Kimia Inti Fix.docx

Kata Pengantar Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam memahami pembahasan reaksi berantai ini. Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami miliki sangat kurang. Oleh karena itu, kami harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan masukan yang bersifat membanguun untuk kesempurnaan makalah ini.

Surabaya, 18 Februaru 2018

Penyusun

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Albert Einstein (1879-1955), melalui Teori Relativitas E=mc2 mengungkapkan

bahwa massa dapat dianggap sebagai bentuk lain dari energi. Menurut Einstein, jika entah bagaimana massa diubah menjadi energi, dan akan mungkin untuk membebaskan sejumlah besar energi.Berselang satu tahun, ahli fisika Inggris John Cockroft (1897-1967) dan ahli fisika Irlandia Ernest Walton (1903-1995) bekerja sama dalam mengubah litium menjadi inti helium, memakai proton yang dipercepat dengan alat pemecah atom sederhana. Ini merupakan pembuktian ekperimental yang pertama terhadap rumus Einstein. Neutron,partikel penyusun atom yang ternyata merupakan kunci ke arah pembelahan inti, ditemukan oleh ahli fisika Inggris James Chadwick (1891-1974). Pembangkit listrik tenaga nuklir atau secara singkat disebut reaktor nuklir merupakan salah satu konsep yang memanfaatkan formula ini. Reaktor nuklir bahkan dapat dikatakan sebagai pemanfaatan atau buah ekonomi dari formula ilmiah Einstein diatas. Hal itu karena pasokan energi, yang bisa diberikan oleh reaktor nuklir dalam jumlah yang besar, merupakan salah satu penunjang penting ekonomi.Dalam pengertian umum, nuklir adalah berhubungan dengan menggunakan inti atau energi (tenaga) atom. Tenaga nuklir berbeda dengan tenaga kimia seperti pembakaran kayu,bensin,dll yang dihasilkan oleh penyusunan kembali ikatan-ikatan dari atom penyusunnya,tenaga nuklir diperoleh karena terjadinya penyusunan inti atom yang disebut nukleon (neutron dan proton). Reaksi-reaksi yang terjadi dalam tenaga nuklir disebut dengan reaksi berantai. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai reaksi berantai. 1.2 Rumusan masalah 1. Apa pengertian reaksi berantai? 2. Apa dampak yang ditimbulkan dari reaksi Fusi dan Fisi? 3. Apa kegunaan reaksi Fusi dan Fisi? 1.3 Tujuan 1. Mengetahui definisi dari reaksi berantai. 2. Mengetahui dampak yang ditimbulkan dari reaksi Fusi dan Fisi. 3. Mengetahui kegunaan reaksi Fusi dan Fisi.

BAB 2 ISI 2.1 Reaksi Berantai Reaksi berantai (chain reaction) adalah serangkaian pemecahan inti, seperti pada persamaan fisi isotop U-235 digunakan sebuah neutron. Akan tetapi, reaksi kembali membentuk tiga neutron. Ketiga neutron tersebut, apabila semuanya bertemu dengan isotop U-235 lainnya, dapat memulai pemecahan lainnya, yang akan menghasilkan lebih banyak neutron. Chain reaction ini bergantung pada banyaknya neutron yang dilepaskan, bukan pada banyaknya neutron yang digunakan selama reaksi inti. Saat kita menuliskan persamaan reaksi fisi isotop U-238 (isotop uranium yang lebih melimpah di alam), kita hanya menggunakan satu neutron dan mendapatkan satu neutron pula. Reaksi berantai tidak dapat terjadi pada isotop U-238. Hanya isotop yang dapat menghasilkan neutron berlebih pada pemecahannya yang dapat mengalami reaksi berantai. Jenis isotop ini dapat dikatakandapat pecah. Hanya ada dua isotop utama yang dapat dipecah selama reaksi ini , yaitu U-235 dan U-239. Untuk mengendalikan reaksi, jumlah neutron harus dikendalikan. Jika neutron dapat dikendalikan, energi yang dilepaskan juga dapat dikendalikan. Reaksi nuklir adalah reaksi yang melibatkan inti atom. Biasanya terjadi antara inti atom dengan inti atom atau dengan partikel elementer yang menghasilkan produk yang berbeda dengan inti atom atau partikel sebelum reaksi. Secara umum, reaksi nuklir dapat dibedakan menjadi nuclear fusion (reaksi penggabungan) fisi (reaksi pembelahan). 2.2 Reaksi Fisi Reaksi fisi adalah proses pembelahan inti menjadi bagian-bagian yang hampir setara, dan melepaskan energi dan neutron dalam prosesnya. Jika neutron ini ditangkap oleh inti lainnya yang tidak stabil, inti tersebut akan membelah juga dan memicu reaksi berantai. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti atom (nukleus) akibat tubrukan inti atom lainnya sehingga menghasilkan energi dan atom baru yang mempunyai massa lebih kecil dan juga radiasi elektromagnetik. Misalnya reaksi fisi uranium-235 sebagaimana ditunjukan pada gambar Dari reaksi fisi dihasilkan sekitar energi200 MeV, dua atau tiga neutron, dua nuklir lebih ringan (disebut fragmen fisi), dan beberapa sinar gamma dan neutrino. Fragmen fisi akan mengalami peluruhan radioaktif yang menghasilkan produk fisi lainnya. Energi dari fisi,

