6STRUKTUR INTI DAN KERADIOAKTIFANPartikel Dasar Penyusun AtomAtom sebagai penyusun dasar materi tersusun atas partikel-partikel dasar, diantaranya adalah elektron, proton, netron, positron, neutrino dan antineutrino, muon, dan pion. 1. ElektronElektron merupakan partikel penyusun atom yang ditemukan oleh J.J Thomson pada tahun 1897 melalui percobaan yang menggunakan sebuah alat yaitu tabung sinar katoda. Hasil percobaan berupa radiasi seberkas sinar yang berasal dari katoda yang kemudian disebut sinar katoda. Kemudian dalam penelitiannya lebih lanjut ditemukan bahwa berkas sinar katoda tersebut bermuatan listrik negatif satu. Sinar katoda yang bermuatan negatif satu itu dinamakan Elektron oleh J.J Thomson. Hasil percobaan ini kemudian mengilhami R.A millikan seorang fisikawan Amerika pada tahun 1905 yang melakukan percobaan dengan tujuan meneliti besarnya muatan listrik yang dimiliki oleh setiap elektron. Hasil percobaan R.A Millikan menunjukkan bahwa setiap elektron bermuatan listrik sebesar 1,6022 x 10-19 coulumb. Kemudian pada penyelidikan lebih lanjut ditujukan untuk mengetahui besarnya massa satu elektron yang hasilnya diperoleh sebesar 0,000549 sma atau mendekati 0,00 dan seterusnya elektron disimbulkan sebagai -1e0. 2. ProtonSetelah ditemukan terdapat partikel sinar yang bermuatan negatif, maka para ilmuan mencari kemungkinan partikel yang bermuatan lain selain elektron. Partikel tersebut bermuatan positif yang dikenal dengan nama proton. Proton merupakan partikel penyusun atom yang ditemukan oleh Goldstein pada tahun 1886 melalui percobaan dengan menggunakan tabung yang serupa dengan tabung katoda yang digunakan oleh J.J Thomson. Hasil percobaannya menunjukkan bahwa ada seberkas sinar yang keluar dari elektroda-elektrodanya yang bermuatan listrik positif satu dan mempunyai massa mendekati harga 1,007276 sma atau mendekati bilangan satu sma yang arah radiasinya berlawanan dengan arah radiasi sinar katoda. Partikel-partikel yang diradiasikan oleh elektrode-elektrode dalam tabung elektrode yang memiliki ciri-ciri tersebut kemudian disebut proton yang disimbulkan sebagai +1p1 atau 1H1. 3. NeutronPada tahun 1920 Rutherford meramalkan tentang kemungkinan besar dalam inti terdapat partikel dasar yang tidak bermuatan (netral) yang disebut netron. Kemudian pada tahun 1923 James Chadwick dengan serangkaian percobaannya menguji kebenaran hipotesis Rutherford yang menyatakan bahwa dalam atom ada partikel lain yang bermuatan listrik netral. Hasilnya James Chadwick menemukan bahwa dalam inti atom terdapat partikel penyusun atom yang mempunyai massa sebesar massa proton dan bermuatan listrik netral. Hasil percobaan James Chadwick ini menunjukkan bahwa perbedaan ukuran massa atom satu dengan atom yang lain dari atom-atom yang sejenis adalah minimal sebesar massa satu proton atau untuk satu neutron massanya sebesar 1,000549 sma atau mendekati bilangan satu sma yang seterusnya disimbulkan 0n1. 4. Positron Pada tahun 1932 Anderson menemukan partikel penyusun atom yang memiliki massa sebesar massa elektron tapi bermuatan listrik positif, yang kemudian disebut positron. Hasil penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa setiap positron memiliki massa sebesar 0,008665 sma atau mendekati 0,00 sma, kemudian positron disimbulkan sebagai +e0. 5. Neutrino dan AntineutrinoNeutrino merupakan suatu partikel penyusun atom yang ikut teradiasi menyertai radiasi partikel positron, sedangkan antineutrino merupakan suatu partikel penyusun atom yang ikut teradiasi menyertai radiasi partikel elektron. Pada tahun 1956 kebenaran adanya neutrino dan antineutrino baru dapat dibuktikan setelah melalui serangkain percobaan oleh Pauli yang juga diperkuat oleh Fermi. Data hasil percobaan menunjukkan bahwa partikel neutrino atau antineutrino bermassa kurang dari 2 x 10-7 sma atau mendekati 0,00 sma, dan ridak bermuatan listrik. 