Karakteristik Inti Atom

A. Inti Atom

Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom, dan menentukan elemen dari suatu atom. Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hamper sama sekali tidak ada sumbangan dari elektron.

Sebuah atom terdiri dari inti atom sangat kecil, di mana jauh dari inti atom bergeraklah elektron- electron menyerupai awan electron mengitari inti atom.

B. Partikel Penyusun Inti Atom

1. Proton

Proton adalah partikel bermuatan positif yang terdapat di dalam inti atom.

Proton dilambangkan dengan huruf p dan massanya adalah 1 sma (satuan massa atom). Muatan sebuah proton adalah +1 yang  juga sebanding dengan 1,602 . 10^-19 coulomb.

Setiap unsur memiliki atom-atom tertentu dengan jumlah proton yang tidak sama. Misalnya, hydrogen jumlah protonnya adalah satu, lithium jumlah protonnya adalah tiga, natrium sebelas, dan sebagainya.

2. Neutron

Neutron atau netron adalah partikel sub atomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10⁻²⁷ kg), sedikit lebih berat dari proton.

Kata neutron berasal dari bahasa Latin neutral yang berarti tidak memiliki muatan. Lambang untuk neutron adalah n. Massa neutron setara dengan 1 sma (satuan massa atom). Sebagai contoh, helium memiliki neutron sebanyak 2, lithium memiliki neutron sebanyak 3, natrium memiliki neutron sebanyak 11, dan sebagainya.

3. Elektron

Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis dengan e-.

Partikel penyusun dengan massa paling ringan adalah elektron. Massa electron hanya 1/1.840 sma. Oleh karena itu, electron dianggap tidak bermassa. Elektron memiliki muatan negatif yang setara dengan 1,602 .10^-19 C.

C. Simbol Unsur Atom

Secara lengkap lambang sebuah atom ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

A : nomor massa (jumlah proton dan neutron)

Z : nomor atom

4. Nuklida

Nuklida adalah jenis atom dideskripsikan secara tepat melalui nomor atom (jumlah proton) Z dan nomor massa (jumlah nukleon) A. Nomor massa adalah nomor atom plus nomor neutron: A = Z + N.

Macam-macam nuklida:

Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda.

Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton berbeda.

Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.

5. Reaksi Inti

Reaksi inti merupakan peristiwa perubahan suatu inti atom sehingga berubah menjadi inti atom lain dengan disertai munculnya energi yang sangat besar. Agar terjadi reaksi inti diperlukan partikel lain untuk menggoyahkan kesetimbangan inti atom sehingga kesetimbangan inti terganggu. Akibatnya inti akan terpecah menjadi dua inti yang baru. Partikel yang digunakan untuk mengganggu kesetimbangan inti yaitu partikel proton atau neutron. Di mana partikel proton atau neutron yang berenergi ditembakkan pada inti target sehingga setelah reaksi terjadi akan terbentuk inti atom yang baru disertai terbentuknya partikel yang baru. Inti target dapat merupakan inti atom yang stabil, sehingga setelah terjadi reaksi menyebabkan inti atom menjadi inti yang tidak stabil yang kemudian disebut isotop radioaktif. Jadi reaksi inti dapat juga bertujuan untuk mendapatkan isotop radioaktif yang berasal dari inti stabil.

Reaksi inti sangat berbeda dengan reaksi kimia, karena pada dasarnya reaksi inti ini terjadi karena tumbukan (penembakan) inti sasaran (target) dengan suatu proyektil (peluru). Secara skematik reaksi inti dapat digambarkan :

Contoh reaksi inti antara lain adalah ₇N¹⁴ + ₂He⁴ → ₈O¹⁷ + ₁H¹ yaitu inti atom Nitrogen ditembak dengan partikel (₂He⁴) menjadi inti atom Oksigen dengan disertai timbulnya proton  (₁H¹), inti atom oksigen yang terbentuk bersifat radioaktif.

D. Hukum Fisika Dalam Reaksi Inti

Dalam reaksi inti juga berlaku hukum-hukum Fisika seperti yang terjadi pada peristiwa-peristiwa Fisika yang lainnya antara lain berlaku :

a. Hukum kekekalan momentum,

b. Hukum kekekalan energi,

c. Hukum kekekalan jumlah muatan (nomor atom),

d. Hukum kekekalan jumlah nukleon (nomor massa).

Sehingga momentum, energi, nomor atom, dan nomor massa inti sebelum reaksi dan sesudah reaksi harus sama.

E. Jenis Reaksi Inti

Dalam reaksi inti jika diperoleh Q > 0, maka reaksinya dinamakan reaksi eksoterm yaitu selama reaksi berlangsung dilepaskan energi sedangkan jika Q < 0, maka reaksinya dinamakan reaksi indoterm yaitu selama reaksi berlangsung diperlukan energi. Reaksi inti dibedakan menjadi dua, yaitu reaksi fisi dan reaksi fusi.

