Halaman
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2INTI ATOM DAN RADIOAKTIVITASFISIKAKELASXIIPENYUSUNDrs. H. Nursyamsuddin, M.MSMAN 108 Jakarta
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3DAFTAR ISIPENYUSUN.............................................................................................................................................2DAFTAR ISI............................................................................................................................................3GLOSARIUM...........................................................................................................................................4PETA KONSEP.......................................................................................................................................5PENDAHULUAN...................................................................................................................................6A. Identitas Modul...........................................................................................................6B. Kompetensi Dasar.......................................................................................................6C. Deskripsi Singkat Materi............................................................................................6D. Petunjuk Penggunaan Modul......................................................................................7E. Materi Pembelajaran...................................................................................................7KEGIATAN PEMBELAJARAN 1.......................................................................................................8INTI ATOM.............................................................................................................................................8A.Tujuan Pembelajaran..................................................................................................8B.Uraian Materi..............................................................................................................8C.Rangkuman...............................................................................................................12D.Latihan Soal..............................................................................................................13E.Penilaian Diri............................................................................................................15KEGIATAN PEMBELAJARAN 2.....................................................................................................16RADIOAKTIVITAS..............................................................................................................................16A.Tujuan Pembelajaran................................................................................................16B.Uraian Materi............................................................................................................16C.Rangkuman...............................................................................................................21D.Penugasan Mandiri...................................................................................................22E.Latihan Soal..............................................................................................................22F.Penilaian Diri............................................................................................................24KEGIATAN PEMBELAJARAN 3.....................................................................................................25REAKSI INTI.........................................................................................................................................25A.Tujuan Pembelajaran................................................................................................25B.Uraian Materi............................................................................................................25C.Rangkuman...............................................................................................................28D.Latihan Soal..............................................................................................................29E.Penilaian Diri............................................................................................................30EVALUASI.............................................................................................................................................31DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................................36
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4GLOSARIUMInti Atom:Bagian dalam dari atom yang menjadi pusat orbit dari elektronNuklida:Konsep inti atom yang diberi lambang tertentu, memunjukkan nama dan data nukleon penyusunnyaNukleon:Partikel penyusun nuklida, terdiri atas proton dan netronIsotop:Nuklida-nuklida yang memiliki nama sama namun jumlah nukleonberbedaPartikel Radiasi:Partikel yang dilepas/dipancarkan nuklida stabil untuk mencapai kestabilanRadioisotop;Isotop tidak stabil yang memancarkan radiasi menuju kestabilan intiDefek Massa:Massa yang hilang ketika nuklida terbentuk dari proton dan netronEnergi Ikat Inti:Energi yang mengikat proton dan netrondalam intiKestabilan Inti:Penjelasan kriteria nuklida stabil dan tidak stabil ditinjau dari pita kestabilan (N/Z) dan energi ikat pernukleonReaksi Inti: Reaksi perubahan nuklida dari satu nuklida menjadi nuklida lainnyaReaksi Fisi:Reaksi pembelahan nuklida menjadi dua atau lebih nuklida dengan menyerap atau melepas energiReaksi Fusi:Reaksi penggabungan nuklida menjadi nuklida baru dengan menyerap atau melepas energiWaktu Paruh:Waktu yang diperlukan radioisotop mengalami pelemahan, peluruhan sehingga aktivitas atau kuantitasnya menjadi tinggal separoReaksi Peluruhan:Reaksi perubahan nuklida menjadi nuklida baru dengan melepas partikel radiasiIsotop stabil:Nuklida-nuklida yang stabil yang tidak melepas radioisotopIsotop radioaktif:Nuklida-nuklida tidak stabil yang melepas radioisotop untuk mencapai kestabilan intiAktivitas radiasi:Kuantitas kegiatan melepas partikela radiasi per satuan waktu Daya tembus:Kemampuan radiasi yang dipancarkan radioisotop menembus suatu bahan yang mekin melemahDeret Radioaktif:Pola keteraturan yang berulang dari perubahan isotop tidak menjadi isotop stabil, yaitu deret Thorium, Neptonium, Uranium, dan Aktinium
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN5PETA KONSEP
