Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Apa itu Isotop dan Bagaimana Isotop Terbentuk?

Anda mungkin sudah menyadari bahwa tabel Priodik unsur mengungkapkan banyak hal tentang sifat kimiawi atom yang membentuk dunia kita. Tetapi Anda mungkin tidak menyadari bahwa setiap kotak pada tabel periodik sebenarnya mewakili keluarga isotop - atom yang memiliki nama dan sifat kimia yang sama, tetapi memiliki massa yang berbeda.

Untuk memahami apa isotop itu dan bagaimana kita dapat menggunakannya, kita perlu melihat lebih dekat pada bagian dalam atom. Blok bangunan materi Sebuah atom terdiri dari inti yang sangat padat (disebut nukleus) proton dan neutron, dikelilingi oleh awan elektron yang tersebar. Anda dapat menganggap proton dan neutron sebagai jenis partikel yang sama dengan satu perbedaan utama: proton bermuatan positif, sedangkan neutron tidak membawa muatan. Ini berarti proton dapat "merasakan" medan listrik atau magnet, sementara neutron tidak bisa. Elektron, yang jauh lebih ringan dari proton atau neutron, membawa muatan yang sama besarnya dengan proton tetapi dengan tanda yang berlawanan, artinya setiap atom yang memiliki jumlah proton dan elektron yang sama adalah netral secara elektrik. Ini adalah elektron yang menentukan perilaku kimia unsur tertentu.

Isotop suatu elemen memiliki jumlah proton yang sama tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda. Mari kita gunakan karbon sebagai contoh. Ada tiga isotop karbon yang ditemukan di alam - karbon-12, karbon-13, dan karbon-14. Ketiganya memiliki enam proton, tetapi nomor neutronnya - 6, 7, dan 8, masing-masing - semuanya berbeda. Ini berarti bahwa ketiga isotop memiliki massa atom yang berbeda (karbon-14 adalah yang terberat), tetapi memiliki nomor atom yang sama (Z = 6). Secara kimia, ketiganya tidak bisa dibedakan, karena jumlah elektron di masing-masing dari ketiga isotop adalah sama. Jadi isotop berbeda dari unsur yang sama identik, secara kimiawi. Tetapi beberapa isotop memiliki kemampuan untuk menghindari aturan ini dengan mentransformasikannya menjadi elemen lain sepenuhnya.

Berbaris menuju stabilitas Kemampuan transformatif ini ada hubungannya dengan fakta bahwa tidak semua isotop stabil, dan inilah yang membawa Frederick Soddy ke penemuan isotop pemenang Hadiah Nobelnya pada 1913. Beberapa isotop - seperti karbon-12 - akan dengan senang hati terus ada sebagai karbon kecuali sesuatu yang luar biasa terjadi. Lainnya - karbon-14, katakanlah - pada beberapa titik akan membusuk menjadi isotop stabil di dekatnya. Dalam hal ini, salah satu neutron dalam karbon-14 berubah menjadi proton, membentuk nitrogen-14. Selama proses ini, yang dikenal sebagai peluruhan beta, nukleus memancarkan radiasi dalam bentuk elektron dan antineutrino. Ada banyak faktor yang dapat menyebabkan nukleus membusuk. Salah satu yang paling penting adalah rasio proton terhadap neutron yang dimiliki nukleus tertentu. Jika nukleus memiliki terlalu banyak neutron (definisi "terlalu banyak" tergantung pada seberapa berat nukleusnya), ada kemungkinan ia akan membusuk menuju stabilitas. Hal yang sama berlaku jika nukleus memiliki terlalu banyak proton. Ini adalah salah satu alasan mengapa beberapa isotop unsur tertentu bersifat radioaktif, sementara yang lain tidak.

