INTI ATOM

Untuk mempelajari struktur atom, Rutherford membuat eksperimen menembakkan partikel alfa ke lembar tipis emas. Saat itu masih dipercaya model atom Thomson. Menurut model ini, diperkirakan partikel alfa akan dibelokkan hanya sedikit saja. Namun ternyata, ada juga partikel alfa yang dihamburkan balik ke belakang (sudut hambur besar). Eksperimen ini menunjukkan bahwa model atom Thomson salah dan membawa Rutherford pada model atom yang lebih baik yaitu, atom memiliki inti di pusat yang merupakan konsentrasi seluruh massa atom, sementara di sekeliling inti beredar elektron 6 elektron. Partikel alfa yang lewat dekat dari inti emas akan dibelokkan dengan kuat, sementara yang lewat jauh dari inti emas dibelokkan sedikit.

Model atom yang paling sukses selama ini adalah model atom Bohr. Asumsi yang digunakan Bohr dalam model atom hidrogennya adalah:

1. Elektron bergerak mengelilingi inti dibawah pengaruh gaya Coulomb.

2. Hanya orbit elektron tertentu yang stabil (energi elektron tetap).

3. Radisi diemisikan oleh atom ketika elektron berpindah dari keadaan yang energinya lebih tinggi ke keadaan yang energinya lebih rendah.

Semua inti atom tersusun atas sejumlah proton dan sejumlah neutron (pengecualian inti atom hidrogen). Proton dan neutron sebagai penyusun inti atom (nucleus) disebut sebagai Nukleon. Jumlah proton dalam inti atom dilambangkan oleh Z, sedangkan jumlah Neutron dalam inti dilambangkan oleh N, di mana Z + N = A. A melambangkan jumlah nucleon dalam inti atom yang disebut sebagai nomor massa. Jika unsur dilambangkan oleh X maka inti atom dengan nomor massa tertentu disebut nuklida. Notasi nuklida adalah .

Contoh:

Berapakah jumlah proton dan neutron dalam inti !

Jawab:

Nomor massa A = 27, nomor atom Z =13 sehingga jumlah proton yang dimiliki Al adalah 13 buah dan neutron 14 (27 – 13).

Nuklida-nuklida dengan jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda disebut Isotop. Nuklida-nuklida dengan jumlah nucleon sama tetapi jumlah proton berbeda disebut Isobar. Sedangkan nuklida-nuklida dengan jumlah neutron yang sama disebut Isoton.

Ada sekelompok bilangan yang disebut bilangan ajaib (magic numbers) yaitu, 8, 20, 28, 50, 82, 126, .... Jika Z / N sama dengan salah satu dari bilangan ajaib tersebut, maka terdapat lebih banyak isotop / isoton dibandingkan jumlah isotop / isoton untuk nilai Z / N yang lain untuk nilai A yang sama atau berdekatan. Magic number juga menandakan kestabilan inti. (Inti bersifat stabil jika tidak pecah secara spontan, inti tidak stabil pecah secara spontan.) Inti dengan Z dan / atau N bernilai sama dengan salah satu magic number lebih stabil dari yang lain. Contoh, inti-inti berikut sangat stabil karena baik Z maupun N sama dengan magic number: O¹⁶, Ca⁴⁰, Ca⁴⁸, Pb²⁰⁸.

Muatan dan Massa Partikel-partikel pembentuk atom.

Proton memiliki satu muatan elementer positif yang besarnya sama dengan muatan e electron (dengan e = 1,6 x 10^-19). Neutron tidak bermuatan sehingga neutron tidak dibelokkan ketika melalui suatu medan listrik atau magnetic.Itulah sebabnya neutron leih sukar untuk dideteksi.Massa-massa inti dapat diukur dengan ketelitian tinggi dengan memakai spectrometer massa.1 atomic mass unit (u) tepat sama dengan 1/12 massa isotop karbon-12 ( ). Satu proton atau satu neutron kira-kira memiliki 1 sma. Elektron memiliki massa hanya sebagian kecil dari

satu u.

massa proton = 1,007 276 u

massa neutron = 1,008 665 u

massa electron = 0,000 549 u

Ahli nuklir lebih sering menyatakan satuan massa dalam satuan energi ekivalennya,yaitu

MeV/c²,dimana

1 u = 1,660 559 x 10^-27 kg = 931,50 MeV/c²

dengan c = 3 x 10⁸ m/s adalah cepat rambat cahaya dalam vakum.

Ukuran, Kerapatan dan Bentuk Inti

Eksperimen hamburan Rutherford merupakan bukti pertama bahwa inti mempunyai ukuran yang berhingga. Dalam eksperimen tersebut, partikel alfa yang datang dibelokan oleh inti target sesuai dengan hukum Coulomb, asalkan jarak antar keduanya sekitar 10-14 m. Untuk jarak yang lebih kecil, ramalan hukum Coulomb tidak berlaku karena inti tidak lagi dapat dipandang

sebagai muatan titik oleh partikel alfa.

Setelah eksperimen yang dilakukan oleh Rutherford, berbagai eksperimen telah dilakukan untuk menentukan dimensi inti dengan hamburan partikel, dan ini merupakan teknik yang paling disukai. Elektron dan neutron cepat ideal untuk maksud tersebut, karena elektron berinteraksi dengan inti hanya melalui gaya listrik sedangkan neutron berinteraksi hanya melalui gaya inti yang khas.

Jadi, hamburan elektron memberikan informasi tentang distribusi muatan dalam inti dan hamburan neutron memberikan informasi tentang distribusi materi inti. Dalam setiap kasus didapatkan volume sebuah inti berbanding lurus dengan banyaknya nukleon yang dikandungnya, yaitu nomor massa A. Hal ini mensyaratkan bahwa kerapatan nukleon hampir sama dalam bagian dalam inti.

Jika jejari inti R, volumenya adalah 4/3 π R³, sehingga R³ berbanding lurus dengan A. Hubungan ini biasanya dinyatakan dalam bentuk

R = R₀ A^1/3

dimana Ro = 1.2 x 10^-15 m.