Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom: Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan 5

Pengertian: Inti atom tersusun oleh dua partikel yaitu proton dan neutron, proton bermuatan positif sedangkan neutron tidak bermuatan atau netral. Kemudian proton dan neutron ini disebut dengan nukleon atau nuklida. Dengan kata lain, nucleon merupakan inti atom.

Inti atom dilambangkan dengan ZXA dan X menyatakan nama inti atom, Z menyatakan nomor atom, dan A menyatakan nomor massa atom. Misalnya inti atom karbon memiliki nomor atom 6 sedangkan nomor massanya 12, dengan demikian lambang atom karbon tersebut dapat dituliskan 6C12.

Nomor atom Z menyatakan jumlah proton (P) dalam inti atom atau jumlah electron (E) yang mengelilingi inti dan nomor massa A menyatakan jumlah proton (P) dan neutron (N) yang terdapat pada inti atom atau jumlah nukleon.

Jadi A = P + N dan Z = P atau E (electron).

(Z=P/E)X(P+N=A)

Pengertian Massa Defek Inti Atom

Dari penjelasan di atas, diketahui bahwa inti adalah tersusun dari proton dan neutron, sehingga massa inti adalah jumlah massa proton dan massa neutron (yaitu massa nucleon).

Namun  demikian, kenyataannya, massa inti selalu lebih kecil dari pada massa nucleon (atau lebih kecil dari pada massa proton + neutron). Jadi ada selisih antara massa nucleon dengan massa inti. Selisih ini disebut dengan massa defek. Massa defek ini berubah menjadi energi yang mengikat inti.  Energi ini disebut energi ikat inti.

Rumus Massa Defect Inti Atom

Inti atom dengan lambang ZXA memiliki sejumlah Z proton dan sejumlah (A – Z) neutron. Jika massa proton mp dan massa neutron mn maka jumlah total massa proton dan massa neutron (atau massa nucleon) adalah:

Z . mp + (A – Z) . mn.

Dan jika massa inti atom adalah m, maka massa defeknya dapat dihitung berdasarkan formulasi rumus berikut.

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Pengertian Gaya Ikat Inti Atom

Gaya ikat inti adalah Gaya yang menyebabkan nulkeon bisa bersatu (mengikat) di dalam inti. Gaya inti atau gaya nuklir ini menyebabkan proton dan neutron tetap berada dalam inti.

Gaya gravitasi menyebabkan gaya Tarik -menarik antarmassa nukleon, yaitu proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron. Sedangkan gaya elektrostatis menyebabkan gaya tolak -menolak antara muatan proton dan proton. Gaya ikat inti lebih besar dibandingkan gaya gravitasi dan gaya elektrostatis.

Gaya ikat inti bekerja antara proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron. Gaya ikat inti bekerja pada jarak yang sangat dekat sampai dengan jarak pada diameter inti atom (10-15 m).

Pengertian Energi Ikat Inti Atom

Energi ikat inti inti (atau binding energy) merupakan jumlah energi yang harus diberikan untuk memecahkan inti menjadi proton dan neutron. Dengan kata lain, Energi inti menggambarkan energi yang diperlukan untuk melepas ikatan proton dan neutron menjadi terpisah.

Rumus Satuan Lambang Energi Ikat Inti Atom

Besarnya Energi ikat inti dapat dihitung dengan rumus persamaan berikut:

ΔE =Δm c2

Dengan keterangan

Δm = massa defek, kg

c = 3.0 x 108 m/s merupakan cepat rambat gelombang cahaya,

ΔE = energi ikat inti, joule

Jika massa defek dinytakan dalam satuan sma, maka energi ikat inti menjadi seperti berikut:

ΔE = Δm 931,5 MeV

Dalam hal ini, energi ikat inti ini merupakan energi yang harus diberikan untuk memecah inti menjadi proton dan neutron pembentuknya.

Jika Energi ikat inti dibagi dengan nomor massa atom A, maka energi ini menjadi energi ikat rata- rata setiap nucleon dan dinyatakan dengan persamaan berikut

Eo = ΔE/A

E0 = energi ikat rata – rata setiap nukleon.

1). Contoh Soal Perhitungan Massa Defect Inti Atom Uranium

Hitung defek massa inti atom Uranium 92U238, dengan massa atom 92U238 adalah 238,02891 sma, massa neutron = 1.00867 sma dan massa proton = 1,00728 sma!

Diketahui :

m = 238,02891 sma

mp = 1,00728 sma

mn = 1,00867 sma

Rumus Menghitung Massa Defect Inti Atom Uranium U

Massa defect inti uranium 92U238 dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut:

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Untuk 92U238 maka A – Z adalah

(A – Z) = (238 – 92) = 146

Δm = (92 x 1,00728) + (146 x 1,00867) – 238,02891  

Δm = (92,66976 + 147,26582) – 238,02891

Δm = 239,93558 – 238,02891

Δm = 1,90667 sma

Jadi, defek massanya adalah 1,90667 sma.

2). Contoh Soal Perhitungan Energi Ikat Inti Atom Uranium

Hitung energi ikat per nukleon dari inti atom Uraniuam 92U238 yang memiliki massa defect 1,90667 sma.