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN6PENDAHULUANA. Identitas ModulMata Pelajaran: FisikaKelas:12MIPAAlokasi Waktu:3 Pertemuan @ 4 JPJudul Modul:Inti Atom dan RadioaktivitasB. Kompetensi Dasar3.1Menganalisis karakteristik inti atom, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya dalam kehidupan sehari-hari4.1Menyajikan laporan tentang sumber radioaktif, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya bagi kehidupanC. Deskripsi Singkat MateriModul ini sebagai pendamping buku teks pelajaran (BTP) atau buku sekolah elektronik (BSE) sebagai media pendukung bagi kalian dalam memahami materi tentang karakteristik inti atom, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya dalam kehidupan sehari-hari.Materi inti atom dan radioaktivitasini adalah materi yang sangat penting untuk memahami secara utuh salah satu issu energi nuklir sebagai salah satu alternatif energi masa depan. Sebagian besar informasi yang tersebar melalui media mainstream dan media sosial adalah begitu besar bahaya dan dampak negatifnya dibanding dengan manfaat dan potensi besar yang dapat digunakan untuk kemajuan umat manusia. Hampir sebagian besar negara maju memanfaatkan sumber nuklir dalam produksi energi listrik, bahkan lebih dari 60% sumber tenaga listrik mereka adalah PLTN (Pembangkin Listrik Tenaga Nuklir). Sementara negara berkembang dengan potensi besar seperti Indonesia masih dibayang-banyangi minimnya informasi dan tenaga ahli yang berminat menekuninya. Dengan memahami karakteristik inti atom, radioaktivitas, pemanfaatan, dampak, dan proteksinya dalam kehidupan sehari-hari, maka Anda akan memhami lebih utuh tentang issu nuklir dan alternatif sumber energi masa depan lebih objektif.Dalam mempelajari modul ini kalian harus membaca modul ini dengan cermat,melalui kegiatan membaca dan mempelajari materi, kemudian dilanjutkan dengan mengerjakanlatihan soal sebagai alat evaluasi disertai refleksi. Semoga modul ini bermanfaat, kalian dapat mengerti dan memahami isi modul serta menerapkannya.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN7D. Petunjuk Penggunaan ModulHal yang perlu diperhatikan dalam penggunan Modul ini adalah: 1.Mempelajari modul inti atom dan radioaktivitassangat disarankan untuk dilakukan secara berurutan. Dimana modul ini terdiri atas tiga Kegiatan Pembelajaran yaitu (a) Inti Atom(b) Radioaktivitas, dan (c) ReaksiInti2.Baca peta konsep materi dan pahami isinya.3.Setelah membaca dan mempelajari materi pembelajaran, kerjakan soal latihan dan tugas.4.Lakukan penilaian diridengan jujur.5.Kerjakan soal evaluasi di akhir materi.6.Gunakan berbagai referensi yang mendukung atau terkait dengan materi pembelajaran. 7.Minta bimbingan guru jika merasakan kesulitan dalam memahami materi modul. 8.Upayakan mampu menyelesaian 75% dari semua materi dan penugasan maka Anda dapat dinyatakanTUNTAS belajar modul ini.E.Materi PembelajaranModul ini terbagi menjadi 3 (tiga)kegiatan pembelajarandandi dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.Pertama :Inti Atom mencakup lambang dan nama nuklida, nukleon, energi ikat inti, isotopp, dan kestabilan intiKedua : Radioaktivitasmencakup partikel radiasi, daya tembus, daya ionisasi waktu paruh, dan pelemahan, serta manfaat dan bahaya radiasi Ketiga: Reaksi inti mencakup reaksi peluruhan, reaksi fisi, reaksi fusi, deret radioaktivitas, dan energi reaksi
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN8KEGIATAN PEMBELAJARAN 1INTI ATOMA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran ini diharapkan, siswa dapat:1.membedakan nuklida dan nukleon;2.menghitung defek massa dan energi ikat inti;3.membedakan isotop stabil dan tidak stabil; dan4.menjelaskan peluruhan sebagai cara mencapai kestabilan inti.B.Uraian MateriSelamat jumpakembali anak-anak. Kali ini kalian akan mendalami alam mikroskopik yang sangat kecil dan sulit untuk diamati, yaitu tentang fisika inti, atau fisika nuklir. Mendiskusikan nuklir tidak hanya pada informasi bahaya dan dampak buruk, tapi mari kita fahami kaidah keilmuan yang bermanfaat bagi peeradaban manusia terkait inti atom atau nuklida atau dalam isu populer nuklir.Gambat 1.1 Ilustrasi Inti Atom Sebagai Pusat Orbit Elektron dalam AtomInti atom adalahbagian dalam dari atom yang menjadi pusat orbit dari elektron. Seperti yang kita fahami, bahwa atom itu terdiri dari inti atom di bagian pusat dan dikelilingi oleh elektron yang bergerak mengorbil inti. Uraian berikut ini akan menjelaskan tentang lambang dan nama nulkida, komposisi nuklida, energiikat inti, isotop, dan kestabilan inti dan peluruhan.1.Nuklida dan NukleonNuklida adalah istilah penamaan dari inti atom. Inti atom atau Nuklidatersusun atas proton dan netronyang jaraknya saling berdekatan. Proton adalah partikel penyusun Nuklida yangberpuatan listrik positif, dan netronadalah partikel penyusunyang tidak bermuatan atau netral.Selama ini kita mengenal nama dan lambang atom seperti atom Kalium yang ditulis 19K39atau 𝐾1939. Nama atom itu adalah kalium, lambang atau notasi 19K39atau 𝐾1939
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN9memberikan penjelasan terdiri atas19 proton, 19 elektron dan 20 netron. Selanjutnya untuk menjelaskan tentang Nuklidamaka digunakan pula nama, lambang atau notasi, dan maknanya.Pada Nuklidamakna lambang atau notasi hanya menjelaskan informasi inti atom, tidak melihat di luar inti.Lambang atau notasi Nuklidaditulis sebagai berikut.𝑋𝑧𝐴X, adalah nama NuklidaZ, adalah jumlah protonA, jumlah nukleon(terdiri atas proton dan netron)Junmlah proton dapat dinyatakan dengan (n), yaitu:𝑛=𝐴−𝑍Oleh karena itu pada Nuklida 𝐾1939menyatakanbahwa nama nuklida adalah Kalium dengan 39 nukleon, terdiri atas 19 proton dan 20 netron. Bisakahkamu menuliskan nama nuklida, jumlah nukelon, jumlah proton, dan netron untuk 𝐶613dan 𝑁𝑎1123? Bagus, Kamudapat menguraikannyasebagai berikut.𝐶613, adalah nuklida Carbon. Jumlah nukleonnya 13, terdiri atas 6 proton dan 7 netron.𝑁𝑎1123, adalah nuklida Natrium. Jumlah nukleonnya 23, terdiri atas 11 proton dan 12 netron.2.Defek Massa dan Energi Ikat IntiDari mana awal mula Nuklida terbentuk? Tentu dari partikel penyusunya, yaitu nukleon yang terdiri atas proton dan netron. Kalau 6 proton dan 6 netron bergabung, maka akan terbentu Nuklida dengan 12 nukleon. Ia adalah Nuklida Carbon yang dikenal dengan lambang 𝐶612. Ilustrasi 6 nukleon dalam Nuklida Karbon terlihat pada gambar.Perbedaan warna pada gambar tersebut untuk menunjukkansalah satu di anataranaya proton atau netron.Bagaimana menjelaskan keadaan proton-proton saling berdekatan? Padahal antara muatan positip seharusnya akan terjadi tolak menolak akibat gaya elektrostatik (Gaya Coulomb). Fisikawan meyakini ada energi besar yang mampu mengikat nukleon dalam inti sehingga mampu menahan gaya tolak elektrostatik. Energi besar yang mengikat nukleon itu dinamakan energi ikat inti. Pertanyaan selanjutnya, dari mana energi itu berasal? Ternyata data menunjukkan bahwa ada perbedaan jumlah massa inti dibanding dengan jumlah keseluruhan massa nukleon. Perbedaan massa itu disebut sebagai massa yang hilang atau defek massa. Selanjutnya massa yang hilang itu berubah menjadi energi ketika nuklida terbentuk dari
