Konsep Materi Inti Atom dan Radioaktivitas

Dalam bidang kesehatan, radioaktivitas digunakan dalam berbagai hal, seperti untuk membunuh sel kanker atau untuk menentukan letak organ di dalam tubuh kita. 

Selain itu, Radioaktivitas juga ditemukan dalam berbagai produk, seperti rokok dan makanan. Oleh karena itu, perlu diwaspadai agar kita tidak terlalu banyak terpapar radiasi yang berbahaya bagi kesehatan. Wah, banyak juga manfaat dan kerugian dari radioaktivitas ini ya, Sobat Pijar? Biar lebih paham, simak pembahasan berikut ini, yuk!

Baca juga: Dinamika Partikel: Pengertian, Rumus, Jenis-Jenis, dan Contoh Soalnya

Inti Atom

Hal pertama yang akan Sobat Pijar pelajari dalam materi inti atom dan radioaktivitas ini adalah mengenai inti atom.  Atom adalah sebuah partikel yang paling kecil kecil pada suatu materi hidup maupun tidak hidup yang tidak dapat dipecah lagi. 

Namun ternyata atom memiliki bagian lainnya yaitu inti atom, dan inti atom terdiri atas proton dan neutron dengan jarak yang berdekatan. 

Nuklida

Nuklida merupakan istilah dari inti atom yang tersusun atas proton dan neutron yang berdekatan. Proton merupakan partikel penyusun yang bermuatan positif sedangkan neutron merupakan partikel penyusun tidak bermuatan atau netral. Lambang atom atau nuklida dituliskan seperti dibawah ini.

Keterangan:

X = Nama unsur dari atom atau nuklida

Z = Jumlah proton

A = Nomor massa atau nukleon yang terdiri atas proton dan neutron

Sedangkan jumlah proton dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan n=A-Z. Sehingga 1939K dapat menyatakan nama nuklida atau atom adalah Kalium yang memiliki 39 Nukleon dan terdiri atas 19 proton dan 20 neutron. 

Nukleon

Nukleon sendiri merupakan bagian dari nuklida, yaitu merupakan neutron dan proton. Kedua partikel yang ada di nukleon ini adalah partikel penyusun inti atom. 

Defek Massa

Energi ikat inti atom yang mampu menyatukan proton-proton tersebut berasal dari perbedaan jumlah massa inti dibandingkan dengan jumlah keseluruhan massa dari nukleon, massa yang hilang disebut sebagai defek massa. Defek massa ini berubah menjadi energi pada saat inti atom atau nuklida terbentuk dari kumpulan nukleon.

Defek massa dapat dijabarkan dengan rumus:

Keterangan:

$∆t$ = defek massa

z = jumlah proton

$m_p$ = massa proton (1,0078 sma)

A = jumlah nukleon

A - Z = jumlah neutron

$m_n$ = massa neutron (1,0087 sma)

Energi Ikat Inti Atom

Akibat gaya elektrostatik atau gaya coulomb, proton-proton yang memiliki muatan positif seharusnya salah tolak menolak dan tidak dapat berdekatan. Hingga saat ini, para fisikawan menyimpulkan jika ada energi besar yang mengikat nukleon pada inti hingga mampu menahan gaya tolak menolak tersebut. Energi yang hilang saat terbentuk inti atom berubah menjadi energi ikat inti.

Isotop

Isotop merupakan penamaan untuk nuklida, terdapat dua isotop yaitu isotop karbon dan isotop oksigen. Dapat disimpulkan jika isotop adalah nuklida yang memiliki nukleus yang berbeda-beda. 

Isotop yang memiliki banyak nukleon maka nuklidanya tidak stabil, dan isotop dengan nukleon sedikit akan memiliki nuklida stabil. Hal ini disebabkan karena makin banyak nukleon akan semakin besar ukuran nuklida dan melewati gaya ikat inti sehingga lebih mudah goyah dan mudah lepas dari ikatan inti. 

Kestabilan Inti Atom

Kestabilan inti atom menunjukkan adanya interaksi inti kuat. Seperti yang sudah dijelaskan jika nukleon banyak, maka nuklida akan menjadi berat, begitu pula sebaliknya, hal ini mempengaruhi jangkauan gaya ikat inti.

Radioaktivitas

Selanjutnya mengenai inti atom dan radioaktivitas ini adalah pengertian radioaktivitas. Radioaktivitas merupakan kemampuan inti atom yang tidak stabil memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil. 

Radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari banyak digunakan pada bidang kedokteran untuk meneliti peredaran darah dalam tubuh manusia, pada bidang industri dapat untuk mengukur ketebalan dan kepadatan kaca, dan untuk bidang pertanian dapat membantu mengetahui umur dari suatu tanaman yang baik sebelum diberikan pupuk. 

Partikel Radioaktif 

Ketika isotop tidak stabil, ada beberapa partikel yang dilepas ke beberapa bentuk seperti dibawah ini. 