Diketahui:

Δm = 1,90667 sma

Rumus Mencari Energi Ikat Inti Atom Uranium

Energi ikat inti atom Uranium dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus seperti berikut:

ΔE = Δm 931,5 MeV

ΔE = (1,90667) x 931,5

ΔE = 1776,0631 MeV

Rumus Menentukan Energi Ikat Per Nukleon Dari Inti Atom Uranium

Energi ikat per nucleon dapat dihitung dengan menggunakan persamaann berikut

 Eo = ΔE/A

Eo = 1776,0631/238

 Eo = 7,4624 MeV

Jadi, energi ikat per nukleon adalah 7,4624 MeV

3). Contoh Soal Menentukan Energi Ikat Inti Atom Isotop Hidrogen

Tentukan eneri ikat inti 1H2 jika massa isotop 1H2 adalah 2,014102 sma dan massa atom 1H1 adalah 1,007825 sma sedangkan massa neutron adalah 1,008665 sma

Diketahui

m 1H2 =  2,014102 sma

m 1H1 = 1,007825 sma

mn =  1,008665 sma

Rumus Menghitung Massa Defect Inti Atom Isotop 1H2

Massa defect inti Hidrogen 1H2 dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut:

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Untuk inti atom 1H2 maka A – Z adalah

(A – Z) = (2 – 1) = 1

Δm = (1 x 1,007825) + (1 x 1,008665) – 2,014102

Δm = 2,01649 – 2,014102

Δm = 0,002388 sma

Rumus Menghitung Energi Ikat Inti Atom Rata Rata Isotop Hidrogen

Energi ikat rata rata inti atom dapat dihitung dengan rumus berikut

Eo = ΔE/A

ΔE = Δm x 931,5

ΔE = 0,002388 x 931,5

ΔE = 2,2244 MeV

Sehingga energi ikat rata ratanya adalah

Eo = ΔE/A

Eo = 2,2244/2

Eo = 1,1122 MeV

Jadi energi ikat per nucleon inti isotop atom 1H2  adalah 1,1122 MeV

4). Contoh Soal Perhitungan Massa Defect Dan Energi Ikat Into Atom Litium

Tentukanlah energi ikat inti dan energi ikat per nukleon inti Litium 3Li7, jika massa inti atom Li adalah 6,941 sma

Diketahui :

m = 6,941 sma

mp = 1,00728 sma

mn = 1,00867 sma

Rumus Menghitung Massa Defect Inti Atom Lithium Li

Massa defect inti  Litium 3Li7   dapat dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut:

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Untuk atom Litium 3Li7  maka A – Z adalah

(A – Z) = (7 – 3) = 4

Δm = (3 x 1,00728) + (4 x 1,00867) – 6,941

Δm = (3,02184 +4,03468) – 6,941

Δm = 7,05652 – 6,941

Δm = 0,11552 sma

Jadi, defek massanya adalah 0,11552 sma.

Rumus Menentukan Energi Ikat Per Nukleon Dari Inti Atom Lithium,

Energi ikat per nucleon dapat dihitung dengan menggunakan persamaann berikut

Eo = ΔE/A

Perlu menghitung energi ikat inti atom lithium ΔE dahulu

Rumus Menghitung Energi Ikat Inti Atom Lithium

Energi ikat inti atom lithium dapat dihitung dengan rumus berikut

ΔE = Δm 931,5 MeV

ΔE = (0,11552) 931,5 MeV

ΔE = 107,6069 MeV

Sehingg Energi ikat rata rata per nucleon inti atom litium dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut

Eo = ΔE/A

Eo = (107,6069)/7

Eo = 15,3724 MeV

Jadi Energi Ikat rata rata nucleon adalah 15,3724 MeV

5). Contoh Soal Perhitungan Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom Nitrogen.

Hitung besarnya Energi rata – rata setiap nucleon untuk inti 7N14 jika diketahui massa 7N14 = 14,003074 sma, dan massa proton = 1,007825 sma, dengan massa neutron adalah 1,008665 sma.

Rumus Menentuka Massa Defect Inti Atom Nitrogen

Inti 7N14 terdiri dari Z=7 proton, dan (A – Z)=14-7=7 neutron, sehingga massa defeknya adalah:

Δm = Z . mp + (A – Z) . mn. – m

Δm = (7)(1,007825)+(7)(1,008665)-(14,003074)

Δm = 0,112356 sma

Rumus Perhitungan Energi Ikat Inti Atom Nitrogen

Energi ikat inti atomnya adalah:

ΔE = Δm 931,5 MeV

ΔE = (0,112356 sma)( 931,5)

ΔE = 104,7 MeV

Rumus Menentukan Energi Ikat Rata Rata Nukleon Inti Atom Nitrogen

Sedangkan Energi rata – rata setiap nucleon dihitung dengan persamaan berikut

E0 =ΔE/A =104,7 MeV/(14)

E0= 7,43 MeV

Daftar Pustaka:

  1. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  2. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  3. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  4. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  5. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  6. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  7. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  8. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  9. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  10. Massa Defek dan Energi Ikat Inti Atom: Pengertian Rumus Contoh Soal Perhitungan 5, Contoh Soal Perhitungan Massa Defect Inti Atom, Rumus Satuan Lambang Massa Defect Inti Atom, Rumus Menentukan Energi Ikat Per Nukleon Dari Inti Atom, Rumus Satuan Lambang Energi Ikat Inti Atom,