http://iting-iting-iting.blogspot.com/2011/04/makalah-kimia-intikestabilan-inti.html Makalah Kimia Inti : Kestabilan Inti
BAB I PE!A"#$#A
1.1 Latar Belakang Telah Telah diketahui diketahui bahwa atom terdiri terdiri atas inti atom dan elektron-el elektron-elektro ektron n yang beredar mengitarinya. Reaksi kimia biasa (seperti reaksi pembakaran dan penggaraman), p enggaraman), hanya hanya menyan menyangkut gkut perubah perubahan an pada kulit kulit atom, atom, teruta terutama ma elektr elektron on pada pada kulit kulit terlua terluar, r, sedangkan inti atom tidak berubah. Reaksi yang menyangkut perubahan pada inti disebut reaksi inti atau reaksi nuklir (nukleus=inti). Reaksi Reaksi nuklir nuklir ada yang yang terad teradii se!ara se!ara sponta spontan n ataupun ataupun buatan buatan.. Reaksi Reaksi nuklir nuklir spontan teradi pada inti-inti atom yang tidak stabil. "at yang mengandung inti tidak stabil ini disebut #at radioakti$. %dapun reaksi nuklir tidak spontan dapat teradi pada inti yang stabil maupun,inti yang tidak stabil. Reaksi nuklir disertai perubahan energi berupa radiasi dan kalor. Berbagai enis reaksi nuklir disertai pembebasan kalor yang sangat dasyat, lebih besar da n reaksi kimia biasa. &ewasa ini, reaksi nuklir telah banyak digunakan untuk tuuan damai (bukan tuuan militer) baik sebagai sumber radiasi maupun sebagai sumber tenaga dan peman$aatannya dalam bidang kesehatan.
1.' Rumusan asalah a. %pa yang dimaksud dengan kestabilan inti b. %pa saa yang yang mempengaruhi kestabilan inti !. %pa yang dimaksud dengan pita kestabilan d. %pa itu energy ikatan inti 1.* Tuuan +enulisan a. engetahui tentang tentang kestabilan inti b. engatahui $aktor yakng mempengaruhi kestabilan inti !. engatahui tentang pita kestabilan d. engetahui tentang energi ikatan inti
BAB II %E&'I KE(%ABI$A I%I '.1 +engertian estabilan nti nti nti mene menepa pati ti bagi bagian an yang ang sang sangat at ke!i ke!ill dari dari olu olume me suat suatu u atom atom,, teta tetapi pi mengandung sebagian besar massa dari atom karena baik proton maupun neutron berada didalamnya. &alam mengkai stabilitas inti atom, ada baiknya kita mengetahui tentang
kerapatannya, agar kita menyadari betapa rapatnya semua partikel itu dikemas. /ebagai ̄ 3 pm !ontoh perhitungannya kita asumsikan bahwa uatu inti mempunyai ari-ari 0 12 pada massa 1 12 ̄ 44 g. %ngka-angka ini kira-kira sama dengan inti atom yang mengandung *2 proton dan *2 neutron. erapatan yang sangat tinggi dari inti membuat kita ingin tahu apa yang membuat pratikel-pratikel tersebut begitu rapat. nteraksi saat elektrolisis diketahui bahwa muatan seenis saling tolak dan muatan tak seenis saling tarik. Tentu kita akan menduka bahwa proton-proton akan saling tolak sangat kuat, terutama mengingat letak mereka yang begitu berdekatan. &an memang demikianlah adanya. 5amun, selain tolakan , ada uga tarik-menarik arak pendek antara proton dan proton, proton dengan neutron, dan neutron dan neutron. /atabilitas semua inti ditentukan oleh selisih antara tolakan elektrolistik dan tarikan arak pendek. 6ika tolakan melampaui tarikan, inti terdisintegrasi (meluruh), meman!arkan partikel dan7atau radiasi. 6ika tarikan melampaui tolakan, inti menadi stabil. '.' 8aktor +enentu estabilan /uatu nti 8aktor utama yang menentukan suatu inti satabil atau tidak ialah perbandingan neutron-terhadap-proton (n7p). %torm stabil dari unsur yang mempunyai nomor atom rendah rendah, nilai n7p mendekati 1. eningkatnya nomor atom, perbandingan neutron terhadap proton dari inti stabil menadi lebih besar dari 1. +enyimpangan pada nomornomor atom yang lebih tinggi ini mun!ul karena dibutuhkan lebih banyak neutron untuk melawan kuatnya tolak-menolak pada proton-proton ini dan menstabilkan inti. estabilan inti tidak dapat di ramalkan, namun ada beberapa aturan berikut yang berguna dalam mempredeksi stabilitas inti adalah 1. nti yang mengandung ', 9, '2, 02, 9', atau 1': proton atau neutron biasanya lebih stabil dibandingkan inti yang umlah proton atau neutronnya bukan inti. ;ontohnya, ada 12 isotop stabil timah (/' ) dengan nomor atom 02 dan hanya ' isotop stabil antimony (/b) dengan nomor atom 01. Bilangan ', 9, '2, 02, 9', dan 1': dinamakan bilangan aaib. +engaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil (yaitu ', 12, 19, *:, 0<, dan 9: elektron). '. nti dengan bilangan genap proton dan neutron biasanya lebih stabil dibandingkan apabila keduanya memiliki bilangan yang genap. (Tabel 1)
