kimia 2

• ATOM UNTUK PERDAMAIAN
• KIMIA UMUM
• TEACHING LABORATORY KIMIA
• PROGRAM PENDIDIKAN KOMPETENSI UMUM
• DEPARTEMEN KIMIA
• 2021
• Capaian Pembelajaran


  • Mampu menjelaskan konsep dasar teori struktur atom dan partikel penyusun atom
  • Bentuk radiasi dan reaksi inti
  • Aplikasi radioaktif pada bidang pertanian, kesehatan, forensik, dan bisnis energi nuklir
  • Bencana nuklir
• Topik


  • Teori Struktur Atom
  • Radiasi dan Reaksi Inti
  • Aplikasi Radioaktif
  • Bencana Nuklir
• Democritus


  "atomos" = tidak dapat dibagi → "atom" = unit terkecil dari suatu materi
• Teori Democritus


  • Seluruh materi tersusun dari atom yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat
  • Atom padat sempurna, tidak memiliki struktur internal, dan terdapat ruang kosong antar atom
  • Setiap atom dari zat yang berbeda memiliki ukuran, berat, dan bentuk yang berbeda
• John Dalton


  • Model "Bola Pejal"
  • Seluruh materi tersusun dari partikel kecil yang disebut atom
  • Atom tidak dapat dihancurkan dan tidak dapat diubah
  • Unsur dicirikan oleh berat atomnya
  • Ketika unsur-unsur bereaksi, atom-atomnya bergabung membentuk senyawa yang baru
• J.J Thomson


  • Elektron ditemukan melalui percobaan "Tabung Berkas Sinar Katode"
  • Berkas sinar bergerak dari katode menuju anode, melewati kumparan pembelok berkutub positif-negatif
  • Sinar dibelokkan menjauhi kutub negatif → sinar bermuatan negatif yang disebut "corpuscles" → "elektron"
  • Elektron memiliki bobot 2000x lebih ringan dari atom hidrogen dengan rasio muatan/massa (e/m) = 1,76 x 108 C/g
  • Model "Puding Kismis"
• Thomson memenangkan Nobel tahun 1906 atas penemuan elektron
• Robert Millikan


  • Muatan elektron = -1,6 x 10-19 C
  • Massa elektron = 9,1 x 10-28 g
• Millikan memenangkan Nobel bidang Fisika tahun 1923 atas penemuan muatan elektron
• Ernest Rutherford


  • Melalui "Percobaan Lempeng Emas" partikel alfa yang bermuatan positif dari sumber radioaktif ditembakkan pada lempeng emas, pembelokkan partikel yang menembus lempeng emas dideteksi pada layar berfluorescent
  • Sebagian besar partikel tidak dibelokkan, dan ada partikel yang dipantulkan
  • Rutherford menyimpulkan bahwa terdapat pusat positif pada lempeng emas → "nukelus"
  • Model "Inti"
• Rutherford memenangkan Nobel Kimia tahun 1908
• Niels Bohr


  • Model atom Bohr yang dikenal dengan model "Planet" menyempurnakan model Inti Rutherford → model "Rutherford-Bohr"
  • Elektron bergerak mengelilingi inti (mengorbit) pada lintasan yang memiliki tingkat energi yang tetap dan terkuatisasi
  • Elektron dapat berpindah hanya pada orbit diskrit tertentu
  • Cahaya hanya diserap dan dipancarkan saat elektron loncat dari orbital stabil yang satu ke orbital stabil lainnya
• Erwin Schrodinger


  • Model "Awan", model yang digunakan hingga saat ini
  • Elektron tidak bergerak pada orbit yang pasti
  • Dengan menggunakan pendekatan "mekanika kuantum", kemungkinan orbital di mana elektron berada dapat diprediksi, namun tidak dapat menentukan lokasi pastinya
  • Jenis orbital yang mungkin bergantung pada tingkat energi yang dijelaskan oleh Bohr
• James Chadwick


  • Penemuan inti atom pada model atom Rutherford dinilai belum lengkap → percobaan lebih lanjut menunjukkan massa inti rerata 2x dari jumlah proton
  • Percobaan Chadwick menunjukkan terdapat partikel lain yang memiliki massa setara dengan proton tapi tidak bermuatan → "neutron"
  • Semua inti atom memiliki neutron, kecuali hidrogen
• Chadwick memenangkan Nobel Fisika tahun 1935 atas penemuan neutron
• Inti Atom


  • Inti atom terdiri atas proton (muatan positif) dan neutron (netral)
  • Massa proton ≈ massa neutron, yaitu 2000 kali lebih besar dari massa elektron
  • Jumlah muatan positif inti atom sama dengan jumlah muatan negatif yang berasal dari elektron → muatan atom menjadi netral
  • Muatan listrik: 1 elektron: -1.60 x 10-19 C, 1 proton: +1.60 x 10-19 C
  • Jumlah neutron dalam inti dapat bervariasi → menyebabkan adanya ISOTOP
• Nomor Atom dan Nomor Massa


