Gaya Ikat Inti Energi Ikat Inti

Fisika SMAMA XII 296 Inti atom dilambangkan Z X A dengan X menyatakan nama inti atom, Z menyatakan nomor atom, dan A menyatakan nomor massa atom. Misalnya inti atom karbon memiliki nomor atom 6 sedangkan nomor massanya 12, maka lambang atom karbon tersebut dituliskan 6 C 12 . Nomor atom menyatakan jumlah pro- ton dalam inti atom atau jumlah elektron yang mengelilingi inti dan nomor massa menyatakan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom atau jumlah nukleon.

1. Gaya Ikat Inti

Telah diketahui bahwa inti atom terdiri atas proton dan neutron, padahal antara proton dan neutron adalah bermuatan positif dan netral. Menurut hukum Coulomb, hal tersebut akan menimbulkan gaya elektrostatis, yaitu berupa gaya tolak- menolak. Akan tetapi mengapa proton-proton tersebut dapat menyatu di dalam inti atom. Sebenarnya dalam inti atom terdapat interaksi gaya gravitasi dan gaya elektrostatis, akan tetapi gaya gravitasi dapat diabaikan terhadap gaya elektrostatis. Jadi pasti ada gaya lain yang menyebabkan proton-proton dalam inti atom dapat me- nyatu. Gaya yang menyebabkan nulkeon bisa bersatu di dalam inti disebut gaya ikat inti. Gaya gravitasi menyebabkan gaya tarik-menarik antarmassa nukleon, yaitu proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron, sedang- kan gaya elektrostatis menyebabkan gaya tolak-menolak antara muatan proton dan proton. Gaya ikat inti lebih besar di- bandingkan gaya gravitasi dan gaya elektrostatis. Gaya ikat inti bekerja antara proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron. Gaya ikat inti bekerja pada jarak yang sangat dekat sampai dengan jarak pada diameter inti atom 10 -15 m.

2. Energi Ikat Inti

Hubungan antara massa inti atom dengan energi ikat inti dapat dijelaskan dengan teori yang dikemukakan oleh Albert Einstein yang menyatakan hubungan antara massa dan energi yang dinyatakan dalam persamaan E = mc 2 . Di mana E adalah energi yang timbul apabila sejumlah m massa benda berubah menjadi energi dan c adalah cepat rambat gelombang cahaya. Dari hasil pengukuran massa inti atom selalu lebih kecil dari jumlah massa nukleon pada inti atom tersebut, penyusut- anpengurangan massa ini disebut defek massa. Besarnya penyusutan massa inti akan berubah menjadi energi ikat inti Di unduh dari : Bukupaket.com 297 Fisika SMAMA XII yang menyebabkan nukleon dapat bersatu dalam inti atom. Besarnya energi ikat inti dapat diketahui jika besarnya defek massa inti diketahui. Besarnya defek massa dinyatakan dengan selisih jumlah massa seluruh nukleon massa proton dan neutron dengan massa inti yang terbentuk yang dapat di- nyatakan dalam persamaan : .... 10.1 dengan : m = defek massa m p = massa proton m n = massa neutron Z = jumlah proton dalam inti atom A – Z = jumlah neutron pada inti atom Menurut hasil pengukuran yang teliti jika massa 1 sma berubah menjadi energi setara dengan energi sebesar 931 MeV Mega elektron volt atau 1 sma = 931 MeV, sehingga besarnya energi ikat inti dapat dinyatakan : E = m × 931 MeV .... 10.2 dengan : m = defek massa E = energi ikat inti Apakah energi ikat inti selalu dapat menggambarkan tingkat kestabilan inti atom? Ternyata tidak selalu. Jika inti memiliki jumlah nukleon yang banyak energi ikatnya juga besar. Namum belum tentu inti tersebut stabil. Pada umumnya inti atom yang mempunyai jumlah neutron lebih banyak mempunyai tingkat kestabilan inti yang lebih rendah. Ada besaran yang mempunyai korelasi hubungan dengan tingkat kestabilan inti yang disebut tingkat energi ikat per nukleon yaitu energi ikat inti dibagi dengan jumlah nukleon pada inti tersebut yang dinyatakan dalam persamaan : Energi ikat pernukleon = .... 10.3 dengan A menyatakan nomor massa. Di unduh dari : Bukupaket.com Fisika SMAMA XII 298 Gambar 10.1 memperlihatkan grafik energi ikat per nukleon terhadap banyaknya nukleon dalam berbagai inti atomik. Pada grafik itu energi ikat terbesar adalah 8,8 MeV yaitu pada inti atom besi 26 Fe 56 . Lebih besar energi ikat penukleon- nya, maka lebih mantap inti itu. Sumber: Fisika 3B Bob Foster Gambar 10.1 Grafik hubungan antara energi ikat per nukleon dengan nomor atom. Hitung defek massa dan energi ikat per nukleon dari inti , bila diketahui massa atom = 238,05076 sma, massa neutron = 1.00867 sma dan massa proton = 1,00728 sma Penyelesaian : Diketahui : m inti = 238,05076 sma m p = 1,00728 sma m n = 1,00867 sma Ditanyakan : a. m = ...? b. Energi ikat per nukleon? Jawab : a. m = {Zm p + A – Z m n – m inti Untuk atom maka nilai Z = 92 dan A - Z = 238 – 92 = 146 m = {92 1,00728 + 146 1,00867 – 238,05076} sma = {92,66976 + 147,26582 – 238,05076} sma = {239,93558 – 238,05076} sma = 1,88482 sma Jadi, defek massanya adalah 1,88482 sma. Contoh Soal Di unduh dari : Bukupaket.com 299 Fisika SMAMA XII b. E = m . 931,5 Mev = 1,88482 . 931,5 MeV = 1755,7098 MeV Energi ikat per nukleon = = 7,38 MeV Jadi, energi ikat per nukleon adalah 7,38 MeV. Soal Latihan : 1. Hitunglah besarnya defek massa dan energi ikat per nukleon dari , bila diketahui massa inti atom Ni = 59,915 sma, massa netron = 1.00867 sma, dan massa proton = 1,00728 sma 2. Hitunglah defek massa dari isotop , bila diketahui massa inti = 18,004883 sma, massa netron = 1.00867 sma, dan massa proton = 1,00728 sma

B. Radioaktivitas