6. Muon Pada tahun 1937 Anderson menemukan suatu partikel penyusun atom dalam bentuk sinar-sinar kosmik yang bermassa sekitar 207 x massa satu elektron atau mendekati nilai sebesar 0,1134 sma yang disebut dengan Muon. Muon- muon itu ada yang bermuatan listrik positif dan ada juga yang bermuatan negatif. 7. PionPada tahun 1947 Powell menemukan partikel penyusun atom yang dinamakan Pion. Pion adalah seperti Muon yaitu merupakan partikel-partikel yang berwujud sinar kosmik yang memiliki massa sekitar 273 x massa satu elektron atau mendekati nilai sebesar 0,1498 sma untuk pion yang bermuatan listrik dan 0,1449 sma untuk pion yang bermuatan listrik netral. Struktur Atom dan Inti AtomPenggambaran struktur atom didasarkan pada model atom yang berkembang mulai dari Dalton sampai dengan Mekanika kuantum. Perkembangan yang terakhir diyakini kebenarannya yaitu model atom mekanika gelombang. Teori model atom mekanika gelombang lahir melalui pemikiran tiga orang ahli fisika yaitu Louis de Broglie, Werner Karl Heinsenberg, dan Erwin Scrodinger. Teori ini menyatakan bahwa setiap partikel yang bergerak selalu bersifat sebagai gelombang yang memiliki panjang gelombang sebesar , yang mana L= panjang gelombang, h= tetapan plank, m= massa yang bergerak, dan v= laju gerak massa tersebut. Dalam model atom mekanika gelombang dijelaskan bahwa bangun suatu atom itu diasumsikan seperti bola yang sebagian besar volume ruangan bola tersebut relatif kosong dan disinilah kemungkinan terbesar elektron-elektron berada. Sebagian kecil dari ruangan berbentuk bola yang berada di pusat bola ditempati oleh hampir semua partikel-pertikal penyusun atom yang kemudian disebut inti atom. Di dalam ruangan berbentuk bola yang relatif kosong itu elektron-elektron selalu bergerak mengorbit inti atom sesuai dengan tingkat energinya masing-masing. Ini berarti bahwa elektron-elektron agar dapat mengorbit pada posisi yang paling jauh harus mengeluarkan energi yang lebih besar daripada bila ia mengorbit inti pada posisi yang paling dekat dengan inti atom. Atas dasar tersebut maka bila elektron-elektron dari orbit yang paling dekat dengan inti itu akan pindah mengorbit ke posisi orbital yang paling jauh dari inti atom harus memerlukan tambahan energi, begitu pula sebaliknya. C. Penyusun dan Susunan Nukleon dalam NuklidaDalam reaksi kimia tidak terjadi perubahan dalam inti atom yang bereaksi, tetapi perubahan inti dapat mempengaruhi reaksi kimia. Oleh sebab itu, dalam mempelajari kimia perlu memahami tentang inti dan perubahannya. Sifat inti dan perubahan yang dialaminya merupakan pokok pembahasan kimia inti. Perubahan inti menghasilkan unsur baru dan energi yang besar, yang keduanya dapat digunakan untuk keperluan manusia. (Syukri, 1999).1. NukleonTelah dijelaskan bahwa inti atom mengandung dua jenis partikel dasar yaitu proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan). Keduanya itu disebut nukleon, tanpa membedakan apakah itu proton ataukah neutron (Syukri, 1999). Nukleon adalah partikel-partikel penyusun atom. Nukleus adalah inti atom, sedangkan isotop atom disebut sebagai nuklida (Retug, 2005). Suatu inti yang mempunyai jumlah nukleon tertentu disebut nuklida, yaitu atom tanpa electron pada kulit-kulitnya. Suatu nuklida dapat dinyatakan dengan lambing unsure yang dilengkapi nomor massa (jumlah nukleon), sedangkan nomor atom boleh ditulis atau tidak, karena dapat dilihat pada sistem periodik (Syukri, 1999). Sebagai contoh nuklida:, , , Istilah nuklida digunakan untuk menyatakan suatu spesies inti tertentu dengan jumlah proton = Z = nomor atom, jumlah proton + neutron = A = nomor massa. Simbol suatu nuklida secara umum dapat ditulis Dalam hal ini, N = jumlah neutron = A ZPenyusun NuklidaPartikel-penyusun nuklida kecuali elektron-elektron berada di nukleus. Di antara partikel-partikel penyusun nukleus