reaksi nuklirayy.docx

8/16/2019 reaksi nuklirayy.docx

1/24

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang Setiap atom memilikiinti atom yangdikelilingiolehelektron-elektron yangbergerakdalamorbitnyamasing-

masing.didalamsetipinti atom tersebut (11H)terdapatduajenispartikelyaitu protondanneutron.beberapa atom memilikiinti atomyang tidakstabil,yangsewaktu-waktudapatmengemisikanpartikeldanataugelombangradiasielektromagnetig yangterjadisecaraspontan.

Fenomenasepertiini didalamkimiaintidikenalsebagairadioaktitas.!at yang mengandunginti yangtidakstabildisebut"atradioakti#.semuaunsuryang memilikinomorataodiatas $%merupakan"atradioakti#.contohnya,isotope &o-

'1,a-''*,dan +-'%.

nti yangtidakstabilakanmengemisikanpartikel-partikeltertentumelalui proses yang di

1


2/24

sebutsebagai /0S 2 atau /0S+03.eaksiintiberbedadenganreaksikimiapadaumu

mnya.reaksiintimenyagkutperubahanpadasusunanintiatomnyasedangkanreaksikimiahanyamelibatkanperubahanelektronpadakulit atomuntukpembentukanataupemutusanikatankimia.

2elahdiketahuibahwa atom terdiriatasinti

atom danelektron-elektron yangberedarmengitarinya.eaksikimiabiasa(sepertireaksipembakarandanpenggaraman),hanyamenyangkutperubahanpadakulit atom,terutamaelektronpadakulitterluar,sedangkaninti atom tidakberubah.eaksi yangmenyangkutperubahanpadaintidisebutreaksiintiataureaksinuklir (nukleus4inti). eaksinuklirada yangterjadisecaraspontanataupunbuatan.eaksinuklirspontanterjadipadainti-inti atom yangtidakstabil.!at yangmengandungintitidakstabilinidisebut"atradioa

kti#./dapunreaksinuklirtidakspontandapatterjadipadainti yang stabilmaupun,inti yangtidakstabil.eaksinuklirdisertaiperubahanenergiberuparadiasidankalor.5erbagaijenisreaksinuklirdisertai

2


3/24

pembebasankalor yang sangatdasyat,lebihbesardanreaksikimiabiasa.

1.2 Rumusan masalah1. /pa yang di maksud

dengannergetikaeaksinti 6

'.5agaimana7ekanismenergetikaeaksinti6

1.3 Tujuan5erdasarkan rumusan masalah yang telah

dikemukakan diatas, maka tujuan penulisanyang ingin dicapai adalah sebagai berikut 8

1. +ntuk mengetahui apa itunergetikareaksi inti.

'. +ntuk mengetahui mekanismenergetikaeaksinti.

3


4/24

BAB II

PEBAHA!AN

2.1 Energet"kaReaks"Int"9alamsika, inti atom

disebutjuganuklir.:adinuklirmerupakanbagianyang sangatkecildari atomdimanamassasuatu atom terpusatkan.Setiapperistiwa yangberkaitandengannuklirselaluterjadididalaminti atom.:ikaduaintisalingberdekatan,penyusunankembalinukleondapatterjadisehin

ggaterbentuksatuataulebihintibaru . &rosessepertiinidisebutreaksinuklir.9alambahasasederhananyareaksinukliradalahreaksi yang terjadidalaminti atom.nergi yangdikeluarkanolehinti atom

4


5/24

padasaatterjadinyareaksiintidisebutenerginuklir.&adaprinsipnyasebuahreaksidapatmelibatkanlebihdariduapartikel yang bertabrakan.

eaksiiniialah proses yangterjadiapabilapartikel-partikelnuklir(nukleonatauinti) salingmengadakankontak.eaksinuklirdapatditulisdenganpersamaan8

x+ X→Y + y (1)

; adalahintiawal, < intiakhir, sedang adanb masing-masingadalahpartikeldatangdanyang dipancarkan. /pabilasuatupartikel aditembakkanpadainti ;,makaadabeberapakemungkinan yang terjadi,yaknihamburanelastik,

hamburaninelastikdanreaksiinti.


