Perubahan suatu inti atom menjadi inti atom lain yang disertai timbulnya energi disebut dengan reaksi inti. Besar energi yang dihasilkan pada reaksi inti sama dengan massa yang hilang atau defek massa yaitu nilai energi ikat inti yang menjaga inti atom berada pada posisi dan bentuknya. Satuan yang digunakan untuk menyatakan massa atom adalah atomic mass unit (amu) atau satuan massa atom (sma). Satuan energi yang dihasilkan pada reaksi inti adalah Mega elektron Volt (MeV), dengan nilai 1 sma = 931 MeV.
Sebuah atom memiliki inti atom yang terdiri dari proton dan neutron, di mana inti atom tersebut dikelilingi oleh elektron. Bayangannya, menjumlahkan massa proton dan neutron akan menghasilkan massa yang sama dengan massa total inti atom. Faktanya, total massa inti memiliki perbedaan dengan jumlah massa proton dan massa neutron. Di mana total massa inti lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron (minti < Σmproton + Σmneutron). Perbedaan antara total massa inti dan jumlah massa proton dan neutron dari suatu inti atom dinyatakan dalam defek massa (Δm).
Baca Juga: Waktu Paruh Peluruhan Aktivitas Radioaktif
Bagaimana cara menghitung energi yang dihasilkan pada reaksi inti? Apa rumus untuk menghitung besar energi yang dihasilkan pada reaksi inti? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
3 Jenis Reaksi Inti
Ada tiga jenis reaksi inti yaitu reaksi reaksi nuklir, reaksi fisi (pembelahan), dan reaksi fusi (penggabungan).
1) Rekasi Nuklir
Rekasi nuklir dapat terjadi melalui penembakan partikel berenergi tinggi pada inti sasaran dengan. Akibat dari penembakan partikel dapat terbentuk unsur lain, misalnya 92U235 (Uranium: nomor atom = 92 dan nomor massa = 235) yang ditembak dengan sebuah neutron (0n1) dapat terbelah menjadi 56Ba141 (Barium) dan 36Kr92 (Kripton).
Persamaan reaksi yang sesuai dengan reaksi penembakan 92U235 dengan neutron sesuai pada reaksi berikut.
Hukum yang berlaku pada reaksi nuklir meliputi hukum kekekalan nomor atom, hukum kekelan nomor massa, dan hukum kekekalan massa-energi.
Nilai energi (Q) dapat bernilai positif atau negatif, di mana nilainya ditentukan dengan hukum kekekalan massa-energi. Ketika Q bernilai positif maka reaksi yang terjadi adalah eksoterm (pembebasan energi). Sedangkan saat nilai Q bernilai negatif maka reaksi yang terjadi adalah endoterm (penyerapan energi).
2) Reaksi Fisi (Pembelahan Inti)
Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan. Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi sangat dahsyat seperti pada bom atom atau bom nuklir. Di mana reaksi fisi pada bom atom terjadi fenomena yang disebut reaksi berantai tak terkendali (uncontrolled chain).
Agar energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan maka perlu upaya untuk mengendalikan reaksi yang terjadi. Upaya untuk mengendalikan reaksi fisi dapat dilakukan melalui pengendalian jumlah neutron yang menumbuk inti dan memperlambat reaksi.
Contoh reaksi fisi terdapat pada penembakan 92U235 dengan sebuah neutron yang menghasilkan 56Ba141, 36Kr92, 3 neutron, dan sejumlah energi. Contoh lain dari reaksi fisi adalah penembakan 92U235 dengan sebuah neutron yang menghasilkan 54Xe140, 38Kr94, 2 neutron, dan sejumlah energi.
3) Reaksi Fusi/Penggabungan
Rekasi fusi adalah reaksi penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Pada reaksi fusi juga dapat terjadi reaksi berantai yang mampu menghasilkan energi sangat dahsyat. Contoh dari reaksi fusi terdapat pada energi matahari yang berasal dari penggabungan inti-inti hidrogen menjadi inti helium.
Baca Juga: Hukum Kekekalan Momentem
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan energi yang dihasilkan pada reaksi inti di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan cara menghitung energi yang dihasilkan pada reaksi inti. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Perhitungan Energi yang Dihasilkan pada Reaksi Inti
Diketahui massa sebuah inti atom 6C12 = 12,0000 sma; massa proton = 1,0078 sma; dan massa neutron 1,0087 sma. Besarnya defek massa pada pembentukan inti 6C12 adalah ….
A. 0,099 sma
B. 1,078 sma
C. 6,047 sma
D. 6,052 sma
E. 12,099 sma
Pembahasan:
Besar defek massa pada pembentukan 6C12 dapat dihitung dengan menghitung selisih massa inti atom dengan jumlah massa proton dan neutron. Inti atom C memiliki nomor massa = jumlah proton = jumlah neutron = 6. Jumlah massa proton dan massa neutron atom C dapat dihitung seperti pada penyelesaian berikut.
