Kumpulan Soal Kimia Reaksi Inti (Fisi & Fusi) Lengkap dengan Jawaban dan Pembahasan

Selamat datang di artikel latihan soal kimia reaksi inti yang komprehensif ini! Memahami reaksi inti merupakan salah satu topik penting dan menantang dalam studi kimia, khususnya di tingkat lanjut. Reaksi inti adalah proses di mana inti atom berubah, melepaskan atau menyerap energi dalam jumlah sangat besar. Ini mencakup fenomena seperti radioaktivitas, reaksi fisi (pembelahan inti), dan reaksi fusi (penggabungan inti), yang memiliki aplikasi luas mulai dari pembangkit listrik tenaga nuklir hingga teknologi medis dan penanggalan karbon. Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda menguasai konsep-konsep kunci melalui serangkaian soal kimia reaksi inti yang bervariasi. Kami telah menyiapkan 32 soal yang terdiri dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan mencocokkan, lengkap dengan kunci jawaban dan pembahasan mendalam. Dengan berlatih soal kimia reaksi inti ini, Anda tidak hanya akan menguji pemahaman Anda tetapi juga memperdalam wawasan tentang prinsip-prinsip dasar yang mengatur dunia subatomik. Mari kita mulai perjalanan belajar Anda!

A. Soal Pilihan Ganda

Inti atom yang memiliki jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda disebut…
A. Isoton
B. Isobar
C. Isotop
D. Isomer
E. Isokor
Partikel yang memiliki muatan positif dan massa yang hampir sama dengan massa atom hidrogen adalah…
A. Elektron
B. Neutron
C. Proton
D. Positron
E. Alfa
Pada peluruhan alfa, inti induk akan kehilangan…
A. 2 proton dan 2 neutron
B. 1 proton dan 1 neutron
C. 0 proton dan 1 neutron
D. 1 proton dan 0 neutron
E. 0 proton dan 0 neutron
Reaksi inti berikut: ²³⁸U → ²³⁴Th + ⁴He adalah contoh dari peluruhan…
A. Beta
B. Alfa
C. Gamma
D. Positron
E. Elektron capture
Waktu paruh suatu unsur radioaktif adalah 20 menit. Jika mula-mula terdapat 80 gram unsur tersebut, massa unsur yang tersisa setelah 1 jam adalah…
A. 40 gram
B. 20 gram
C. 10 gram
D. 5 gram
E. 2,5 gram
Reaksi pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan disebut reaksi…
A. Fusi
B. Fisi
C. Transmutasi
D. Peluruhan
E. Sintesis
Energi yang mengikat nukleon (proton dan neutron) di dalam inti atom disebut…
A. Energi aktivasi
B. Energi kinetik
C. Energi ikat inti
D. Energi potensial
E. Energi ionisasi
Defek massa adalah…
A. Selisih antara massa inti atom dengan jumlah massa proton dan neutronnya.
B. Selisih antara massa proton dengan massa neutron.
C. Massa inti atom setelah reaksi fisi.
D. Massa inti atom setelah reaksi fusi.
E. Massa total elektron dalam atom.
Salah satu aplikasi radioisotop di bidang kedokteran adalah I-131 untuk mendeteksi penyakit…
A. Jantung
B. Paru-paru
C. Tiroid
D. Ginjal
E. Hati
Reaksi fusi terjadi secara alami di…
A. Reaktor nuklir
B. Bom atom
C. Matahari
D. Bumi
E. Bulan
Partikel beta (β) identik dengan…
A. Proton
B. Neutron
C. Elektron
D. Positron
E. Partikel alfa
Persamaan reaksi inti: ¹⁴N + ⁴He → ¹⁷O + ¹H adalah contoh dari…
A. Peluruhan alfa
B. Peluruhan beta
C. Transmutasi inti
D. Reaksi fisi
E. Reaksi fusi
Pada reaksi fisi uranium-235, inti uranium ditembak dengan…
A. Proton cepat
B. Elektron berenergi tinggi
C. Neutron termal (lambat)
D. Partikel alfa
E. Sinar gamma
Isotop radioaktif yang digunakan untuk penanggalan karbon (carbon dating) adalah…
A. C-12
B. C-14
C. O-16
D. U-238
E. Co-60
Partikel gamma (γ) adalah…
A. Inti helium
B. Elektron berenergi tinggi
C. Gelombang elektromagnetik berenergi tinggi
D. Neutron
E. Proton
Jika suatu inti atom memancarkan partikel beta, maka nomor atomnya akan…
A. Berkurang 1
B. Bertambah 1
C. Tetap
D. Berkurang 2
E. Bertambah 2
Manakah di antara pernyataan berikut yang benar mengenai reaksi fusi?
A. Menghasilkan inti yang lebih berat dari inti awalnya.
B. Membutuhkan suhu dan tekanan yang sangat rendah.
C. Digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini.
D. Melibatkan pembelahan inti atom berat.
E. Sulit dikendalikan di Bumi.
Salah satu bahaya utama dari radiasi nuklir adalah…
A. Peningkatan suhu global
B. Kerusakan lapisan ozon
C. Mutasi genetik pada makhluk hidup
D. Peningkatan keasaman laut
E. Penipisan sumber daya alam
Isotop Co-60 sering digunakan dalam terapi kanker karena memancarkan…
A. Partikel alfa
B. Partikel beta
C. Sinar gamma
D. Neutron
E. Proton
Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi…
A. Fusi tak terkendali
B. Fisi terkendali
C. Fusi terkendali
D. Fisi tak terkendali
E. Transmutasi alami