6/24

neutron.&ersamaanreaksinukliriniadalah

Be+ He → N + n01

7

14

2

4

4

9

(%)

nergi reaksi inti yang timbul diperolehdari penyusutan massa inti, yaitu perbedaan

jumlah massa inti atom sebelum reaksidengan jumlah massa inti atom sesudahreaksi.

Suatu reaksi inti membutuhkan penggunaankesetaraan massa dan energi yangdirumuskan oleh /lbert instein

4 mc'

5ila massa nuklida yang tepat diketahui,

kita dapat menghitung energi reaksi intidengan menggunakan rumus diatas.3ambang m menyatakan perubahan massabersih (dalam satuan kg), sedangkan c adalahkecepatan cahaya(dalam meter?detik). nergi dinyatakan dalam :oule. /pabila semua

massa inti atom dinyatakan dalam sma(satuan massa atom), maka energi total yangdimiliki massa sebesar 1 sma setara denganenergi sebesar @%1 7eA (1 sma 4 1,** B 1-

6


7/24

'C kg, c 4 % B 1$ m?s dan 1 eA 4 1.* B 1-1@ :oule)

9alam reaksi inti, energi seringkalidilepaskan atau diserap. Suatu reaksimelepas energi berarti energi kinetik partikel-partikel setelah reaski lebih besar dari energikinetik partikel-partikel sebelum reaski.&enambahan energi ini datang daripengubahan energi diam menjadi energi

kinetik. :umlah energi yang dilepas diukuroleh nilai D reaksi inti, yang didenisikansebagi selisih antara energi kinetik akhir danawal.

9alamreaksinuklirberlakuHukum0ekekalannergi.9enganmenggunakan system

koordinatlaboratorium (3/5 coordinatsystem ) jika adalah energy awaldanadalahenergiakhir.

2.2 !"stem#$$r%"natLab$rat$r"um &!#L' :ikainti target

dianggapdalamkeadaandiam,

dinamakansistemlaboratorium./nalisisreaksiyang terjadibilanukleon yangbergerakatauintimenumbukinti lain yangdiambisadisederhanakandenganmemakaisistemkoordinat yang

7


8/24

bergerakdenganpusatmassapartikel yangbertumbukan. :ikapartikelbermassam/danberkelajuan E

datangpadasebuahpartikeldiambermassam5 jikadilihatdaripengamatdalamlaboratorium.9alamreaksinuklirberlakuHukum0ekakalannergi.9enganmenggunakansistemkoordinatlaboratorium ,

jikaiadalahenergiawaldan# adalahenergiakhirmaka 8

Ei= K x+m x c2+ K X + M X c

2

() Ef = K Y +mY c

2+ K y+ M y c2

()

Ei= E f (*)

Substitusikanpersamaan () dan ()ke(*)sehinggadiperoleh8

K x+m x c2+ K X + M X c2= K Y +mY c2+ K y+ M y c2

[ ( K Y + K y )−( K X + K x ) ]=[ ( M X +m x )c2−( M Y +m y )c2 ] (C)

Harganilaibersih (net)darienergikinetikdisebutenergidisintegrasiata

8


9/24

unilai Ddarisistemlaboratoriumdapatdijabarkansebagaiberikut 8

Q=( K Y + K y)−( K X + K x ) ($)

Harga D inijugasamadenganQ=( M X +m x )c

2−( M Y +m y)c2

(@)

9alamkenyataannyatidakmudahmengukur

energy recoil dariintihasil K Y

, karena geraknyayang lambat. +ntuk itu diperlukan carasebagai berikut. :ika sesudah reaksi inti recoil

< membuat sudut ∅ dengan arah mula-muladan partikel y membuat sudut θ , denganmenggunakan hokum kekekalan momentum,

mengeliminasi

K Y

dan mengambil

K X =0

akandiperoleh

9

Pysin G

vy

x

PycosGθvx

PY cos

mx MX

PY sin MY

VY

a.(sebelm ! b.(ses"a# !