*. /emua isotop dari unsur-unsur dengan nomor atom lebih besar dari 9* bersi$at radioakti$. /emua isotop tiknetium (T!, " = <*) dan prometium (+m, "=:1) adalah radioakti$. <. estabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton. Teori pasangan neuklon 5ullida yang tidak stabil akan selalu meluruh. (meman!arkan partikel) untuk men!apai kestabilan agar energy ikat rata-rata nuklonnya bertambah energi rata-rata itu berbeda antara satu nuklida dengan yang lainnya. ang menarik adalah adanya pun!ak pun!ak pada <>e, 1';, 1:?, 125e dan '<g). berarti nuklida tersebut mempunyai energi ikat rata-rata lebih besar daripada nuklida didekatnya, dengan memperhatikan nukleonnya, <> ('p-'n), 1'; (:2p-:n), 1:2 ?(9p-9n) dan seterusnya mempunyai proton dan neutron genap. &engan kata lain kestabilan inti ditentukan oleh genap atau ganilnya
proton dan neutron ini didukung oleh $akta bahwa lebih dari setengah umlah nuklida yang stabil mempunyai proton dan neutron genap.
*.*. +ita estabilan
@ambar ' @ambar ' menunukan plot dari banyaknya nutron erasus banyaknya proton dalam berbagai isotop. nti-inti stabil terletak disuatu daerah pada gra$ik dan dikenal sebagai pita stabilitas (belt o$ stability). ebanyaknya inti radioakti$ terletak diluar pita ini. &iatas pita stabilitas, inti mempunyai pebandingan neutron terhadap proton terlebih tinggi dibandingakan di dalam pita (untuk umlah proton yang sama). Antuk menurunkan perbandingan ini (dan dengan demikian, bergerak turn ke arah pita stabilitas), inti-inti ini mengalami proses berikut, yang dinamakan peman!aran (emission) partikel C
n
D
+eman!aran partikel mengakibatkan peningkatan umlah proton dalam initi dan inti sekaligus menurkan umlah neutron beberapa !ontohnya ialah ;
5D
;a D
"r 5b D &ibawah pita stabilitas ini, inti mempunyai perbandingan neutron terhadap proton lebih rendah dibandingkan pita ( untuk menumlah proton yang sama ). Antuk meningkatkan perbandingan ini ( dan dengan demikian bergerak naik kea rah pita stabilitas) , inti-inti ini bias meman!arkan positron. + nD %tau bias uga mengalami penangkapan elektron. ;ontoh peman!aran positron ialah %r D +enangkapan ele!tron ( ele!tron !apture ) ialah tertangkapnya sebuah ele!tron-biasanya ele!tron 1s oleh inti. Elektron yang ditangkap bergabung dengan proton membentuk neutron sehingga nomor atom menurun sebanyak satu sementara nomor masa tetap sama. +roses ini mempunyai e$ek bersih yang sama dengan peman!aran positron. %r D
e
;l
8e D
e
n
'.<. Energi katan nti @ambar * menunukan energi ikatan inti. /atu ukuran kuantitati$ dari stabilitas inti ialah energi ikatan inti (nu!lear binding energy), yaitu energi yag diperlukan untuk meme!ah inti menadi kompen-komponennya, proton dan neutron. uantitas ini menyatakan kon$ersi massa menadi energi yang teradi selama berlangsungnya reaksi inti eksotermik yang menghasilkan membentuk inti. onsep enregi ikata inti berkembang dari kaian si$at-si$at inti yang menunukan bahwa massa inti lebih rendah dari pada massa nukleon, yaitu istilah umum untuk proton dan neutron dalam inti. isalnya, isotop 8e mempunyai massa atom 19,FF9< sma. ntinya mempunya F proton dan 12 neutron dan dengan demikian totalnya 1F nukleon . dengan menggunakan massa atom > yang diketahui (1,22G9'0 sma) dan neutron (1,229::0 sma) , ketika dapat melakukan anilisis berikut . assa F atom > (artinya, massa F proton dan F elektron) ialah F 1,22G9'0 sma = F,2G2<'0 sma &an massa 12 neutron ialah 12 1,229::0 sma = 12,29::0 sma 6adi, massa atom dari atom yang diketahui C
