Pengertian Nomor atom, massa atom, dan isotop Ilmu Kimia
Sifat dasar atom termasuk nomor atom dan massa atom. Nomor atom adalah jumlah proton dalam atom, dan isotop memiliki nomor atom yang sama tetapi berbeda dalam jumlah neutron.
pengantar
Radioaktif muncul cukup sering dalam berita. Misalnya, Anda mungkin telah membacanya dalam diskusi tentang energi nuklir, tragedi reaktor Fukushima, atau pengembangan senjata nuklir. Ini juga muncul dalam budaya populer: banyak cerita asal superhero melibatkan paparan radiasi, misalnya — atau, dalam kasus Spider-Man, gigitan dari laba-laba radioaktif. Tetapi apa sebenarnya arti dari sesuatu menjadi radioaktif?
Radioaktivitas sebenarnya adalah milik sebuah atom. Atom radioaktif memiliki inti yang tidak stabil, dan pada akhirnya akan melepaskan partikel subatom menjadi lebih stabil, melepaskan energi — radiasi — dalam prosesnya. Seringkali, elemen datang dalam versi radioaktif dan nonradioaktif yang berbeda dalam jumlah neutron yang dikandungnya. Berbagai versi elemen ini disebut isotop, dan sejumlah kecil isotop radioaktif sering terjadi di alam. Sebagai contoh, sejumlah kecil karbon ada di atmosfer sebagai karbon-14 radioaktif, dan jumlah karbon-14 yang ditemukan dalam fosil memungkinkan ahli paleontologi untuk menentukan usia mereka.
Dalam artikel ini, kita akan melihat lebih detail pada partikel subatomik yang mengandung atom yang berbeda serta apa yang membuat radioaktif isotop.
Nomor atom, massa atom, dan massa atom relatif
Atom dari setiap elemen mengandung sejumlah proton yang khas. Faktanya, jumlah proton menentukan atom apa yang kita lihat (mis., Semua atom dengan enam proton adalah atom karbon); jumlah proton dalam atom disebut nomor atom. Sebaliknya, jumlah neutron untuk elemen tertentu dapat bervariasi. Bentuk atom yang sama yang berbeda hanya dalam jumlah neutron mereka disebut isotop. Bersama-sama, jumlah proton dan jumlah neutron menentukan jumlah massa elemen: nomor massa = proton + neutron. Jika Anda ingin menghitung berapa banyak neutron yang dimiliki atom, Anda cukup mengurangi jumlah proton, atau nomor atom, dari nomor massa.
Sebuah properti yang berhubungan erat dengan nomor massa atom adalah massa atomnya. Massa atom dari atom tunggal hanyalah massa totalnya dan biasanya dinyatakan dalam satuan massa atom atau amu. Menurut definisi, atom karbon dengan enam neutron, karbon-12, memiliki massa atom 12 amu. Atom-atom lain umumnya tidak memiliki massa atom berbentuk bulat dengan alasan yang sedikit di luar cakupan artikel ini. Secara umum, meskipun, massa atom atom akan sangat dekat dengan nomor massanya, tetapi akan memiliki beberapa penyimpangan dalam desimal.
Karena isotop unsur memiliki massa atom yang berbeda, para ilmuwan juga dapat menentukan massa atom relatif — kadang disebut berat atom — untuk sebuah elemen. Massa atom relatif adalah rata-rata massa atom dari semua isotop yang berbeda dalam sampel, dengan masing-masing kontribusi isotop terhadap rata-rata yang ditentukan oleh seberapa besar sebagian kecil sampel yang terbentuknya. Massa atom relatif yang diberikan dalam entri tabel periodik - seperti yang untuk hidrogen, di bawah - dihitung untuk semua isotop alami dari setiap elemen, yang tertimbang oleh kelimpahan isotop di bumi. Benda luar angkasa, seperti asteroid atau meteor, mungkin memiliki kelimpahan isotop yang sangat berbeda.