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN10nukleon yang bergabung. Ilustrasi berikut dapat menjelaskan berapa massa yang hilang.NoNuklidaMassa protonMassa netronMassa nuklidaJumlah massa nukleonDefek massa1.𝐻121,00781,00872,01412,01650,00242.𝐶612.1,00781,008712,000012,00900,0090Jika dirumuskan maka defek massa dinyatakan dengan rumus:𝑚=𝑍.𝑚𝑝+(𝐴−𝑍).𝑚𝑛−𝑚𝑛𝑢𝑘𝑙𝑖𝑑𝑎𝑚= massa yang hilang (defek massa)𝑍= jumlah proton𝑚𝑝= massa proton = 1,0078 sma𝐴= jumlah nukleon𝐴−𝑍= jumlah netron 𝑚𝑛= massa netron= 1,0087 smaSelanjutnya energi yang hilang saat terbentuk Nuklida itu berubahmenjadi energiikat inti dengan kesetaraan massa dan energi menurut Einstein (𝐸=𝑚.𝑐2). Dengan konversi satuan energi dalam unit skala inti (M.eV) dari satuan metrik Joule maka besar energi ikat inti dirumuskan sebagai berikut.𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉atau𝐸=(𝑍.𝑚𝑝+(𝐴−𝑍).𝑚𝑛−𝑚𝑛𝑢𝑘𝑙𝑖𝑑𝑎).931𝑀.𝑒𝑉Mari kita hitung berapa besar energi ikat inti dari isotop 𝐶612dalam tabel di atas.E = 0,0090 x 931 M.eVE = 8,379 M.eVCoba kamu hitung energi ikat inti untuk 𝐻12!. Tentu kamu bisa.E = 0,0024 x 931 M.eVE = 2,234 M.eVSeberapa besarkah energi itu? Bukankah informasi energi nuklir itu besar? Betul sekali. Energi nuklir (baca energi ikat inti/nuklida) itu jika dapat mengubahnya menjadi energi lain misalnya listrik, besar sekali. Cobakamu pikirkan, Carbon dalam istilah sains itu antara lain adalah arang. 12 gramarang (Carbon) atau dinyatakan sebagai 1 mol memiliki 6,02 x 1023inti atom. Dan setiap inti memilki energi sebesar 8,379 M.eV. Jika 1 eV = 1,6 x 10-13Joule, maka setiap 12 gram arang menyimpan energi besar sekali. Bisakahkamu menghitungnya?Ya, senilai 8,379 dikali 1,6 x 10-13Joule dikali 6,02 x 1023, senilai 80,7x1010Joule. Dengan
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN11energi sebesar itu mampu mengangkat satu kawasan sekolah kamu sampai100 meter. Itulah sebabnya energi nuklir menjadi harapan energi masa depan, jika kita mampu mendapatkannya. Ini memerlukan kecanggihan ilmu dan teknologi. Bukankah kita dapat berbuat baik kepada sesama dengan kemampuan energi yang besar?Tentu saja, kamu dapat berbagi kebaikan itu dengan mendalami fisika di bidang nuklir, teknologi nuklir, dan sebagainya. 3.IsotopBeberapa nuklida memiliki nukleon berbeda seperti nuklida karbon, ada 𝐶612, 𝐶613, dan 𝐶614. Penamaan untuk nuklida seperti diigunakan istilah isotop. Jadi ada isotop carbon terdiri atas 𝐶612, 𝐶613, dan 𝐶613. Ada pula isotop oksigen 𝑂816dan 𝑂817. Jadi isotop adalah nuklida-nuklida dengan nukelon yang berbeda-beda.Perbedaan apa yang terjadi pada nuklida tersebut? Nuklida dengan nukelon lebih banyak, memiliki lebih banyak netron. Dalam ukuran fisik akan berbeda volumenya. Makin banyak nukleon makin besar ukuran nuklida. Hal ini akan melewati jangkauan gaya ikat inti (yang dihasilkan energi ikat inti). Akibatnya akan semakin mudahgoyah dan kemungkinan ada sebagian dari proton dan netron lepas dari ikatan inti. Keadaan ini menjadikan isotop dengan nukelon lebih banyak cenderung bersifat tidak stabil. Sedangkan isotop dengan nukleon relatif sedikit cenderung stabil.Isotop manakahyang paling stabil dan paling tidak stabil diantara 𝐶612, 𝐶613, dan 𝐶614?Bagaimana dengan isotop oksigen 𝑂816dan 𝑂817?Ya, kamu benar. Istotp 𝐶612paling stabil dan isotop 𝐶614paling tidak stabil. Begitu pula 𝑂816lebihstabildibanding isotop 𝑂817?.4.Kestabilan Inti dan PeluruhanKalian sudah memahami perbandingan beberapa isotop antara isotop satbil dan tidak stabil. Berikut ini akan dijelaskan teori tnetang kestabilan inti.Secara sederhana isotop dengan nukleon sedikit berukuran kecil akan lebih stabil karena semua nukleon ada dalm jangkauan gaya ikat inti. Sementara isotop dengan nukleom banyak (nuklida berat) memiliki ukuran besar dengan kemungkinan melampaui jangkauan gaya ikat inti. Oleh karana itu dapat disimpulkan bahwa inti ringan (nukleon sedikit) cenderung stabil. Sedangkan inti berat (nukleon banyak) cenderung tidak stabil.Secara rinci ada penjelasan teori kestabilan dengan visual grafik (Giancolli, Physics2005) sebagai berikut.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN12Gambar kiri menjelaskan bahwa nuklida yang berada pada garis grafik (N=Z) adalah nuklida stabil, gaya ikat inti yang berasal dari energi ikat inti mengikat kuat inti dan melawan gaya tolak elektrostatik. Tafsirannnya bahwa untuk nuklida di luar grafik (di ata atai di bawahnya) merupakan nuklida tidak satbil. Dalam hal ini isotop 𝑂816stabil karena persis di grafik tersebut, jumlah proton dan netronya sama yaitu 6. Sementara nuklida 𝑂817tidak stabil, ada di atas grafik kaena jumlah netron lebih banyak (9) dibanding dengan jumlah proton (8).Gambar kanan menjelaskan fakta tentang energi ikat per nukleon. Nilai tertinggi ada pada 𝐹𝑒2656dengan eneri ikat pernukleon sekitar 8,8 M.eV/nukleon. Nuklida dengan nukleon lebih dari 56 memiliki energi ikat per nukleon semakinmenurun. Ini ditafsirkan bahwa nuklida ringan cenderung stabil engan energi ikat per nukleon relatif besar. Sedangkan nukilda berat dengan jumlah nukleon banyak memiliki energi ikat per nukelon relatif kecil cederung tidak stabil. Begitulah dua penjelasanterkait kestabilan inti.Sebagaimana yang sudah difahami sebelumnya, inti tidak stabil cenderung goyah dan beberap nukleon akan lepas. Peristiwa lepasnya sebagiannukleon dari nuklida tidak stabil disebut sebagai peluruhan (decay). Isotop 𝑂817akan melepas satu netron untuk menjadi isotop 𝑂816. Begitu pula isotop 𝐶614akan melepas dua netron untuk menjadi 𝐶612.C.RangkumanBerdasarkan urian materi di atas, dapat dirangkum sebagai berikut.1.Nuklida adala nama untuk inti atom yang terdiri dariproton dan netron. Sedangkan nukleon adalah partikel penyusun nuklida. Lambang nuklida adalah 𝑋𝑧𝐴dengan Z jumlah proton dan A jumlah nukleon.2.Defek massa adalah massa yang hilang ketika nuklida terbentuk dari nukleonnya. Defek massa ini kemudian berubah menjadi energi ikat inti yang mengikat kuat inti melawan gaya tolak elektrostatik antar proton.3.Beberapa nuklida memiliki nama yang sama tetapi jumlah nukleon berbeda dinamakan isotop.4.Isotop dengan nukleon lebih banyak cenderung tidak stabil, isotop dengan jumleh nukelon lebih sedikit cerderung lebih stabil. Isotop tidak stabil akan goyah dan melepas sebagian nukleon untuk mencapai isotop stabil, disebut peristiwa peluruhan
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN13D.Latihan SoalJawablahpertanyaan latihan berikut dengan cermat dan teliti. Coba dulu secara mandiri, jika diperlukan baru melihat kunci dan penyelesaian jawaban1.Tuliskan dua perbedaan antara nuklida dan nukleon!2.Tuliskan nama nuklida, jumlah nukelon, jumlah proton, dan jumlahnetron untuknuklida berikut ini.a.𝐹𝑒2656b.𝑁𝑖28603.Hitung besar defek massa, energi ikat inti, dan energi ikat per nukleon nuklida berikut ini.(mp= 1,0078 sma, mn= 1,0087 sma, dan C2setara dengan 931 M.eV)a.𝑁714dengan massa nuklida 14,0030smab.𝑈92238dengan massa nuklida 238,0508 sma4.Mengapa isotop dengan nukleon lebih banyak cenderung tidak stabil dibanding dengan isotop dengan nukleon lebih sedikit?5.Bagaimana caranya isotop tidak stabil berubah menjadi isotop stabil? Berikan contohnya!