8e dapat dihitung dari umlah elektron, proton, dan neutron
F,2G2<'0 sma D 12,29::0 sma = 1F,10G29 sma ang lebih besar daripada 19,FF9< sma (massa terukur dari 8e) sebanyak 2,109G sma. /elisih antara massa atom dan umlah massa dari proton, neutron, dan ele!tron di namakn !a!at massa (mass de$e!t). Teori relatiitas menyatakan bahwa kehilangan massa mun!ul sebagai energi (kalor) yang dilepas ke sekeliling. 6adi pembentukan 8e adalah eksotermik. Berdasarkan hubungan kesetaraan massa-energi Enstein (E = m!4, dimana e adalah energi, m adalah massa, dan ! adalah ke!epatan !ahaya), kita dapat menghitung kebanyakan enrgi yang dilepaskan . ita mulai dengan menuliskan H E = (Hm) c4 &imana H E dan Hm %dalah H E = energi produk I energi reaktan Hm = massa produk I massa rekatan 6adi, kita mempunyai perubahan massa Hm = 19,FF9< sma I 1F,10G29 sma = -2,109G sma arena 8e mempunya massa yang lebih ke!il daripada massa yang dihitung dari banyaknya ele!tron dan nu!leon yang ada, Hm menadi bernilai negatie. %kibatnya H E uga bernilai negatie J artinya, energy dilepas ke sekeliling sebgai akibat pembentukan inti $luorin-1F. &engan demikia, kita menghitung H E sebagai berikut C H E = (-2,109Gsma) (*,22 129 m7s)' = -1,<* 121: sma m'7s' &engan $aktor konersi 1 kg = :,2'' 12':/ma 1 6 = 1 kg m'7s' ita dapatkan H E = -1,<* m'7s' sma m's-1 12-': kg m-'s-' = -',*G 12-11 6 ni merupakan banyaknya energy yang dilepas bila satu inti $lourin-1F di bentuk dari F proton dan 12 neutron. Energi ikatan inti dari inti ini ialah ',*G 12-11 6, yaitu banyaknya energy yang diperlukan untuk menguraikan initinya ini menadi proton dan neutron yang terpisah. &alam pembentukan 1 mol inti $lourin, misalnya, e nergy yang dilepaskan ialah H E = (-',*G 12-11 6)(:,22' 12'*7mol = -1,<* 121* 67mol = -1,<* 1212 k67mol &engan demikian, energi ikatan inti adalah -1,<* 1212 k67mol untuk 1 mol inti $lourin1F , yang merupakan kuantitas yang sangat besar bila kita bandingkan dengan entalpi reaksi kimia biasa yang hanya '22 k6. ;ara ini kita dapat gunakan untuk menghitung energi ikatan dari inti apa pun. Energi ikatan ini merupakan penanda stabilitas inti. 5amun, dalam membandingkan stabilitas dua inti, kita harus mempertimbangkan $akta bahwa mereka mempunyai umlah nu!leon yang berbeda. %lasan ini akan lebih berguna ika menggunaka energy ikatan inti per nukleon, yag di de$inisikan sebagai
Energi ikatan inti per nukleon = Antuk inti $luorin-1F, Energi ikatan inti per nu!leon = 12-11 6 = 1,'0 12-1'67nukleon Energi ikatan inti per nu!leon memungkinkan kita membandingkan stabil inti dari semua inti dengan basis yang sama. Energi ikatan per nu!leon tettinggi dimiliki unsur dengan nomor massa menengah-yaitu antara <2 dan 122 dan yang terbesar adalah pada daerah unsure besi, kobalt dan nikel (unsure golongan K B) dari table periodi!. ni berarti bahwa gaya tarik bersih di antara partikel-partikel (proton dan neutron) adalah yang terbesar untuk inti unsur-unsur tersebut.
@ambar * untuk energi ikat
BAB III PE#%#P
*.1 esimpulan
• • • •
a. emepertahankan stabilitas inti, perbandingan neutron terhadap proton harus berada pada kestabilan tertentu. /atu ukuran kuantitati$ untuk stabilitas inti ialah energi ikatan inti, yaitu energi yang diperlukan untuk membelah sebuah inti menadi komponenkomponenya, yaitu proton, neutron. Energi ikatan dapat dihitung dari massa proton dan neutron dan massa inti dengan menggunakan hubungan kesetaraan massa energy Einstein. b. %da < $aktor yang menentukan suatu inti stabil, yaitu C nti yang mengandung bilangan aaib ', 9, '2, 02, 9' dan 1': proton atau neutron. nti dengan bilangan genap proton dan neutron. /emua isotop dengan nomor atom lebih besar dari 9* bersi$at radioakti$. &i tentukan oleh proton dan neutron.
