Perbedaan Antara Massa Inti Dengan Massa Partikel Penyusunnya Berkaitan Dengan

Perbedaan Antara Massa Inti Dengan Massa Partikel Penyusunnya Berkaitan Dengan

Mari kita perhatikan isotop \({}_2He^4 \). Inti atom helium ini mengandung dua proton dan dua neutron. Maka massa total partikel penyusun inti adalah

\( M = 2 m_p + 2 m_n = 2 \times 1,00727647 + 2 \times 1,008665 \)

\( = 4,03188294 \) sma

Namun hasil pengukuran menunjukkan bahwa massa inti \({}_2He^4 \) hanyalah \( 4,002603 \). Lihat Gambar 311.1 sebagai ilustrasi.

Gambar 311.1 Dua proton dan dua neutron membentuk inti helium. Massa inti lebih kecil daripada jumlah massa dua proton dan dua neutron terpisah.

Mari kita lihat satu contoh lagi yaitu isotop \({}_{26}Fe^{56} \). Inti atom besi ini mengandung 26 proton dan 30 neutron. Maka massa total partikel penyusun inti adalah

\( M = 26 m_p + 20 m_n = 26 \times 1,00727647 + 30 \times 1,008665 \)

\( = 56,44913822 \) sma

Namun hasil pengukuran menunjukkan bahwa massa inti \({}_{26}He^{56} \) hanyalah \( 55,934942 \).

Tampak dari dua contoh di atas

massa inti lebih kecil daripada jumlah massa proton dan neutron menyusun inti
. Dan memang-semua inti atom memiliki sifat demikian? Mengapa?

Energi Ikat Inti

Dalam inti atom, proton dan neutron terikat sangat kuat. Sangat sulit melepas satu partikel pun dalam inti atom. Jadi, dalam inti atom terdapat energi ikat yang sangat kuat.

Inti berarti, energi total inti atom lebih rendah daripada energi total proton dan neutron terpisah sebelum menyatu membentuk inti. Berapakah besarnya perbedaan energi total tersebut? Energi ini kita hitung dengan persamaan kesetaraan massa dan energi dari Einstein.

Jumlah proton penyusun inti adalah \( Z \) dan jumlah neutron adalah \( N = A-Z \). Dengan demikian, massa total proton dan neutron terpisah sebelum membentuk inti atom adalah

\( M_i = Z m_p + (A-Z) m_n \)

Energi total proton dan neutron sebelumnya membentuk inti adalah

Baca :   Pak Bagus Meminjam Uang Di Bank Sebesar

\( E_i = M_i c^2 \)

\( = (Z m_p + (A-Z) m_n)c^2 \)

Massa inti atom (setelah proton dan neutron terikat) adalah \( M_f \). Dengan demikian, energi inti atom adalah

\( E_f = M_f c^2 \)


Energi ikat inti

didefinisikan sebagai

\( E_b = E_i – E_f = (Z m_p + (A-Z) m_n)c^2-M_f c^2\)

\( = \Delta M c^2\)

dengan

\( \Delta M = (Z m_p + (A-Z) m_n)-M_f\)

Dari sini dapat kita simpulkan bahwa

kehilangan massa ketika proton dan neutron membentuk inti menjadi energi ikat inti tersebut
.

Contoh, kehilangan massa ketika inti helium dibentuk oleh dua proton dan dua neutron adalah

\( \Delta M = 4,03188294 – 4,002603 = 0,02927994 \) sma

\( = 0,02927994 \times 1,66054 \times 10^{-27} = 4,86205 \times 10^{-29} \) kg

Energi ikat inti \({}_2He^4 \) adalah

\( E_b = \Delta M c^2 = (4,86205 \times 10^{-29}) \times (3 \times 10^8)^2 \)

\( = 4,37585 \times 10^{-12} \) J.

Ini adalah energi yang sangat besar. Energi ikat elektron pada atom hidrogen hanyalah \( 2,17231 \times 10^{-18} \) atau \( 13,56 \). Ini berarti, energi ikat inti atom \({}_2He^4 \) kira-kira sama dengan 2 juta kali energi ikat elektron pada tom hidrogen.

Satuan MeV

Supaya penulisan energi ikat tidak terlalu merepotkan, maka para ahli sering menggunakan satuan
mega electron volt
atau
juta elektron volt
(MeV) untuk menyatakan nilai energi ikat inti. Mengapa menggunakan satuan ini? Karena energi ikat inti ada di daerah tersebut. Dengan demikian, dalam satuan MeV, nilai energi ikat dinyatakan dalam angka-angka sederhana.

Berapakah 1 MeV? Mari kita hitung.

Kita mulai dari definisi energi 1 eV = \( 1,602 \times 10^{-19} \) J. Dengan demikian 1 MeV = \( 10^6 \times (1,602 \times 10^{-19}) = 1,602 \times 10^{-13} \) J.

Baca :   Sebuah Bandul Digetarkan Selama 1 Menit Sehingga Menghasilkan 40 Getaran

1 MeV = 1,602 x 10-13
joule

Dalam satuan ini maka energi ikat inti atom helium adalaj \( [latex] = (4,37585 \times 10^{-12} )/ 1,602 \times 10^{-13} \) \( = 27,315 \) MeV.

1 sma = berapa MeV kah?

Ketika kita menghitung energi ikat maka kita lakukan perhitungan kehilangan massa. Satuan massa tersebut umumnya adalah sma. Setelah itu kita ubah ke dalam satuan kilogram. Kemudian kita hitung energi menggunakan persamaan Einstein dan diperoleh energi dalam satuan joule. Kemudian kita ubah satuan joule ke dalam satuan MeV. Jadi, tampak bahwa langkah yang ditempuh cukup panjang.

Untuk menghindari langkah yang panjang tersebut, akan lebih tertolong apabila kita hitung dulu energi dalam satuan MeV yang setara dengan 1 sma. Nah, begitu kita telah mendapatkan kehilangan massa dalam satuan sma maka kita tinggal mengalikan dengan besaran ini dan diperoleh energi dalam satuan MeV.

Karena 1 sma = \( 1,66054 \times 10^{-27} \) kg maka energi yang terkait dengan massa ini adalah \( (1,66054 \times 10^{-27}) \times (3 \times 10^8)^2 =  1,49449 \times 10^{-10} \) J. Dalam satuan MeV maka energi ini adalah \( 1,49449 \times 10^{-10}/1,602 \times 10^{-13} \) \( =933 \) MeV.

1 sma setara dengan 933 MeV?

Contohnya kita ingin menghitung energi ikat inti Mari kita lihat lagi isotop \({}_{26}Fe^{56} \). Perubahan massa ketika proton dan neutron membentuk inti  \( \Delta M = 56,44913822 – 55,934942  = 0,51419622 \) sma. Dengan demikian, energi ikat inti \({}_{26}Fe^{56} \) adalah \( E_b = 0,51419622 \times 933 = 479,75 \) MeV.

Jika merasa bermanfaat, silakan share dan like:

Perbedaan Antara Massa Inti Dengan Massa Partikel Penyusunnya Berkaitan Dengan

Sumber: http://profmikra.org/?p=4589

Baca :   1 3 4 5 16 9

Check Also

Harga Beras 10 Kg Di Pasar

Harga Beras 10 Kg Di Pasar 4 menit Kamu pasti sudah sering sekali mendengar ungkapan, …