Kimia Inti
Berdasarkan materi dari buku Brady – General Chemistry. Disusun ringkas agar mudah dibaca di blog pembelajaran.
1. Pengantar Kimia Inti
Kimia inti mempelajari struktur, sifat, dan perubahan pada inti atom. Berbeda dari kimia biasa yang berfokus pada elektron dan ikatan kimia, kimia inti membahas partikel penyusun inti (proton dan neutron) serta interaksi antarpartikel tersebut.
2. Notasi Inti dan Isotop
Inti atom ditulis dengan notasi AZX, di mana:
- A = nomor massa (jumlah proton + neutron)
- Z = nomor atom (jumlah proton)
- N = jumlah neutron = A − Z
Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda.
3. Defek Massa dan Energi Ikat
Massa inti atom sedikit lebih kecil dibandingkan jumlah massa proton dan neutron penyusunnya. Selisih ini disebut defek massa (Δm), yang setara dengan energi ikat inti.
Rumus:
Δm = (Z × mp + N × mn) − minti
Ebind = Δm × c²
Energi ikat per nukleon (binding energy per nucleon) menunjukkan kestabilan inti semakin besar nilainya, semakin stabil inti tersebut.
4. Jenis Peluruhan Radioaktif
- Peluruhan alfa (α): Emisi partikel 42He.
Contoh: 23892U → 23490Th + 42He - Peluruhan beta minus (β⁻): Neutron → proton + elektron + antineutrino.
Contoh: 146C → 147N + e⁻ + ν̅e - Peluruhan beta plus (β⁺): Proton → neutron + positron + neutrino.
- Penangkapan elektron: Proton menangkap elektron orbital dan berubah menjadi neutron.
- Peluruhan gamma (γ): Emisi energi dalam bentuk sinar gamma tanpa perubahan jumlah proton/neutron.
5. Hukum Peluruhan dan Waktu Paruh
Jumlah inti radioaktif berkurang secara eksponensial terhadap waktu.
N(t) = N₀ e−λt
Aktivitas peluruhan:
A(t) = λN(t) = A₀ e−λt
Hubungan antara konstanta peluruhan (λ) dan waktu paruh (t₁/₂):
t₁/₂ = ln(2) / λ
6. Q-Value dan Konservasi Energi
Setiap reaksi nuklir melibatkan perubahan massa yang dikonversi menjadi energi menurut persamaan Einstein.
Q = (Σmreaktan − Σmproduk) × c²
Jika Q > 0 → reaksi eksotermik (melepaskan energi).
Jika Q < 0 → reaksi endotermik (menyerap energi).
7. Fisi dan Fusi
- Fisi: Inti berat terpecah menjadi dua inti ringan dengan pelepasan energi besar.
Contoh: 235U + n → fragmen + 3n + energi (~200 MeV) - Fusi: Dua inti ringan bergabung membentuk inti yang lebih berat.
Contoh: 2H + 3H → 4He + n + 17.6 MeV
8. Model Inti dan Bilangan Ajaib
Model cangkang inti menjelaskan kestabilan inti dengan jumlah proton atau neutron tertentu yang disebut bilangan ajaib (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126). Inti dengan bilangan tersebut umumnya lebih stabil.
9. Aplikasi Kimia Inti
- Kedokteran: isotop radioaktif untuk diagnosis (PET, tracer) dan terapi radiasi.
- Energi: pembangkit listrik tenaga nuklir (fisi).
- Industri: radiografi, analisis bahan, pelacakan isotop.
- Arkeologi: penanggalan radiokarbon (C-14 dating).
10. Keselamatan Radiasi dan Satuan
| Besaran | Simbol | Satuan |
|---|---|---|
| Aktivitas | A | Becquerel (Bq) atau Curie (Ci) |
| Dosis serap | Gy | Gray = J/kg |
| Dosis ekuivalen | Sv | Sievert (efek biologis) |
11. Rumus-Rumus Penting
- Δm = Zmp + Nmn − minti
- Ebind = Δm × c²
- N(t) = N₀ e−λt
- A(t) = A₀ e−λt
- t₁/₂ = ln(2)/λ
- Q = (Σmreaktan − Σmproduk) × c²
12. Contoh Soal
Soal: Suatu isotop memiliki waktu paruh 10 jam. Jika aktivitas awal 5000 Bq, tentukan aktivitas setelah 25 jam.
Penyelesaian:
λ = ln(2)/10 = 0.0693 jam⁻¹ A(t) = A₀ e−λt = 5000 × e−0.0693×25 = 883 Bq
13. Kesimpulan
Kimia inti menjelaskan perubahan yang terjadi pada inti atom, dari peluruhan radioaktif hingga reaksi fisi dan fusi. Prinsip energi ikat, waktu paruh, dan peluruhan eksponensial menjadi dasar penting bagi aplikasi nuklir di bidang energi, kesehatan, dan industri.
Sumber acuan: Brady, J.E. General Chemistry (edisi terbaru). Pearson Education.
Komentar
Posting Komentar