neutron, dan produk fisi memegang peranan penting terkait dengan aspek fisika reaktor nuklir.

Selanjutnya

kita

akan

mempelajari

masing-masing

bagian

tersebut.

 Kegunaan dari reaksi fisi Karena energi ikat pernukleon inti yang lebih ringan lebih besar dibandingkan dengan energi ikat pernukleon inti yang berat, maka dalam reaksi ini akan dibebaskan energi.untuk mengendalikan reaksi berantai adalah dengan mengendalikan jumlah neutron. Apabila neutron dapat dikendalikan, energi yang dilepaskan dapat dikendalikan. Itulah yang dilakukan oleh para ilmuwan pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). keuntungannya adalah tidak perlu membakar bahan bakar fosil yang sifatnya tidak dapat diperbaharui,sehingga bisa menghemat energi  Dampak Reaksi Fisi

Sekitar 80% energy yang dihasilkan dalam reaksi fisi merupakan energy kinetic fragmen fisi. Sisanya dibawa oleh neutron, partikel beta, sinar gamma, dan neutrino. Energi yang dibawa oleh neutrino hilang, atau tidak dapat diserap oleh bahan, karena neutrino tidak berinteraksi dengan bahan. Energi lainnya dapat diambil menjadi panas pada reaktor nuklir. Jumlah energy fisi yang dihasilkan berbeda-beda untuk tiap isotop. Untuk uranium-235 sekitar 193 MeV atau 3.1 x 10-11 J dari setiap reaksi fisi. Perbedaan mekanisme penyerapan energi oleh partikel bermuatan dan tidak bermuatan juga menyebabkan dampak biologis yang berbeda. Partikel alpha dan beta merupakan partikel yang dipancarkan dalam peluruhan fragmen fisi. Partikel ini dikenal sebagai partikel yang memiliki daya tembus lemah, karena mereka memberikan energinya pada jarak yang sangat dekat.Partikel alpha dan beta tidak bisa menembus kulit sehingga tidak

akan menimbulkan dampak berarti apabila sumber radiasi berada di luar tubuh. Partikelpartikel ini akan menyebabkan hal yang lebih serius bila radiosisotop pemancarnya terhirup atau masuk ke dalam tubuh. Di dalam tubuh partikel alpha dan beta bisa menyerang paru-paru, saluran pencernaan, atau organ lainnya. Organ yang diserang bergantung kepada sifat biokimia dari radioisotope pemancarnya. Radiostrontium, misalnya, terkumpul di tulang dan menyebabkan kerusakan di bagian itu, sementara radioiodine terakumulasi di tiroid. Sementara itu, karena partikel netral seperti neutron dan sinar gamma dapat menempuh jarak antara satu tumbukan dengan tumbukan lainnya di dalam jaringan tubuh sekitar beberapa centimeter. Hal ini menyebabkan partikel neutral dapat memberi dampak negative meskipun berasal dari sumber luar. Kerusakan yang disebabkan oleh partikel neutral akan terdistribusi lebih merata. Kerusakan ini disebabkan oleh ionisasi air dan molekul jaringan tubuh lainnya pada posisi terjadinya tumbukan antara neutron dengan inti ataupun sinar gamma dengan elektron. 2.3 Reaksi Fusi Reaksi fusi (nuclear fusion), yaitu penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar. Fusi inti terjadi terus-menerus di matahari. Matahari terutama terdiri atas Hidrogen dan Helium. Di bagian dalamnya, dimana suhu mencapai sekitar 15 juta derajat Celcius, reaksi fusi berikut ini terjadi: 1 1𝐻

+ 21𝐻

3 2𝐻𝑒

3 2𝐻𝑒

+ 32𝐻𝑒

4 2𝐻𝑒

1 1𝐻

+ 11𝐻

2 1𝐻

+ 2 11𝐻 +

0 −1𝛽

Karena reaksi fusi hanya terjadi pada suhu yang sangat tinggi, reaksi ini sering dinamakan reaksi termonuklir.