  Z (Nomor atom) = jumlah proton = jumlah elektron pada atom netral

  A (Nomor massa) = jumlah proton dan neutron
• Radioaktivitas: Peluruhan Inti Atom


  Kecenderungan suatu unsur untuk melepaskan radiasi sebagai akibat dari perubahan yang terjadi pada inti atom
• Mengapa peluruhan inti terjadi?
• Bentuk Radiasi


  • Partikel α
  • Partikel β
  • Sinar γ
• Bentuk Peluruhan Inti Atom

  1. Mengemisikan partikel α

  2. Mengemisikan positron

  3. Menangkap elektron
• Inti yang kaya neutron (miskin proton) tidak akan stabil sehingga akan meluruh membentuk proton dengan melepaskan elektron (partikel β-)
• Emisi sinar γ terjadi saat inti yang berada pada tingkat tereksitasi, meluruh ke tingkat yang lebih rendah
• Fenomena Radioaktivitas


  • Umum yang terjadi di jagad raya (misal sinar kosmik, radioaktivitas dari mineral tanah)
  • Pengaruh radiasi terhadap organisme bergantung pada dosis paparan
  • Pada dosis paparan rendah, radiasi dapat meregenarasi bagian yang rusak
  • Saat melebihi dosis paparan dengan waktu yang panjang, dapat menyebabkan sel mati atau kode genetiknya berubah (mutasi gen)
• Dosis Paparan Radioaktif


  • Bahaya radiasi dinyatakan dalam satuan Roentgen Equivalent Man (REM)
  • Dosis radiasi yang mematikan dimulai dari 500 REM (persentase kematian 50 % bila terpapar dalam waktu singkat)
  • Radiasi dari sumber alami atau pengobatan biasanya kurang dari 1 REM (sering dinyatakan dalam milirem; 1/1000 REM)
• Radiasi di sekitar kita
• Fisi Nuklir


  • Pembelahan inti atom dipelajari pertama kali oleh Otto Hahn dan Fritz Strassmann tahun 1938, menggunakan inti atom uranium-235
  • Neutron menumbuk inti atom dan diserap oleh inti atom
  • Neutron yang terserap menyebakan inti atom terdeformasi (berubah bentuk)
  • Dalam waktu sekitar 10-14 detik, terjadi deformasi yang sangat drastis sehingga inti atom tidak dapat kembali ke bentuk semula
  • Inti membelah (fisi) dan melepaskan 2-3 neutron
  • Dalam waktu sekitar 10-12 detik, fragmen fisi (inti terbelah) kehilangan energi kinetik, mengemisikan sejumlah sinar Gamma
  • Fragmen fisi disebut produk fisi
  • Produk fisi kehilangan kelebihan energi melalui peluruhan radioaktif. Mengemisikan partikel dalam jangka waktu tertentu (hitungan detik, bahkan hingga ribuan tahun)
• Reaksi Rantai pada Fisi Nuklir

  1. Fisi nuklir yang disebabkan oleh tumbukan antara 1 neutron dan 1 atom Uranium-235 akan menghasilkan 2-3 partikel neutron

  2. Partikel neutron yang dihasilkan dari proses fisi yang pertama akan menumbuk atom Uranium-235 lainnya dan fisi nuklir berikutnya terjadi, proses berulang
• Massa Kritis Radioaktif


  • Massa minimum yang dibutuhkan agar reaksi rantai fisi nuklir dapat berlangsung
  • Bongkahan (lebih dari 1 atom) kecil (massa subkritis) uranium menghasilkan reaksi rantai yang cepat berakhir karena neutron lebih cepat mencapai permukaan dan meninggalkan uranium
  • Bongkahan besar (massa superkritis) uranium menghasilkan reaksi rantai yang melepaskan energi yang sangat besar sebelum neutron mencapai permukaan dan meninggalkan uranium
  • Dengan massa yang lebih besar dari massa kritis, reaksi rantai fisi dapat menimbulkan ledakan dengan energi yang besar → prinsip dari salah satu jenis bom nuklir
• Peledak digunakan untuk mendorong bongkah subkritis memasuki selongsong agar kedua subkritis bertumbukan
• Radioaktif sumber neutron
• Bongkah subkritis
• Uranium-235


  Unsur radioaktif (0.7% dari total bijih uranium)
• Bila neutron diserap oleh uranium-238 yang tidak radioaktif atau oleh unsur lainnya, maka reaksi rantai akan berhenti