Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas Lengkap dengan Pembahasan

Atom dan radioaktivitas adalah materi penting dalam kimia dan fisika. Pemahaman yang baik tentang atom membantu siswa memahami sifat unsur, reaksi kimia, dan fenomena radioaktivitas yang berperan dalam kehidupan sehari-hari seperti energi nuklir, kedokteran, dan lingkungan.

Artikel ini akan membahas secara lengkap teori dasar atom, jenis radioaktivitas, hukum-hukum terkait peluruhan radioaktif, serta contoh soal atom dan radioaktivitas lengkap dengan pembahasan agar pembaca dapat memahami konsep secara menyeluruh.

Pengertian Atom

Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat kimia dari unsur tersebut Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron serta dikelilingi oleh elektron yang bergerak di sekitar inti

Bagian-bagian Atom

1. Inti Atom (Nukleus)
   Terdiri dari proton bermuatan positif dan neutron netral. Massa atom sebagian besar berasal dari inti atom.
2. Elektron
   Partikel bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi inti dalam orbital Elektron menentukan sifat kimia dan reaktivitas atom.
3. Nomor Atom (Z)
   Jumlah proton dalam inti atom Menentukan jenis unsur dan posisinya dalam tabel periodik.
4. Nomor Massa (A)
   Jumlah proton dan neutron dalam inti atom.

Teori Atom

1. Teori Dalton
   Atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi, dibentuk dari unsur yang sama.
2. Teori Thomson
   Atom berbentuk bola bermuatan positif dengan elektron tersebar di dalamnya (model roti kismis).
3. Teori Rutherford
   Atom memiliki inti kecil bermuatan positif dan sebagian besar ruang atom kosong.
4. Teori Bohr
   Elektron mengorbit inti pada tingkat energi tertentu. Elektron dapat berpindah antar tingkat energi dengan menyerap atau melepaskan energi.
5. Model Mekanika Kuantum
   Elektron bergerak dalam orbital dengan probabilitas tertentu, bukan lintasan tetap.

Pengertian Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah peluruhan spontan inti atom tidak stabil yang menghasilkan partikel atau radiasi. Radioaktivitas ditemukan oleh Henri Becquerel dan dikembangkan oleh Marie dan Pierre Curie

Jenis Radioaktivitas

1. Radiasi Alfa (α)
   Partikel bermuatan positif terdiri dari 2 proton dan 2 neutron (inti helium)
   Massa besar dan daya tembus rendah, dapat dihentikan kertas
2. Radiasi Beta (β)
   Elektron yang dipancarkan dari inti neutron yang berubah menjadi proton
   Massa kecil dan daya tembus sedang, dapat dihentikan aluminium tipis
3. Radiasi Gamma (γ)
   Radiasi elektromagnetik energi tinggi
   Tidak bermassa, daya tembus tinggi, dapat ditembakkan oleh timbal

Hukum Peluruhan Radioaktif

1. Hukum Peluruhan Eksponensial
   Jumlah inti atom yang tersisa pada waktu t:
   N = N₀ e^(-λt)
   N₀ = jumlah inti awal, λ = tetapan peluruhan, t = waktu
2. Masa Paruh (Half-Life)
   Waktu yang dibutuhkan setengah inti radioaktif untuk meluruh:
   t₁/₂ = ln2 / λ
3. Aktivitas Radioaktif
   Jumlah peluruhan per satuan waktu:
   A = λN

Baca Juga : Kumpulan Contoh Soal tentang Fisika untuk SMP dan SMA

Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas

Contoh Soal 1: Struktur Atom

Sebuah atom memiliki nomor atom 11 dan nomor massa 23. Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron dalam atom tersebut.

Pembahasan

Nomor atom (Z) = 11 → jumlah proton = 11
Nomor massa (A) = 23 → jumlah neutron = A – Z = 23 – 11 = 12
Jumlah elektron = jumlah proton = 11

Jawaban: Proton 11, Neutron 12, Elektron 11

Contoh Soal 2: Isotop

Brom memiliki isotop ⁷⁹Br dan ⁸¹Br Hitung jumlah proton dan neutron pada masing-masing isotop.

Pembahasan

Nomor atom Br = 35 → proton = 35

• Isotop ⁷⁹Br: neutron = 79 – 35 = 44
• Isotop ⁸¹Br: neutron = 81 – 35 = 46

Jawaban:

• ⁷⁹Br: 35 proton, 44 neutron
• ⁸¹Br: 35 proton, 46 neutron

Contoh Soal 3: Peluruhan Alfa

Inti ²³⁸U mengalami peluruhan alfa. Tentukan inti yang terbentuk setelah peluruhan.