Gambar reaksi berantai Uranium

Gambar reaksi pembelahan Uranium Pada reaksi fusi terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Pada reaksi penggabungan inti dilepaskan energy yang sangat besar. Contoh reaksi penggabungan inti : 4 1𝐻1

2𝐻𝑒

4

+ 2 1𝑒 0 + energi

1𝐻

2

+ 1𝐻 2

2𝐻𝑒

3

+ 0𝑛1 + energi

1𝐻

2

+ 1𝐻 3

2𝐻𝑒

4

+ 0𝑛1 + energi

2𝐻

3

+ 1𝐻 2

2𝐻𝑒

4

+ 1𝐻1 + energi

3 2𝐻 4 6𝐶

12

+ 2𝐻𝑒 4

6𝐶

12

+ energi 8𝑂

16

+ energi

Reaksi penggabungan memiliki energi pengaktifan, yaitu terutama untuk mengatasi gaya tolak menolak antara kedua inti yang akan bergabung. Maka reaksi tersebut hanya mungkin terjadi pada suhu yang sangat tinggi, sekitar 100 juta derajat. Pada suhu ini tidak terdapat atom melainkan plasma dari inti dan electron. Energy yang dihasilkan dari satu reaksi penggabungan cukup untuk terjadinya reaksi penggabungan berikutnya sehingga akan terjadi reaksi penggabungan inti secara berantai yang dapat menimbulkan ledakan termonuklir. Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi sangat besar, energy yang dihasilkan dari satu Kg hydrogen pada reaksi fusi setara dengan energy yang dihasilkan pada pembakaran 20.000 ton batubara. Penggunaan dari reaksi fusi yang terkontrol adalah dalam reactor fusi dibandingkan dengan fisi adalah : a. Energi yang dihasilkan lebih tinggi b. Relative lebih ‘bersih’, karena hasil reaksi fusi adalah nuklida-nuklida yang stabil. Kajian reaksi fusi di laboratorium terutama untuk memanfaatkan energy yang dihasilkannya dan untuk kepentingan militer sebagai senjata nuklir medan perang. Bom fusi hydrogen menggunakan campuran deuterium dan tritium yang dikondisikan pada suhu tinggi melalui detonasi bom fissi. Sekali reaksi fusi berlangsung, kalor yang dilepaskannya sudah cukup untuk melangsungkan reaksi fusi berikutnya, terjadi reaksi fusi berantai dalam waktu yang singkat, sehingga menimbulkan ledakan yang hebat.

Pemanfaatan reaksi fusi sebagai penghasil energy masih dikaji para peneliti secara intensif. Reaksi fusi menjanjikan beberapa keuntungan, antara lain : a.

Persatuan berat berat bahan bakar dihasilkan energy yang lebih besar.

b.

Lebih bersih lingkungan, karena hasil-hasil reaksi berupa nuklida-nuklida stabil

c.

Bahan bakar murah dan nyaris tidak terbatas

d.

Prosesnya menghasilkan limbah radioaktif yag sedikit. Jika mesin fusi dimatikan, mesin ini akan benar-benar mati dan dalam sekejap tanpa bahaya meleleh. untuk melangsungkan reaksi fusi berantai terkendali dalam suatu reactor fusi,

