TUGAS FISIKA INTI Rian Ari Utomo K2310082
Tugas Fisika Inti A. Baca dan pahami Ghosal, S.N, Nuclear Physics, hal 15 – 15 – 40. 40. B. Kerjakan soal berikut : 1. Jelaskan sifat inti yang dapat diketahui dari simbol inti
A Z
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
A Z
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 kirakira 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
Jika volume inti V
. Diasumsikan bentuk sferis dari inti atom dengan jejari
R, kita dapatkan
⁄
⁄
Dengan adalah konstanta diketahui sebagai parameter jejari inti atom. 4. Cara memperoleh rumus densitas inti atom Berdasarkan rumus R 0 dapat dihitung volume inti atom
. 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
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
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
56 208 . 26Fe , 82Pb
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. Intiinti 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
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 ( ti me i ndependent ). a. Massa b. Jejari c. Muatan d. Momentum sudut e. Momen magnetik f. Momen listrik Sifat Inti yang bergantung/gayut pada waktu ( ti me dependent ) a. Peluruhan Radioaktif b. Reaksi Inti
