluruhan β.
Sebagai contoh adalah peluruhan uranium-238.
Reaksi yang berlangsung pada diagram di atas adalah :
238U + α 234Th
234Th + β 234Pa
234Pa+ β 234U
234U + α 230Th
14
230Th + α 226Ra ; dst.
15
2.3 Aplikasi Reaksi Kimia Inti
Tanpa kita sadari, reaksi inti atom sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Berikut beberapa manfaat reaksi kimia inti :
1) Bidang arkeologi : menduga usia suatu benda prasejarah.
2) Bidang kesehatan :
a) In vivo prosedur, pengukuran volume darah dengan menggunakan 51Cr.
b) 24Na dalam NaCl digunakan untuk diagnosa sirkulasi darah.
c) Prosedur pengobatan/terapi:
i) sinar β dan γ dari 60Co atau sinar β dari 131I, digunakan untuk membunuh jaringan
yang terkena penyakit (tumor).
ii) Sinar β dari 32P, diugunakan untuk terapi leukimia.
iii) Sinar γ dari 123I, digunakan untuk terapi thyroid.
d) Pengambilan gambar : untuk mendiagnosa kanker atau kondisi patologi lainnya.
i) Biasa menggunakan technetium-99 (Tc-99m), mempunyai waktu paro 6.01 jam
sehingga efek radiasi dapat diminimalkan.
ii) Cara lain adalah dengan MRI (Magnetic Resonance Imaging), tidak menggunakan
radioaktif, tetapi mennggunakan prinsip yang hampir sama yaitu memberikan
stimulasi inti atom, biasanya hidrogen dalam molekul air.
e) Bidang pertanian :
i) Sebagai sumber untuk mendapatkan keragaman genetik (mutasi DNA) dalam
proses desain tanaman unggul.
ii) Sebagai alat sterilisasi bahan pangan sehingga dapat memperpanjang masa
simpannya. Biasanya dengan menggunakan sinar γ.
iii) 32P digunakan untuk mempelajari penyerapan pospor dalam pupuk oleh tanaman,
mempelajari fotosintesis pada tanaman.
f) Bidang Biokimia : sinar β dari tritium ( H13 ) sebagai tracer
g) Bidang Geologi : sinar β dari 40K untuk menentukan umur geologi
h) Bidang energi : radiasi α dan γ dari 235U pada reaktor nuklir
16
2.4 Dampak Radiasi
Penggunanan reaksi kimia inti atau unsur radioaktif dalam kehidupan sehari-hari juga
memiliki dampak bagi kehidupan manusia. Penggunaan radiasi dapat secara eksternal, yaitu
dengan memancarkan radiasi dari luar tubuh, maupun secara internal, yaitu dengan
memasukkan radioaktif ke dalam tubuh, sehingga tubuh menjadi radioaktif. Akibat radiasi
dapat menimbulkan gangguan pada sel-sel tubuh, yang dapat terjadi dengan segera (dalam
waktu pendek setelah radiasi), maupun setelah beberapa lama radiasi. Efek radiasi bagi tubuh
dapat berupa efek somatik maupun genetik.
a. Efek somatik (somatic effects)
Efek somatik radiasi mempengaruhi sel somatik, sehingga pengaruhnya muncul pada diri
yang bersangkutan dan tidak menurun ke generasi berikutnya.
1) Efek somatik nonstokostik.
Efek somatik radiasi bersifat nonstokostik jika ada hubungan sebab akibat yang pasti
antara dosis radiasi yang diterima dengan pengaruh yang ditimbulkan. Umumnya
terjadi pada jaringan yang memiliki laju penggantian sel yang tinggi. Akibatnya
fungsi jaringan akan hilang.
2) Efek somatik stokostik.
Efek somatik radiasi bersifat stokostik jika tidak dapat dipastikan adanya hubungan
antara dosis radiasi yang diterima tubuh dengan akibat yang ditimbulkan. Umumnya
tidak segera muncul setelah radiasi. Bisa terjadi jika terkena radiasi dosis tinggi (dosis
akut) atau dosis rendah waktu lama (dosis kronis).
b. Efek Genetik (genetic effects)
Efek genetik radiasi mempengaruhi sel-sel germinal dan muncul pada keturunan. Efek
genetik bersifat stokostik dan muncul pada korban radiasi. Radiasi dosis rendah dapat
menyebabkan perubahan pada DNA sehingga terjadi mutasi gen yang dapat muncul pada
beberapa keturunan.
17
BAB III
PENUTUP
Dari uraian bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa inti atom juga dapat bereaksi.
Reaksi inti atom biasa disebut dengan reaksi inti. Reaksi inti dapat meliputi peluruhan sinar
alfa, beta, dan gamma. Selain itu, terdapat peluruhan positron dan penangkapan elektron.
Setiap peluruhan memiliki karakteristik dan hasil yang berbeda.