yang sudah diketahui proton dan netronlah yang merupakan partikel yang bermassa besar sehingga jumlahnya sangat menentukan besar kecilnya massa nuklida. Jumlah proton dalam sebuah nuklida selalu sama dengan jumlah elektron, akan tetapi jumlah netron dapat sama atau lebih besar, daripada jumlah protonnya. Untuk nuklida ringan jumlah netron sama atau sedikit lebih besar daripada jumlah protonnya. Untuk nuklida berat jumlah netron selalu jauh lebih besar daripada jumlah protonnya. Nuklida-nuklida ringan adalah nuklida-nuklida yang mengandung jumlah proton < 30, contohnya adalah yang tersusun dari 20 elektron, 20 proton, dan 20 netron. Nuklida-nuklida berat adalah nuklida-nuklida yang mengandung jumlah proton > 30, contohnya yang tersusun dari 80 elektron, 80 proton, dan 120 netron. Susunan Nukleon dan NuklidaBerdasarkan kesamaan dalam nilai Z, A, dan N, nuklida dapat digolongkan menjadi 4 tipe, yaituIsotop, adalah kelompok nuklida dengan Z (nomor atom) sama tetapi memiliki N (jumlah netron) yang berbeda.Karena sifat kimia suatu unsur tergantung nomor atomnya maka isotop suatu unsur mempunyai sifat-sifat kimia yang sama. Contohnya dengan Isobar, adalah kelompok nuklida dengan A (nomor massa) sama tetapi memiliki nomor atom yang berbeda. Karena nomor atomnya berbeda maka sifat kimia dan sifat fisikanya berbeda. Contohnya dengan .Isoton, adalah kelompok nuklida dengan N (jumlah netron) sama, tetapi memiliki jumlah proton berbeda.Karena nomor atomnya berbeda maka sifat kimia dan sifat fisikanya berbeda. Contohnya dengan .Isomer inti atau nuklir, adalah nuklida dengan Z (nomor atom), A (nomor massa), dan N (jumlah netron) sama, tetapi berbeda dalam tingkat energinya. Contohnya dengan Tanda bintang (*) menunjukkan nuklida berenergi tinggi (keadaan tereksitasi) dan cenderung berubah menjadi normal (tidak berbintang).Berdasarkan pada kestabilan dalam proses pembentukannya di alam, nuklida dapat dikelompokkan menjadi lima kelompok, yaitu:Nuklida stabil, yaitu nuklida yang secara alamiah tidak mengalami perubahan A (nomor massa) maupun Z (nomor atom) tidak meluruh.Radionuklida alam primer, yaitu nuklida yang terbentuk secara alamiah dan bersifat radioaktif.Radionuklida alam sekunder, yaitu nuklida radioaktif yang secara alamiah merupakan hasil peluruhan radionuklida alam primer.Radionuklida alam terinduksi, misalnya yang terbentuk secara kontinu dari hasil antaraksi sinar kosmik dengan di atmosfer.Radionuklida buatan, yaitu nuklida sebagai hasil reaksi transmutasi inti yang dilakukan di laboratorium.D. Energi Binding, Gaya dalam Nuklida, Stabilitas dan Model IntiDalam inti atom terdapat banyak nukleon yang memiliki sifat yang khas, sehingga akan menimbulkan perbedaan struktur atau susunan dalam sebuah inti atom.Energi BindingMassa total (Mtot) nukleon yang membentuk sebuah inti atom tidak sama dengan besarnya Massa terukur (Mter) nukleon pembentuk inti dan massa terukur (Mter) dari nukleus disebut Massa Lebih (MI) atau Massa Binding (Mb) yang menggambarkan bahwa semua massa lebih sebanding dengan Energi Binding Semu (Ebs) antar nukleon pembangun nuklida. Hubungan antar energi binding, massa binding, massa total, dan massa terukur dapat dituliskan melalui persamaan berikut ini :Mb = Mtot - MterEb ~ MbMassa terukur selalu lebih kecil dibandingkan dengan massa total nukleonnya. Hubungan antara massa dan energi dapat dituliskan dengan persamaan berikut ini :E = mc2Dengan :m = massa dalam gramc = kecepatan gerak cahaya yang besarnya 2,99 x 1010 cm/dtDengan 1 sma = 1,66 x 10-24 gram dan 1 eV = 1,6 x 10-19 Joule maka diperoleh harga massa 1 sma ekuivalen dengan energy sebesar 931 MeV. Energi pengikat nukleon dalam suatu nuklida dapat ditentukan berdasarkan pada jumlah nukleon dan massa terukur dari nuklidanya. Contoh :Diketahui nukleon pembangun nukleus Helium terdiri atas 2 netron yang setiap netron