Kimia inti adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang inti atom, reaksi-reaksi yang terjadi di dalamnya, serta sifat-sifat unsur radioaktif. Memahami konsep dasar kimia inti sangat penting karena aplikasinya yang luas dalam berbagai bidang, mulai dari kedokteran (misalnya radioterapi dan pencitraan medis), energi (pembangkit listrik tenaga nuklir), hingga arkeologi (penanggalan karbon). Reaksi inti, seperti peluruhan radioaktif, fisi nuklir, dan fusi nuklir, melibatkan perubahan pada inti atom yang menghasilkan energi luar biasa atau pembentukan unsur baru.
Latihan soal adalah kunci untuk menguasai materi ini. Dengan mengerjakan berbagai jenis soal, Anda dapat menguji pemahaman Anda tentang konsep-konsep penting seperti waktu paruh, jenis-jenis radiasi, cara menyeimbangkan persamaan reaksi inti, serta perbedaan antara fisi dan fusi. Kumpulan soal ini dirancang untuk membantu Anda mempersiapkan diri menghadapi ujian dengan lebih baik, memperkuat pemahaman Anda tentang prinsip-prinsip kimia inti dan reaksi nuklir yang fundamental.
Soal Pilihan Ganda
- Partikel alfa (α) identik dengan inti atom dari unsur apa?
A. Hidrogen
B. Helium
C. Litium
D. Berilium
Jawaban: B. Helium. Partikel alfa terdiri dari dua proton dan dua neutron, sama seperti inti atom Helium (⁴₂He). - Peluruhan radioaktif yang menghasilkan partikel beta (β⁻) akan menyebabkan:
A. Nomor massa berkurang, nomor atom tetap
B. Nomor massa tetap, nomor atom bertambah
C. Nomor massa berkurang, nomor atom berkurang
D. Nomor massa tetap, nomor atom berkurang
Jawaban: B. Nomor massa tetap, nomor atom bertambah. Peluruhan beta negatif terjadi ketika neutron berubah menjadi proton dan elektron (partikel beta), sehingga nomor atom bertambah 1 dan nomor massa tetap. - Apa yang dimaksud dengan waktu paruh suatu isotop radioaktif?
A. Waktu yang dibutuhkan agar seluruh isotop meluruh
B. Waktu yang dibutuhkan agar massa isotop menjadi setengah dari massa awal
C. Waktu yang dibutuhkan agar aktivitas radiasi menjadi dua kali lipat
D. Waktu yang dibutuhkan agar isotop mencapai kestabilan
Jawaban: B. Waktu yang dibutuhkan agar massa isotop menjadi setengah dari massa awal. Waktu paruh (t½) adalah waktu yang diperlukan agar setengah dari inti atom radioaktif dalam sampel meluruh. - Reaksi inti yang terjadi ketika inti atom berat terpecah menjadi inti-inti yang lebih ringan disebut:
A. Fusi nuklir
B. Fisi nuklir
C. Peluruhan alfa
D. Transmutasi nuklir
Jawaban: B. Fisi nuklir. Fisi nuklir adalah proses pemecahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi. - Contoh aplikasi radioisotop ⁶⁰Co (Kobalt-60) dalam bidang kedokteran adalah untuk:
A. Penanggalan karbon
B. Pencitraan tulang
C. Terapi kanker (radioterapi)
D. Sterilisasi alat bedah
Jawaban: C. Terapi kanker (radioterapi). Kobalt-60 memancarkan sinar gamma yang digunakan untuk membunuh sel kanker. - Manakah dari berikut ini yang merupakan karakteristik sinar gamma (γ)?
A. Bermuatan positif
B. Memiliki massa
C. Adalah gelombang elektromagnetik
D. Daya tembus rendah
Jawaban: C. Adalah gelombang elektromagnetik. Sinar gamma adalah foton berenergi tinggi tanpa massa dan muatan, serta memiliki daya tembus sangat tinggi. - Inti atom memiliki muatan positif karena adanya:
A. Elektron
B. Neutron
C. Proton
D. Positron
Jawaban: C. Proton. Proton memiliki muatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan dan elektron bermuatan negatif (berada di luar inti). - Berapa jumlah neutron dalam isotop uranium-238 (²³⁸U)? (Nomor atom U = 92)
A. 92
B. 146
C. 238
D. 330
Jawaban: B. 146. Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom = 238 – 92 = 146. - Sebuah sampel radioaktif memiliki waktu paruh 2 jam. Jika massa awal sampel adalah 80 gram, berapa massa yang tersisa setelah 6 jam?