Pembahasan

Peluruhan alfa mengurangi nomor atom 2 dan nomor massa 4

²³⁸U → ²³⁴Th + α (²He)
Z uranium = 92 → thorium Z = 90
A uranium = 238 → thorium A = 234

Jawaban: ²³⁴Th

Contoh Soal 4: Peluruhan Beta

Inti ¹⁴C mengalami peluruhan beta. Tentukan inti yang terbentuk.

Pembahasan

Peluruhan beta: neutron → proton + elektron
Nomor massa tetap, nomor atom bertambah 1

¹⁴C → ¹⁴N + β⁻
Z 6 → Z 7, A tetap 14

Jawaban: ¹⁴N

Contoh Soal 5: Aktivitas Radioaktif

Sebuah sampel radioaktif memiliki 1000 inti dan tetapan peluruhan 0,01 s⁻¹ Hitung aktivitasnya.

Pembahasan

A = λN = 0,01 × 1000 = 10 peluruhan per detik

Jawaban: 10 Bq

Contoh Soal 6: Masa Paruh

Sebuah inti radioaktif memiliki masa paruh 2 jam Hitung tetapan peluruhan.

Pembahasan

t₁/₂ = ln2 / λ → λ = ln2 / t₁/₂ = 0,693 / 2 ≈ 0,3465 jam⁻¹

Jawaban: λ ≈ 0,3465 jam⁻¹

Contoh Soal 7: Hitung Sisa Inti

Sebuah sampel awalnya 500 inti radioaktif dengan masa paruh 3 jam Hitung jumlah inti yang tersisa setelah 6 jam

Pembahasan

t = 6 jam, N₀ = 500, t₁/₂ = 3 jam

N = N₀ (1/2)^(t/t₁/₂) = 500 (1/2)^(6/3) = 500 (1/2)^2 = 500 × 0,25 = 125

Jawaban: 125 inti

Pembaca : Universitas Teknokrat Indonesia Masuk 10 Besar Kampus Swasta Terbaik Nasional Versi AppliedHE ASEAN 2026

Contoh Soal 8: Radioaktivitas Campuran

Sebuah sampel mengandung ²³⁸U dan ²³⁵U Jika aktivitas ²³⁸U 4 kali aktivitas ²³⁵U, tentukan rasio jumlah inti jika λ²³⁸ = 1,55 ×10⁻¹⁰ s⁻¹ dan λ²³⁵ = 9,85×10⁻¹⁰ s⁻¹

Pembahasan

A = λN → N = A / λ
Rasio N²³⁸/N²³⁵ = (4A₂₃₅ / λ₂₃₈) / (A₂₃₅ / λ₂₃₅) = 4 × (λ₂₃₅ / λ₂₃₈)
= 4 × (9,85×10⁻¹⁰ / 1,55×10⁻¹⁰) ≈ 4 × 6,35 ≈ 25,4

Jawaban: Rasio inti ≈ 25,4 : 1

Contoh Soal 9: Energi Radioaktif

Sebuah inti ²³⁹Pu memancarkan radiasi alfa energi 5,15 MeV Hitung energi dalam joule

Pembahasan

1 eV = 1,602 ×10⁻¹⁹ J
E = 5,15 ×10⁶ × 1,602×10⁻¹⁹ ≈ 8,25×10⁻¹³ J

Jawaban: E ≈ 8,25×10⁻¹³ J

Contoh Soal 10: Peluruhan Berantai

²³⁸U → ²³⁴Th → ²³⁴Pa → ²³⁴U Tentukan jenis peluruhan dari ²³⁸U ke ²³⁴Th dan dari ²³⁴Th ke ²³⁴Pa

Pembahasan

• ²³⁸U → ²³⁴Th : peluruhan alfa
• ²³⁴Th → ²³⁴Pa : peluruhan beta

Jawaban: α kemudian β

Tips Belajar Atom dan Radioaktivitas

1. Kuasai konsep nomor atom, nomor massa, proton, neutron, dan elektron.
2. Pahami jenis-jenis peluruhan radioaktif (α, β, γ) dan karakteristiknya.
3. Hafalkan rumus aktivitas, tetapan peluruhan, dan hubungan masa paruh.
4. Gunakan diagram peluruhan untuk memahami urutan peluruhan inti.
5. Latihan soal dari mudah hingga kompleks untuk memperkuat pemahaman.

Kesimpulan

Atom adalah unit dasar unsur, terdiri dari proton, neutron, dan elektron Struktur atom menentukan sifat unsur. Radioaktivitas adalah fenomena peluruhan inti atom tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan partikel atau radiasi. Dengan memahami hukum-hukum peluruhan, jenis radiasi, dan konsep dasar atom, siswa dapat menyelesaikan berbagai soal atom dan radioaktivitas dengan mudah

Penulis : Reyfen Andrian