bermassa 1,00867 dan 2 proton yang setiap proton bermassa 1,00782. Diketahui pula bahwa massa terukur nukleus Helium adalah 4,00260 sma. Besarnya energi binding untuk setiap nukleon dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :Massa 2 netron = 2x1,00867 sma = 2,01734 smaMassa 2 proton = 2x1,00782 sma = 2,01564 smaJumlah massa pembangun (Mtot) inti He = 4 nukleon = 4,0328 smaJumlah massa terukur (Mter) inti He = 4 nukleon = 4,00260 smaSelisih massa sebesar 0,03038 sma ekuivalen dengan energi binding semu (Ebs) sebesar 0,03038 sma x 931 MeV/sma = 28,2960 MeV. Untuk dapat mengikat setiap nukleon diperlukan energi binding semu (Ebs) atau energi pengikat rata-rata pernukleon sebesar = 28,2960 MeV/4 nukleon = 7,07 MeV/nukleon.Pengkajian energi binding semu (Ebs) didasarkan pada asumsi bahwa :Seluruh ruang nuklida berisi penuh dengan netron dan proton sehingga volume nukleus ekuivalen dengan nomor massanya dan kemudian disebut dengan energi volume.Energi binding yang bekerja dipermukaan sama dengan yang bekerja di bawah permukaan atau bagian dalam dari suatu nukleus.Tidak adanya pengaruh energi coulomb yang ditimbulkan oleh nukleon yang bermuatan listrik, dalam hal ini adalah proton dan electron.Telah terjadi distribusi nukleon yang bermuatan dan tidak bermuatan listrik secara merata di seluruh bagian nuklida.Besar kecilnya energi binding tidak dipengaruhi oleh ganjil genapnya bilangan yang menyatakan jumlah proton dan netron.Koreksi lebih lanjut menunjukkan bahwa besarnya energi binding total sesuai dengan jumlah nukleonnya. Nukleon dalam nukleus tidak dapat dimampatkan, dan saling berinteraksi yang diikat dengan energi binding. Selain itu, besar kecilnya energi binding tidak hanya dipengaruhi oleh nomor massa nuklida (A) dan muatan nuklida (Z) akan tetapi juga dipengaruhi :Keberadaan energi volume nucleusKeberadaan energi permukaan nucleusPengaruh energi Coulumb oleh nukleon bermuatanDistribusi muatan dalam nuklidaPasangan energi proton dan netronUntuk dapat mengakomodasikan semua faktor yang mempengaruhi harga energi binding nukleon dalam nuklida maka Weizsaker melakukan pengkajian dan menemukan suatu persamaan energi binding yang selanjutnya disempurnakan oleh W.D Myers dan W.J Swiatechi hasilnya disebut persamaan energy binding (Eb) yang bentuknya sebagai berikut :Eb = C1A [1 k ((N Z)/A)2 ]- C2A2/3 [1 k ((N Z)/A)2] C3Z2A-1/3 + C4Z2A-1 + d (pers.2)Dimana :C1 = koefisien koreksi terhadap adanya pengaruh energi volume = 15,677 MeVC2 = koefisien koreksi terhadap adanya pengaruh energi permukaan = 18,560 MeVC3 = koefisien koreksi terhadap adanya pengaruh energi coulomb = 0,717 MeVC4 = koefisien koreksi terhadap adanya pengaruh distribusi muatan = 1,211 MeVK = tetapan = 1,79 ; N = jumlah proton ; A = nomor massaD = pengaruh pembentukan pasangan jumlah Z dan N, bila genap-genap = 11/(A1/2) ; ganjil-ganjil = -11/(A1/2) ; dan genap-ganjil atau ganjil-genap = 0Koreksi untuk energi volume nukleus terjadi bila ada perbedaan antara jumlah netron dan protonnya yang menyebabkan ketidaksimetrisan sehingga energi volume nukleus menjadi berkurang. Perbedaan antara jumlah netron dan proton juga dapat menurunkan pengaruh kerapatan massa nukleon dipermukaan sebesar ((N Z)/A)2, lebih lanjut akan menambah energi binding nukleon secara keseluruhan dalam nucleus. Besarnya energi binding juga dipengaruhi oleh pembentukan pasangan antara proton Z dan netron N. Pasangan Z N genap-genap akan menambah besar energy binding, dan pasangan Z-N ganjil-ganjil akan mengurangi energi binding.Energi binding dari semua nucleus dapat dinyatakan sebagai fungsi dari volume atau nomor massa (A) dan jumlah muatan (Z) dalam tinjauan tiga dimensi. Atas dasar keterangan tersebut maka persamaan 1 dapat diubah menjadi kebentuk persamaan baru berikut :Eb = (Z)(MH) + (A-Z)(MN) Mter .persamaan (3)Dengan MH adalah energi massa proton = 938,79 MeV dan MN adalah energi massa netron = 939,57 MeV, Mter = energy massa terukur. Bila data energi massa proton dan netron dimasukkan ke dalam persamaan 3 akan dipersamaan baru sebagai berikut :Eb = 939,57 MeV + 938.790 MeV Mter. Maka:Mter = 939,57 MeV + 938,790 MeV Eb persamaan (4)Sudah diketahui bahwa N = A - Z. Data ini digunakan untuk mengganti N yang ada dalam persamaan (2) hasilnya : ..pers. (5)Hasil dari penggantian N ini selanjutnya digunakan untuk mensubstitusi Eb yang ada dalam persamaan (4) dan hasilnya menjadi:Persamaan tersebut disederhanakan menjadi: Disederhanakan lagi menjadi: Yang mana dalam persamaan ini diketahui bahwa: Persamaan (6) merupakan persamaan massa parabola, yang mana diketahui bahwa Dari persamaan parabola diatas diperoleh harga untuk nomer massa atau volume massa (A) yang sama bagi isotop nuklida yang ada dalam satu garis parabola. Puncak kurve parabola memberikan harga A minimum dan energy binding yang maksimum. Untuk mendapatkan petunjuk tentang jumlah muatan nuklida (Z) dari suatu nuklida yang bernomor massa (A) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut: Yang mana ZA adalah nomer muatan suatu nuklida dengan massa yang minimum dan energi binding yang maksimum yang ada dalam suatu isobar. Persamaan diatas dapat diperoleh bahwa: nuklida yang nomer massanya (A) = 157 mempunya ZA= 62,69; dan bila (A) = 156 maka harga ZA= 64,33. Massa permukaan sesuai dengan persamaan parabola tersebut sering digunakn untuk mengetahui alur proses peluruhan partikel beta yang dilakukan oleh nuklida dalam satu isobar. Peluruhan akan berakhir setelah diperoleh nuklida yang bermassa minimum sebaliknya berenergi binding maksimum, yaitu sebuah nuklida yang paling stabil dalam satu isobarnya.2. Gaya-Gaya dalam NuklidaGaya gaya pengikat nukleon penyusun nuklida sebenarnya merupakan bentuk radiasi partikel-Prtikel yang diserap oleh nukleon-nukleon. Kajian teori tentang radiasi partikel sebagai gaya-gaya pengikat nukleon tersebut seterusnya disebut teori meson atau muon.Berdasarkan teori meson Yukawa, dilakukan pengkajian lebih lanjut baik secara laboratoris dan teoritis, hasilnya ditemukan muon-muon yang bermassa 207 kali massa satu elektron yang berupa sinar-sinar kosmik oleh Yukawa (pada tahun 1937). Dalam pengkajian lebih lanjut pada tahun 1947, ditemukan partikel yang massanya 270 kali massa satu electron yang memiliki ciri-ciri sebagaimana diterangkan dalam teori meson Yukawa, dan partikel ini lebih lanjut dikenal sebagai pion.3. Stabilitas NuklidaNuklida yang stabil didasarkan pada besar kecilnya massa biding (Mb) yang setara dengan energi binding (Eb). Energi binding real untuk setiap nukleon penyusun nukleus dari suatu nuklida yang sudah dikenal hamper selalu konstan, yaitu antara 6 MeV sampai dengan 9 MeV. Nuklida yang energi binding real untuk setiap nukleonnya kurang dari 6 MeV bersifat tidak stabil dan radioaktif. Besi dan nikel merupakan nuklida yang paling stabil karena mempunyai energi binding yang paling maksimum. Nuklida yang mempunyai energi binding yang besar pasti memiliki tingkat kestabilan yang tinggi dan biasa terdapat dalam kerak bumi dan meteorit. Sifat keradioaktifan sebuah nukleus sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya massa nukleus. Besar kecilnya massa nukleus dipengaruhi oleh jumlah proton dan netronnya. Sifat keradioaktifan sebuah nuklida juga dipengaruhi oleh perbandingan antara jumlah proton dan netronnya, dan genap ganjilnya jumlah proton dan jumlah netron tersebut. Hal ini berdasarkan dari sifat nuklida radioaktif yang dapat memancarkan sebagian dari massanya.Bila jumlah proton sama besar dengan jumlah netronnya maka energi binding real hasil penentuan dengan menggunakan persamaan energi binding akan menjadi besar. Hal ini disebabkan karena tanpa adanya koreksi pada energi volume dan permukaan nukleus, yang