94 penyusunnya saat menjadi nukleon bebas. Sejumlah proton dan sejumlah
neutron yang bermassa M akan mengalami pengurangan massa saat proton dan neutron tersebut membentuk inti massa inti M. Energi yang dilepas saat
nukleon bebas membentuk nukleon terikat disebut dengan energi ikat inti. Karena massa itu ekuivalen dengan energi, maka energi ikat inti dapat dicari dengan
mencari selisih antara massa nukleon saat bebas dengan massa inti. Besarnya energi ikat inti dinyatakan dengan selisih jumlah massa
seluruh nukleon [massa proton m
p
dan massa neutron m
n
] dengan massa inti yang terbentuk yang dapat dinyatakan dalam persamaan:
E
B
= [ Z . m
p
+ A-Zm
n
] - m
inti
x 931.5 MeV M-A= [ Z . m
p
+ A-Zm
n
] - m
inti
Keterangan: E
B
= Energi Ikat Inti m
p
= massa proton m
n
= massa neutron m
inti
= massa inti Z = jumlah proton dalam inti atom
A-Z = jumlah neutron dalam inti atom M= massa atom relatifnya. Massa rata- rata isotopnya terhadap standar C-12
A= jumlah proton, elektron, neutron dalam massa atom
Sedangkan defek massa dinotasikan sebagai: Δ MeV = M-A
M = A +
5 ,
931
Rumus tersebut lalu dimasukkan persamaan energi ikat inti, menjadi: E
B
= [ Z . {A
p
+
5 ,
931
p
} + A-Z {A
n
+
5 ,
931
n
}] - A
inti
+
5 ,
931
inti
s.m.a x 931.5 MeV
Nantinya akan didapat hasil yang sama dengan rumus energi ikat inti sebelumnya. Maka secara umum rumus energi ikat inti adalah sebagai berikut:
95 E
B
= [ Z . Δ
p
+ A- Z. Δ
n
] - Δ
inti
MeV
Energi ikat per nukleon yaitu energi ikat inti dibagi dengan jumlah
nukleon pada inti tersebut yang dinyatakan dalam persamaan: Energi ikat per nukleon =
A
B
E
Keterangan: A = nomor massa
Berikut ini merupakan gambar ilustrasi grafik hubungan antara energi ikat inti dengan nomor massa:
Gambar 3. Grafik hubungan antara energi ikat inti dengan nomor massa
Pada gambar tersebut, energi ikat inti rata- rata per nukleon hampir tetapsama untuk semua inti, kecuali untuk beberapa inti ringan. Untuk nomor
massa kecil, energi ikat per nukleon rendah dan mengalami kenaikan dengan cepat. Untuk nomor massa sekitar 50, terdapat harga maksimum energi ikat per
nukleon yang datar. Lalu energi ikat per nukleon mengalami penurunan ketika nomor massa di atas 125.
Nuklida di alam cenderung ingin lebih stabil dengan cenderung ingin memiliki energi ikat per nukleon yang lebih besar. Hal tersebut menyebabkan
nuklida berat yang memiliki E
B
rata- rata pernukleon kecil cenderung melakukan fisi pembelahan agar E
B
rata- rata pernukleon nuklida hasil mendekati harga maksimum. Sedangkan untuk nuklida ringan cenderung
96 melakukan fusi penggabungan agar E
B
rata- rata pernukleon nuklida hasil juga mendekati harga maksimum.
3. Radioaktivitas
Gambar 4. Henri Becquerel
Radioaktivitas keradioaktifan adalah suatu aktivitas dari suatu
unsur dalam memancarkan radiasipemancaran sinar radioaktif secara spontan.
Gejala radioaktivitas ditemukan oleh Henri Becquerel pada tahun 1896. Dalam penemuan adanya radioaktivitas, diawali dengan penemuan sinar katoda
kemudian sinar X oleh ilmuwan yang lainnya. Sejarah penemuan zat radioaktif diawali dengan ditemukannya sinar X
oleh William Conrad Roentgen pada tahun 1895. Setahun kemudian, Henri Becquerel
, fisikawan Perancis berusaha mendapatkan sinar X dari suatu batuan yang mengandung garam uranium. Secara tidak sengaja, batuan hitam tersebut
dibungkus dengan kertas hitam dan diletakkan di atas pelat film foto. Setelah mencuci pelat film itu, ia sangat terkejut karena bagian film pada tempat garam
uranium diletakkan menjadi gelap. Berdasar hasil penelitian diketahui bahwa penyebab gelapnya bagian
pelat foto adalah radiasi berdaya tembus kuat dari sinar X, yang dipancarkan secara spontan oleh garam uranium tanpa harus disinari terlebih dahulu. Radiasi
spontan garam uranium terjadi karena mengandung unsur uranium yang bersifat radioaktif.
Lalu pada tahun 1898, Marie Sklodowska Curie dan suaminya Pierre Curie
menemukan unsur radioaktif lainnya dari mineral pitchblende yaitu
97 polonium dan radium.
Mengapa suatu unsur memancarkan radiasi?
