TUGAS FISIKA INTI

Rian Ari Utomo

K2310082

Tugas Fisika Inti

A. Baca dan pahami Ghosal, S.N, Nuclear Physics, hal 15 – 40.

B. Kerjakan soal berikut :

1. Jelaskan sifat inti yang dapat diketahui dari simbol inti ZA X !

2. Jelaskan penentuan ukuran inti berdasarkan eksperimen hamburan alfa / hamburan

Rutherford!

3. Jelaskan cara memperoleh rumus untuk menentukan jejari rerata inti atom yang

diketahui nomor massanya!

4. Jelaskan cara memperoleh rumus densitas inti atom!

5. Jelaskan besaran-besaran berikut dan tuliskan simbolnya:

a. Momentum sudut spin inti

b. Momentum sudut orbital inti

c. Momentum sudut total inti (sering disebut momentum sudut inti atau spin inti)

d. Momen dipole magnet inti

6. Jelaskan stabilitas inti berdasarkan grafik kestabilan inti!

7. Apa yang terjadi pada inti-inti yang tidak stabil?

8. Apa yang dimaksud dengan reaksi inti?

9. Ada berapa jenis reaksi inti yang anda ketahui? Jelaskan!

10. Berdasarkan jawaban no 1 s.d 7 apa saja sifat-sifat inti?

11. Klasifikasikan sifat-sifat inti pada jawaban no 10 berdasarkan ketergantungannya

terhadap waktu.

JawabanTugas :

1. Sifat inti yang dapat diketahui dari symbol ZA X

adalah inti atom X terdiri dari

dua partikel yaitu proton dan neutron dengan total jumlah banyaknya neutron

(N) dan proton (Z) dalam inti dinyatakan sebagai nomor massa. Jadi untuk

menyatakan inti atom terdiri jumlah atom Z dan jumlah massa A dan

banyaknya neutron (N) sebanyak A - Z.

2. Penentuan ukuran inti berdasarkan eksperimen hamburan alfa / hamburan

Rutherford adalah sebagai berikut :

Eksperimen hamburan Rutherford merupakan bukti pertama bahwa inti

mempunyai ukuran yang berhingga. Rutherford bersama dua orang muridnya

(Hans Geiger dan Ernerst Masreden) melakukan percobaan yang dikenal

dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah

ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan

bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran

tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat

Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif

yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.

Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa

ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar

partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari

pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa

akan membelok sudut 90° bahkan lebih. Berdasarkan gejala-gejala yang

terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan bahwa atom bukan merupakan bola

pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan. Jika lempeng emas

tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka di dalam atom

emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif. Partikel

tersebut merupakan partikel yang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta

bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20000

merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-

kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Eksperimen 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. Inti suatu atom dianggap sebagai bola.

3. Cara memperoleh rumus untuk menentukan jejari rerata inti atom yang

diketahui nomor massanya adalah sebagai berikut:

Diasumsikan bahwa muatan inti terdistribusi seragam. Percobaan

menunjukkan bahwa itu sangat mendekati kebenaran tersebut dan rapat

muatan inti mendekati konstan. Karena massa inti berbanding lurus dengan

jumlah massa A ini berarti

ρmAV

=constant

Jika volume inti V∝ A. Diasumsikan bentuk sferis dari inti atom dengan jejari

R, kita dapatkan

V= 43

π R3∝ A

R∝ A13

R=r0 A13

Dengan r0 adalah konstanta diketahui sebagai parameter jejari inti atom.

4. Cara memperoleh rumus densitas inti atom

Berdasarkan rumus R0 dapat dihitung volume inti atom

V= 43

π R03 A=1,12 x10−45 m3

. Dengan demikian volume sebuah inti atom

sebanding dengan jumlah nukleon pada suatu inti atom berada dalam jarak

yang tetap, tidak bergantung pada jumlah partikel nukleon sehingga volume

tiap nukleon merupakan konstanta yang sama untuk semua inti atom. Dengan

kata lain, inti materi memiliki rapat yang konstan

ρ=MV

= 1,66 x 10−27 Akg1,12 x 10−45 A m3 =1,49 x1018kg m−3

5. Besaran-besaran dalam inti :

a. Momentum sudut spin inti, proton dan neutron mempunyai momentum

sudut spin ½ (dalamsatuan ћ) masing-masing seperti elektron, simbol

(S)

b. Momentum sudut orbital inti dimiliki di sekitar pusat massa inti seperti

elektron dalam atom, simbol ( L )

