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