Pendahuluan fisika inti

Pendahuluan fisika intiOleh.Rifati Dina Handayani

Sifat=sifat intiPartikel Penyusun Atom

Partikel Muatan KgsmaMeV/c2Proton +e 10-271,007 276938Netron 0 10-271,008 665939Elektron -e10-310,000 5490,511Nomor atom (Z)UnsurLambangNomor massaMassa atomsma1HidrogenDeuteriumTritiumHDT1231,007 8252,014 1023,016 0492HeliumHe343,016 0294,002 6023LitiumLi676,015 1217,016 0036KarbonC1112131411,011 43312,000 00013,003 35514,003 2428OksigenO15161815,003 06515,994 91517,999 16010NeonNe202219,992 43521,991 38311NatriumNa22232421,994 43422,989 76723,990 961

Partikel Muatan KgsmaMeV/c2Proton +e 10-271,007 276938Netron 0 10-271,008 665939Elektron -e10-310,000 5490,511Tabel 1 massa atom dari berbagai unsurTabel 2 muatan dan massa proton, netron dan elektroncatatan: massa atom yang diberikan pada kolom 5 adalah massa untuk atom netral, termasuk Z elektronMassa dan energi Massa suatu atom berhubungan erat dengan jumlah elektron, proton, dan neutron yang dimiliki atom tersebut. Berdasarkan perjanjian internasional, satu atom dari isotop karbon (disebut karbon-12) yang 6 proton + 6 neutron shg memiliki massa tepat 12 satuan massa atom (sma)..1 sma =massa satu atom karbon-12 /12 = 1,66056 10-27kg Satuan massa atom juga dapat dinyatakan berdasarkan prinsip kesetaraan massa dan energi yang dikemukakan oleh Einstein. Sehingga diperoleh:

Massa defectmassa defect merupakan Perbedaan antara total massa proton, neutron dan elektron secara individu dengan massa atom Persamaan untuk mass defectMassa Deffek = massa nukleon massa intiPada sebuah spektrometer massa, suatu sampel gas ditembak oleh aliran elektron berenergi tinggi. Tumbukan antara elektron dan atom (atau molekul) gas menghasilkan ion positif dengan terlepasnya satu elektron dari tiap atom atau molekul. Ion-ion tersebut sampai pada sebuah detektor, yang mencatat arus listrik dari tiap jenis ion. Jumlah arus listrik yang dihasilkan sebanding dengan jumlah ion, sehingga dapat ditentukan kelimpahan relatif dari isotop-isotopnya.

Energi ikat intiEnergi ikat inti adalah energi yang dilepaskan jika penyusun inti bergabung membentuk inti. Energi dengan jumlah yang sama akan diperlukan untuk memecah inti atom menjadi elemen penyusun, karena itu energi yang ekivalen dengan mass defect digunakan sebagai ukuran dan energi ikat inti.

ENERGI IKAT PERNUKLEON = ENERGI IKAT PERSATUAN NUKLEON

Ukuran dan Bentuk Inti AtomEksperimen hamburan Rutherford membuktikan bahwa inti mempunyai ukuran dan bentuk. Volume inti berbagai atom mempunyai nilai yang berbanding lurus dengan banyaknya nukleon yang dikandungnya. Hal ini berarti kerapatan nukleonnya hampir sama dalam bagian dalam inti. Inti atom tidak mempunyai permukaan yang jelas. Meskipun demikian, sebuah inti atom tetap mempunyai jari-jari rata-rata. Jari-jari inti bergantung pada massa, jumlah proton, dan neutron. Jari-jari inti dirumuskan secara empiris sebagai suatu pendekatan, yaitu:

Kerapatan intiInti suatu atom telah dianggap sebagai bola. Tetapi, pada kenyataannya beberapa inti atom mempunyai distribusi muatan tidak simetri bola. Oleh karena volume bola berbanding lurus dengan R3, maka volume inti berbanding lurus dengan nomor massanya. Karena itu, untuk semua inti mempunyai kerapatan yang sama, yaitu:

Kestabilan inti

II. Magic Number Inti akan lebih stabil jika memiliki jumlah neutron dan proton sebesar 2, 8, 20, 28, 50, 82 atau 126. Jumlah mi disebut sebagai magic number. Inti paling stabil jika banyaknya neutron dan proton keduanya adalah magic number, kecuali inti helium (partikel alpha) dengan 2 neutron dan 2 proton

Grafik kestabilan intiInti atom yang kecil kurang stabil karena daya tarik antara nukleonnya relatif kecil.Energi ikat pernukleon maksimum sekitar 8,8 MeV dengan massa atom sekitar 56 (Fe)Penurunan grafik setelah titik maksimum (Fe) karena adanya pertambahan gaya tolak-menolak antara protonPada inti yang lebih kecil dari Fe pertambahan energi ikat antar nukleon > pertambahan gaya tolak antar protonPada inti yang lebih besar dari Fe pertambahan gaya tolak antar proton > pertambahan energi ikat antar nukleon Inti atom stabilInti atom tidak stabilJumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan neutron (N)Gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatisJumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N)Gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya intiGrafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

GAYA INTIGaya inti adalah gaya tarik menarik antar nukleonGaya inti berperan mengikat nukleon-nukleon tetap bersatu dalam inti atomGaya inti merupakan gaya terkuat dibandingkan dengan gaya gravitasi dan gaya elektrostatikGaya inti memiliki jangkaun terbatas dan tidak memenuhi hukum kuadrat kebalikanTidak bergantung dari jenis muatan nukleonGaya inti bersifat jenuh (saturated), yaitu setiap nukleon hanya tarik-menarik dengan nukleon di sekitarnya

Gambar :Gaya elektroststis terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhanGambar : Gaya Inti terjadi pada partikel yang saling berdekatan saja

Spin Inti dan ParitasNeutron dan proton yang menjadi penyusun inti bukan merupakan partikel stasioner. Seperti bumi kita, partikel-partikel tersebut juga memiliki spin (intrinsik) dan gerakan orbital. Spin (intrinsik) dan momentum angular orbital neutron dan proton secara individu di dalam inti bergabung memberikan resultan momentum angular yang disebut sebagai spin inti, biasanya dilambangkan dengan I

SPIN INTI

Spin dengan nomor massa ganjil

Apabila semua koordinat yang menggambarkan partikel dalam sistem diubah (termasuk 3 koordinat ruang dan spin) menjadi koordinat yang menggambarkan partikel yang identik lainnya di dalam sistem, maka besarnya (magnitude) fungsi gelombang yang mewakili sistem haruslah bernilai tetap, tetapi fungsi gelombang kemungkinan berubah tanda atau tetap (tanda tidak berubah). Jika fungsi gelombang berubah tanda pada saat seluruh koordinat ruang dibalik (berlawanan), maka inti disebut memiliki paritas ganjil. Sebaliknya, jika tanda tidak berubah maka inti dikatakan memiliki paritas genap. Sebagai contoh : 2+ artinya inti memiliki spin 2 dan paritas genap; - artinya inti memiliki spin dan Paritas ganjil.