Zarah mempunyai subatom seperti proton, elektron dan neutron. Setiap subatom ini mempunyai ciri-ciri dan jisim yang berbeza. Artikel ini akan menerangkan lebih lanjut tentang zarah subatomik ini.
Pengenalan
Neutron mempunyai simbol (n) dan ia merupakan partikel subatom neutral yang tidak mempunyai cas positif atau negatif. Jisimnya pula adalah sedikit lebih besar dengan jisim proton iaitu (1.6749 C 10-27 kg).
Secara kolektif, gabungan neutron dan proton membentuk nukleus sesuatu atom. Jangka hayat zarah subatomik ini adalah kira-kira hanya 15minit sahaja. Neutron tinggal bersama dengan proton di dalam nukleus.
Tiada sebarang daya penolakan antara proton dan neutron yang berada dalam nukleon. Zarah subatom ini tidak mengambil bahagian dalam tindak balas kimia tetapi ia hanya terdedah dan terlibat dalam tindak balas nuklear.
Sejarah Penemuan
Pada tahun 1920, Ernest Rutherford pada awal penemuannya berkaitan teori atom, dia mendapati bahawa nukleus atom terdiri daripada proton serta zarah-zarah bercas neutral sejurus daripada eksperimen yang dijalankan.
Dia menyangkakan zarah yang bercas neutral itu adalah satu gabungan antara proton dengan elektron. Kemudian, pada tahun 1932, James Chadwick ilmuwan fizik berhasil membuktikan kewujudan partikel neutron.
Dengan penemuan ini, struktur atom menjadi semakin jelas. Daripada gambaran atom yang diperkenalkan oleh Ernest Rutherford, elektron mengelilingi nukleus yang terisi dengan dua subatom iaitu proton dan neutron.
Proton dan Neutron dalam Sinar Alfa
Sinar alfa yang bercas positif terdiri daripada dua neutron dan dua proton terikat menjadi helium. Sinar ini boleh wujud secara semula jadi atau dari buatan manusia. Ia muncul dari bahan galian bawah tanah yang mengandungi uranium dan torium. Pereputan alfa akan berlaku dan menghasilkan helium di permukaan Bumi. Helium pula akan dibawa ke permukaan sebagai hasil gas asli yang banyak digunakan dalam kehidupan seharian.
Disebabkan sinar alfa wujud secara semula jadi, dan mempunyai tenaga yang cukup tinggi dalam tindak balas nuklear, kajian awal mengenainya mendorong kepada ahli-ahli fizik terdahulu mengkaji tentang fizik nuklear. Sinar alfa pernah digunakan dalam kajian oleh Ernest Rutherford dalam kajian subatom bagi membuktikan teori atom oleh J.J Thomson adalah silap.
Eksperimen berkaitan sinar alfa telah dijalankan oleh Ernest Ruterford dengan menggunakan sinar alfa untuk membedil satu kepingan logam nipis iaitu kira-kira tebalnya 4 x 10-5cm. Dia mendapati zarah alfa sebahagiannya menembusi kepingan logam secara lurus, tanpa terpesong dan sebahagiannya terpantul ke belakang semula. Kesimpulan daripada ujikaji ini, dia mendapati nukleus mengandungi proton sahaja. Tetapi masih terdapat kelemahan dalam model atom yang diperkenalkan oleh Ernest Rutherford. Selepas beberapa tahun, masalah ini diselesaikan oleh anak muridnya sendiri iaitu James Chadwick.
Eksperimen yang dijalankan oleh Ernest Rutherford
Pada tahun 1932, James Chadwick telah menjalankan eksperimen menggunakan berilium sebagai sinar alfa dengan menghentam sinar ini ke plat berilium, lalu berilium memancarkan radiasi yang neutral. Lalu, dia menghitung berapakah jumlah jisim radiasi neutral tersebut. Dia mendapati jisimnya adalah lebih kurang dengan jisim proton dan zarah tersebut adalah neutron. Kesimpulannya, James Chadwick adalah ahli fizik yang bertanggungjawab menemukan subatom neutron.
Pereputan Neutron
Zarab subatomik ini hanya mempunyai jangka hayat selama 15minit. Pereputan neutron berlaku dalam proses radioaktif yang melibatkan pereputan alfa, beta dan juga pereputan gamma. Pembelahan nuklear khususnya yang berlaku pada Uranium-235 dan plutonium-239 berlaku disebabkan oleh penyerapan neutron oleh unsur-unsur tersebut.
Satu neutron bergerak dan menghentam nukleus uranium dan menjadikannya tidak stabil. Seterusnya, uranium akan terbelah kepada nukleus yang lebih stabil dan ringan dengan pembebasan tenaga nuklear. Tiga neutron yang terhasil boleh menghentam uranium yang lain.
Pembelahan nuklear ini boleh berterusan dan dinamakan tindak balas berantai berikutan prosesnya yang tidak berhenti dan berantai. Tindak balas berantai yang terkawal di dalam reaktor nuklear boleh digunakan untuk menjana tenaga elektrik manakala tindak balas berantai yang tidak terkawal boleh menyebabkan letupan berterusan yang digunakan dalam pembuatan bom.
Perbezaan Proton, Neutron dan Elektron
- Definisi
Proton merupakan zarah sub atom yang mempunyai cas positif yang ditemui dalam sesebuah atom. Neutron pula zarah subatom yang tidak mempunyai cas ataupun dikenali sebagai neutral yang terdapat dalam atom. Cas negatif yang ditemui dalam atom pula dikenali sebagai elektron.
- Kedudukan dalam atom
Proton dan neutron duduk bersamaan dalam kumpulan nukleon. Elektron pula akan mengorbit sekitar nukleus. Model atom seperti ini adalah yang diperkenalkan oleh Ernest Rutherford pada tahun 1920.
- Cas dan Simbol
Proton mempunyai cas positif dengan symbol (p) neutron adalah neutral dengan symbol (n) dan elektron adalah negatif dengan symbol (e).
- Tindak balas
Proton dan neutron masing-masing banyak mengambil bahagian dalam tindak balas nuklear. Tindak balas nuklear membantu kita dalam mendapatkan penjanaan tenaga elektrik, digunakan dalam bidang perubatan, pertanian dan banyak lagi. Elektron pula banyak terlibat dalam tindak balas kimia seperti proses elektrolisis.
Rujukan
- Buku Teks Fizik KSSM Tingkatan 5