1. Neutron
2. Proton
3. Detron
4. Triton
5. Sinar Alpha
6. Sinar Beta
7. Positron
8. Sinar Gamma

Tiap partikel memiliki karakter yang berbeda sesuai dengan ukuran dan muatan listrik. Semakin kecil ukuran maka daya tembus akan semakin besar, maka dari itu sinar gamma memiliki partikel radiasi yang memiliki daya tembus paling besar. 

Radioisotop

Radioisotop ini merupakan isotop yang dapat memancarkan radiasi, terdapat radioisotop alamiah dan yang diproduksi untuk kehidupan sehari-hari. Radioisotop dapat memancarkan partikel radiasi yang diinginkan namun dapat juga memancarkan radiasi yang berbahaya. 

Aktivitas Radiasi

Proses melepas partikel radiasi memiliki ukuran, ukuran tersebut dinyatakan sebagai aktivitas radiasi, semakin banyak aktivitas, maka makin cepat kestabilan inti baru tercapai. Aktivitas radiasi dipengaruhi oleh jumlah nuklida dan konstanta peluruhan, dan hal ini dapat dinyatakan dengan rumus.

Keterangan:

A = aktivitas (kejadian/detik)

$\lambda$ = konstanta peluruhan

N = jumlah partikel

Waktu Paruh 

Waktu paruh fisika merupakan lama waktu yang diperlukan untuk mencapai nilai setengah dari aktivitas radiasi yang semakin melemah. Menggunakan logaritma natural, maka waktu paruh dapat diperoleh dengan rumus. 

Keterangan:

T= Waktu paruh

λ =Konstanta peluruhan

Reaksi Inti

Reaksi inti radioaktif digunakan untuk melihat proses perubahan yang terjadi pada satu nuklida ke nuklida lainnya. Reaksi inti harus memenuhi perubahan nuklida karena peristiwa peluruhan, penggabungan, atau pecah karena terjadi benturan. 

Reaksi Peluruhan

Reaksi peluruhan inti menggambarkan proses perubahan nuklida menjadi nuklida baru lainnya dengan memancarkan partikel radiasi. Reaksi peluruhan mudah dikenali dari perubahan nuklida seperti dibawah ini.

Peluruhan alpha

Perubahan alpha melepas 2 proton dan 2 neutron secara bersamaan (88226Rα menjadi 86222Rn + 24α).

Peluruhan beta

Peluruhan beta mengubah neutron menjadi proton (614C menjadi 714N + -10β).

Peluruhan beta positif

Peluruhan beta positif merupakan perubahan proton menjadi neutron (713N menjadi 613C + 10β).



Peluruhan sinar gamma

Peluruhan sinar gamma terjadi bersamaan dengan peluruhan lainnya dan tidak ada proton atau netron yang berubah (612C* menjadi 612C + 00γ).

Reaksi Fisi

Fisi nuklir merupakan pembelahan inti atom yang besar menjadi dua nuklida yang lebih kecil. Reaksi fisi akan menghasilkan energi yang besar dan partikel radiasi dan produksi radioisotop lainnya akan digunakan manfaatnya. Fisi nuklir yang terkendali terjadi dalam reaktor sementara fisi nuklir yang tidak terkendali terjadi pada bom nuklir. 

Reaksi Fusi

Berbeda dari reaksi fisi, reaksi fusi merupakan peristiwa bergabungnya dua nuklida yang ringan menjadi satu nuklida besar. Di matahari, reaksi fusi selalu terjadi setiap saat dimana neutron dan proton membentuk inti hidrogen dan helium. 

Energi Reaksi

Reaksi nuklir yang merupakan peluruhan, reaksi fisi dan fusi selalu mengikutsertakan energi. Energi reaksi inti ini dihitung dari kesetaraan perubahan massa awal dengan massa akhir setelah perubahan. Jika hasilnya positif, maka reaksi menghasilkan energi, sebaliknya, jika hasilnya negatif, maka reaksi nuklir membutuhkan energi. 

Deret Radioaktif

Isotop radioaktif yang meluruh membentuk unsur baru yang bersifat radioaktif juga dan akan terus meluruh hingga mencapai inti atom yang stabil. Hingga mencapai inti atom yang stabil, rangkaian inti atom tadi memiliki nomor massa yang membentuk deret radioaktif. Dibawah ini kamu dapat melihat tabel deret radioaktif.

Baca juga: Gelombang Elektromagnetik: Pengertian, Sifat, Manfaat, dan Bahayanya

__________________________

Nah, begitulah Sobat Pijar, inti atom dan radioaktivitas ternyata berkaitan erat dengan kehidupan sehari-hari kita. Mulai dari kesehatan, energi, industri, dan penelitian, semuanya menggunakan konsep yang berhubungan dengan inti atom dan radioaktivitas. 

Jadi, yuk terus belajar dan eksplorasi lebih lanjut tentang topik yang menarik ini di Pijar Belajar! Selain Fisika, ada juga materi dari mata pelajaran lain seperti Kimia, Matematika, dan Biologi, lho! Keren, ya?

Tunggu apa lagi? Download Pijar Belajar sekarang, yuk!