307: Fisika SMA: Berapa sih Ukuran Inti Atom?

Kita sudah sampai pada kesimpulan bahwa inti atom disusun oleh proton dan neutron. Massa proton kira-kira sama dengan massa neutron. Ukuran proton kira-kita sama dengan ukuran neutron.

1. Jumlah proton dalam inti kita nyatakan dengan simbol \( Z \). Jumlah ini sama dengan jumlah elektron yang mengitari inti. Bilangan ini sering dinamakan nomor atom.
2. Jumlah total partikel penyusun inti (jumlah proton + jumlak neutron) kita nyatakan dengan simbol \( A \). Bilangan ini sering dinamakan nomor massa.
3. Dengan demikian jumlah neutron di dalam inti adalah \( N = A – Z \).

Kesepakatan para ahli bahwa simbol untuk atom ditulis dalam bentuk

Simbol X adalah singkatan nama atom.

Contohnya adalah atom nitrogen mimiliki 7 elektron (7 proton). Jumlah partikel dalam inti adalah 14. Maka simbol untuk atom nitrogen adalah

Jumlah neutron dalam inti atom adalah 14 – 7 = 7. Jadi inti atom nitrogen disusun oleh 7 proton dan 7 neutron.

Jari-jari Inti Atom

Pertanyaan menarik berikutnya adalah, berapa sih ukuran inti atom? Tentu ukuran ini bergantung pada jumlah proton dan neutron yang menyusun inti.

Volume proton dan neutron hampir sama. Kita nyatakan volume tersebut dengan \( v \). Inti dengan nomor massa \( A \) disusun oleh \( A \) buah proton dan neutron. Maka volume total partikel penyusun inti adalah \( A v \).

Jika inti dimodelkan sebagai bola berjari-jari \( R \) (lihat Gambar 307.1) maka volume bola inti adalah \( (4/3) \pi R^3 \). Volume bola ini sama dengan volume total partikel penyusun inti. Dengan demikian

\( (4/3) \pi R^3 = A v\)

Jari-jari inti memenuhi \( R = (3 A v / (4 \pi)^{1/3}\) atau

\( R = r_0 A^{1/3} \quad \quad \quad \quad \quad \quad (307.1)\)

dengan \( r_0 = (3 v / (4 \pi)^{1/3}\). Pengukuran yang teliti menghasilkan \( r_0 = 1,25 \times 10^{−15} \) m.

Contohnya, jari-jari inti atom nitrogen dengan nomor atom \( A = 14 \) adalah \( R = 1,25 \times 10^{−15} \times 14^{1/3}\) = \( 3,01 \times 10^{−15} \). Kalau kita bandingkan dengan ukuran atom, jelas ukuran inti sangat kecil. Jari-jari atom hidrogen saja adalah \( a_0 = 5,29 \times 10^{−11} \). Jadi ukuran atom hidrogen (atom terkecil) sekitar \( 17.600 \) kali ukuran inti atom nitrogen.

Sumber gambar fitur: Shutterstock