Isotop dan peluruhan radioaktif
Seperti disebutkan di atas, isotop adalah bentuk yang berbeda dari unsur yang memiliki jumlah proton yang sama namun jumlah neutronnya berbeda. Banyak unsur — seperti karbon, kalium, dan uranium — memiliki beberapa isotop alami. Carbon-12 mengandung enam proton, enam neutron, dan enam elektron; oleh karena itu, ia memiliki jumlah massa 12 (enam proton ditambah enam neutron). Carbon-14 berisi enam proton, delapan neutron, dan enam elektron; nomor massanya adalah 14 (enam proton ditambah delapan neutron). Dua bentuk karbon alternatif ini adalah isotop.
Beberapa isotop stabil, tetapi yang lain dapat memancarkan, atau menendang keluar, partikel subatom untuk mencapai konfigurasi yang lebih stabil, lebih rendah energi,. Isotop semacam itu disebut radioisotop, dan proses pelepasan partikel dan energi dikenal sebagai peluruhan. Peluruhan radioaktif dapat menyebabkan perubahan jumlah proton dalam nukleus; Bila ini terjadi, identitas perubahan atom (misalnya, karbon-14 membusuk menjadi nitrogen-14).
Peluruhan radioaktif adalah proses acak tetapi eksponensial, dan waktu paruh isotop adalah periode di mana separuh materi akan membusuk menjadi produk yang berbeda dan relatif stabil. Rasio isotop asli terhadap produk peluruhannya dan perubahan isotop stabil dengan cara yang dapat diprediksi; prediktabilitas ini memungkinkan kelimpahan relatif isotop untuk digunakan sebagai jam yang mengukur waktu dari penggabungan isotop (misalnya, menjadi fosil) hingga saat ini.
Sebagai contoh, karbon biasanya ada di atmosfer dalam bentuk gas seperti karbon dioksida, dan itu ada dalam tiga bentuk isotop: karbon-12 dan karbon-13, yang stabil, dan karbon-14, yang radioaktif. Bentuk-bentuk karbon ini ditemukan di atmosfer dalam proporsi yang relatif konstan, dengan karbon-12 sebagai bentuk utama pada sekitar 99%, karbon-13 sebagai bentuk minor sekitar 1%, dan karbon-14 hanya ada dalam jumlah kecil ^ 1
1
mulai superscript, 1, end superscript. Sebagai tanaman menarik karbon dioksida dari udara untuk membuat gula, jumlah relatif karbon-14 di jaringan mereka akan sama dengan konsentrasi karbon-14 di atmosfer. Saat hewan memakan tanaman, atau memakan hewan lain yang memakan tanaman, konsentrasi karbon-14 di tubuh mereka juga akan sesuai dengan konsentrasi atmosfer. Ketika suatu organisme mati, ia berhenti menyerap karbon-14, sehingga rasio karbon-14 hingga karbon-12 dalam sisa-sisanya, seperti fosil tulang, akan menurun ketika karbon-14 meluruh secara bertahap menjadi nitrogen-14 ^ 2
2
mulai superskrip, 2, akhiri superskrip.
Setelah masa paruh kira-kira 5.730 tahun, separuh dari karbon-14 yang semula hadir akan dikonversi menjadi nitrogen-14. Properti ini dapat digunakan untuk tanggal benda yang sebelumnya hidup seperti tulang atau kayu tua. Dengan membandingkan rasio karbon-14 dengan konsentrasi karbon-12 dalam suatu objek dengan rasio yang sama di atmosfer, setara dengan konsentrasi awal untuk objek, fraksi isotop yang belum membusuk dapat ditentukan. Atas dasar fraksi ini, usia material bisa dihitung dengan akurasi jika tidak jauh lebih tua dari sekitar 50.000 tahun. Unsur lain memiliki isotop dengan umur paruh yang berbeda, dan karenanya dapat digunakan untuk mengukur usia pada rentang waktu yang berbeda. Sebagai contoh, potassium-40 memiliki waktu paruh 1,25 miliar tahun, dan uranium-235 memiliki waktu paruh sekitar 700 juta tahun dan telah digunakan untuk mengukur usia batu bulan ^ 2
2