1. Reaksi Fisi

Reaksi fisi yaitu reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua inti atom lain yang lebih ringan dengan disertai  timbulnya energi yang sangat besar. Misalnya inti atom uranium-235 ditembak dengan neutron sehingga terbelah menjadi inti atom Xe-235 dan Sr-94 disertai dengan timbulnya 2 neutron yang memiliki energi tinggi. Reaksinya dapat dituliskan :

₉₂U2³⁵ + ₀n¹ → ₅₄Xe²³⁵ + ₃₈Sr⁹⁴ + ₂₀n¹ + Q

Dalam reaksi fisi yang terjadi akan dihasilkan energi kira-kira sebesar 234 Mev. Dalam reaksi fisi ini timbul -baru yang berenergi tinggi. Neutron-neutron yang  timbul akan menumbuk inti atom berat yang lain sehingga akan menimbulkan reaksi fisi yang lain. Hal ini akan berlangsung terus sehingga semakin lama semakin banyak reaksi inti yang dihasilkan dan dalam sekejab dapat timbul energi yang sangat besar. Peristiwa semacam ini disebut reaksi  fisi berantai. Reaksi fisi berantai yang tak terkendali akan menyebabkan timbulnya energi yang sangat besar dalam waktu relatif singkat, sehingga dapat membahayakan kehidupan manusia. Reaksi berantai yang tak terkendali terjadi pada Bom Atom. Energi yang timbul dari reaksi fisi yang terkendali dapat dimanfaatkannya untuk kehidupan manusia. Reaksi fisi terkendali yaitu reaksi fisi yang terjadi dalam reaktor nuklir (Reaktor Atom). Di mana dalam reaktor nuklir neutron yang terbentuk ditangkap dan tingkat energinya diturunkan sehingga reaksi fisi dapat dikendalikan.

Pada umumnya untuk menangkap neutron yang terjadi, digunakan logam yang mampu menangkap neutron yaitu logam Cadmium atau Boron. Pengaturan populasi neutron yang mengadakan reaksi fisi dikendalikan oleh batang pengendali yang terbuat dari batang logam Cadmium, yang diatur dengan jalan memasukkan batang pengendali ke dalam teras-teras bahan bakar dalam reaktor. Dalam reaktor atom, energi yang timbul kebanyakan adalah energi panas, di mana energi panas yang timbul dalam reaktor ditransfer keluar reaktor kemudian digunakan untuk menggerakkan generator, sehingga diperoleh energi listrik.

2. Reaksi Fusi

Reaksi fusi yaitu reaksi penggabungan dua inti atom ringan menjadi inti atom lain yang lebih berat dengan melepaskan energi.

Misalnya penggabungan deutron dengan deutron menghasilkan triton dan proton dilepaskan energi sebesar kira-kira 4,03 MeV. Penggabungan deutron dengan deutron menghasilkan inti He-3 dan neutron dengan melepaskan energi sebesar 3,3 MeV. Penggabungan triton dengan triton menghasilkan inti He-4 dengan melepaskan energi sebesar 17,6 MeV, yang reaksi fusinya dapat dituliskan :

₁H² + ₁H² → ₁H³ + ₁H¹ + 4 MeV

₁H² + ₁H² → ₂He³ + ₀n¹ + 3,3 MeV

₁H³ +₁H³ → ₂He⁴ + ₀n¹ + 17,6 MeV

Agar dapat terjadi reaksi fusi diperlukan temperatur yang sangat tinggi sekitar 108 K, sehingga reaksi fusi disebut juga  reaksi termonuklir. Karena untuk bisa terjadi reaksi fusi diperlukan suhu yang sangat tinggi, maka di matahari merupakan tempat berlangsungnya reaksi fusi. Energi matahari yang sampai ke Bumi diduga merupakan hasil reaksi fusi yang terjadi dalam matahari. Hal ini berdasarkan hasil pengamatan bahwa matahari banyak mengandung hidrogen (₁H¹). Dengan reaksi fusi berantai akan dihasilkan inti helium-4. Di mana reaksi dimulai dengan penggabungan antardua atom hidrogen membentuk deutron, selanjutnya antara deutron dengan deutron membentuk inti atom helium-3 dan akhirnya dua inti atom helium-3 bergabung membentuk inti atom helium -4 dan 2 atom hidrogen dengan melepaskan energi total sekitar 26,7 MeV, yang reaksinya dapat dituliskan:

₁H¹ + ₁H¹ →  ₁H² + ₁e⁰ + Q¹

₁H² + ₁H² → ₂H³ + γ + Q²

₂H³ + ₂H³ → ₂He⁴ + 2 ₁H¹ + Q³

Reaksi tersebut dapat ditulis:

4 ₁H¹ → ₂He⁴ + 2 ₁e⁰ + Q

Previous

Next