keduanya merupakan komponen pembangun energi binding. Selain itu, jika waktu paruh semakin kecil, berarti kestabilan nukleus dalam nuklida semakin kecil pula sebaliknya.Perbedaan antara jumlah proton dan netron semakin besar maka stabilitas nukleus sebuah nuklida semakin berkurang sehingga semakin mudah mengalami reaksi nuklir. Jadi kestabilan inti dipengaruhi oleh jumlah proton dan netron, apabila netron sama dengan proton maka inti stabil.E. MODEL-MODEL INTIHingga saat ini tidak ada suatu teori mendasar yang dapat menjelaskan semua sifat inti yang diamati. Sebagai gantinya, berbagai model telah dikembangkan, yang masing-masing hanya berhasil menjelaskan beberapa dari semua sifat inti. Beberapa pendapat tentang model suatu inti atom (nukleus). 1. Model Tetes Cairan (Liquid drop)Nukleon penyusun nukleus saling tarik menarik sehingga jarak antar nukleon menjadi sangat rapat. Nukleon-nukleon yang ada di permukaan nukleus mendapatkan gaya tarikan yang lebih kuat ke arah dalam nukleus daripada kemampuannya menarik dan menyebabkan bentuk dari nukleus cenderung menjadi bulat seperti setetes cairan yang mempunyai kerapatan yang tinggi (mendekati bilangan 1014 g/cm3). Pada tahun 1935, C.v. Weiszacker mengemukakan bahwa-bahwa sifat-sifat inti yang berkaitan dengan ukuran geometris, massa, dan energi ikatnya mirip dengan yang telah diketahui tentang sebuah tetes cairan. Pada tetes cairan, kerapatannya konstan, ukurannya berbanding lurus dengan jumlah partikel atau molekul dalam tetesan dan kalor uap, atau energi ikatnya berbanding lurus dengan massa atau jumlah partikel yang membentuk tetesan. Bila nukleus menerima suatu aksi dari luar maka seluruh nukleon penyusun nukleus memberikan reaksi secara bersama-sama. Bila nukleus ditembak dengan menggunakan sebuah partikel dan setelah mengenai nukleus partikel berbaur dan memberikan tambahan energi, seterusnya energi itu akan didistribusi dan diserap oleh semua nukleon penyusun nukleus sehingga energi dalam dari setiap nukleon akan naik dan secara akumulatif energi dalam dari nukleus juga akan naik, dan nukleus dalam keadaan tereksitasi. Dalam keadaan ini, sifat dari nukleus menjadi tidak stabil. Untuk mencapai kestabilannya kembali, nukleus akan melakukan reaksi nuklir. Hasil dari reaksi nuklir dapat berwujud energi panas, radiasi partikel dan gelombang elektromagnet. Terpancarnya partikel-partikel dari nukleon dapat dianalogkan dengan teruapnya molekul-molekul air dari tetes cairan.2. Model Kulit IntiDalam model tetes cairan, nukleon-nukleon tidak diperlakukan secara tersendiri, tetapi masing-masing efeknya dirata-ratakan terhadap seluruh inti. Model ini berhasil dalam menerangkan beberapa sifat inti seperti energi ikat per nukleon. Tetapi ternyata beberapa sifat inti lainnya seperti energi keadaan-keadaan tereksitasi dan momen-momen magnet, ternyata memerlukan suatu model mikroskopik yang turut memperhitungkan perilaku masing-masing nukleon. Model kulit inti didasarkan pada nuklida yang memiliki jumlah proton atau netron sesuai dengan bilangan-bilangan bulat tertentu memiliki stabilitas yang tinggi, ia sukar mengalami reaksi nuklir. Bilangan-bilangan bulat yang dimaksud adalah 2,8,20,28,50,82, dan 126. Contoh nuklida yang mempunyai nukleus stabil yang mengandung sejumlah proton dan netron yang masing-masing sesuai dengan bilangan-bilangan tersebut adalah : 8O16 dan 16S32. Contoh nuklida dengan nukleus stabil yang mengandung jumlah proton dan netronnya merupakan bilangan ganjil adalah nuklida dari 6C13 dan 8O17. Contoh nuklida dengan nukleus stabil yang jumlah protonnya genap adalah nuklida 15P31 dan 9F19. Bila beberapa nuklida dengan nukleus yang memiliki jumlah proton dan netronnya merupakan bilangan genap, yang bila disusun secara berurutan dari yang yang kecil ke yang besar hasilnya mirip dengan jumlah maksimum elektron yang dapat mengorbit