Gambar 5. Ilustrasi Pancaran Radiasi suatu Atom
Hal itu tak lain karena inti atom unsur tersebut tidak stabil. Untuk menjadi stabil, maka ada radiasi yang keluar menyertainya. Unsur yang
memancarkan radiasi tersebut dinamakan unsur radioaktif. Unsur yang
mengandung inti atom tidak stabil ini akan bersifat radioaktif karena secara spontan akan memancarkan energi melalui radiasi untuk mencapai keadaan
yang lebih stabil. Dengan kata lain inti-inti yang tidak stabil tersebut akan meluruh bertransformasi menuju konfigurasi baru yang lebih stabil. Dalam
proses peluruhan akan terpancar sinar alfa, sinar beta, atau sinar gamma serta energi peluruhan. Jika inti radioaktif meluruh, akan menjadi inti baru yang
berbeda sifat kimianya. Unsur radioaktif secara spontan memancarkan radiasi,
yang berupa partikel atau gelombang elektromagnet non partikel.
a. Sinar Radioaktif
Sinar yang dipancarkan oleh unsur radioaktif disebut sinar radioaktif. Sinar radioaktif memiliki banyak perbedaan dari sinar lainnya seperti sinar
matahari karena memiliki daya tembus yang besar sehingga dapat menghitamkan pelat film dan sinar radioaktif dapat mengionisasi media yang
dilaluinya. Radiasi pengion yang dihasilkan oleh isotop radioaktif dapat berupa radiasi partikel yaitu sinar alfa dan beta, maupun berupa radiasi elektromagnetik
98 berenergi tinggi yaitu sinar gamma.
Sinar radioaktif yang dipancarkan mempunyai sifat- sifat: 1
tidak kelihatan 2
dapat menghitamkan pelat film 3
mempunyai daya ionisasi terhadap gas 4
memudarkan benda-benda yang berlapis ZnS 5
merusak jaringan tubuh 6
terurai menjadi sinar , , dan oleh pengaruh medan magnet atau listrik
Gambar di bawah ini menunjukkan beberapa sinar radioaktif:
Gambar 6. Jenis- Jenis Sinar Radioaktif
Berikut ini merupakan penjelasan dari masing- masing sinar tersebut: 1
Sinar Alfa
4 2
Sinar alfa merupakan radiasi partikel bermuatan positif. Partikel ini merupakan inti atom helium yang terdiri atas 2 proton dan 2 neutron.
Sifat-sifat sinar alfa adalah: a
merupakan partikel yang bermuatan positif partikel sinar tidak lain adalah inti atom helium
2
He
4
, bermuatan +2 dan bermassa 4 sma b
radiasi sinar memiliki massa yang paling besar diantara sinar radioaktif yang lain sehingga bergerak lebih lambat dibanding
sinar dan sinar
. Sinar mempunyai daya tembus lebih lemah dibandingkan dengan sinar
dan sinar
c radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat
99 d
sinar dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik e
radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar 10
-2
mm dan logam tipis tidak berbahaya bagi manusia apabila terpapar
f suatu inti atom radioaktif yang memancarkan sinar akan
menyebabkan nomor atom inti induk berkurang dua dan nomor massa induk berkurang empat sehingga berubah menjadi inti atom yang lain
2 Sinar Beta
1
Sinar β adalah berkas elektron yang berasal dari inti atom sehingga dapat membelok ke kutub pisitif dalam medan magnet. Sinar beta ini bermuatan
negatif dan bermassa sangat kecil, yaitu 5,5 x 10
-4
satuan massa atom atau amu, diberi simbol beta atau e. Sifat-sifat sinar beta adalah:
a merupakan partikel yang bermuatan negatif partikel sinar tidak
lain adalah inti atom yang memiliki muatan -1 dan bermassa 1836 sma
b karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa
c daya tembus sedang dengan ukuran lebih kecil dari sinar , daya
tembusnya lebih besar dari sinar d
radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi kurang kuat lebih kecil dari partikel
e sinar dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnetik
f radiasi sinar ini mempunyai daya jangkau di udara yang bisa
mencapai 9 cm g
isotop radioaktif jika memancarkan sinar beta, maka akan menyebabkan nomor atom inti induk nomor massa tetap sedangkan
nomor atomnya bertambah satu sehingga berubah menjadi inti atom yang lain
3 Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik, sejenis dengan
sinar X, dengan panjang gelombang pendek. Sifat-sifat sinar gamma adalah: a
berupa gelombang elektromagnetik karena tidak memiliki besaran volume dan muatan listrik
100 b
tidak bermuatan c
tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnet d
daya tembus sangat kuat paling kuat dibanding sinar dan e
daya ionisasi di dalam medium sangat kecil
Gambar ini menunjukkan perbandingan daya ionisasi dan daya tembus sinar
, , dan :
Gambar 7. Perbandingan daya ionisasi dan daya tembus sinar
, , dan
Urutan daya tembus dan daya ionisasi ketiga sinar tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut:
Daya tembus sinar
Daya ionisasi sinar
Massa, muatan, dan simbol sinar radioaktif adalah ditunjukkan pada tabel 2 berikut:
Tabel 2. Massa, muatan, dan simbol Sinar Radioaktif
