Apa itu isotop, dan mengapa penting?

Proton sama, neutron berbeda

Setiap atom karbon memiliki 6 proton. Itulah yang menjadikannya karbon. Namun, tidak semua atom karbon memiliki jumlah neutron yang sama. Sebagian besar memiliki 6, sekitar satu dari seratus memiliki 7, dan sangat sedikit yang memiliki 8.

Versi-versi yang berbeda ini disebut isotop. Kata ini berasal dari kata-kata Yunani yang berarti “tempat yang sama”, karena semua isotop suatu unsur berbagi satu kotak dalam tabel periodik.

Neutron tidak bermuatan, jadi menambah atau mengurangi neutron tidak mengubah jumlah elektron. Kimia bergantung pada elektron, sehingga isotop-isotop suatu unsur berperilaku hampir sama dalam reaksi. Perbedaan utama di antara mereka adalah massanya.

Cara isotop diberi nama

Isotop dinamai menurut unsurnya ditambah nomor massanya, yaitu jumlah proton dan neutronnya. Karbon-12 memiliki 6 proton dan 6 neutron. Karbon-13 memiliki 6 proton dan 7 neutron. Karbon-14 memiliki 6 proton dan 8 neutron.

Para ilmuwan juga menuliskan nomor massa di kiri atas lambang, seperti ¹²C dan ¹⁴C. Untuk mencari neutron, kurangkan nomor atom dari nomor massa: 14 − 6 = 8 untuk karbon-14.

Isotop hidrogen istimewa karena memiliki nama sendiri. Hidrogen biasa (hidrogen-1) tidak memiliki neutron, deuterium (hidrogen-2) memiliki satu, dan tritium (hidrogen-3) memiliki dua.

Mengapa massa atom berupa bilangan desimal

Sebagian besar unsur yang ditemukan di alam adalah campuran isotop. Massa atom dalam tabel periodik adalah massa rata-rata semua atom tersebut, yang ditimbang menurut seberapa umum setiap isotop.

Klorin adalah contoh yang jelas. Sekitar tiga dari setiap empat atom klorin adalah klorin-35, dan sekitar satu dari empat adalah klorin-37. Rata-ratanya berada di antara keduanya tetapi lebih dekat ke 35: 35,45, angka di kotak klorin.

Karbon bekerja dengan cara yang sama. Sekitar 98,9% atom karbon adalah karbon-12 dan sekitar 1,1% adalah karbon-13, sehingga massa atom karbon adalah 12,011, sedikit di atas 12.

17ClKlorin35,45

Isotop stabil dan radioaktif

Banyak isotop bersifat stabil, artinya tidak pernah berubah dengan sendirinya. Isotop lain bersifat radioaktif. Intinya tidak stabil, sehingga cepat atau lambat akan pecah dan memancarkan radiasi. Peristiwa ini disebut peluruhan radioaktif, dan sering mengubah atom menjadi unsur yang berbeda.

Karbon-14 bersifat radioaktif. Ketika meluruh, salah satu neutronnya berubah menjadi proton, dan atom itu menjadi nitrogen-14. Waktu yang dibutuhkan agar separuh sampel meluruh disebut waktu paruhnya. Untuk karbon-14, waktu paruhnya sekitar 5.730 tahun.

Beberapa unsur sama sekali tidak memiliki isotop stabil. Teknesium (43), prometium (61), dan setiap unsur yang lebih berat daripada timbal (82) bersifat radioaktif.

Kegunaan isotop

Tumbuhan menyerap sedikit karbon-14 dari udara, dan hewan memperolehnya dengan memakan tumbuhan. Ketika makhluk hidup mati, ia berhenti menyerap karbon, dan karbon-14-nya perlahan meluruh. Dengan mengukur berapa banyak yang tersisa, para ilmuwan dapat menentukan umur tulang, kayu, dan kain hingga sekitar 50.000 tahun. Cara ini disebut penanggalan radiokarbon.

Dokter juga memakai isotop radioaktif. Teknesium-99m membantu membuat citra tulang dan organ, dan iodin-131 mengobati beberapa penyakit tiroid. Uranium-235, yang hanya sekitar 0,7% dari uranium alami, adalah bahan bakar di sebagian besar pembangkit listrik tenaga nuklir.