Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas Sesuai Kurikulum SMA

Materi atom dan radioaktivitas adalah bagian penting dari kurikulum fisika dan kimia SMA. Pemahaman konsep atom, isotop, dan peluruhan radioaktif sangat diperlukan untuk memahami fenomena nuklir, energi atom, hingga penerapan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari.

Artikel ini menyajikan contoh soal atom dan radioaktivitas sesuai kurikulum SMA beserta pembahasan sehingga memudahkan siswa memahami konsep dasar dan penerapannya.

Pengertian Atom

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

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, 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 yang tidak stabil sehingga 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 (Half-Life)

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

3. Aktivitas (A)

$$A = \lambda N$$A=λN

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

Contoh Soal Atom dan Radioaktivitas Sesuai Kurikulum SMA

Berikut contoh soal dari tingkat mudah hingga menengah, sesuai kurikulum SMA, lengkap dengan pembahasan.

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

Soal 1: Struktur Atom Dasar

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

Pembahasan:

• Proton = nomor atom = 12
• Neutron = nomor massa – nomor atom = 24 – 12 = 12
• Elektron = proton = 12

Jawaban: Proton 12, Neutron 12, Elektron 12

Soal 2: Isotop

Unsur Cl memiliki isotop ³⁵Cl dan ³⁷Cl Tentukan jumlah proton dan neutron

Pembahasan:

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

Jawaban: ³⁵Cl: 17p, 18n; ³⁷Cl: 17p, 20n

Soal 3: Peluruhan Alfa

Inti ²³⁸U mengalami peluruhan alfa Tentukan inti yang terbentuk

Pembahasan:

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

Jawaban: ²³⁴Th

Soal 4: Peluruhan Beta

Inti ¹⁴C mengalami peluruhan beta Tentukan inti hasil peluruhan

Pembahasan:

• Neutron → proton + elektron
• Z bertambah 1, A tetap
• ¹⁴C → ¹⁴N + β⁻

Jawaban: ¹⁴N

Soal 5: Aktivitas Radioaktif

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

Pembahasan:$$A = \lambda N = 0,01 \times 2000 = 20 \text{ Bq}$$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

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

Jawaban: λ ≈ 0,1733 jam⁻¹

Soal 7: Sisa Inti Setelah Beberapa Waktu

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

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

Pembahasan:

• 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

Radiasi alfa dari ²³⁹Pu memiliki 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

Soal 10: Peluruhan Berantai

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

Pembahasan:

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

Jawaban: α, β, β

Tips Menguasai Atom dan Radioaktivitas

1. Hafalkan nomor atom, nomor massa, proton, neutron, elektron.
2. Pahami karakteristik peluruhan α, β, γ.
3. Kuasai rumus aktivitas, tetapan peluruhan, dan masa paruh.
4. Gunakan diagram peluruhan untuk memvisualisasikan urutan peluruhan.
5. Latihan soal dari mudah hingga sulit untuk memperkuat pemahaman.

Kesimpulan

Atom adalah unit dasar unsur yang menentukan sifat kimia. Radioaktivitas adalah fenomena peluruhan inti atom tidak stabil menjadi lebih stabil dengan memancarkan radiasi. Pemahaman konsep atom dan radioaktivitas sangat penting bagi siswa SMA, terutama untuk mempersiapkan ujian fisika dan kimia.

Penulis : Reyfen Andrian