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN14Pembahasan Soal Latihan1.Perbedaan Nuklida dan Nukleona.Nuklida adalah inti atom, sedangkan nukleon adalah penyusun nuklidab.Lambang nuklida diartikan sebagai nama nuklida, seangkan lambang nukleon diartikan sebagai jumlah nukleon2.Nama nuklida, jumlah nukleon, jumlah proton, dan jumlah netronLambangNama nuklidaJumlah nukleonJumlah protonJumlah netron𝐹𝑒2656Ferum (Besi)562630𝑁𝑖2860Nikel6028323.Defek massa, energi ikat inti, dan energi ikat per nukleona.𝑁714Defek massa: 𝑚=𝑍.𝑚𝑝+(𝐴−𝑍).𝑚𝑛−𝑚𝑛𝑢𝑘𝑙𝑖𝑑𝑎𝑚=7.1,0078+(14−7).1,0087−14,0030𝑚=7,0546+7,0609−14,0030𝑚=0,1125𝑠𝑚𝑎Energi ikat inti:𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉𝐸=0,1125.931𝑀.𝑒𝑉=104,7375𝑀.𝑒𝑉Eenergi ikat per nukleon𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉𝐴𝐸=104,7375𝑀.𝑒𝑉14=7,4813𝑀.𝑒𝑉b.𝑈92238Defek massa: 𝑚=𝑍.𝑚𝑝+(𝐴−𝑍).𝑚𝑛−𝑚𝑛𝑢𝑘𝑙𝑖𝑑𝑎𝑚=92.1,0078+(238−92).1,0087−238,0508𝑚=92,7176+147,2702−235,0505𝑚=1,9370𝑠𝑚𝑎Energi ikat inti:𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉𝐸=1,9370.931𝑀.𝑒𝑉=1803,347𝑀.𝑒𝑉Energi ikat per nukleon𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉𝐴𝐸=1803,347𝑀.𝑒𝑉238=7,5771𝑀.𝑒𝑉4.Karena isotop dengan nukleon lebih banyak, volume inti semakin besar dan semakin berpeluang melampaui jangkauan gaya ikat inti. Maka isotp ini menjadi goyak dan tidak stabil.5.Antara lain dengan melepas sebagian nukleon. Misalnya isotop 𝐶613akan melepas satu netron menjadi isotop stabil 𝐶612.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN15E.Penilaian DiriJawablahpertanyaan berikut ini dengan jujur, sadar, dan bertanggungjawab!NoPertanyaanJawabanYaTidak1.Saya mampu membedakan nuklida dan nukleon2.Saya mampu menuliskan nama nuklida, jumlah nukleon, jumlahproton, dan jumlah netron3.Saya mampu menghitung energi ikat inti4.Saya mampu menjelaskan perbedan isotop stabil dan tidak stabil5.Saya mampu menjelaskan perubahan isotop tidak stabil menjadi stabil6.Saya mampu memahami penjelasan kestabilan inti berdasarkan grafik kestabilan dan grafik energi ikat per nukleonBila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semuajawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN16KEGIATAN PEMBELAJARAN 2RADIOAKTIVITASA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatanpembelajaran ini diharapkan, siswa dapat:1.menjelaskan partikel radiasi yang dipancarkan isotop tidak stabil;2.membandingkan daya ionisasi dari radioisotop;3.menjelaskan manfaat dan bahaya radioisotop;4.menjelaskan faktor yang mempengaruhi aktivitas radiasi;5.menerapkan waktu paruh dalam berbagai masalah; dan6.menganalisis daya tembus radiasi pada bahan.B.Uraian MateriIsotop tidak stabil selalu aktif melakukan perubahan menuju isotop stabil dengan melepas sebagian nukleon yang disebut sebagai peristiwa peluruhan. Ada isotop yang cepat mencapai kestabilan, ada pula yang relatif lambat. Isotop yang cepat disebut memiliki aktivitas lebih tinggi dibandingkan dengan isotop yang lambat. Dalam kegiatan ini, kalianakan mempelajari partikel apa saja yang dilepas (dipancarkan)? Apa saja faktor yang mempengaruhi aktivitasi radiasi? Dan apa dampak dan manfaat radioisotop?1.Partikel RadiasiPada saat isotop tidak stabil meluruh, beberapa partikel dilepas dalam beberapa bentuk, antara lain sebagai berikut.a.Netron dengan lambang 𝑛01, tidak bermuatan listrik dan massa 1b.Proton dengan lambang 𝑛11atau 𝐻11, bermuatan listrik positif dan massa 1c.Detron dengan lambang𝐻12, bermuatan listrik positif dan massa 2, terdiri atas 1 proton dan 1 netrond.Tritron dengan lambang 𝐻13, bermuatan listrik positif dan massa 3, terdiri atas 1 proton dan 2 netrone.Sinar alpha dengan lambang 𝛼24atau 𝐻𝑒24,adalah inti Heliumbermuatan listrik positif dan massa 4, terdiri atas 2 proton dan 2 netronf.Sinar beta dengan lambang 𝛽0−1, bermuatan listrik negatif dan massa 0g.Positron dengan lambang 𝛽01, bermuatan listrik positif dan massa 0h.Sinar gamma dengan lambang 𝛾00, adalah gelombang elektromagnetik, tidak bermassa dan tidak bermuatanPartikel radiasi tersebut memiliki karakter berbeda sesuai dengan ukuran dan muatan listrik. Ukuran akan mempengaruhi daya tembus pada suatu bahan. Makin kecil ukuran akan semakin besar daya tembusnya. Sehingga dapat difahami bahwa sinar gamma merupakan partikel radiasi yang paling besar daya tembusnya.Muatan listrik akan mempengaruhi kelistrikan bahan yang dilewati atau akan mengionisasi media yang dilewati. Salah satu dampak ionisasi adalah menghasilkan energi dan menimbulkan efek panas seperti terbakar. Tidak heran radiasi dengan
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN17intensitas tinggi menimbulkan luka bakar berbahaya bagi tubuh manusia. Dengan demikian sinar aplha merupakan partikel radiasipaling tinggi daya ionisasinya karena bermuatan listrik positif, +2.2.Manfaat dan Bahaya RadioisotopRadioisotop adalah isotop yang memancarkan partikel radiasi. Ada radioisitop alamiah dapat ditemukan di alam, dan ada yang diproduksi untuk dimanfaatkan dalamkehidupan manusia. Radioisotop ini memancarkan partikel radiasi yang diinginkan, namun mungkin juga memancarkan partikel radiasi yang membahayakan.Berikut ini manfaat dari radioisotop.NoRadioisotopManfaat1.Iodium-131Mendeteksi ketidaknormalan pada tiroidMengetahui kecepatan aliran sungai2.Iodium -123Mendeteksi gangguan ginjal dengan cara injeksi3.Karbon –14Mendeteksi ketidaknormalan diabetes dan anemiaMengukur umur fosil dari pancaran sinar beta4.Krom –51Untuk scanning limpa5.Selenium -75Untuk scanning pankreas6.Teknetium -99Untuk scanning tulang dan paru-paru, keruskan jantungMenyelidiki kebocoran salurah bawah laut7.Titanium –201Mendeteksi kerusakan jantung, digunakan bersamaan Tc-998.Galium –67Untuk scanning getah bening9.Xe –133Mendeteksi kesehatan paru-paru10.Fe -59Mempelajarai pembentukan sel darah merah11.Natrium 24Mendeteksi penyempitan pembuluh darah dan gangguan peredaran darahMendeteksi kebocoran saluran bawah lautMengukur kecepatan aliran sungai12.SilikonSebagai perunut radioisotop pada pengerukan lumpur pelabuhan atau terowongan13.Posfor –32Mengira jumlah pupuk yang diperlukanMendeteksi penyakit mata, tumorm dan hati14.Uranium -235Bahan bakar rektor pembangkit listrik15.Uranium –238Menaksir umur batuan16.Cobalt –60Mengontrol pertumbuhan beberapa jenis kanker melalui sinar gamma yang dihasilkan17.Oksigen –15Menganalisis proses fotosintesis18.Oksigen –18Perunut asal mula molekul air yang terbentukRadiasi nuklir dalam jumlah terlalu tinggi menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia. Kasus kebocoran nuklir yang menyebabkan radiasi tingkat tinggi terjadi di Chernobyl, Ukraina pada 1986 adalah salah satu contohnya. Reaktor nuklir Chernobyl meledak akibat desain reaktor yang buruk dan pengoperasian