c. Momentum sudut total inti (sering disebut momentum sudut inti atau

spin inti) adalah jumlah vektor dari momentum sudut orbital dan

momentum sudut spin dari inti atom. Momentum sudut total inti ini

biasanya berarti sebagai spin inti

Lambang (I), I = L + S

d. Momen dipole magnet inti, seperti elektron, proton dan neutron juga

memiliki momen dipole magnet inti intrinsik. Nilai pengukuran

momen magnet dari proton dan neutron adalah

μp=2,7927 μN

μn=−1,9131 μN

μN=e ћ2

M p

Disebut sebagai magneton inti dan M adalah muatan dan massa proton

6. Grafik kestabilan inti

Daerah berwarna yang berbentuk pita tersebut berisi data n/p dari inti-inti

yang stabil, sehingga dinamai dengan pita kestabilan. Inti-inti pada daerah tersebut

memiliki harga n/p antara 1 (untuk inti-inti ringan) sampai dengan 1,5 (untuk inti-inti

besar).

Inti-inti atom ringan, untuk inti-inti atom ringan jika (N/Z≈1), misalnya

unsur-unsur: 1H2, 3H6, 6C12, 8O16. Jika perbandingan (N/Z) menyimpang dari 1,

biasanya merupakan inti yang kurang stabil. Sebagai contoh misalnya inti

atom 1H3, 6C14, 8O15.

Inti-inti atom berat, untuk inti-inti atom berat stabil jika (N/Z)≈1,5. Beberapa

contoh isotop yang stabil adalah 26Fe56, 82Pb208. Lihatlah gambar dibawah ini!

Daerah di atas pita kestabilan adalah daerah dengan harga n/p > 1.  Inti-inti

yang berada pada daerah ini bersifat tidak stabil karena kelebihan jumlah netron.  Inti-

inti jenis ini akan berusaha mencapai pita kestabilan dengan cara merubah kelebihan

netron menjadi proton, yaitu dengan memancarkan radiasi beta (elektron).

Daerah di bawah pita kestabilan adalah daerah dengan harga n/p < 1.  Inti-inti

yang berada pada daerah ini bersifat tidak stabil karena kelebihan jumlah proton.  Inti-

inti jenis ini akan berusaha mencapai pita kestabilan dengan cara merubah kelebihan

proton  menjadi netron, yaitu dengan memancarkan radiasi beta positif (elektron

bermuatan positif) atau dengan cara menangkap elektron dari kulit paling dalam

dengan disertai pemancaran sinar-X.

Inti – inti yang berada di luar daerah kestabilan (inti-inti berat, Z>83) akan

mencapai pita kestabilan dengan cara mengurangi bobotnya, yaitu dengan jalan

pemancaran partikel alfa.

Gambar Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi

lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

7. Inti tak stabil meluruh menjadi inti stabil dengan proses peluruhan, ada dua

proses peluruhan yaitu peluruhan alpha dan beta. Biasanya inti anak hasil

peluruhan berada dalam keadaan tereksitasi. Inti seperti ini menjadi keadaan

dasar dengan memancarkan photon sinar gamma.

8. Yang dimaksud dengan reaksi inti adalah proses perubahan yang terjadi dalam

inti atom akibat tumbukan dengan partikel lain atau berlangsung dengan

sendirinya.

9. Ada dua jenis reaksi inti yaitu reaksi fusi dan reaksi fisi. Proses reaksi fisi

adalah reaksi nuklir dimana inti atom yang terikat oleh gaya terkuat di alam

semesta terbelah menjadi fragmen-fragmen / inti lain yang lebih ringan.

Sedangkan proses reaksi fusi adalah kebalikan dari reaksi fisi seperti arti

harfiahnya, proses ini merupakan reaksi penggabungan dua inti menjadi inti

lain yang lebih besar.

10. Sifat-sifat inti berdasarkan jawaban no 1 – 7 adalah sebagai berikut :

a. Inti mempunyai massa yang besarnya A atom.

b. Jari-jari inti dapat dihitung dengan rumus R=R0 A13

c. Muatan di dalam ini adalah netral

d. Inti atom menpunyai momentum Sudut tertentu

e. Mempunyai momen dipole magnetik

f. Momen listrik

g. Inti yang Radioaktif / tidak stabil akan meluruh untuk menjadi inti

yang lebih stabil.

h. Di dalam inti mengalami reaksi yaitu reaksi pemecahan (fisi) dan

reaksi (fusi).

11. Sifat-sifat inti pada jawaban no 10 berdasarkan ketergantungannya terhadap

waktu.

Sifat Inti yang tak bergantung / gayut pada waktu (time independent).

a. Massa

b. Jejari

c. Muatan

d. Momentum sudut

e. Momen magnetik

f. Momen listrik

Sifat Inti yang bergantung/gayut pada waktu (time dependent)

a. Peluruhan Radioaktif

b. Reaksi Inti