B. Soal Isian Singkat

Partikel yang tidak bermuatan listrik dan memiliki massa hampir sama dengan proton adalah __________.
Proses di mana inti atom yang tidak stabil memancarkan radiasi untuk mencapai kestabilan disebut __________.
Satuan massa atom (sma) setara dengan energi sebesar __________.
Isotop yang digunakan sebagai sumber energi pada reaktor nuklir adalah __________.
Unsur yang merupakan hasil peluruhan dari ²³⁸U setelah memancarkan satu partikel alfa adalah __________.

C. Soal Uraian

Jelaskan perbedaan mendasar antara reaksi fisi dan reaksi fusi, serta berikan masing-masing satu contoh reaksinya!
Hitunglah defek massa dan energi ikat inti untuk atom Helium-4 (⁴₂He) jika diketahui:
Massa proton = 1,00728 sma
Massa neutron = 1,00866 sma
Massa inti ⁴₂He = 4,00150 sma
1 sma = 931,5 MeV
Bagaimana cara kerja penanggalan karbon (carbon dating) menggunakan isotop C-14 untuk menentukan usia suatu artefak atau fosil?
Sebutkan dan jelaskan tiga jenis radiasi yang dipancarkan oleh zat radioaktif berdasarkan daya tembusnya!
Jelaskan bagaimana prinsip kerja bom atom (senjata nuklir) dan mengapa reaksi inti yang terjadi di dalamnya sangat berbahaya!

D. Soal Mencocokkan

Cocokkan istilah di kolom kiri dengan definisi yang tepat di kolom kanan:

Istilah	Definisi
1. Waktu Paruh	A. Perubahan inti atom menjadi inti atom lain melalui penembakan partikel.
2. Transmutasi Inti	B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti atom radioaktif meluruh.
3. Radioisotop	C. Isotop suatu unsur yang tidak stabil dan memancarkan radiasi.
4. Deret Radioaktif	D. Rangkaian peluruhan inti atom hingga membentuk inti atom yang stabil.

Cocokkan partikel di kolom kiri dengan simbol dan muatan listriknya di kolom kanan:

Partikel Simbol dan Muatan

1. Alfa A. ⁰-₁e atau β⁻ (Muatan -1)

2. Beta B. ⁴₂He atau α (Muatan +2)

3. Gamma C. ¹₁p atau p⁺ (Muatan +1)

4. Proton D. ⁰₀γ (Muatan 0)

Kunci Jawaban

A. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

C. Isotop
Pembahasan: Isotop adalah inti atom dari unsur yang sama (jumlah proton sama) tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda, sehingga nomor massanya berbeda.
C. Proton
Pembahasan: Proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif (+1) dan massa sekitar 1 sma, hampir sama dengan massa atom hidrogen.
A. 2 proton dan 2 neutron
Pembahasan: Partikel alfa (⁴₂He) terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Saat inti memancarkan partikel alfa, nomor atomnya berkurang 2 dan nomor massanya berkurang 4.
B. Alfa
Pembahasan: Dalam reaksi ini, inti uranium-238 memancarkan partikel alfa (⁴He) dan berubah menjadi Torium-234.
C. 10 gram
Pembahasan: Waktu paruh (t½) = 20 menit. Total waktu = 1 jam = 60 menit. Jumlah waktu paruh (n) = 60 menit / 20 menit = 3. Massa sisa = Massa awal × (1/2)ⁿ = 80 gram × (1/2)³ = 80 gram × (1/8) = 10 gram.
B. Fisi
Pembahasan: Reaksi fisi adalah proses pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi dan neutron.
C. Energi ikat inti
Pembahasan: Energi ikat inti adalah energi yang dilepaskan ketika nukleon-nukleon bergabung membentuk inti, atau energi yang diperlukan untuk memecah inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya.
A. Selisih antara massa inti atom dengan jumlah massa proton dan neutronnya.
Pembahasan: Defek massa adalah perbedaan antara massa total nukleon (proton dan neutron) yang menyusun inti dengan massa inti atom yang sebenarnya. Selisih massa ini diubah menjadi energi ikat inti sesuai persamaan Einstein E=mc².
C. Tiroid
Pembahasan: I-131 digunakan untuk mendiagnosis dan mengobati gangguan tiroid karena kelenjar tiroid menyerap yodium.
C. Matahari
Pembahasan: Reaksi fusi, yaitu penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat, terjadi secara alami di bintang-bintang seperti Matahari, yang menghasilkan energi sangat besar.
C. Elektron
Pembahasan: Partikel beta (β⁻) adalah elektron berenergi tinggi yang dipancarkan dari inti atom.
C. Transmutasi inti
Pembahasan: Ini adalah reaksi buatan di mana inti nitrogen ditembak dengan partikel alfa dan berubah menjadi oksigen serta memancarkan proton. Ini bukan peluruhan alami, melainkan perubahan inti yang dipicu.
C. Neutron termal (lambat)
Pembahasan: Reaksi fisi uranium-235 paling efektif dipicu oleh penembakan neutron lambat (termal) karena probabilitas penangkapannya lebih tinggi.
B. C-14
Pembahasan: Karbon-14 adalah isotop radioaktif yang digunakan dalam penanggalan karbon untuk menentukan usia bahan organik.
C. Gelombang elektromagnetik berenergi tinggi
Pembahasan: Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang sangat pendek dan energi sangat tinggi, tidak memiliki massa atau muatan.
B. Bertambah 1
Pembahasan: Pada peluruhan beta (emisi elektron), sebuah neutron dalam inti berubah menjadi proton dan elektron. Nomor atom (jumlah proton) bertambah 1, sedangkan nomor massa tetap.
A. Menghasilkan inti yang lebih berat dari inti awalnya.
Pembahasan: Reaksi fusi adalah penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Pilihan lain salah karena fusi membutuhkan suhu dan tekanan sangat tinggi, belum terkendali untuk pembangkit listrik, dan melibatkan penggabungan bukan pembelahan.
C. Mutasi genetik pada makhluk hidup
Pembahasan: Radiasi nuklir dapat merusak DNA dalam sel, menyebabkan mutasi genetik, kanker, dan penyakit lainnya.
C. Sinar gamma
Pembahasan: Co-60 memancarkan sinar gamma yang digunakan untuk membunuh sel kanker dalam terapi radiasi.
B. Fisi terkendali
Pembahasan: Reaktor nuklir dirancang untuk menghasilkan energi melalui reaksi fisi yang terkendali, artinya laju reaksi dapat diatur.

B. Kunci Jawaban Isian Singkat

Neutron
Radioaktivitas (atau Peluruhan radioaktif)
931,5 MeV
Uranium-235 (²³⁵U) atau Plutonium-239 (²³⁹Pu)
Torium-234 (²³⁴Th)

C. Kunci Jawaban Uraian

Perbedaan Reaksi Fisi dan Fusi:
- Reaksi Fisi: Adalah proses pembelahan inti atom berat (misalnya Uranium atau Plutonium) menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi besar dan beberapa neutron. Reaksi ini dapat terjadi secara berantai dan digunakan dalam reaktor nuklir serta bom atom. Contoh: ²³⁵U + ¹n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3¹n + energi.
- Reaksi Fusi: Adalah proses penggabungan dua atau lebih inti atom ringan (misalnya Deuterium dan Tritium) menjadi inti yang lebih berat, disertai pelepasan energi yang jauh lebih besar daripada fisi. Reaksi ini membutuhkan suhu dan tekanan yang sangat tinggi (jutaan derajat Celsius) dan terjadi secara alami di Matahari serta bintang-bintang lain. Contoh: ²H + ³H → ⁴He + ¹n + energi.
Perhitungan Defek Massa dan Energi Ikat Inti ⁴₂He:
Atom ⁴₂He memiliki 2 proton dan 2 neutron.
Massa total nukleon = (2 × massa proton) + (2 × massa neutron)
= (2 × 1,00728 sma) + (2 × 1,00866 sma)
= 2,01456 sma + 2,01732 sma
= 4,03188 sma
Defek massa (Δm) = Massa total nukleon – Massa inti ⁴₂He
= 4,03188 sma – 4,00150 sma
= 0,03038 sma

Energi ikat inti (E) = Defek massa × 931,5 MeV/sma
= 0,03038 sma × 931,5 MeV/sma
= 28,29657 MeV