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN18oleh staf yang tidak terlatih. Akibatnya, 5% inti nuklir yang berada di dalam reaktor terlepas ke udara dan menewaskan 54 orang. Seperti dilansir medicalnewstoday.com, dosis radiasi bervariasi, biasanya dinyatakan dengan satuan rad atau Gray. Satu radsama dengan 0,01 Gray. Radiasi nuklir sebesar 30 rad menimbulkan gejala ringan yang terlihat di dalam darah. Radiasi dengan konsentrasi 30 hingga 200 rad membuat seseorang jatuh sakit. Jika radiasi mencapai 200 hingga 1.000 rad, orang tersebut akan menderita sakit parah. Sementara itu, dosis di atas 1.000 rad berakibat fatal dan menimbulkan kematian. Menurut atomarchive.com, setidaknya ada tujuh dampak radiasi nuklir dalam dosis tinggi yang membahayakan kesehatan. Berikut rinciannya. 1.Rambut Radiasi nuklir sebesar 200 rad atau lebih tinggi akan menyebabkan rambut rontok dengan cepat. 2.Otak Sel-sel otak akan rusak jika terpapar radiasi nuklir sebesar 5.000 rad atau lebih. Sebagaimana jantung, radiasi nuklir membunuh sel syaraf dan pembuluh darah yang kecil sehingga bisa menimbulkan stroke dan kematian mendadak. 3.Tiroid Kelenjar tiroid rentan terkena radioaktif iodine. Dalam jumlah yang cukup, radioaktif iodine bisa merusak sebagian atau seluruh kelenjar tiroid. Dampak radioaktif iodine bisa dikurangi dengan mengonsumsi potassium iodide. 4.Aliran darah Ketika seseorang terkena radiasi nuklir sekitar 100 rad, produksi sel darah putih akan berkurang sehingga orang tersebut akan rentan terkena infeksi. Dampak ini sering disebut sebagai penyakit radiasi ringan (mild radiation sickness). Gejala awalnya mirip dengan flu dan seringkali tidak terlihat kecuali jika dilakukan tes darah. 5.Jantung Dampak intens radioaktif sebesar 1.000-5.000 rad bisa langsung menyumbat pembuluh darat sehingga terjadi gagal jantung dan bisa berdampak pada kematian. 6.Organ pencernaan Kerusakan organ pencernaan yang disebabkan oleh radiasi nuklir sebesar 200 rad atau lebih bisa menimbulkan mual, muntah darah, dan diare. Radiasi ini menghancurkan sel-sel di dalam tubuh, termasuk sel darah, organ pencernaan, reproduksi, serta mengancam DNA dan RNA dari sel yang mampu bertahan. 7.Organ reproduksi Sel-sel organ reproduksi membelah diri dengan cepat sehingga radiasi nuklir sebesar 200 rad pun bisa membahayakan sel-sel ini. Dalam jangka panjang, radiasi bisa menyebabkan seseorang menjadi mandul.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN193.Aktivitas RadiasiKegiatan peluruhan dengan melepas partikel radiasi memiliki ukuran, seberapa banyak partikel itu meluruh. Ukuran ini dinyatakan dengan aktivitas radiasi. Makin aktivitas, makin cepat kestabilan innti baru tercapai.Faktor yang mempengaruhi aktivitas radiasi adalah jumlah nuklida dan konstanta peluruhan. Dinyatakan dengan rumus:𝐴=.𝑁A = aktivitas (kejadian/detik atau Becquerel, Bq)= konstanta peluruhanN = jumlah partikel (N = mol x NAdengan NA bilangan Avogadro, 6,02 x 1023)Satuan aktivitas yang sering digunakan adalah Curie (Ci), 1 Ci = 3,70 x 1010Bq.Konstanta peluruhan merupakan angka spesifik dari isotop radioaktif dan berkaitan keaktifan radioisotop meluruh menuju kestabilan inti yang baru.Aktivitas radioisotop (isotop radiaktif) tidak bersifat tetap dan akan makim melemah selam proses mencapai kestabilan. Melemahnya aktivitas dilukiskan dengan grafik di samping.A = aktivitas radiasi (kejadian/det atau Bq)Ao = aktivitas awal= konstanta peluruhant = waktuMari kita kita hitung aktivitas 1 kg Radium –226 yang memiliki konstanta peluruhan 5,1 x 1010det-1.1 kg Radium –226 = 1000226=4,435𝑚𝑜𝑙Jumlah partikel Radium N = mol x NA= 4,435 x 6,02 x 1023= 2,664x 1024.Aktivitas A = .N = 5,1 x 1010x 2,664 x 1024= 1,358 x 1035BqAtau A = 1,358x10353,7𝑥1010=3,670𝑥1024𝐶𝑖4.Waktu ParuhKarena aktivitas radiasi makin melemahseperti ilustrasi grafik, maka pada suatu saat akan mencapai nilai setengahnya. Waktuyang diperlukan untuk mencapai nilai setengahdisebut sebagai waktu paruh atu umur paruh (half time).
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN20Dengan menggunakan persamaan 𝐴=𝐴0.𝑒−𝑡,maka saat mencapai setengahnya akan menjadi;12𝐴𝑜=𝐴0.𝑒−𝑇, T = waktu paruh. Dengan menggunakan logaritma natural akan diperoleh:𝑇=0,693Selanjutnya grafik melemahnya aktivitas juga dapat menujukkan waktu paruh melalui analisis data yang ditampilkan, seperti grafik di samping. Dengan demikian dapat dirumuskan bahwa;𝐴𝐴0=(12)𝑡/𝑇=(12)𝑛, dengann = t/TDengan menyatakan 𝐴=.𝑁, maka pengembangan rumus tersebut menjadi:𝐴𝐴0=𝑁𝑁0=𝑚𝑚0=(12)𝑡/𝑇=(12)𝑛N = jumlah partikel (jumlah nuklida)m = massa nuklida atau massa isotopMari kita gunakan untuk memecahkan masalah dari seorang Arkeolog yang menemukan batuan purba di Gunung Padang Cianjur. Pada fosil yang ditemukan terdata masih ada tersisia 25% carbon akti C-14. Jika waktu paruh isotop C-14 5600 tahun, berapa umur fosil itu?25% = 14, maka 14=(12)2, berarti n = 2 dan t = 2T = 2x5600 = 11.200 tahun. Jadi umur fosil itu diperkirakan 11200 tahun.5.Daya TembusSinar gamma merupakan sinar radioaktif yang memiliki daya tembus paling besar, karena ukurannya yang sangat kecil dan merupakan gelombang elektromagnetik. Manfaat daya tembus ini digunakan untuk mendeteksi informasi dari tempat yang sulit ditembus dengan alat biasa. Bahkan mampu menembus beton setebal 1 meter.Ketika menembus bahan yang dilewati, intensitas (kekuatan) sinar gamma akan berkurang seiring jarak tembusnya. Ilustrasi pelemahan intensitas dapat dilihat grafik di bawah.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN21I = intensitasi radiasix = tebal bahan= koefisien pelemahan.Tebal yang ditembus untuk mencapai nilai setengan disebut sebagai Half Value Layer (HVL)Dengan menggunakan persamaan 𝐼=𝐼0.𝑒−𝑥,maka saat mencapai setengahnya akan menjadi;12𝐼𝑜=𝐼0.