di orbital elektron utama terluar sesuai dengan konfigurasi elektron dalam nuklida-nuklida yang stabil, yang jika dituliskan secara berurutan hasilnya yaitu, 2,8,18, 32, 50, dan 72. Bilangan-bilangan tersebut disebut bilangan ajaib. Pada bilangan-bilangan ajaib ini, inti-inti diketahui stabil dan jumlahnya banyak sekali. Nukleon-nukleon pembentuk nukleus bergerak mengorbit pusat nukleus pada orbitalnya masing-masing sesuai dengan tingkat energinya. Energi yang dimiliki oleh nukleon yang ada di permukaan nukleus harus mengeluarkan energinya cukup besar. Bila ketersediaan energinya kurang maka nukleon-nukleon yang ada di permukaan nukleus akan mudah meninggalkan posisinya. Bila hal ini terjadi maka susunan nukleon dalam nukleus akan berubah, artinya terjadi reaksi nuklir. Atas dasar itulah maka nukleon-nukleon yang ada di permukaan nukleus sangat berperan dalam proses terjadinya reaksi nuklir.3. Model Kolektif IntiModel kolektif nukleus merupakan hasil penggabungan antara model tetes cairan dan model kulit nukleus. Dalam model kolektif nukleus susunan nukleon-nukleon penyusunan nukleus berlapis-lapis sebagaimana dijelaskan dalam model kulit nukleus, akan tetapi bila nukleus menerima tambahan energi dari luar maka energi itu akan didistribusikan merata ke seluruh nukleon penyusun nukleus tersebut. Bila dampak dari penyerapan energi itu menyebabkan nukleus dari nuklida harus memberikan reaksi maka reaksi itu merupakan akumulasi dari reaksi yang diberikan oleh semua nukleon penyusun nukleusnya.F. KeradioaktifanSifat nuklida radioaktif dapat meluruhkan sebagian dari massa nuklidanya menjadi bentuk energi radiasi dan bentuk energi yang lain, misalnya dalam bentuk energi panas, serta menghasilkan nuklida, ataupun isotop nuklida baru. Energi radiasi hasil peluruhan nuklida radioaktif antara lain berupa radiasi alfa, radiasi beta, dan radiasi gamma (Retug, 2005).Nuklida radioaktif alami ada yang digolongkan ke dalam nuklida-nuklida radioaktif berat yang mempunyai nomor nuklida (Z) > 83, dan nuklida radioaktif ringan yang mempunyai nomor nuklida < 83.Nuklida-nuklida radioaktif berat berdasarkan kemampuannya meluruh secara berkelanjutan. Nuklida radioaktif berat umumnya cenderung mengurangi massanya dengan jalan memancarkan sinar alpha (Susilo, 1994). Nuklida jenis ini dapat diklasifikasikan ke dalam tiga deret radioaktif, yakni: 1). Deret isotop nuklida uranium 238, Deret isotop nuklida U-238, yang dimulai dari peluruhan membentuk isotop nuklida Th-234 yang disertai dengan radiasi alfa. + Kemudian meluruh membentuk isotop nuklida U-234 diikuti oleh radiasi beta. + Dilanjutkan meluruh membentuk isotop nuklida Th-230 disertai dengan radiasi alfa. + Kemudian meluruh lagi membentuk isotop nuklida Ra-226 uang diikuti radiasi alfa, + . Begitulah seterusnya sampai diperoleh suatu nukleus dari nuklida yang stabil.2). Deret isotop nuklida U-235, Dimulai dari peluruhan yang menghasilkan isotop nuklida Th-231 yang diikuti oleh radiasi alfa. + Kemudian meluruh membentuk isotop nuklida Pa-231 yang disertai dengan radiasi beta. + Seterusnya meluruh menjadi isotop nuklida Ac-227 yang diikuti dengan radiasi alfa. + Selanjutnya meluruh lagi membentuk nuklida Th-227 yang disertai dengan radiasi beta, begitu seterusnya sampai diperoleh isotop nuklida yang mempunyai nukleus stabil. + 3). Deret nuklida Th-232Dimulai dari peluruhan yang membentuk isotop nuklida Ra-228 yang disertai dengan radiasi alfa. + Kemudian meluruh membentuk isotop nuklida Th-228 diikuti radiasi beta. + Selanjutnya meluruh menghasilkan isotop nuklida Ra-224 serta radiasi alfa. + Berikutnya meluruh menjadi isotop nuklida Rn-220 yang disertai dengan radiasi alfa, begitu seterusnya sampai diperoleh isotop nuklida dengan nukleus stabil. + .Hukum Pergeseran RadioaktifHasil pengamatan Fajans dan Soddy yang dilakukan pada tahun 1913 terhadap peluruhan