memerlukan teknologi canggih dan belum begitu dikuasai seperti pada reactor reaksi fisi. Misalnya, untuk pengkondisian pembentukan dan mempertahankan keadaan plasma pada suhu 108 K, karena tidak ada material kontruksi yang tetap padat pada suhu tersebut maka plasma harus dipaksa pada keadaan tidak menyentuh dinding wadahnya agar tidak mengalami pendinginan dan tidak mencairkan dinding wadahnya. Untuk menghasilkan dan mempertahankan keadaan plasma digunakan tiga cara : a. Gaya gravitasi Merupakan cara alamiah mempertahankan keadaan plasma di dalam matahari dan bintang-bintang b. Kurungan inersia Merupakan cara yang mengandalkan kerapatan intensitas sinar laser atau ion-ion untuk menetapkan pelet-pelet bahan bakar saat pemanasannya. Dalam uji coba, sejumlah berkas laser mentransfer energy ke sebuah pelet bahan bakar berukuran kecil, memanaskannya dan mengakibatkn imploasi, artinya meledak kearah dalam dari semua sisi dan kemudian mengalami kemampatan volume menjadi kecil. Akibatnya, terjadilah fusi. Teknik ini dikembangkan secara intensif oleh para ahli Jepang di Lembaa Rekayasa Laser Universitas Osaka dan menargetkan perancangan reactor fusi SENRI I pada tahun 2000 yang beroperasi pada suhu 108 K menghasilkan daya listrik sekitar 40 MW. c. Kurungan wadah bermedan magnet berbentuk donat Disebut pula botol magnetic. Didalamnya arus plasma dibuat bergerak dipercepat dengan lintasan melingkar bersirkulasi makin lama makin cepat tanpa menyentuh dinding wadah. Pemanasan aliran plasma secara kontinu sampai mencapai suhu 108 K, mulai terjadi reaksi D-T. 

Macam-macam Reaksi Fusi

a. Reaksi fusi nuklir pada bintang (matahari)

Persamaan reaksi ada 3 tahap yaitu:

Reaksi pertama dan kedua terjadi dua kali, kedua positron saling menghilangkan dengan sebuah electron dan menghasilkan radiasi elektromagnet, reaksi di atas dapa tditulis:

412H  24He  2e   2  2  26,7 MeV b. Reaksi fusi nuklir pada bom hidrogen

Bahan baku bom hydrogen adalah inti deuterium dan tritium yang akan bergabung membentuk inti helium sambil membebaskan energi yang sangat besar. Untuk menggabungkan inti-inti tersebut diperlukan suhu yang sangat tinggi yang diperoleh dari ledakan atom biasa yang dihasilkan dari reaksi fisi sebagai pemicu berlanggsungnya reaksi fusi bom hidrogen yang akan menghasilkan ledakan bom yang lebih dahsyat. Persamaan reaksi fusi untuk bom hydrogen dapat ditulis:

2 1

H  13H  24He  01n  17,6MeV

Sedangakan reaksi fusi hanya baru bisa dimanfaatkan sebagai bom hidrogen yang memiliki daya rusak yang lebih besar dari reaksi fisi. Untuk kedepannya ilmuan memimpikan menggunakan reaksi fusi untuk pembangkit tenaga listrik, dimana reaksi ini lebih menguntungkan karena sumbernya yang melimpah dan bersih tanpa radioaktif pelepasan energi yang besar dengan hanya sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan serta dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Namun demikian, saat ini masih terdapat kendal-kendala bidang keilmuan, teknik dan ekonomi yang menghambat penggunaan energi fusi guna pembangkitan listrik. Reaksi fusi menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan dengan reaksi fisi dalam hal konversi energi nuklirnya. Salah satu keuntungan dibandingkan dengan fisi adalah bahwa cadangan isotop dapat-fusi yang diketahui adalah jauh lebih banyak. Kenyataannya, terdapat persediaan bahan bakar yang pada dasarnya tak terbatas. Isotop bahan bakar yang umum dipakai untuk reaksi fusi ialah deutrium, hidrogen-2, dan isotop ini terdapat di alam sekitar satu diantara 6700 bagian hidogen biasa. Dengan memperhatikan jumlah air yang tersedia di dunia, berarti bahwa persediaan bahan bakar sangatlah banyak. Keuntungan lain reaksi fusi ialah bahwa produk reaksi fusi tidaklah bersifat radioaktif setinggi yang dipunyai oleh produk fisi. Di dalam produk reaksi fusi yang lima itu (yang dikemukakan di muka), hanya hidrogen-3 dan neutron yang bersifat radioaktif dan neutron juga akan meluluh menjadi atom hidrogen. Radioaktifitas yang dihasilkan sebagai hasil pengaktifan neutron dari struktur kemasan justru lebih menjadi masalah ketimbang produk fusi. Keuntungan besar yang terakhir dari fusi terhadap fisi muncul dari kenyataan bahwa proses fusi adalah sulit untuk dimulai dan diawasi. Kenyataannya, sedikit saja ada gangguan terhadap sistem selalu akan mengakibatkan berhentinya reaksi Efek ini, bersama dengan sangat kecilnya jumlah reaktan yang terdapat di sistem, mencegah terjadinya kerugian daya yang besar akibat kerusakan peralatan. Masalah utama yang berkaitan dengan pengembangan reaktor fusi timbul dari kenyataan bahwa partikel-pertikel yang bereaksi keduanya adalah inti yang bermuatan positif. Ini berarti bahwa partikel reaksi tersebut harus mempunyai energi kinetik yang cukup untuk mengatasi gaya tolak-menolak Coulomb. Untuk mendapatkan energi kinetik