𝑒−𝐻𝑉𝐿, HVL= Half Value Layer. Dengan menggunakan logaritma natural akan diperoleh:𝐻𝑉𝐿=0,693Selanjutnya grafik melemahnya aktivitas juga dapat menujukkan waktu paruh melalui analisis data yang ditampilkan, seperti grafik di samping. Dengan demikian dapat dirumuskan bahwa;𝐼𝐼0=(12)𝑥/𝐻𝑉𝐿=(12)𝑛, dengann = x/HVLMari kita gunakan sinar gamma yang mengalami pelemahan intensitas ketika melewati bahan pengalang yang tebalnya 20 cm. Intensitas sinar gamma berkurang 75%, berapa besar HVL? Berapa koefisien pelemahannya?Hilang 75% berarti intensitas yang tersisa tinggal 25%.25% = 14, maka 14=(12)2, berarti n = 2, HVL = 𝑥2=20𝑐𝑚2=10𝑐𝑚Koefisien pelemahan =0,69310𝑐𝑚=0,0693𝑐𝑚−1C.RangkumanDari uraian materi di atas, disimpulkan sebagai berikut.1.Partikel radiasiyang dipancarkan radioisotop memiliki daya tembus dan daya ionisasi yang berbeda, tegantung pada ukuran, muatan listrik, dan energi yang dimiliki2.Daya ionissi sinar alpha terbesar sedangkan sinar gamma terkecil. Daya tembusnya sinar gamma terbesar dan sinar alpha terkecil
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN223.Radioisotp memiliki banyak manfaat untuk kehidupan di bidang kesehatan, pertanian, industri, an lainnya. Meski ada bahayanya, kita dapat mengendalikan bahaya tersebut dengan ilmu dan pengetahuan serta kontrol keamanan yangketat4.Aktivitas radiasi dipengaruhi oleh jumlah partikel dan konstanta peluruhan. Makin lama aktivitasi radiasi akan semakin berkurang5.Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan untuk mencapai aktivitas melemah menjadi setengahnya6.Daya tembus sinar radioaktif akan berkurang ketika melewati bahan penghalang. Makin tebal menghalang, daya tembus dan intensitasnya akan berkurang.D.Penugasan Mandiri Perhatikan ilustrasi berikut ini.Pemerintah dengan segala sumber daya dan kemampuannya berencana membangun pusat reaktor produksi isotop yang banyak dibutuhkan masyarakat dan insdustri. Sesuai dengan kelayakan lahan melalui analisis dampak lingkungan (andal) yang ketat diputuskan tempat projek di kawasan insustri yang jauh daritempat tinggal penduduk. Rencana ini ditolak oleh masyarakat luar yang disinyalir ada ketidakfahaman dari masyarakat. Mereka menolak karena takut akan bahayanya.Anda adalah siswa terpelajar dari sekolah yang diminta untuk berpartisipasi membantu pemerintah. Buatlah poster, iklan, atau bentuk lain yang pesannya agar masyarakat memahami bahwa rencana itu sangat dibutuhkan karena manfaat yang besar. Sementara bahaya yang ditakutkan dapat dikendalikan dengan keamanan yang ketat.E.Latihan SoalJawabalah pertanyaanberikut ini secara mandiri. Jika diperlukan barulah kalian membuka kunci dan pembahasan latihan.1.Bandingkan antara sinar alpha dan sinar beta! Manakah yang memiliki daya tembus lebih besar? Mana yang daya ionisasinya lebih besar? Mengapa demikian?2.Jelaskan tiga radioistop yang bermanfaat di bidang kesehatan dan dua manfaat di bidang pertanian!3.Hitunglah aktivitas inti atom 10gram𝑈92238yang mempunyai waktu paruh T= 7,07.108 s!4.Suatu atom radioaktif mula mula mempunyai aktivitasinti 20 Ci. Apabila waktu paruh atom itu 2 jam, hitunglah aktivitas intinya setelah 4 jam kemudian!5.Dalam waktu 48 hari, 6364bagian suatu unsur radioaktif meluruh. Berapa waktu paruh unsur radioaktif tersebut?6.Suatu bahan memiliki konstanta pelemahan 0,0231 cm-1. Berapa besar intensitas radiasi yang hilang setelah menembus tebal 120cm?
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN23Pembahasan Soal Latihan1.Sinar alpha terdiri atas dua proton dan dua netron, bermuatan listrik +2Sinar betha bermuatan listrik -1Maka sinar alpha memiliki daya ionisasi lebih besar, daya tembusnya rendah karena ukurannya lebih besarSinar beta memilki daya tembus besar, dan daya ionisasi lebih kecil2.Tiga radioisotop yang bermanfaat bagi kesehatanTitanium –201Mendeteksi kerusakan jantung, digunakan bersamaan Tc-99Krom –51Untuk scanning limpaFe -59Mempelajarai pembentukan sel darah merahDua radioisotop yang bermanfaat dalam bidang pertanianPosfor –32Mengira jumlah pupuk yang diperlukanOksigen –15Menganalisis proses fotosintesis3.Jumlah partikel N = mol x NA= 10238𝑥6,02𝑥1023=2,529𝑥1022Konstanta perluruha =0,693𝑇=0,6937,07𝑥108=9,80𝑥10−10𝑠−1Aktivitas A = .N = 9,80𝑥10−10𝑠−1.2,529𝑥1022=2,478𝑥1013𝑠−1= 2,478𝑥1013𝐵𝑞4.n = t/T = 4/2 = 2𝐴𝐴0=(12)𝑡/𝑇𝐴=𝐴0(12)2=20𝑥14=5𝐶𝑖5.6364bagianmeluruh, maka sisanya 164=(12)6Waktu paruh T = 𝑡𝑛=486=8ℎ𝑎𝑟𝑖6.HVL = 0,693=0,6930,0231=30𝑐𝑚Intensitasi yang tersisa 𝐼𝐼0=(12)𝑥/𝐻𝑉𝐿=(12)120/30=(12)4=116bagianIntensitas yang hilang = 1−116=1516=93,75%
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN24F.Penilaian DiriJawablahpertanyaan berikut ini dengan jujur, sadar, dan bertanggungjawab!NoPertanyaanJawabanYaTidak1.Saya mampu membedakan daya tembus dan daya ionisasi radioisotop2.Saya mampu membandingkan daya ionisasi partikel radiasi3.Saya mampu menjelaskan manfaat dan bahaya radioisotop4.Saya mampu menjelaskan faktor yang mempengaruhi aktivitas radiasi5.Saya mampu menerapkan waktu paruh dalam berbagai maslah6.Saya mampu menganalisis daya tembus radiasi pada suatu bahanBila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semuajawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN25KEGIATAN PEMBELAJARAN 3REAKSI INTIA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran ini diharapkan, siswa dapat:1.menerapkan prinsip reaksi peluruhan;2.membedakan reaksi fisi dan fusi;3.menghitung energi reaksi; dan4.membedakan deret radioaktif.B.Uraian MateriReaksi inti tidak diartikan dalam pandangan yang sama seperti reaksi kimia karena adanya ikatan ion, kovalen, atau lainnya kemudian membentuk larutan, atau endapan atau lainnya. Reaksi inti merupakan cara untuk melihat proses perubahan yang terjadi pada inti (nuklida) berubah dari nuklida satu ke nuklida lainnya. Perubahan itu karena peristiwa peluruhan, penggabungan, atau pecah akibat benturan.Reaksi inti ditulis mirip dengan reaksikimia dan menggunakan prinsip yang sama dalam penghitungan.1.Reaksi PeluruhanReaksi peluruhan menggambarkan berubahnya nuklida menjadi nuklida baru dengan memancarkan partikel radiasi. Persamaan reaski peluruhan mudah dikenali dari bentuk perubahan nuklida seperticontoh berikut ini.a.Peluruhan alpha𝑅𝑎88226→𝑅𝑛86222+𝛼24𝑈92238→𝑇ℎ90234+𝛼24Pada peluruhan alpha melepas dua proton dan dua netron sekaligus.b.Peluruhan beta𝐶614→𝑁714+𝛽−10𝐶614→𝑁714+𝛽−10Pada peluruhan beta terjadi perubahan netron menjadi protonc.Peluruhan beta postif𝑁713→𝐶613+𝛽+10𝐾1937→𝐴𝑟1837+𝛽+10Pada peluruhan beta positif terjadi perubahan proton menjadi netron