A. 10 gram
B. 20 gram
C. 40 gram
D. 5 gram
Jawaban: A. 10 gram. Setelah 2 jam (1 waktu paruh): 80 g → 40 g. Setelah 4 jam (2 waktu paruh): 40 g → 20 g. Setelah 6 jam (3 waktu paruh): 20 g → 10 g. - Reaksi fusi nuklir adalah proses penggabungan inti-inti ringan untuk membentuk inti yang lebih berat. Reaksi ini terjadi secara alami di:
A. Reaktor nuklir
B. Bom atom
C. Matahari
D. Alat pemindai medis
Jawaban: C. Matahari. Reaksi fusi adalah sumber energi utama Matahari dan bintang-bintang lainnya. - Partikel yang dipancarkan dalam peluruhan beta positif (β⁺) adalah:
A. Elektron
B. Proton
C. Neutron
D. Positron
Jawaban: D. Positron. Peluruhan beta positif terjadi ketika proton berubah menjadi neutron dan positron. - Defek massa (mass defect) dalam reaksi inti merupakan indikasi dari:
A. Massa yang hilang akibat peluruhan
B. Perbedaan massa antara reaktan dan produk yang diubah menjadi energi
C. Massa inti yang tidak stabil
D. Massa total elektron dalam atom
Jawaban: B. Perbedaan massa antara reaktan dan produk yang diubah menjadi energi. Defek massa adalah selisih antara massa nukleon penyusun inti dengan massa inti sebenarnya, dan selisih ini diubah menjadi energi ikat inti sesuai persamaan E=mc². - Isotop yang digunakan dalam penanggalan karbon (carbon dating) adalah:
A. ¹²C
B. ¹³C
C. ¹⁴C
D. ¹⁵N
Jawaban: C. ¹⁴C. Karbon-14 adalah isotop radioaktif yang digunakan untuk menentukan umur benda-benda organik. - Yang bukan merupakan salah satu jenis radiasi pengion adalah:
A. Sinar X
B. Sinar ultraviolet
C. Sinar gamma
D. Partikel alfa
Jawaban: B. Sinar ultraviolet. Sinar ultraviolet adalah radiasi non-pengion, sementara sinar X, sinar gamma, dan partikel alfa adalah radiasi pengion yang dapat mengionisasi atom. - Inti atom yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda disebut:
A. Isoton
B. Isobar
C. Isotop
D. Isomer
Jawaban: C. Isotop. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (jumlah proton sama) tetapi memiliki nomor massa yang berbeda (jumlah neutron berbeda). - Dalam persamaan reaksi inti: ²³⁸₉₂U → ⁴₂He + X, inti X adalah:
A. ²³⁴₉₀Th
B. ²³⁴₉₂U
C. ²³²₈₈Ra
D. ²³⁶₉₁Pa
Jawaban: A. ²³⁴₉₀Th. Untuk menyeimbangkan, nomor massa: 238 – 4 = 234. Nomor atom: 92 – 2 = 90. Unsur dengan nomor atom 90 adalah Torium (Th). - Alat yang digunakan untuk mendeteksi radiasi adalah:
A. Spektrofotometer
B. Termometer
C. Geiger-Muller counter
D. Mikroskop elektron
Jawaban: C. Geiger-Muller counter. Alat ini mendeteksi dan mengukur radiasi pengion. - Perisai yang paling efektif untuk melindungi dari sinar gamma adalah:
A. Kertas
B. Aluminium
C. Timbal (Pb)
D. Air
Jawaban: C. Timbal (Pb). Timbal memiliki kerapatan tinggi dan nomor atom besar, sehingga sangat efektif dalam menyerap sinar gamma. - Manakah pernyataan yang benar tentang reaksi berantai (chain reaction) dalam fisi nuklir?
