Pengertian Isotop dan penggunaanya

Isotop adalah varian pada sebuah unsur yang memiliki berat atom yang berbeda dari varian lainnya. Kecuali untuk bentuk paling umum dari hidrogen - yang hanya memiliki proton - setiap inti atom dalam materi normal terdiri dari keduanya proton dan neutron. Isotop dari unsur tertentu memiliki jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutron yang berbeda. Mereka memiliki dasarnya sifat kimia yang sama, namun sedikit berbeda dalam karakteristik fisik mereka, seperti titik leleh dan titik didih.

Advertisement

Beberapa isotop tidak stabil dan cenderung meluruh menjadi unsur-unsur lain, memberikan partikel subatom atau radiasi; radioaktif ini dikenal sebagai radioisotop.

Ketika ilmuwan sebut isotop tertentu dari suatu unsur, jumlah massa, atau jumlah proton ditambah jumlah neutron, muncul di bagian kiri atas, di samping simbol untuk unsur. Misalnya, bentuk hidrogen yang memiliki proton dan neutron ditulis sebagai 2H. Demikian pula, 235U dan 238U adalah dua isotop berbeda dari uranium. Ini juga sering ditulis sebagai uranium-235 dan uranium-238.

Neutron adalah netral, tetapi proton memiliki muatan listrik positif. Karena muatan saling menolak, inti yang mengandung lebih dari satu proton membutuhkan sesuatu untuk mencegah partikel-partikel ini terbang terpisah. Sesuatu yang disebut gaya nuklir kuat, kadang-kadang disebut hanya sebagai kekuatan yang kuat.

Hal ini jauh lebih kuat dari gaya elektromagnetik yang bertanggung jawab untuk tolakan antara proton, tapi tidak seperti gaya ini, ia memiliki jarak yang sangat pendek. Gaya kuat yang mengikat proton dan neutron di dalam inti, tapi gaya elektromagnetik ingin mendorong proton terpisah.

scan PET
emisi tomografi Positron , atau scan PET, menggunakan radioisotop untuk melacak aktivitas kanker dalam tubuh.

Inti Stabil dan Tidak Stabil

Dalam unsur-unsur yang lebih ringan, gaya kuat mampu menahan inti bersama-sama selama ada cukup neutron untuk mencairkan gaya elektromagnetik. Biasanya, dalam unsur-unsur ini, jumlah proton dan neutron hampir sama. Dalam unsur yang lebih berat, harus ada kelebihan neutron untuk memberikan stabilitas. Melampaui titik tertentu, tidak ada konfigurasi yang menyediakan inti yang stabil. Tak satu pun dari unsur yang lebih berat yang tidak memiliki isotop stabil.

Advertisement

Terlalu banyak neutron juga dapat membuat isotop menjadi tidak stabil. Misalnya, bentuk paling umum dari hidrogen memiliki satu proton dan neutron tidak ada, tetapi ada dua bentuk lain, dengan satu dan dua neutron, yang disebut deuterium dan tritium, masing-masing. Tritium tidak stabil karena memiliki terlalu banyak neutron.

Ketika tidak stabil, atau radioaktif, inti meluruh, itu berubah menjadi inti unsur lain. Ada dua mekanisme yang ini bisa terjadi. Peluruhan alfa terjadi ketika gaya kuat tidak bisa menahan semua proton dalam inti bersama-sama. Alih-alih hanya membuang proton, partikel alfa terdiri dari dua proton dan dua neutron yang dikeluarkan. Proton dan neutron yang terikat erat bersama-sama dan partikel alpha adalah konfigurasi yang stabil.

contoh isotop
contoh isotop

Peluruhan beta terjadi ketika inti memiliki terlalu banyak neutron. Salah satu neutron berubah menjadi proton, yang tetap dalam inti, dan elektron, yang dikeluarkan. Dalam tritium, misalnya, salah satu dari dua neutron yang akan, cepat atau lambat, berubah menjadi proton dan elektron. Hal ini memberikan inti dengan dua proton dan satu neutron, yang merupakan bentuk dari helium, yang dikenal sebagai 3He atau helium-3. Isotop ini stabil, meskipun kelebihan proton, karena inti cukup kecil dengan kekuatan yang kuat untuk terus bersama-sama.

Waktu paruh

Ada ketidakpastian mendasar tentang waktu yang diperlukan untuk inti tidak stabil individual untuk meluruh; Namun, untuk isotop yang diberikan, tingkat perluruhan mudah ditebak. Hal ini dimungkinkan untuk memberikan nilai yang sangat tepat untuk jumlah waktu yang dibutuhkan untuk setengah dari sampel isotop tertentu untuk meluruh menjadi unsur lain. Nilai ini dikenal sebagai paruh dan dapat bervariasi dari sebagian kecil dari satu detik sampai miliaran tahun. Bentuk yang paling umum dari unsur bismut memiliki waktu paruh satu miliar kali selama perkiraan umur alam semesta. Hal ini pernah berpikir untuk menjadi unsur stabil terberat, tetapi terbukti sangat sedikit radioaktif pada tahun 2003.

Sifat

Selain masalah radioaktivitas, isotop yang berbeda dari unsur menunjukkan berbeda sifat fisik. Bentuk yang lebih berat, dengan lebih neutron, biasanya memiliki titik leleh dan didih tinggi, karena fakta bahwa lebih banyak energi yang diperlukan untuk membuat atom dan molekul mereka bergerak cukup cepat untuk membawa perubahan keadaan. Misalnya, “air berat,” bentuk air di mana hidrogen yang normal digantikan oleh deuterium yang lebih berat, membeku pada 38,9 ° F (3.82 ° C) dan mendidih pada 214,5 ° F (101.4 ° C), sebagai lawan 32 ° F (0 ° C) dan 212 ° F (100 ° C), masing-masing, untuk air biasa. Reaksi kimia dapat melanjutkan sedikit lebih lambat untuk isotop yang lebih berat untuk alasan yang sama.

Penggunaan

Mungkin isotop yang paling terkenal adalah 235U, karena penggunaannya dalam energi nuklir dan persenjataan. Ketidakstabilan adalah sedemikian rupa sehingga dapat menjalani reaksi nuklir berantai, melepaskan sejumlah besar energi.

Penanggalan radiometrik menggunakan proporsi isotop yang berbeda untuk memperkirakan usia sampel, seperti bahan biologi atau batu. Penanggalan radiokarbon, misalnya, menggunakan isotop radioaktif 14C, atau karbon-14, bahan yang mengandung asal karbon organik. Usia dan sejarah geologi Bumi dikenal terutama melalui membandingkan proporsi berbagai isotop dalam sampel batuan.

Dalam biologi dan kedokteran, sejumlah kecil isotop radioaktif sedikit dapat digunakan sebagai penanda atom untuk melacak pergerakan berbagai zat, seperti obat-obatan, melalui tubuh. Isotop radioaktif yang Lebih kuat dapat digunakan sebagai sumber radiasi untuk menghancurkan tumor dan pertumbuhan kanker. Helium-3, diperkirakan ada dalam jumlah besar di bulan, adalah salah satu bahan bakar jangka panjang yang paling menjanjikan untuk reaktor tenaga fusi. Namun penggunaan secara efektif akan membutuhkan penguasaan lebih dulu bentuk-bentuk fusi.

Advertisement

Leave a Reply

Your email address will not be published.