10/24

Iambar @.1 reaksiintidalam system

koordinatlaboratorium (a)sebelumreaksiinti, (b) sesudahreaksiinti&awal4 &akhir&adaarahsumbu =&= J &; 4 &y J & <m x v x+0=m y v y cosθ+ M Y V Y cos ϕ (1)

M Y V Y cos ϕ=m xv x−m y v y cosθ (11)

&adaarahsumbu y

0=m y v ysinθ− M Y V Y sinϕ

(1') M Y V Y sin ϕ=m y v ysinθ

(1%)&ersamaan (11) dan (1%) di kuadratkan,maka8

M ¿m¿¿¿¿

M Y 2

V Y 2

cos2

ϕ=m x2

v x2−2m x v xm y v ycos θ+m y

2

v y2

cos2

θ (1) M ¿

m y v ysinθ¿2

¿¿

1$


11/24

M Y 2

V Y 2

sin2

ϕ=m y2

v y2

sin2

θ

(1)

3alupersamaan (1) dan (1) dijumlahkan,maka8

M Y 2

V Y 2

cos2

ϕ=m x2

v x2−2m x v xm y v ycos θ+m y

2

v y2

cos2

θ

M Y 2

V Y 2

sin2

ϕ=m y2

v y2

sin2

θ

M Y 2

V Y 2cos

2

ϕ+ M Y 2

V Y 2sin

2

ϕ=m x2

v x2−2m x v x m y v ycos θ+m y

2

v y2cos

2

θ+m y2

v y2sin

2

θ

M Y 2 V Y 2 (cos2ϕ+sin2ϕ)=m x2 v x2−2m x v x m y v y cosθ+m y2 v y2(cos2 θ+sin2 θ)

M Y 2

V Y 2=m x

2

v x2+m y

2

v y2−2m x v x m y v ycosθ (1*)

9enganmenggunakanhubungan 8

40 P

2

2m= K

m x2

v x2

2m x= K x

2m x K x=m x2

v x2

, 2m y K y=m y2

v y2

, 2 M Y K Y = M Y 2

V Y 2

7akapersamaan (@.1*) menjadi8

M Y 2

V Y 2

=m x2

v x2

+m y2

v y2

−2m x v x m y v ycosθ

2 M Y K Y =2m x K x+2m y K y−2m x v x m y v ycosθ

11

%


12/24

m x K x2¿¿

2m y K y ¿1

2cosθ

¿

¿ K Y =

m x K x M Y

+m y K y

M Y −¿

4 m x K x m y K y ¿1

2cosθ

¿¿

K Y =m x K x

M Y +

m y K y

M Y −¿

m x K xm y K y ¿1

2cosθ

K Y =m x K x

M Y +m y K y

M Y −

2

M Y ¿

(1C)

9imana Q=( K Y + K y)−( K X + K x )

ilai D darireaksiuntuk K X =0 adalah

Q=( K Y + K y)− K x

K Y =Q− K y+ K x

(1$)

Substitusikanpersamaan (1$) ke (1C),sehingga8

m x K x m y K y ¿1

2cosθ

Q− K y+ K x=m x K x

M Y +

m y K y

M Y −

2

M Y ¿

12


13/24

m x K xm y K y ¿1

2cosθ+ K y− K x

Q=m x K x

M Y +m y K y

M Y −

2

M Y ¿

m x K xm y K y ¿1

2cosθ

Q= K y(1+ m y M Y )− K x(1− m x

M Y )− 2

M Y ¿

(1@)

&ersamaan (1@)diatasmerupakanpersamaanumumuntukreaksinuklir.:ikanilai D positi#disebutreaksi e=oergic

danjika negatiEe disebutreaksi endoergic.

2.2!"stem#$$r%"natPusat assa &!#P' :ikapartikelsebelumtumbukandansetelahtu

mbukanmasingmemiliki total momentumnol, makasistem yangdigunakanadalahsistempusatmassa.

eaksiintidalamsuatueksperimenbiasanyadianalisismenggunakansistempusatmassa.9alamsistempusatmassa,besarnyakecepataninti targetEcEcmdanbesarnyakecepatanpartikeldatangE =K.

