Inti Atom dan Energi Ikat Inti

Bagaimanakah konsep inti atom dan energi ikat inti? Marilah kita tinjau memasuki bagian dunia inti atom yang merupakan bagian dari atom itu sendiri. Inti atom terdiri dari dua partikel yaitu neutron (n) dan proton (p) yang bermuatan positif (e). Hidrogen merupakan salah satu inti yang paling ringan yang hanya terdiri dari sebuah proton saja. Proton dan nuetron yang terdapat dapam inti disebut nukelon. Meskipun sesama proton saling tolak menolak tetapi gaya inti kuat yang berjangkaun sangat pendek bekerja lebih kuat dibandingkan dengan gaya elektrostatik itu sendiri. Sehingga nukleon tetap bersatu dalam sebuah inti. Ketika berbicara massa atom yang sangat kecil, satuan yang sering digunakan bukan lagi kilogram tetapi satuan massa atom (1 sma = 1.6 x 10^(-27) kg). Dalam suatu inti atom, senantiasa massanya ditunjukkan dengan nomor massa (A) dan nomor atom menunjukkan muatan (Z). Jumlah neutron suatu inti merupakan selisih A terhadap Z (A-Z).

Jumlah neutron di dalam inti atom memiliki pengaruh yang sangat kecil pada sifat kimiawi dari semua atom kecuali untuk atom-atom ringan. Di alam, sering terdapat atom-atom dari unsur yang sama mempunyai Z yang sama tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam intinya. Atom-atom semacam ini disebut isotop dari satu lainnya. Sebagai contoh isotop yang terdapat di alam adalah oksigen yang memiliki nomor atom 16, 17, dan 18. Masing-masing isotop tersebut mempunyai nomor atom 8. Secara umum penulisan untuk simbol inti atom sebuah unsur dapat dituliskan sebagai berikut:

A menunjukkan nomor massa dan Z menunjukkan nomor atom dari sebuah inti atom tertentu, sedangkan A-Z menunjukkan jumlah neutron.

Kaji-1: Tentukanlah jumlah proton, nreutron, dan elektron dari beberapa inti 

Jawab:
Untuk Helium mengandung nomor massa (A) sama dengan 3 dan nomor atom (Z) sama dengan dua yang menunjukkan jumlah proton atau elektron. Dalam hal ini jumlah neutronnya adalan 3-2 yaitu 1 buah neutron.

Untuk Karbon mengandung nomor massa (A) sama dengan 12 dan nomor atom (Z) sama dengan enam yang menunjukkan jumlah proton atau elektron. Dalam hal ini jumlah neutronnya adalan 12-6yaitu 6 buah neutron.

Untuk Timbal mengandung nomor massa (A) sama dengan 206 dan nomor atom (Z) sama dengan 82 yang menunjukkan jumlah proton atau elektron. Dalam hal ini jumlah neutronnya adalan 206-82 yaitu 124 buah neutron.

Latih-1: Tentukanlah jumlah proton, neutron, dan elektron dari uranium ini

Defek Massa dan Energi Ikat Inti
Massa suatu inti atom tidak sama dengan jumlah massa-massa penyusun nukleonnya yaitu proton dan neutron. Bayangkan suatu reaksi dimana proton, dan neutron bebas bergabung membentuk sebuah inti atom atom. Dalam rekasi semacam ini akan ditemukkan bahwa massa inti atom akan selalu sedikit lebih kecil dibandingkan dengan massa jumlah neukloen intinya. Pada proses reaksi suatu energi yang besar terlepas dari dalam rekasi. Darimana energi tersebut? Energi tersebut berasal dari kesetaraan antara massa dan energi. Menurut Einstein kesetaraan massa-energi tersebut dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:

Dengan mengambil massa satu atom dan mengganti c dengan nilai kelajuan cahaya akan diperoleh bahwa energi yang dilepas dalam satu massa atom adalah

Delta m dalam persamaan di atas merupakan defek massa atau selisih massa nukloen dikurangi massa inti atom.

Massa inti dalam persamaan di atas merupakan massa inti atom atau massa atom hasil pengukuran spektrometer massa yaitu alat pengukur massa inti atom yang menggunakan prinsip medan magnetik.

Besar energi yang dilepaskan tadi akibat defek massa nilainya sama dengan energi yang mengikit nukleon tetap bersatu. Energi ini disebut dengan energi ikat inti.

Untuk satuan energi ikat biasanya digunakan MeV dan defek massa menggunakan satuan massa atom.

Kaji-1: Massa sebuah neutron, proton, dan partikel alpha masing-masing 1.008 sma, 1.007 sma, dan 4.002 sma. Jika satu sma = 931 MeV, tentukanlah energi ikat inti partikel alpa tersebut!

Jawab: 
Besaran yang diketahui.


Energi ikat partikel alpha atau inti Helium (A =4 dan Z =2) dan  adalah sebagai berikut:

Latih-1: Massa sebuah neutron, proton, dan partikel inti litium masing-masing 1.008 sma, 1.007 sma, dan 6.94 sma. Jika satu sma = 931 MeV, tentukanlah energi ikat inti partikel inti Litium tersebut!

Kaji-2: Massa sebuah inti Lithium (Li) lebih kecil dari 0.042 sma dari massa total 3 buah proton dan 4 buah neutron. Jika satu massa atom setara dengan 931 MeV, tentukanlah energi ikat inti pernukleon partikel Li ( Z = 3 dan A = 7) tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Energi ikat inti pernukleon adalah energi ikat dibagi jumlah total nukleon


Kaji-2: Massa sebuah inti Karbon (Li) lebih kecil dari 0.060 sma dari massa total 6 buah proton dan 6 buah neutron. Jika satu massa atom setara dengan 931 MeV, tentukanlah energi ikat inti pernukleon partikel C ( Z = 6 dan A = 6) tersebut!