A. Hanya dapat terjadi pada inti atom ringan
B. Membutuhkan energi aktivasi yang sangat tinggi
C. Neutron yang dihasilkan dari fisi satu inti dapat memicu fisi inti lain
D. Tidak dapat dikendalikan
Jawaban: C. Neutron yang dihasilkan dari fisi satu inti dapat memicu fisi inti lain. Reaksi berantai adalah proses di mana neutron yang dilepaskan dari fisi atom memicu fisi atom lain, sehingga prosesnya berlanjut. - Energi ikat inti adalah energi yang diperlukan untuk:
A. Memecah inti atom menjadi nukleon-nukleon penyusunnya
B. Menggabungkan dua inti ringan menjadi inti yang lebih berat
C. Melepaskan elektron dari atom
D. Memulai reaksi fisi nuklir
Jawaban: A. Memecah inti atom menjadi nukleon-nukleon penyusunnya. Energi ikat inti adalah energi yang menahan nukleon (proton dan neutron) bersama-sama dalam inti atom.
Soal Jawaban Singkat
- Jelaskan secara singkat perbedaan antara isotop dan isoton!
Jawaban: Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama (jumlah proton sama) tetapi memiliki jumlah neutron berbeda. Isoton adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (jumlah proton berbeda) tetapi memiliki jumlah neutron yang sama. - Sebutkan tiga jenis utama radiasi yang dipancarkan oleh zat radioaktif!
Jawaban: Tiga jenis utama radiasi adalah partikel alfa (α), partikel beta (β), dan sinar gamma (γ). - Bagaimana cara menghitung jumlah neutron dalam suatu inti atom jika diketahui nomor massa dan nomor atomnya?
Jawaban: Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom. - Apa fungsi moderator dalam reaktor nuklir?
Jawaban: Moderator berfungsi untuk memperlambat neutron cepat yang dihasilkan dari reaksi fisi menjadi neutron termal, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya fisi lebih lanjut dan menjaga reaksi berantai tetap berlangsung. - Berikan satu contoh aplikasi radioisotop dalam bidang industri!
Jawaban: Contoh aplikasi radioisotop dalam industri adalah untuk mendeteksi kebocoran pipa, mengukur ketebalan material, atau sterilisasi peralatan. (Contoh lain: Iradiasi makanan untuk memperpanjang masa simpan).
Soal Esai
- Jelaskan secara rinci perbedaan antara reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir, termasuk contoh aplikasinya masing-masing!
Jawaban: Fisi nuklir adalah proses pemecahan inti atom berat (misalnya ²³⁵U atau ²³⁹Pu) menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi dan neutron. Reaksi ini digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir dan bom atom. Fusi nuklir adalah proses penggabungan dua inti atom ringan (misalnya deuterium dan tritium) untuk membentuk inti yang lebih berat, juga disertai pelepasan energi yang sangat besar. Reaksi ini terjadi secara alami di Matahari dan bintang-bintang, serta merupakan dasar dari bom hidrogen. Fusi memiliki potensi sebagai sumber energi bersih di masa depan. - Bagaimana prinsip kerja penanggalan karbon-14 (carbon dating) untuk menentukan umur suatu artefak organik?
Jawaban: Penanggalan karbon-14 didasarkan pada fakta bahwa organisme hidup terus-menerus menyerap karbon dari lingkungan, termasuk isotop radioaktif ¹⁴C yang terbentuk di atmosfer. Ketika organisme mati, penyerapan ¹⁴C berhenti dan ¹⁴C yang ada di dalamnya mulai meluruh dengan waktu paruh sekitar 5.730 tahun. Dengan mengukur rasio ¹⁴C terhadap ¹²C dalam sampel artefak organik dan membandingkannya dengan rasio yang diketahui pada organisme hidup, para ilmuwan dapat menghitung berapa lama sejak organisme tersebut mati, sehingga menentukan umurnya. - Jelaskan konsep waktu paruh dan bagaimana hubungannya dengan laju peluruhan suatu zat radioaktif! Jika suatu zat radioaktif memiliki waktu paruh 5 hari, berapa persentase zat tersebut yang tersisa setelah 15 hari?
