Struktur Inti Atom

Setelah mengetahui partikel-partikel penyusun atom, pertanyaan yang sering muncul adalah: apakah setiap unsur memiliki struktur inti yang sama? Apa yang membuat suatu inti atom bersifat stabil? Dan bagaimana hubungan antara struktur inti dengan kestabilan suatu atom?

Sebuah atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron, serta elektron yang bergerak mengelilinginya. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Ernest Rutherford, inti atom terbentuk dari partikel bermuatan positif yang disebut proton. Penelitian lebih lanjut oleh H.G.J. Moseley, dengan menggunakan sinar-X yang dipancarkan oleh proton dalam atom, menemukan bahwa jumlah proton dalam inti atom berkaitan langsung dengan nomor atomnya.

Menurut Moseley, nomor atom ((Z)) menunjukkan jumlah proton yang terkandung dalam inti atom. Dengan demikian, nomor atom juga sama dengan jumlah elektron dalam atom yang netral. Hubungan antara jumlah proton dan jumlah elektron dalam atom dapat dinyatakan sebagai berikut:

Gambar di samping ini menunjukkan struktur umum dari atom yang terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron, serta elektron yang berputar mengelilingi inti.

Inti atom tersusun atas partikel-partikel yang disebut nukleon, yang terdiri dari proton dan neutron. Sementara itu, atom yang diketahui jumlah proton dan neutrontya disebut nuklida. Setiap unsur kimia memiliki sejumlah nuklida dengan komposisi jumlah proton dan neutron yang berbeda-beda.

Massa atom dapat dianggap hanya berasal dari massa inti atom, karena massa elektron sangat kecil dibandingkan dengan massa inti. Massa atom ini disebut nomor massa (A), yang dapat dihitung dengan menjumlahkan jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Secara matematis, hubungan ini dapat dituliskan dengan rumus:

Berdasarkan rumus ini, jumlah neutron (n) dalam inti atom dapat dihitung jika nomor massa dan nomor atom sudah diketahui. Secara umum, suatu atom dapat dinyatakan dalam bentuk berikut:

Dimana:

X = nama unsur

Z = nomor atom (jumlah proton)

A = nomor massa (jumlah proton + jumlah neutron)

Inti atom terdiri atas partikel-partikel yang disebut nukleon, yang terdiri dari proton dan neutron. Sementara itu, inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutron-nya disebut nuklida, yang diklasifikasikan berdasarkan jumlah proton dan neutron.

Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki nomor atom yang sama, tetapi berbeda dalam nomor massanya. Contoh isotop adalah:

dan

dan

Isobar adalah atom-atom yang memiliki nomor massa yang sama, tetapi nomor atomnya berbeda. Contohnya adalah:

dan

Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama, tetapi jumlah protonnya berbeda. Contohnya adalah:

dan

Atom yang stabil memiliki jumlah proton yang sama dengan jumlah neutronnya (n = Z). Sementara itu, atom yang tidak stabil memiliki jumlah neutron lebih banyak dibandingkan jumlah proton (n > Z). Atom jenis ini disebut atom radioaktif, yang memiliki kecenderungan untuk membentuk inti stabil dengan memancarkan sinar-sinar radioaktif sampai tercapai kestabilan inti tersebut.

Pada inti atom, jika terjadi kelebihan jumlah neutron yang disebabkan oleh gaya tolak Coulomb antarproton, proton berada pada posisi yang tidak stabil. Semakin besar jumlah nukleon, jumlah proton akan meningkat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah neutron.

Energi Ikat Inti

Energi yang mengikat inti atom disebut energi ikat inti. Energi ikat ini terbentuk karena adanya perbedaan antara massa suatu inti dengan massa nukleon penyusunnya. Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh bahwa massa inti stabil lebih kecil daripada jumlah massa dari nukleon pembentuknya. Selisih massa ini disebut defek massa yang dapat dihitung dengan rumus berikut:

Keterangan rumus:

Z = jumlah proton

Selain itu, energi ikat inti dapat dihitung dengan menggunakan rumus Einstein, yaitu:

E = energi ikat (Joule)

Δm = defek massa (kg)