Menghitung jumlah massa proton dan neutron:
Σmp + Σmn = 6 × mp + 6 × mn
= 6 × 1,0078 + 6 × ,0087
= 6,0468 + 6 × 1,0522
= 12,099 sma
Diketahui bahwa massa sebuah inti atom 6C12 = 12,0000 sma dan jumlah neutron proton dan proton atom C sama dengan Σmp + Σmn = 12,099 sma. Jadi, defek massa pada pembentukan inti 6C12 sama dengan (Σmp + Σmn) ‒ minti = 12.099 ‒ 12.000 sma = 0,099 sma.
Jawaban: A
Contoh 2 – Perhitungan Energi yang Dihasilkan pada Reaksi Inti
Perhatikan reaksi inti: 13Al27 + 2He4 → 14Si30 + 1H1 + Q
Diketahui:
13Al27 = 26,9901 sma
2He4 =4,0039 sma
14Si30 = 29,9833 sma
1H1 = 1,0081 sma
Jika 1 sma = 931 MeV maka nilai energi yang dihasilkan pada reaksi inti adalah ….
A. 0,0025 MeV
B. 2,4206 MeV
C. 4,2753 MeV
D. 6,5432 MeV
E. 9,3751 MeV
Pembahasan:
Besar energi yang dihasilkan pada reaksi inti sama dengan jumlah energi yang setara dengan massa yang hilang atau defek massa pada reaksi inti. Sehingga untuk mengetahui energi yang dihasilkan perlu menghitung defek massa terlebih dahulu.
Besar defek massa sama dengan massa reaktan (reaksi sebelah kiri) dikurangi massa produk (reaksi sebelah kanan).
Menghitung defek massa (Δm):
Δm = (m 13Al27 + m 12He4) ‒ (m 14Si30 + m 1H1)
= (26,9901 + 4,0039) ‒ (29,9833 + 1,0081)
= 30,9940 ‒ 30,9914
= 0,0026 sma
Menghitung energi yang dihasilkan (dalam MeV):
1 sma = 931 MeV
0,0025 sma = 0,0026 × 931 MeV = 2,4206 MeV
Jadi, nilai energi yang dihasilkan pada reaksi inti adalah 2,4206 MeV.
Jawaban: B
Baca Juga: Perkembangan Teori Atom
Contoh 3 – Perhitungan Energi yang Dihasilkan pada Reaksi Inti
Perhatikan reaksi inti di bawah ini!
X pada reaksi di atas adalah ….
A. proton
B. elektron
C. deutron
D. partikel alfa
E. triton
Pembahasan:
Untuk mengetahui X yang sesuai pada reaksi inti yang diberikan dilakukan dengan menyamakan nomor atom dan nomor massa antara ruas kanan dan ruas kiri tanda panah.
Menentukan nomor atom (bawah):
3 + 1 = 2 + Z
4 = 2 + Z
Z = 4 ‒ 2 = Z
Menentukan nomor massa (atas):
7 + 1 = 4 + A
8 = 4 + A
A = 8 ‒ 4 = 4
Selanjutnya perhatikan massa dan muatan dari beberapa partikel berikut.
Jadi, X pada reaksi di atas adalah 2X4 = 2He4 atau partikel alfa.
Jawaban: D
Contoh 4 – Perhitungan Energi yang Dihasilkan pada Reaksi Inti
Ketika unsur 7N14 ditembak dengan partikel alfa maka sebuah proton dapat dibebaskan disertai oleh unsur ….
A. 7Ne17
B. 10Ne17
C. 8O17
D. 9F17
E. 8O16
Pembahasan:
Misalkan unsur yang dibebaskan adalah X maka, dari keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh persamaan reaksi inti: 7N14 + α → p + ZXA.
Diketahu bahwa partikel alfa (α) memiliki massa 4 dan muatan +2 yang disimbolkan 2α4. Sedangkan proton (p) diketahui memiliki massa 1 dan muatan +1 yang disimbolkan 1p1. Sehingga reaksi dapat dituliskan: 7N14 + 2α4 → 1p1 + ZXA.
Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa maka nomor atom dan nomor massa dari unsur X dapat diketahui.
Menentukan nomor atom:
7 + 2 = 1 + Z
9 = 1 + Z
Z = 9 ‒ 1 = 8
Menentukan nomor massa:
14 + 4 = 1 + A
18 = 1 + A
A = 18 ‒ 1 = 17
Diperolah unsur X adalah unsur dengan nomor atom Z = 8 dan nomor massa A = 17. Jadi, ketika unsur 7N14 ditembak dengan partikel alfa maka sebuah proton dapat dibebaskan disertai oleh unsur 8O17.
Jawaban: C
Demikianlah tadi ulasan cara mengetahui besar energi yang dihasilkan pada reaksi inti yang meliputi reaksi nuklir, fisi, dan fusi. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!
Baca Juga: Cara Menentukan Jumlah Proton, Neutron, dan Elektron dari Suatu Atom