isotop-isotop nuklida radioaktif yang memancarkan partikel alfa dan beta mendasari diangkatnya satu hukum baru yang berkaitan dengan peristiwa yang dialami oleh nuklida-nuklida radioaktif, yang kemudian disebut hukum pergeseran radioaktif yang isinya sebagai berikut.Bila suatu isotop nuklida radioaktif induk meluruhkan partikel alfa dan menghasilkan isotop nuklida radioaktif anak, yang menyebabkan nomor massanya (A) berkurang empat dan nomor nuklidanya (Z) berkurang dua. Bila dicantumkan dalam tabel periodik maka isotop nuklida radioaktif anak akan diletakkan pada posisi kedua disebelah kiri isotop nuklida radioaktif induk. Contohnya bila isotop nuklida radioaktif memancarkan partikel alfa atau akan menghasilkan isotop nuklida radioaktif . + . Dalam sistem periodik unsur-unsur maka isotop nuklida tempatnya ada di kolom ke-2 sebelum .Isi dari hukum pergeseran radioaktif kedua adalah sebagai berikut. Bila suatu isotop nuklida radioaktif induk memancarkan partikel beta akan menghasilkan isotop nuklida radioaktif anak yang nomor massanya (A) sama dengan nomor massa isotop nuklida radioaktif induk, akan tetapi nomor nuklidanya (Z) menjadi bertambah satu. Bila dituliskan dalam tabel periodik maka isotop nuklida radioaktif anak diletakkan pada posisi kesatu di sebelah kanan isotop nuklida induk. Contohnya bila isotop radioaktif sebagai induk memancarkan partikel beta negatif dan menghasilkan isotop nuklida radioaktif sebagai anak. + . Dalam tabel periodik unsur-unsur maka isotop nuklida ditempatkan pada kolom pertama setelah isotop nuklida .Kinetika Peluruhan Nuklida RadioaktifKinetika peluruhan nuklida radioaktif adalah kinetika reaksi orde satu. Salah satu cara untuk mengetahui bahwa suatu isotop nuklida itu bersifat radioaktof ialah dengan menentukan laju peluruhannya. E Von Schweidler mengemukakan bahwa peluruhan radioaktif dapat dinyatakan dengan teori kemungkinan, misalnya kemungkinan meluruhnya sebuah nuklida radioaktif hanya tergantung pada selang waktu tertentu. Jika kemungkinan terjadinya peluruhan dinyatakan dengan p maka p=L.dt, yang mana L=tetapan peluruhan atau tetapan perbandingan, dan dt= selang waktu. Berdasarkan kemungkinan terjadinya peluruhan maka dapat dinyatakan pula kemungkinan tidak terjadi peluruhan dengan suatu persamaan:1-p=1-L.dt(1-L.dt)2Kemungkinan suatu nuklida radioaktif meluruh selama 2 x selang waktu maka persamaannya:(1-L.dt)nUntuk nx selang waktu maka persamaannya menjadi: Oleh karena n.dt = jumlah dari selang waktu = jumlah kesseluruhan waktu = t, maka persamaannya menjadi:Bila jumlah nuklida radioaktif semula adalah No, dan nuklida radioaktif yang belum mengalami peluruhan setelah waktu t adalah N, maka dari persamaan laju reaksi orde satu dapat diturunkan rumus: N/No = e-L.t dan persamaan tersebut dapat dituliskan dalam bentuk logaritma sebagai berikut: ln (N/No) = -L.t = 2,303 log (N/No) dan waktu peluruhan t dapat dihitung dengan persamaan: t= (2,303/L)log (No/N) dan hubungan waktu paruh (t1/2) dengan konstanta laju peluruhan (L) dapat dinyatakan dengan persamaan: t1/2 = (2,303/L) log (2/1) atau t1/2 = (2,303/L) log 2 = (0,693)/L. Waktu puruh adalah waktu yang diperlukan agar nuklida radioaktif meluruh separuhnya. Peluruhan SpontanSpontanitas peluruhan dapat diketahui dari waktu paruh peluruha dan energitik dari dua spesies nuklida sebelum peluruhan terjadi yang berwujud potensial coulomb (Vc) yang dapat dinyatakan dengan: dimana R= Ro.A1/3 dan R= A1/3 sehingga , dan e = besar muatan; R=jari-jari nuklida ;Ro=tetapan kebebasan dari A harganya antara 1,1 x 10-13 cm sampai dengan 1,6 x 10-13 cm; a=nomer atau volume massa; Z= nomer atom atau jumlah muatan nuklida. Bila nuklida radioaktif induk secara spontan meluruh menjadi dua spesies yang sama dalam nomer atom dan nomer massanya, maka persamaan tersebut dapat diringkas menjadi: Vc=0,96(Z2)/A1/3 Mev.