13

vy&

myMXvcvx 'vc

(a!sebelm (b!ses"a#

VY

mx

MY


14/24

Iambar @.' eaksiintidalam systemkoordinatpusatmassa, (a) sebelumreaksiinti,

(b) sesudahreaksiinti!ebelumTumbukan

E=K4 E=LEc9enganmensyaratkanjumlahmomentum

inti target danpartikeldatangsamadengannoldi pusatmassa, maka8

M X vc+m x v x' =0

v

(¿¿ x−vc)=0− M X vc+m x¿

m x v x= M X vc+m x vc

M

(¿¿ X +m x)vcm x v x=¿

vc= m x v x

M X +m x

(@.'@)

:ikakecepatan m x

dan M x

dalam S0&7 adalahv x

'

dan V X '

, diperoleh8

v x' =v x−vc=v x−

m x v x

M X +m x=v x ( M X +m x)

M X +m x− m xv x

M X +m x

14


15/24

v x' =

v x M X

M X +m x+ v xm x

M X +m x−

m x v x

M X +m x

v x' =

M X

M X +m xv x

(@.%)

9an V X ' =v x−vc=

−m x M X +m x

v x

(@.%1)nergikinetikkeduapartikelmasing-

masingadalah

K x' =1

2m x v x' 2=

1

2m x

( M X

M X +m xv x

)2

=( M X

M X +m x )2

K x (@.%')

K X ' =

1

2 M X V X

' 2=1

2 M X ( −m x v x M X +m x )

2

=1

2 M X

m x2

v x2

( M X +m x )2

K X ' =

m x M X

( M X +m x )2 K x

(@.%%)

nergi kinetic total sebelumtumbukan K i'

adalah

K i' = K x

' + K X ' =( M x M X +m x )

2

K x+ m x M X

( M X +m x)2 K x

/taum x+¿ M X M x+m x

¿ K i

' = K x M X

M X +m x¿

K i' =( M X M X +m x ) K x (@.%)

15


16/24

!esu%ahTumbukan0ecepatan m y dan M Y

sesudahtumbukanadalah v y ' dan V

Y ' danenergi total sistem adalah K f

'

. 9ari

hukumkekekalan momentum diperoleh8m y v y

' = M Y V Y '

(@.%)nergikinetik m y dan M Y masing-masing

adalah K y

'

dan K Y

'

. K y

' =1

2m y v y

' 2

(@.%*)

K Y ' =

1

2 M Y V Y

' 2=1

2 M Y ( m y M Y v y

' )2

= m y

M Y K y

' 2

(@.%C)

nergikinetik total adalah K f

' = K y' + K Y

' =1

2m y v y

' 2+1

2 M Y V Y

' 2

(@.%$)

Hubungan K i'

dan K f ' adalah

K i ' = K f ' −Q

(@.%@)

9enganmensubtitusikanpersamaan (@.%)

ke(@.%@)maka8

( M X M X +m x ) K x= K f ' −Q

16


17/24

K f ' =Q+( M X M X +m x ) K x

¿Q+ K x

(1−1+

M X

M X +m x )¿Q+ K x( M X +m x− M X −m x+ M X M X +m x )

K f ' =Q+ K x(1− m x M X +m x ) (@.)

7embandingkan K f ' dan K

f

denganmenggunakanhubungan8

K f =Q+ K x (@.1)

9iperolehenergikinetik K y ' dan K Y '

K y' =

M Y M

Y

+m y

[Q+

(1−

m x M

X

+m x

) K x

](@.')

K Y ' =

m y M Y +m y [Q+(1−

m x M X +m x) K x] (@.%)

Sehinggadiperolehhubunganenergikinetikpusatmassasebelumdansesudahtumbukandenganenergikinetik K x dalam S03.

K c (sebelum)=( m x M X +m x ) K x (@.)

17


18/24

K c (sesudah)=( m y M Y +m y ) K x (@.)

2.3 Energ"AmbangUntukReaks"En%$erg"(

nergiambangadalahenergi minimumyang diperlukanolehreaksiendoergic.Sebuahpartikel m x bergerakmendek

atipartikel M X yang diam, dengankecepatan Edalam S03, energy dalam S07.

K i' =

1

2m¿v

2

(')

9imana m¿ adalahmassareduksi.