yang minimum itu, kedua partikel harus mempunyai massa partikel yang sama serta mempunyai angka perbandingan massa-muatan (mass-to-charge ratio) yang tinggi. Energi minimum atau energi ambang yang dibutuhkan untuk memulai reaksi telah diberikan lebih dahulu berserta berbagai reaksi lain. Energi ini umumnya dinyatakan dalam satuan temperatur, meskipun kerapatan partikel sebenarnya adalah sangat kecil sehingga temperatur tidaklah memberi arti banyak. Dengan energi kinetik yang setinggi ini, semua elektron dilucuti dari intinya dan reaktan dikatakan berada dalam suatu keadaan yang diberi nama plasma. Kadang-kadang dikatakan bahwa ini adalah tingkat ke-empat dari suatu zat. Pada bom nuklir, energi penyalaan diperoleh pertama kali dari pendenotasian bom fisi. Reaksi deutrium-tritium mempunyai energi ambang yang terendah (massa/muatan = A/Z = 5/2) dan, karena alasan ini, reaktor fusi akan beroperasi dengan reaksi ini. Kelemahan reaksi fusi sebagai sumber energi adalah dibutuhkan suhu yang sangat tinggi, dan yang besar dan pengetahuan yang sangat tinggi untuk mengolah sumber energi dari reaksi fusi, sedangkan kelebihan dari reaksi fusi adalah energi yang dihasilkan lebih besar dan bahan bakar untuk reaktor fusi yaitu deuterium sangat berlimpah tersedia dalam air laut. Dampak reaksi fusi Reaksi fusi melepaskan energi yang besar dengan sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan dengan tingkat keamanan yang lebih baik. Reaksi fusi sering dinyatakan lebih menguntungkan daripada reaksi fisi. Hal tersebut dikarenakan cadangan isotop reaksi fusi yang dapat diketahui lebih banyak. Kenyataannya, terdapat persediaan bahan bakar yang pada dasarnya tak terbatas. Isotop bahan bakar yang umum dipakai untuk reaksi fusi ialah deutrium, hidrogen-2, dan isotop ini terdapat di alam sekitar satu diantara 6700 bagian hidogen biasa. Dengan memperhatikan jumlah air yang tersedia di dunia, berarti bahwa persediaan bahan bakar sangatlah banyak.

BAB 3 PENUTUP Kesimpulan Reaksi berantai adalah serangkaian pemecahan inti, seperti pada persamaan fisi isotop U235 digunakan sebuah neutron. Reaksi fisi adalah proses pembelahan inti menjadi bagian-bagian yang hampir setara, dan melepaskan energi dan neutron dalam prosesnya. Kegunaan dari reaksi fisi adalah untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi fisi ini tidak perlu membakar bahan bakar fosil yang sifatnya tidak dapat diperbaharui,sehingga bisa menghemat energi. Dampak radiasi dari reaksi fisi bisa menyerang paru-paru, saluran pencernaan, atau organ lainnya. Reaksi fusi (nuclear fusion), yaitu penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar. Fusi inti terjadi terus-menerus di matahari. Keuntungan dari reaksi fusi ialah bahwa produk reaksi fusi tidaklah bersifat radioaktif setinggi yang dipunyai oleh produk fisi, cadangan isotop dapat-fusi yang diketahui adalah jauh lebih banyak.

Daftar Pustaka Bunjali, B. 2002. Kimia Inti. Bandung: Penerbit ITB. Chang, R. 2010. Kimia Dasar Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta: Penerbit Erlangga. Halliday, Resnick, 1986. Fiska Moderen edisi ke-3, Jakarta: Erlangga. Partana, dkk. 2003. Kimia Dasar 2. Yogyakarta: Jurusan Kimia Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta. Variani,Viska Inda, Vivin Fitriya Ningsih, dan Muhammad Zamrun Firihhu.”Optimasi Parameter Potensial Nuklir Bagi Reaksi Fusi Antara Inti-Inti Berat”. Jurnal Aplikasi Fisika 13, no 2 (2017).