Latihan Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas dan Cara Penyelesaiannya

Atom dan radioaktivitas merupakan bagian penting dalam pelajaran fisika dan kimia SMA. Pemahaman konsep atom, isotop, peluruhan alfa, beta, dan gamma, serta perhitungan aktivitas radioaktif menjadi dasar untuk mempelajari energi nuklir, kedokteran nuklir, dan fenomena alam lainnya.

Artikel ini menyajikan latihan contoh soal atom dan radioaktivitas beserta cara penyelesaiannya agar siswa dapat belajar lebih efektif dan siap menghadapi ujian.

Pengertian Atom

Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur yang masih mempertahankan sifat kimia dari unsur tersebut Atom terdiri dari tiga partikel utama yaitu proton, neutron, dan elektron

Bagian-bagian Atom

1. Proton (p⁺)
   Bermuatan positif, berada di inti atom Jumlah proton menentukan nomor atom dan identitas unsur
2. Neutron (n⁰)
   Netral, berada di inti atom Bersama proton membentuk nomor massa
3. Elektron (e⁻)
   Bermuatan negatif, bergerak mengelilingi inti dalam orbital Elektron menentukan sifat kimia atom

Notasi Atom

Notasi atom ditulis sebagai:$${}^{A}_{Z}X$$ZA​X

di mana A = nomor massa (proton + neutron), Z = nomor atom (jumlah proton), X = simbol unsur

Teori Atom Singkat

1. Teori Dalton: Atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi.
2. Teori Thomson: Atom bermuatan positif dengan elektron tersebar seperti kismis dalam roti.
3. Teori Rutherford: Atom memiliki inti bermuatan positif dan ruang kosong di sekitarnya.
4. Teori Bohr: Elektron mengorbit inti pada tingkat energi tertentu.
5. Model Mekanika Kuantum: Elektron bergerak dalam orbital dengan probabilitas tertentu.

Pengertian Radioaktivitas

Radioaktivitas adalah peluruhan spontan inti atom tidak stabil yang memancarkan radiasi untuk mencapai kestabilan. Fenomena ini ditemukan oleh Henri Becquerel dan dikembangkan oleh Marie Curie.

Jenis-jenis Radiasi

1. Radiasi Alfa (α)
   • Partikel terdiri dari 2 proton dan 2 neutron
   • Massa besar, daya tembus rendah
   • Dapat dihentikan kertas
2. Radiasi Beta (β)
   • Elektron atau positron dipancarkan dari inti
   • Massa kecil, daya tembus sedang
   • Dapat dihentikan aluminium tipis
3. Radiasi Gamma (γ)
   • Gelombang elektromagnetik energi tinggi
   • Tidak bermassa, daya tembus tinggi
   • Dapat ditembus timbal

Hukum Peluruhan Radioaktif

1. Hukum Peluruhan Eksponensial

$$N = N_0 e^{-\lambda t}$$N=N0​e−λt

N = jumlah inti tersisa, N₀ = jumlah inti awal, λ = tetapan peluruhan, t = waktu

2. Masa Paruh (t₁/₂)

$$t_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}$$t1/2​=λln2​

3. Aktivitas (A)

$$A = \lambda N$$A=λN

A adalah jumlah peluruhan per satuan waktu (Bq = becquerel)

Latihan Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas dan Cara Penyelesaiannya

Berikut latihan soal dari konsep dasar hingga perhitungan radioaktif dengan cara penyelesaiannya.

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

Soal 1: Struktur Atom

Atom memiliki nomor atom 12 dan nomor massa 24 Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron atom tersebut

Cara Penyelesaian:

• Nomor atom Z = 12 → jumlah proton = 12
• Nomor massa A = 24 → neutron = A – Z = 24 – 12 = 12
• Elektron = jumlah proton = 12

Jawaban: Proton 12, Neutron 12, Elektron 12

Soal 2: Isotop

Sebuah unsur memiliki isotop ³⁵Cl dan ³⁷Cl Tentukan jumlah proton dan neutron

Cara Penyelesaian:

• Nomor atom Cl = 17 → proton = 17
• ³⁵Cl → neutron = 35 – 17 = 18
• ³⁷Cl → neutron = 37 – 17 = 20

