Fisika Nuklir Penyusun Inti Dimensi Ma (1)

Penyusun Inti,Dimensi, Massa
dan Energi Ikat Inti

Jessica Christi Lumi
Fransiskus Assisi Beyora Liwun
Phillipus Sigalingging
Nelpi Dahlia Sihombing

Dari hasil percobaan Geiger-Marsden, diketahui
bahwa inti mengandung
1. proton dan bermuatan positif sebanding
dengan nomor atomnya
2. Jari-jarinya dalam orde fm (10-15 fm).
3. massa inti sebanding dengan nomor massa
(A) atomnya.
Berdasarkan asumsi 1 dan 3, fisikawan
mengajukan gagasan bahwa inti terdiri atas A
proton dan (A−Z) elektron. Model protonelektron ini terlihat sangat menjanjikan karena
gabungan A proton dan Z elektron
menghasilkan inti dengan muatan

model proton-elektron ini mengalami banyak
kesulitan terkait dengan ‘kehadiran’ elektron
bebas dalam inti. Terdapat 4 alasan yang
menolak kehadiran elektron dalam inti :
1. Alasan pertama terkait dengan spin inti
2. Alasan kedua terkait ukuran inti
3. Alasan ketiga terkait dengan momen
magnetik
4. Alasan keempat terkait dengan peluruhan
beta

Inti dapat dilambangkan dengan :

• X adalah simbol kimia atom (perhatikan bahwa X
ditulis dengan huruf kapital dan tegak).
• Z adalah nomor atom, yang menunjukkan jumlah
proton dalam inti dan menentukan muatan inti.
• A adalah nomor massa, yang menunjukkan
jumlah proton dan netron dalam inti, dan
menentukan massa inti.

Dari nilai inti Z dan A ada beberapa istilah
yaitu :
• ISOTOP, yaitu atom yang memliki Z yang
sama tetapi A berbeda (158O, 168O, 178O)
• ISOBAR, yaitu atom yang memliki A yang
sama tetapi Z berbeda (178O dan 179F)
• ISOTON, yaitu atom yang memliki A − Z yang
sama tetapi Z dan A berbeda 157N, 168O

ISOMER, yaitu atom yang memiliki Z dan A
yang sama, tetapi memiliki tingkat energi
yang berbeda, karena salah satu inti sedang
berada pada keadaan tereksitasi (18073Ta dan
180m
73Ta)
‘MIRROR NUCLEI’ (inti kaca atau inti cermin),
yaitu dua inti di mana keduanya memiliki A
yang sama, tetapi Z1 = N2 dan Z2 = N1. Dengan
kata lain, dua pasang inti cermin dicirikan

oleh Z1 + Z2 = A. (31H dan 32He)

Contoh
Suatu inti terdiri atas 7 proton dan 8 neutron. Bagaimana cara
menuliskan inti tersebut?
Jawaban :
Inti dengan 7 proton adalah nitrogen, jadi kita dapat menuliskan inti
tersebut sebagai ,
atau N -7

15
7

N

15

N

Dimensi Inti

Apakah Dimensi Inti berbentuk lingkaran ?
Apakah Dimensi Inti bergantung pada proton dan
neutron pada inti sehingga dapat dikatakan seimbang
??

Dimensi Inti biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara
dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam
ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis
atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya,
dan spin atom.

Secara umum memang sering dikatakan bahwa inti atom yang stabil adalah bila
jumlah proton dan jumlah neutronnya sama untuk inti ringan sedangkan untuk
inti berat jumlah neutronnya satu setengah kali jumlah protonnya. Pernyataan
tersebut di atas tidak dapat dibenarkan secara ilmiah karena pada
kenyataannya seringkali tidak mengikuti ketentuan itu. Posisi inti atom yang
stabil sudah dipetakan dengan sistem koordinat jumlah proton (sumbu-X) dan
jumlah neutron (sumbu-Y) sebagaimana kurva kestabilan pada gambar berikut :

Titik-titik hitam pada kurva tersebut di atas menunjukkan koordinat
(jumlah proton dan jumlah neutron) inti atom yang stabil. Terlihat
bahwa pada jumlah proton tertentu terdapat beberapa titik hitam
dengan jumlah neutron yang berbeda, berarti terdapat
kemungkinan bahwa sebuah unsur memiliki beberapa isotop yang
stabil.