Peristiwa Reaksi
Peluruhan alfa XZA → YZ −2
A−2 + He24
Peluruhan beta n01 → p1
1 + e−10
Peluruhan gamma X 'ZA → XZ
A + γ00
Pemancaran positron p11 → n0
1 + e+10
Penangkapan elektron p1
1 + e−10 → n0
1
Reaksi inti atom dibedakan menjadi dua, yakni reaksi fisi dan reaksi fusi. Reaksi fisi
merupakan reaksi pembelahan, di mana sebuah nuklida berukuran besar direaksikan dengan
neutron yang menghasilkan dua nuklida berukuran sedang dan 2-3 neutron. Sebaliknya reaksi
fusi merupakan reaksi penggabungan antara dua nuklida beurkuran kecil yang membentuk
satu nuklida berukuran lebih besar.
Reaksi yang berlangsung pada inti atom menyebabkan suatu unsur menjadi bersifat
radioaktif. Istilah radioaktif mulai ditemukan pada tahun 1895, dengan beberapa tokoh seperti
Roentgen, Henry Becquerel, dan Marie Curie. Perilaku radioaktif suatu unsur dapat
dinyatakan dalam persamaan matematis sebagai aktivitas radioaktif, yakni :
N=N 0 eλt
Dimana A = aktivitas radioaktif (Bq)
N = jumlah inti sisa yang belum meluruh (inti)
N 0 = jumlah inti mula-mula (inti)
18
Aktivitas radioaktif disebabkan adanya reaksi inti atom, yang pada umumnya berupa
peluruhan. Peluruhan yang terjadi pada suatu reaksi inti berlangsung sesuai dengan unsur
yang bereaksi. Tiap unsur memiliki waktu paro, yaitu waktu yang digunakan untuk
meluruhkan beberapa bagiannya. Maka sebab itu, sifat radioaktif suatu unsur dapat
dimanfaatkan untuk menghitung usia fosil, yang biasa disebut radiometrik. Perhitungan usia
fosil didasari pada perhitungan waktu paro, dengan persamaan sebagai berikut :
T= ln 2λ
=0,693λ sehingga
A=A0( 12 )
1T dan N=N 0(1
2 )1T
Selain berguna dalam bidang arkeologi, untuk menghitung usia fosil, sifat radioaktif
suatu unsur juga dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan manusia, seperti bidang
pertanian, kesehatan, geologi, dsb. Namun di samping keuntungan dalam pemanfaatan unsur
radioaktif, juga terdapat dampak negatif bagi makhluk hidup, terutama manusia.
19
Contoh Soal
1) Tentukan energi pengikat inti untuk 16O. Diketahui massa 16O = 15,9949146 sma; n =
1,0086649 sma; p = 1,0078250 sma.
Penyelesaian :
Pertama-tama, hitung massa nukleon dalam 16O, yang terdiri atas 8 proton dan 8
neutron.
8 n = 8 x 1,0086649 = 8,0693192
8 p = 8 x 1,0078250 = 8,0620000
Total = 16,1319192
Kemudian, hitung energi pengikat inti berdasarkan perbedaan massa :
m = (16,1319192 - 15,9949146) sma
= 0,1370046 sma
Sehingga,
Energi Pengikat Inti = 0,1370046 sma × 931 MeV/sma
= 127,6 MeV
2) Nilai t1/2 untuk 63Ni adalah 100 tahun. Jika terdapat 100 gram 63Ni, berapa banyak 63Ni
yang tersisa setelah 250 tahun?
Penyelesaian :
A=A0 e−0,693t /t 1
2
¿100 ×e−0,693 250/100
= 17,7 gram
3) Mengapa penggunaan reaksi fusi lebih menguntungkan?
Penyelesaian :
Karena energi yang dihasilkan pada reaksi fusi lebih besar dan tidak menghasilkan
isotop radioaktif. Isotop yang dihasilkan pun bersifat stabil.
4) Diketahui waktu paro bismut-210 adalah 5 hari. Berapa tetapan peluruhan dan waktu
yang diperlukan agar 0,016 mg bismut meluruh menjadi 0,001 mg?
Penyelesaian :
a.) λ = 0,693/t1/2
= 0,693/ (5 hari × 24 jam × 60 menit × 60 sekon)
= 1,6 x 10-6 s-1
20
b.) ln Nt/N0 = - λt
= - (ln 0,001/0,016)/ 1,6 × 10-6
= 1732867,9 sekon ≈ 20 hari
5) Boron biasa merupakan campuran dari isotop 105B dan 11
5B dan memiliki massa
komposit (Ar) sebesar 10,82 u. Berapa % masing-masing yang terdapat dalam boron
biasa?
Penyelesaian :
Misal 105B adalah X dan 11
5B adalah Y
X + Y = 1, maka Y = 1 - X
10 X + 11 (1-X) = 10,82
10X + (11 – 11X) = 10,82
10X + 11 – 11X = 10,82
–X = -0,18
Maka diperoleh X = 0,18 atau 10B = 18% dan 11B = 82%
21