M

(¿¿ X +m x )

m¿=m x M X ¿

nergy yang diperlukandalam S0&7untukreaksi endoergic adalah

K i' ≥|Q|

/tau

1

2

m¿v2

≥|Q|

M

(¿¿ X +m x)v2

≥|Q|1

2

m x M X ¿

18


19/24

1

2m x v

2

≥m x+ M X

M X |Q|

1

2

m x v2

≥

(1+

m x

M X

)|Q|

2etapi K x=1

2m x v

2

4 energikinetik

9alam S03, karenaitu

K x ≥

(1+

m x

M X )|Q|

9engandemikian

nergiambang 4 ( K x)min=(1+ m x

M X )|Q|

('1)

Hasil yangsamadapatdiperolehdenganmenggunakanS038

√ K y=a √ a2+b ('')

9imana8

a=√ m x m y K x( M Y +m y )

cosθ ('%)

b= K x ( M Y −m x)+Q M Y

( M Y +m y )

(')

19


20/24

+ntuk K x !0 , maka8a!0 dan b !

Q M Y

( M Y +m y )

0arena D negatiEe, maka (a2

+b ) akannegatiEe. niberarti √ K y adalah imaginer, K y

yang bernilai negatiEetidakmempunyaiartisis.0arenaitureaksiendoergictidakakanterjadijikatidakcukupenergi.

9enganmeningkatkan energy kinetic K x

,reaksiakanterjadipadasuatuharga

minimumdengankondisi (a2+b )=0 yaitu8

( K x)θ=−Q [ M Y +m y

M Y +m y−m x−( m x m y M Y )sin2

θ ] (') :ikapartikelhasil m y diamatipadasudut θ=0 ,

iniakanmemberikan

( K x)min=−Q[ M Y +m y M Y +m y−m x ] ('*)

9enganmenggunakanrelasi

M X +m x= M Y +m y+Q

c2

9iperoleh8

2$


21/24

( K x)min=−Q[ M X +m x−Q

c2

M X −Q

c2 ] ('C)

0arena energy ekiEalendari M X

biasanyasangatbesardibandingkandengan Dmakapersamaandapatditulis8

( K x)min=−Q[ M X +m x M X ]=−Q [1+ m x

M X ] ('$)

:ika energy partikeldatangsamadenganenergy ambang,partikelhasilakandipancarkanpadasudut θ=0 denganenergy8

K y=( K x )minm x m y

(m y+ M Y )2 ('@)

9alam system laboratorium energy kinetictotal timbuldari energy kinetic partikeldatang8

K lab=1

2m x v x

2

(%)

9alam system pusatmassaatau >enter o#7ass >oordinate System (>7>S),

keduapartikeldaninti( =dan ; ) bergerakdanmember kontribusipada energy kinetic total8

K cm=1

2m x (v−V )

2+1

2 M X V

2=( M X M X +m x ) K lab (%1)

21


22/24

9imana Aadalahkecepatanpusatmassabesarnyaadalah

V =

( m x

M X +m x )v x

(%')

:ika D berharap negatiEe diperlukan energyagar reaksidapatberlangsungsebesar8

K cm+Q≥0 (%%)

BAB III

PENUTUP

3.1 #E!IPULANa. reaksinukliradalahreaksi yang

terjadidalaminti atom. nergi yangdikeluarkanolehinti atompadasaatterjadinyareaksiintidisebutenerginuklir.

22


23/24

&adaprinsipnyasebuahreaksidapatmelibatkanlebihdariduapartikel yang bertabrakan.

b. 5esarnergi yang

dihasilkanoleheaksiukliradalah

Q=( K Y + K y)−( K X + K x )

Harga D inijugasamadenganQ=( M X +m x )c

2−( M Y +m y)c2

3.2 !ARAN

Semogamakalahiniberman#aatbagipembaca,makalahinijauahdarikesempurnaan.+ntukitupenulismengharapkankritikdan sarandari pembaca.

23


24/24

DA)TAR PU!TA#A

5eiser, /. 1@$1. Konsep Fisika Modern. :akarta8 rlangga.

5undjali, 5unbun. (''). Kimia Inti. 5andung

8 &enerbit 250rishna & >andra,.'11.Kimia inti.bandung825

24

Documents

reaksi nuklirayy.docx