Gambar Atom
Sumber : Google

Kerapatan Inti

Dimana :

~ tetap
A = jumlah nukleon
V = volume inti atom.
Jika inti-atom berbentuk bola → V = (4π/3) R3 → R3 ~
A
→ R ~ A1/3 → r

uji inti R = Ro A1/3 → Ro = 1 - 4,5 fm (tergantung
jenis eksperimen)
biasa diambil Ro = 1,2 × 10-15 m
Ruji
m
Ruji

27

216

Al R = 1,2 × 10-15 m × 271/3 = 3,6 × 10-15

Ra R = 1,2 × 10-15 m × 2161/3 = 7,2 × 10-15

Massa Inti
Masa inti m ≈ Zmp + Nmn
Satuan massa inti:
 Karena mudah diperoleh dan dimurnikan sebagai standar, secara
internasional disetujui digunakan massa satu atom isotop C-12 (6

proton, 6 neutron, 6 elektron) = 12 u (unified mass unit)
 1 mole atom C-12=12 gr=NA atom C-12
 1 atom C-12=12/NA gr=12 u

 Jadi 1 u = 1/NA=1.660 559 x 10-27 kg,

Ingat: Bilangan Avogadro NA = 6,0221367 × 1023
mol-1

Massa Inti
u disebut satuan massa atom (sma)
Massa proton mp = 1,0077276470 u
Massa neutron mn = 1,008 665 u
Massa elektron me = 0,00054857 u
Dari E = mc2
me = 0,51099906 MeV/c2 = 9,1093897×

10-31 kg.

mp = 938,27231 MeV/c2 =1,672631 × 10-27 kg.

1 u = 931,494 MeV/c2 atau MeV

Massa Inti
Massa
Partikel

kg

u

MeV/c2

Proton

1.6726 x 10-27

1.007276

938.28

Neutron

1.6750 x 10-27

1.008665

939.57

Electron

9.109 x 10-31

5.486x10-4

0.511

Energi Inti
 Mengapa Proton dan Neutron Terikat Membentuk Inti
Atom ?
 Apa yang mengikat proton dan neutron ?

 Bagaimana dengan gaya Coulomb antar proton?
FAKTA : JUMLAH MASSA NUKLEON PADA KEADAAN BEBAS
TIDAK SAMA DENGAN MASSA NUKLEON KETIKA MEMBENTUK
INTI

md < mn + m p

Energi Inti
Untuk inti-atom massa m dan tenaga ikat B
berlaku
m = Zmp + Nmn – B/c2
Dengan massa atom
M = Zmp + Nmn + Zme – B/c2
B = (Zmp + Nmn + Zme – M)c2
B = {ZM(1H) + Nmn – M(AZXN)}c2
Contoh: B(4He) = 2M(1H) + 2mn – M(4He) = 28,30
MeV
Defek massa korelasi dengan energi ikat inti.
Perbedaan energi antara energi inti dengan
energi penyusun inti (nukleon) disebut energi

Energi Inti
PERBEDAAN MASSA PENYUSUN INTI DAN INTI
DISEBUT PENYUSUTAN MASSA ATAU CACAT MASSA
atau DEFEK MASSA
(AX) =(M(AX) – A)c2 , A=N+Z
dalam satuan u: M(AX) = A + Δ(AX)
Contoh:
M(4He) = 4 + 2,424 MeV / (931,5 MeV/u) = 4,002
602 u
B(4He) = 2M(1H) + 2mn – M(4He)
= 2{AH + Δ(H)} + 2{AH + Δ(n)} – {AHe +
Δ(He)}
= 2{1 + Δ(H)} + 2{1 + Δ(n)} – {4 +
Δ(He)}

Energi Inti
Perbedaan antara energi inti dengan energi
penyusun inti (nukleon) disebut energi ikat.
Juga bisa dipandang sebagai energi yang
diperlukan untuk memisahkan inti menjadi
proton dan neutron
Tenaga pemisahan (S) untuk melepas satu
neutron (neutron separation energy) dari :
He → 3He + n
S(4He → 3He + n) = M(32He) + mn – M(42He)
4

= 20,58 MeV

TERIMA KASI