Bank Soal Fisika SMA Inti Atom dan Radioaktivitas

Diketahui:

Atom karbon-12 atau $_6^{12}\text{C}$ (memiliki 6 proton dan 12-6=6 neutron).

Massa inti $m_{\text{i}}$ = 12 u

Massa proton $m_{\text{p}}$ = 1,0078 u

Massa neutron $m_{\text{n}}$ = 1,0086 u

Konstanta $c^2$ = 931 MeV/u

Ditanya:

Energi ikat inti $E$ = ?

Jawab:

Defek massa merupakan perbedaan antara massa yang dimiliki inti atom yang terikat dengan massa partikel-partikel penyusunnya. Inti atom yang terikat akan selalu lebih ringan daripada partikel-partikel karena adanya energi ikat inti. Defek massa dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut.

$\Delta m=\left(\Sigma m_{\text{p}}+\Sigma m_{\text{n}}\right)-m_{\text{i}}$ atau $\Delta m=\left(pm_{\text{p}}+nm_{\text{n}}\right)-m_{\text{i}}$

$p$ merupakan jumlah proton, $n$ merupakan jumlah neutron, $m_{\text{p}}$ merupakan massa proton, $m_{\text{n}}$ merupakan massa neutron, dan $m_{\text{i}}$ merupakan massa inti. Satuan dari massa bisa ditulis dengan satuan massa apapun namun yang paling umum adalah satuan massa atom (atomic mass unit, u).

Energi ikat inti dapat dicari menggunakan persamaan massa-energi, yaitu $E=\Delta mc^2$ di mana $\Delta m$ merupakan defek massa dan $c$ merupakan kecepatan cahaya (3×10⁸ m/s atau $c^2$ = 931 MeV/u)

Defek massa pada atom karbon-12 adalah sebagai berikut.

$\Delta m=\left(pm_{\text{p}}+nm_{\text{n}}\right)-m_{\text{i}}$

$=\left(6\left(1,0078\right)+6\left(1,0086\right)\right)-12$

$=0,0984$ u

Besar energi ikat intinya adalah sebagai berikut.

$E=\Delta mc^2$

$=\left(0,0984\right)\left(931\right)$

$=91,61$ MeV

Jadi, besarnya energi ikat inti dari atom karbon-12 yang memiliki massa inti 12 u adalah 91,61 MeV.