Jawaban: Waktu paruh (t½) adalah waktu yang diperlukan agar setengah dari inti atom radioaktif dalam sampel meluruh. Semakin pendek waktu paruh, semakin cepat laju peluruhan zat radioaktif tersebut. Hubungannya adalah bahwa setelah setiap interval waktu paruh, jumlah zat radioaktif akan berkurang menjadi setengah dari jumlah sebelumnya. Jika waktu paruh adalah 5 hari, maka setelah 15 hari (yang merupakan 3 kali waktu paruh):
Setelah 5 hari (1 t½): 1/2 tersisa (50%)
Setelah 10 hari (2 t½): 1/2 × 1/2 = 1/4 tersisa (25%)
Setelah 15 hari (3 t½): 1/2 × 1/2 × 1/2 = 1/8 tersisa (12,5%)
Jadi, 12,5% dari zat tersebut yang tersisa setelah 15 hari. - Sebutkan dan jelaskan dua dampak positif dan dua dampak negatif dari penggunaan energi nuklir!
Jawaban: Dampak Positif:
1. Sumber Energi Bersih: Pembangkit listrik tenaga nuklir tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca selama operasi, membantu mengurangi perubahan iklim.
2. Ketersediaan Energi Tinggi: Sejumlah kecil bahan bakar nuklir dapat menghasilkan energi yang sangat besar, menyediakan pasokan listrik yang stabil dan berkelanjutan.
Dampak Negatif:
1. Limbah Radioaktif: Limbah dari reaktor nuklir sangat radioaktif dan membutuhkan penyimpanan jangka panjang yang aman, menimbulkan tantangan lingkungan dan keamanan.
2. Risiko Kecelakaan Serius: Meskipun jarang, kecelakaan reaktor nuklir (seperti Chernobyl atau Fukushima) dapat memiliki dampak lingkungan dan kesehatan yang sangat merusak dalam skala luas dan jangka panjang. - Seimbangkan persamaan reaksi inti berikut: ²³⁹₉₂U + ¹₀n → X + ¹³⁹₅₄Xe + 2¹₀n
Jawaban: Untuk menyeimbangkan persamaan inti, jumlah nomor massa (atas) dan nomor atom (bawah) harus sama di kedua sisi.
Sisi Kiri:
Nomor massa: 239 + 1 = 240
Nomor atom: 92 + 0 = 92
Sisi Kanan (tanpa X):
Nomor massa: 139 + (2 × 1) = 141
Nomor atom: 54 + (2 × 0) = 54
Untuk inti X:
Nomor massa X = 240 – 141 = 99
Nomor atom X = 92 – 54 = 38
Unsur dengan nomor atom 38 adalah Stronsium (Sr).
Jadi, X adalah ⁹⁹₃₈Sr.
Persamaan yang seimbang: ²³⁹₉₂U + ¹₀n → ⁹⁹₃₈Sr + ¹³⁹₅₄Xe + 2¹₀n
Soal Menjodohkan
Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan istilah yang tepat di kolom kanan.
Pasangan 1
- 1. Inti atom yang tidak stabil dan memancarkan radiasi
- 2. Proses pemecahan inti berat menjadi inti ringan
- 3. Satuan untuk mengukur aktivitas radioaktif
- 4. Partikel yang tidak bermuatan dalam inti atom
- Fisi nuklir
- Neutron
- Radioisotop
- Becquerel
Jawaban:
1-c, 2-a, 3-d, 4-b
Pasangan 2
- 1. Proses penggabungan inti ringan menjadi inti berat
- 2. Waktu yang dibutuhkan agar setengah massa isotop meluruh
- 3. Radiasi elektromagnetik berenergi tinggi tanpa massa dan muatan
- 4. Partikel bermuatan positif yang dipancarkan dari inti
- Sinar gamma
- Fusi nuklir
- Waktu paruh
- Partikel alfa
Jawaban:
1-b, 2-c, 3-a, 4-d