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN26d.Peluruhan sinar gamma𝐶∗612→𝐶612+𝛾00Pada peluruhan gamma tidak adaproton atau netron yang berubah. Biasanya peluruhan gamma beersamaan dengan peluruhan lainnyaMari mencoba menggunakan persamaan reaksi peluruhan untuk masalah di bawah ini.𝐶𝑠55137→𝐵𝑎56137+𝑋Apakah partikel X? Apa nama reaksi peluruhan ini? Bagaimana perubahan komposisi nukleon yang terjadi?Mulailahdengan mencermati persamaan reaksi. Dengan menggunakan kesamaan jumlah, maka akan diperoleh partikel 𝑋−10, maka x adalah sinar beta. Raksinyadinamakan reaksi peluruhan beta. Perubahan yang terjadi adalah kehilangan satu proton dan penambahan satu netron. Artinya ada proton yang berubah menjadi netron.2.Reaksi FisiFisi nuklir adalah peristiwa pembelahan nuklida besar menjadi dua nuklida yang lebih kecil. Dari reaksi fisi akan dihasilkan energi yang besar dan partikel radiasi serta produksi radioisotp lain yang akan digunakan manfaatnya.Fisi nuklir secara terkendali terjadi dalam reaktor. Sedangkan fisi nuklir tak terkendali terjadi pada bom nuklir.Untuk membelah nuklida biasanya digunakan peluru netron. Netron dipilih karena tidak bermuatan listrik sehingga mampu menerobos masuk ke dalam inti tanpa hambatan elektrostatik oleh elektron di luar inti. Oleh karena itu bentuk reaksi fisi dicirikan adanya netron di sisi kiri persamaan reaksi.Berikut contoh reaksi fisi nuklir.𝑛01+𝑈92235→𝑆𝑏51133+𝑁𝑏4199+4𝑛01Mari mencoba melengkapi reaksi berikut fisi berikut ini.𝑛01+𝑈92235→𝑋+𝑁𝑏3692+3𝑛01Berapakah jumlah proton, jumlah nukleon dan jumlah netron nuklida X?Jumlah proton diperoleh dari 92 –36 = 56Jumlah nukleon diperoleh dari (235 + 1) –(92 + 3.1) = 236 –95 = 141Jumlah netron = 141 –56 = 85
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN273.Reaksi FusiReaksi fusi atau fusi nuklir adalah penggabungan dua nuklida ringan bergabung menjadi nuklida lebih berar. Dalam fusi nuklir dihasilkan energi sangat besar. Fusi nuklir selalu terjadi setiap saat di Matahari, dimana netron dan proton membentuk inti hidrogen dan HeliumIlustrasi gambar disamping adalah contohfusi nuklir dimana dua detron (𝐻12)bergabung membentuk Helium (𝐻𝑒24).Untuk selanjutnya Helium membentuk isotop baru dengan melepas netron. Persamaan reaksi dapat ditulis sebagai berikut𝐻12+𝐻12→𝐻𝑒24→𝐻𝑒23+𝑛01+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖4.Energi ReaksiReaksinuklir (peluruhan, fisi, dan fusi) selalu menyertakan energi. Energi reaksi dihitung dengan kesetaran perubahan massa antara massa semula dengan massa sesudah kejadian. Jika ada selisih positip, maka reaksi menghasilkan energi, sedangkan selisihnya negatif, maka reaksi nuklir memerlukan energi.𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉m = msebelum -msesudahMari kita hitung energi fusi nuklir detron yang bergabuing menjadi Helium dengan persamaan reaksi berikut ini𝐻12+𝐻12→𝐻𝑒24+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖Jika massa deutron 2,003 dan massaHelium 4,001, makam = msebelum -msesudah= (2,003 + 2,003) –4,001 = 0,005𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉=0,005𝑥931=4,665𝑀.𝑒𝑉Karena selisihm positif, maka reaksi fusi tersebut menghasilkan energi5.Deret radioaktifSuatu unsur radioaktif (isotop radioaktif) selalu meluruh sehingga terbentuk unsur yang baru. Unsur yang terbentuk masih juga besifat radioaktif sehingga akan meluruh, demikian terus akan terjadi sehingga akhirnya akan diperoleh hasil akhir terbentuk inti atom yang stabil/mantap. Dari hasil inti-inti yang
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN28terbentuk yang bersifat radioaktif sampai diperoleh inti atom yang stabil/mantap, ternyata serangkaian inti-inti atom yangterjadi memiliki nomor massa yang membentuk suatu deret.Karena dalam peluruhan radioaktif hanya pemancaran sinar alpha yang menyebabkan terjadinya perubahan nomor massa inti, maka unsur radioaktif dalam peluruhannya dapat digolongkan dalam 4 macam deret yaitu deret Thorium (4n), deret Neptonium (4n + 1), deret Uranium (4n + 2) dan deret Aktinium (4n + 3). Di mana dari keempat deret tersebut tiga merupakan deret radioaktif alami dan satu deret merupakan deret radioaktif buatan, yaitu deret Neptonium.Data lengkap deret radiaoaktif disajikan di bawah ini.C.RangkumanDari uraian materi di atas, dapat dibuat ramngkuman sebagai berikut1.Reaksi peluruhan merupakan cara untuk menunjukkan perubahan nuklida menjadi nuklida baru dengan melepas partikel radiasi.2.Reaksi fisi adalah pembelahan nuklida berat menjadi dua nuklida lebih ringan dengan produksi energi artikel partikel radiasi.3.Reaksi fusi adalah penggabungan dua nuklida ringan menjadi nuklida lebih berat dengan produksi energi. Reaksi fusi terjadi setiap saat di matahari4.Energi reaksi sebanding dengan perubahan massa sebelum dengan sesudah dengan menggunakan nilai kesetaraan massa dan energi.5.Deret radioaktif mendeskripsikan jejak peluruhan isoop radiaktif dalam berbagai jalan. Empat deret radioaktif yang dikenal adalah deretThorium, Neptonium, Uranium, dan Aktinium