Jadi, defek massa untuk ⁴₂He adalah 0,03038 sma dan energi ikat intinya adalah 28,29657 MeV.
Cara Kerja Penanggalan Karbon (Carbon Dating):
Penanggalan karbon menggunakan isotop radioaktif Karbon-14 (C-14) yang memiliki waktu paruh sekitar 5.730 tahun. C-14 terbentuk di atmosfer bagian atas dan diintegrasikan ke dalam CO₂. Tumbuhan menyerap CO₂ ini melalui fotosintesis, dan hewan memakan tumbuhan. Selama organisme hidup, rasio C-14 terhadap C-12 (isotop karbon stabil) di dalam tubuhnya tetap konstan, karena C-14 yang meluruh terus diganti dari lingkungan. Namun, setelah organisme mati, tidak ada lagi asupan C-14. C-14 yang ada di dalam organisme mulai meluruh secara radioaktif menjadi Nitrogen-14 (N-14). Dengan mengukur rasio C-14 yang tersisa terhadap C-12 dalam sampel artefak atau fosil dan membandingkannya dengan rasio C-14/C-12 di atmosfer saat ini, serta mengetahui waktu paruh C-14, para ilmuwan dapat menghitung berapa lama organisme tersebut telah mati, sehingga menentukan usianya.
Tiga Jenis Radiasi Berdasarkan Daya Tembus:
- Sinar Alfa (α): Terdiri dari inti helium (⁴₂He), bermuatan positif (+2), dan memiliki massa yang relatif besar. Daya tembusnya paling rendah; dapat dihentikan oleh selembar kertas atau kulit manusia. Namun, jika masuk ke dalam tubuh, sangat merusak jaringan.
- Sinar Beta (β): Terdiri dari elektron berenergi tinggi (⁰-₁e), bermuatan negatif (-1), dan memiliki massa yang sangat kecil. Daya tembusnya lebih besar dari alfa; dapat menembus beberapa milimeter aluminium atau beberapa sentimeter jaringan tubuh.
- Sinar Gamma (γ): Merupakan gelombang elektromagnetik berenergi sangat tinggi, tidak memiliki massa maupun muatan. Daya tembusnya paling tinggi; membutuhkan lapisan tebal timbal atau beton untuk menghentikannya. Sinar gamma dapat menembus tubuh manusia dan menyebabkan kerusakan sel yang serius.
Prinsip Kerja Bom Atom (Senjata Nuklir):
Bom atom bekerja berdasarkan prinsip reaksi fisi nuklir tak terkendali. Bahan bakar utamanya adalah isotop berat seperti Uranium-235 (²³⁵U) atau Plutonium-239 (²³⁹Pu). Ketika sejumlah massa kritis bahan fisil ini terkumpul, satu neutron yang menabrak inti atom akan menyebabkan inti tersebut membelah (fisi), melepaskan energi yang sangat besar dan beberapa neutron baru. Neutron-neutron baru ini kemudian menabrak inti atom fisil lainnya, memicu reaksi fisi berantai yang sangat cepat dan eksponensial. Dalam hitungan mikrodetik, sejumlah besar inti atom membelah, melepaskan energi yang dahsyat dalam bentuk panas, gelombang kejut, dan radiasi. Reaksi ini sangat berbahaya karena: (1) Menghasilkan ledakan yang merusak secara fisik dalam skala besar. (2) Memancarkan radiasi ionisasi yang mematikan dan dapat menyebabkan penyakit akut serta efek genetik jangka panjang. (3) Menghasilkan limbah radioaktif (fallout) yang mencemari lingkungan dan tetap berbahaya selama ribuan tahun.

D. Kunci Jawaban Mencocokkan

1. Waktu Paruh → B. Waktu yang dibutuhkan agar setengah dari inti atom radioaktif meluruh.
2. Transmutasi Inti → A. Perubahan inti atom menjadi inti atom lain melalui penembakan partikel.
3. Radioisotop → C. Isotop suatu unsur yang tidak stabil dan memancarkan radiasi.
4. Deret Radioaktif → D. Rangkaian peluruhan inti atom hingga membentuk inti atom yang stabil.
1. Alfa → B. ⁴₂He atau α (Muatan +2)
2. Beta → A. ⁰-₁e atau β⁻ (Muatan -1)
3. Gamma → D. ⁰₀γ (Muatan 0)
4. Proton → C. ¹₁p atau p⁺ (Muatan +1)

Partikel	Simbol dan Muatan
1. Alfa	A. ⁰-₁e atau β⁻ (Muatan -1)
2. Beta	B. ⁴₂He atau α (Muatan +2)
3. Gamma	C. ¹₁p atau p⁺ (Muatan +1)
4. Proton	D. ⁰₀γ (Muatan 0)