Ringkasan materi
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 :
mp
= 1,007825 sma
mn
= 1, 008665 sma
di mana :
1
sma = 1,6604 x 1027 kg
Suatu atom umumnya dilambangkan :
ZXA
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 = (Zmp)c2
+ (Nmp)c2 – minti c2
Di mana mp , mn
, dan minti masing-masing adalah massa diam proton, neutron dan inti
atom massa inti dapa diperoleh dari hubungan.
Minti = massa atom – Z . me
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 = NO e-l t
No 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 (Tm)
Tm = 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 = AO e-l t
Di mana Ao adalah
aktivitas mula-mula, satuan aktivitas adalah Ci, dimana 1 Ci
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 = NO (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.
(XA)* XA + 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)
ZXA
→ Z+1YA + b- + v atau ZXA
→ Z+1YA + 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
ZXA → Z-AYA-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]* → zXA + ZXA
+ 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.
F.
REAKTOR INTI
Reaksi inti adalah tempat berlangsungnya reaksi berantai
dengan terkendali, sehingga energi yang dibebaskan dapat dimanfaatkan.
Pada Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) panas yang
dibebaskan dipakai untuk menghasilkan uap. Kemudian uap tersebut digunakan
untuk menggerakkan generator AC, sehingga diperoleh tenaga listrik.
Bagian terpenting dari suatu reaktor inti adalah :
a.
Teras Reaktor
Teras reaktor merupakan
wadah untuk terjadinya reaksi inti. Di teras reaktor terdapat tabung bahan
bakar (berisi U235 serta sumber neutron awal.
b.
Moderator
Moderator berfungsi
untuk memperlemah tenaga neutron, mengingatkan reaksi antara U235
dengan neutron tidak dapat berlangsung dengan sembarang tenaga. Neutron akan
bereaksi jika tenaganya sekitar 0,025 eV. Neutron yang tenaganya terlalu besar
harus diperlemah dengan menabrakkannya pada atom-atom bahan moderator antara
lain (H2O), grafit dan air berat (D2O).
c.
Batang Kendali
Agar reaksi
berantai dapat terkendali, maka jumlah neutron yang berada di dalam teras harus
diatur. Caranya dengan menyisihkan atau menarik sebuah alat yang terbuat dari
bahan penyerap neutron. Alat ini disebut batang
kendali (Control Rod).
Jadi batang
terkendali dapat berfungsi untuk mengubah daya reaktor. Bahan yang dapat
digunakan sebagai batang kendali antara lain Cadmium, boron, dan hafnium.
d.
Perisai (Shielding)
Perisai berfungsi
untuk menahan neutron dan radiasi lainnya sehingga tidak membahayakan operator.
Oleh karena itu perisai harus terbuat dari bahan yang kuat dan mampu menahan
radiai. Bahan yang dapat digunakan untuk itu antara lain timah hitam, baja, dan
beton barit.
Sumber: paket
teori lengkap matematika fisika-kia neutron, paket physic bilingual, paket
fisika 3 oleh E. Budikase .
No comments:
Post a Comment