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN29D.Latihan Soal1.Apa yang dimaksud dengan reaksi inti? Apakah sama pengertian reaksi inti seperti reaksi kimia? Jelaskan2.Perubahan apa yang terjadi ketika sebuah nuklida meluruhmelepaskan sinar beta dan sinar alpha pada waktu yang sama?3.Perhatikan reaksi fisi berikut ini𝑛01+𝑈92235→𝑋𝑒54140+𝑆𝑟3894+𝑋Apa nama partikel X?4.Jelaskan ilustrasi fusi nuklir berikut ini! Kemudian tuliskan persamaan reaksi5.Perhatikan reaksi fusi berikut ini𝐻12+𝐻13→𝑛01+𝑋𝐴𝑝𝑎𝑛𝑎𝑚𝑎𝑛𝑢𝑘𝑙𝑖𝑑𝑎𝑋?6.Hitunglah energi yang timbul pada reaksi inti di bawah ini.Bila diketahui massa Uranium = 235,0457 sma, massa barium = 140,9177 sma, massa Kripton= 91,8854 sma, dan massa = netron 1,0087 sma, dan 1 sma setara 931,5 MeV7.Jelaskan dua deret radioaktif dan tuliskan dua perbedaan pada deret tersebut.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN30Jawaban Soal Latihan1.Reaksi inti adalah reaksi yang menujukkan perubahaninti menjadi inti baru dengan cara meluruh, fisi, dan/atau fusi. Reaksi inti tidak sama maknanya dengan reaksi kimia. Reaksi kimia karena adanya ikatan antara elektron, reaksi inti/nuklir ganya menunjukkan perubahan nukleon dalam inti2.Pada peruluhan alpha nuklida kehilangan dua proton dan dua netron dan empat nukleon lepas. Pada peluruhan beta terjadi perubahan netron menjadi proton3.Partike X dikenali dengan mencari jumlah proton dan nukleon dan diperoleh 𝑋02=2𝑛01. Maka X adalah netron.4.Ilustrasi menjelaskan detron (𝐻12)dan tritron (𝐻13)begabung membentuk helium (𝐻𝑒24) dan melepas netron(𝑛01) dan energi.Persamaan reaksi ditulis sebagai berikut.𝐻12+𝐻13→𝑛01+𝐻𝑒+𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖245.Nuklida X dikenali dari jumlah netron dan jumlah nukleon. Jumlah nukleon (bawah) didapat dari kesamaan jumlah, maka hasilnya 1 + 1 –0 = 0. Jumlah nukleon didapat dari kesamaan jumlah bagia atas, maka hasilnya 2 + 3 –1 = 4. Maka lambang nuklida menjadi 𝑋24atau 𝐻𝑒24, yaitu Helium.6.m = msebelum -msesudah= (235,0457+ 1,0087) –(140,9177 + 91,8854 + 3.1,0087= 236,0544 -235,8292 = 0,2252 sma𝐸=𝑚.931𝑀.𝑒𝑉=0,2252𝑥931,5=209,7738𝑀.𝑒𝑉Karena selisih m positif, maka reaksi fusi tersebut menghasilkan energi7.Deret Thorium dan Deret UraniumMembentuk kelipatan 4n dan 4n +2Berakhir pada Pb-208 dan Pb-206E.Penilaian DiriJawablahpertanyaan berikut ini dengan jujur, sadar, dan bertanggungjawab!NoPertanyaanJawabanYaTidak1.Saya mampu menjelaskan perubahan nuklida pada reaksi peluruhan2.Saya mampu membedakan reaksi fisi dan fusi3.Saya mampu menerapkan prinsip reaksi fisi4.Saya mampu menerapkan prinsip reaksi fusi5.Saya mampu menghitung energi reaksi6.Saya mampu membedakan deret radioaktifBila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semuajawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN31EVALUASIPilihlah satu jawaban yang dianggap benar1.Perhatikan nuklida berikut iniNuklida litiam tersebut:(1)Jumlah elektron: 3(2)Jumlah proton: 3(3)Jumlah neutron: 4(4)Massa nuklida: 7Pernyataan yang benar adalah ....a.1, 2, dan 3b.1, 2, dan 4c.1, 3, dan 4d.2, 3, dan 4e.2 dan 32.Berikut ini pernyataan tentang gaya ikat inti.(1)Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak(2)Memiliki jangkauan terbatas(3)Jauh lebih kuat dari gaya elektrostatik(4)Lebih kecil dari gaya gravitasiPernyataan yang benar adalah ....a.1 dan 2b.2 dan 3c.1 dan 3d.2 dan 4e.3 dan 43.Berikut ini cara yang dilakukan oleh nulida tidak stabil agar menjadi stabil melalui peluruhan(1)Melepas neutron dalam inti(2)Melepas proton dalam inti(3)Melepas elektron valensi(4)Melepas proton dan elektronPernyataan yang benar adalah ....a.1 dan 2b.2 dan 3c.1 dan 3d.2 dan 4e.3 dan 44.Sebuah nuklida zXAdengan massa inti K, memiliki defect massa untuk menghasilkan energi ikat inti sebesar....a.{Z.mp+ (A-Z).mn–K}b.{A.mp+ (A-Z).mn–K}c.{(A-Z).mp+ A.mn–K}d.{K -Z.mp+ (A-Z).mn}e.{z.mp+ (A-Z).mn+ K}
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN325.Perhatikan data nuklida 3Li7NoNamaMassa1Proton1,0078 sma2Neutron1,0087 sma3Inti Litium7,0362 smaJika 1 sma setara dengan 931 MeV, maka energi ikat inti 3Li7adalah ....a.17,8 MeVb.18,6 MeVc.19,2 MeVd.20,5 MeVe.21,6 MeV6.Perhatikan beberapa nuklida berikut(1)6C12dan 6C14(2)6C14 dan 7N14(3)6C13 dan 7N14(4)1H3 dan 2He4Contoh pasangan isoton yang benar adalah ....a.1 dan 2b.2 dan 3c.1 dan 3d.2 dan 4e.3 dan 47.Perhatikan reaksi peluruhan berikut ini.6C14→6C12+ X + 00X adalah partikel radiasi dalam bentuk ...a.Sinar alphab.Sinar betac.Neutrond.Positrone.Deutron8.Perhatikan grafik peluruhan isotop radioaktif berikut ini.Agar massa isotop yang tersiswa tinggal 12,5 gram, maka waktu yang diperlukan adalah ....a.15 menitb.30 menitc.60 menitd.75 menite.90 menit
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN339.Isotop C14yang ditemukan pada batuan di gunung padang Cianjur ternyata tinggal 12,5%. Jika waktu paro isotop C145600 tahun, maka umur situr Gunung Padang diperkirakan sekitar ....a.22400 tahunb.16800 tahunc.11200 tahund.7200 tahune.5600 tahun10.Perhatikan reaksi nuklir berikut(1)92U235+ 0n1→54Xe235+ 38Sr94+ 20n1(2)1H3+ 1H3→2He4+ 0n1(3)7N14+ 2He4→8O17 + 1H1(4)2α4+ 7N14→8O17+ 1p1(5)1H2+ 1H2→1H3+ 1H1Yang termasuk reaksi fusi adalah ....a.1 dan 3b.2 dan 5c.3 dan 5d.4 dan 5e.1 dan 411.Perhatikan manfaat radioisotop berikut ini.(1)I123untuk deteksi gangguan ginjal(2)C14untuk deteksi ketidaknormalan diabetes dan anemis(3)Ti201untuk deteksi kebicoran di bawah tanah(4)Fe59untuk scanning Limpa Pernyataan yang benar adalah ....a.1 dan 2b.2 dan 3c.1 dan 3d.2 dan 4e.3 dan 412.Perhatikan komponen reaktor nuklir dan fungsinya(1)Meoderator untuk memperlambat laju neutron(2)Batang kendali untuk mengatur jumlah neutroan(3)Perisai untuk menahan radiasi dari luar(4)Pendingin air untuk memindahkan kalor keluar reaktorPernyataan yang benar adalah ....a.1, 2, dan 3b.1, 2, dan 4c.1, 3, dan 4d.2, 3, dan 4e.1, 2, 3, dan 4
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3413.Berikut ini adalah kegunaan reaktor(1)Sebagai penghasil energi listrik(2)Memproduksi isotop radioaktif(3)Untuk melakukan penelitian(4)Membuat senjata nuklirKegunaan reaktor nuklir di Indonesia adalah ....a.1, 2, dan 3b.1, 2, dan 4c.1, 3, dan 4d.2, 3, dan 4e.1, 2, 3, dan 414.Perhatikan pernyataan tentang partikel radioaktif(1)Sinar alpha memiliki daya tembus terkecil(2)Sinar beta memiliki daya ionisasi terkecil(3)Sinar alpha merupakan inti helium(4)Sinar gamma memiliki daya tembus terbesarPernyataan yang benar adalah ....a.1 dan 2b.2 dan 3c.1 dan 3d.2 dan 4e.3 dan 4
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN35KUNCI JAWABAN1.E2.B3.A4.A5.D6.E7.C8.E9.B10.B11.A12.B13.A14.E
Modul _Fisika_Kelas_12_ KD_3.10@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN36DAFTAR PUSTAKADouglas,Giancoli, C. 2005. Physics: Principle and Application.Pearson Education Malaysia, Pte. Ltd.Finn,Alons,. 1980. Fundamental University Physics. New York: Addison Wesley Publishing Company, Inc. Palupi,Dwi Satya, Suharyanto. Fisika 3 untuk SMA dan MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.https://katadata.co.id/https://images.app.goo.gl/USWB5c4FMqdCUGFg9https://images.app.goo.gl/EFJ9uHLjPnq8wop87https://images.app.goo.gl/URxoBae9crMA5Ke39