Jawaban:
³⁵Cl: 17 proton, 18 neutron
³⁷Cl: 17 proton, 20 neutron

Soal 3: Peluruhan Alfa

Inti ²³⁸U mengalami peluruhan alfa Tentukan inti yang terbentuk

Cara Penyelesaian:

• Peluruhan alfa: Z berkurang 2, A berkurang 4
• ²³⁸U → ²³⁴Th + α (²He)

Jawaban: ²³⁴Th

Soal 4: Peluruhan Beta

Inti ¹⁴C mengalami peluruhan beta Tentukan inti hasil peluruhan

Cara Penyelesaian:

• Peluruhan beta: neutron → proton + elektron
• Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap
• ¹⁴C → ¹⁴N + β⁻

Jawaban: ¹⁴N

Soal 5: Aktivitas Radioaktif

Sebuah sampel memiliki 2000 inti dengan tetapan peluruhan 0,01 s⁻¹ Hitung aktivitas

Cara Penyelesaian:$$A = \lambda N = 0,01 \times 2000 = 20 \text{ Bq}$$A=λN=0,01×2000=20 Bq

Jawaban: 20 Bq

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

Soal 6: Masa Paruh

Sebuah inti memiliki masa paruh 4 jam Tentukan tetapan peluruhan λ

Cara Penyelesaian:$$\lambda = \frac{\ln 2}{t_{1/2}} = \frac{0,693}{4} \approx 0,1733 \text{ jam}^{-1}$$λ=t1/2​ln2​=40,693​≈0,1733 jam−1

Jawaban: λ ≈ 0,1733 jam⁻¹

Soal 7: Sisa Inti

Sebuah sampel awalnya 800 inti dengan t₁/₂ = 2 jam Hitung jumlah inti tersisa setelah 6 jam

Cara Penyelesaian:$$N = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{t/t_{1/2}} = 800 \left(\frac{1}{2}\right)^{6/2} = 800 \times (1/2)^3 = 100$$N=N0​(21​)t/t1/2​=800(21​)6/2=800×(1/2)3=100

Jawaban: 100 inti

Soal 8: Radioaktivitas Campuran

Sebuah sampel mengandung ²³⁸U dan ²³⁵U Aktivitas ²³⁸U 5 kali aktivitas ²³⁵U Jika λ²³⁸ = 1,55×10⁻¹⁰ s⁻¹ dan λ²³⁵ = 9,85×10⁻¹⁰ s⁻¹ Tentukan rasio jumlah inti

Cara Penyelesaian:

• Aktivitas: A = λN → N = A / λ
• Rasio N²³⁸/N²³⁵ = 5 × (λ²³⁵ / λ²³⁸) = 5 × (9,85×10⁻¹⁰ / 1,55×10⁻¹⁰) ≈ 31,8

Jawaban: Rasio ≈ 31,8 : 1

Soal 9: Energi Radiasi Alfa

Radiasi alfa dari ²³⁹Pu memiliki energi 5,15 MeV Hitung energi dalam joule

Cara Penyelesaian:

• 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

Soal 10: Peluruhan Berantai

²³⁸U → ²³⁴Th → ²³⁴Pa → ²³⁴U Tentukan jenis peluruhan pada setiap tahap

Cara Penyelesaian:

• ²³⁸U → ²³⁴Th : α
• ²³⁴Th → ²³⁴Pa : β
• ²³⁴Pa → ²³⁴U : β

Jawaban: α, β, β

Tips Latihan Atom dan Radioaktivitas

1. Kuasai nomor atom, nomor massa, proton, neutron, elektron.
2. Pahami karakteristik peluruhan alfa, beta, gamma.
3. Hafalkan rumus aktivitas, masa paruh, dan tetapan peluruhan.
4. Gunakan diagram peluruhan untuk visualisasi.
5. Latihan soal dari mudah ke sulit untuk memahami tipe soal.

Kesimpulan

Latihan soal atom dan radioaktivitas membantu siswa memahami konsep inti atom, isotop, jenis peluruhan, aktivitas, dan masa paruh. Dengan menguasai teori dan sering berlatih soal, siswa SMA akan lebih siap menghadapi ujian fisika dan kimia, serta memahami aplikasi nyata radioaktivitas.

Penulis : Reyfen Andrian