Bagaimana Isotop di Alam terjadi?
Dari perut bintang-bintang Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana semua isotop ini diciptakan. Ternyata, pertanyaan ini adalah pertanyaan yang kompleks, tetapi memberikan beberapa kebenaran pada pepatah bahwa kita semua terbuat dari debu bintang. Beberapa isotop yang lebih ringan terbentuk sangat awal dalam sejarah alam semesta, selama Big Bang. Yang lain dihasilkan dari proses-proses yang terjadi di dalam bintang-bintang atau sebagai akibat dari tabrakan kebetulan antara nukleus yang sangat energik - dikenal sebagai sinar kosmik - di atmosfer kita. Isotop yang ada secara alami adalah produk akhir (stabil atau berumur panjang) yang dihasilkan dari serangkaian panjang reaksi nuklir dan peluruhan. Dalam sebagian besar kasus ini, inti cahaya harus dihancurkan bersama dengan energi yang cukup untuk memungkinkan gaya yang kuat - ikatan seperti lem yang terbentuk ketika proton dan neutron cukup dekat untuk disentuh - untuk mengatasi gaya elektromagnetik - yang mendorong proton terpisah. Jika gaya kuat menang, inti bertabrakan mengikat bersama, atau berfusi, untuk membentuk inti yang lebih berat.

Matahari kita adalah contoh yang baik untuk ini. Salah satu sumber kekuatan utamanya adalah serangkaian reaksi fusi dan proses peluruhan beta yang mengubah hidrogen menjadi helium.

Mengubah pengetahuan menjadi alat Sejak awal 1900-an, ketika keberadaan isotop pertama kali disadari, fisikawan nuklir dan ahli kimia telah mencari cara untuk mempelajari bagaimana isotop dapat terbentuk, bagaimana mereka membusuk, dan bagaimana kita menggunakannya. Ternyata, sifat isotop - keseragaman kimianya, kekhasan nuklirnya - menjadikannya berguna untuk berbagai aplikasi di berbagai bidang seperti kedokteran, arkeologi, pertanian, pembangkit listrik, dan pertambangan.

Jika Anda pernah memiliki PET scan, Anda telah mendapat manfaat dari produk sampingan dari peluruhan radioaktif isotop tertentu (sering disebut isotop medis). Isotop medis menggunakan pengetahuan tentang bagaimana reaksi nuklir berlangsung, dengan bantuan reaktor nuklir atau akselerator yang disebut cyclotron. Tetapi juga telah menemukan cara untuk memanfaatkan isotop radioaktif yang terjadi secara alami. Penanggalan karbon, misalnya, memanfaatkan isotop karbon-14 berumur panjang untuk menentukan seberapa tua benda itu.

Dalam keadaan normal, karbon-14 diproduksi di atmosfer kita melalui reaksi sinar kosmik dengan nitrogen-14. Ini memiliki paruh sekitar 5.700 tahun, yang berarti bahwa setengah dari jumlah karbon-14 akan membusuk dalam periode waktu itu. Sementara organisme biologis hidup, ia membutuhkan sekitar satu isotop karbon-14 untuk setiap triliun isotop karbon-12 yang stabil dan rasio karbon-12 hingga karbon-14 tetap sama ketika organisme itu hidup. Setelah mati, asupan karbon baru berhenti. Ini berarti rasio karbon-14 terhadap karbon-12 berubah dari sisa-sisa organisme ini dari waktu ke waktu. Jika kita mengekstraksi karbon menggunakan metode kimia dari sampel, kita dapat menerapkan metode yang disebut Accelerator Mass Spectrometry (AMS) untuk memisahkan masing-masing isotop karbon berdasarkan beratnya.

AMS memanfaatkan fakta bahwa partikel berakselerasi dengan muatan yang sama tetapi massa berbeda mengikuti jalur terpisah melalui medan magnet. Dengan memanfaatkan jalur terpisah ini, kita dapat menentukan rasio isotop dengan akurasi luar biasa.

Post a Comment for "Apa itu Isotop dan Bagaimana Isotop Terbentuk?"