Isotop: Sifat Fisika dan Kimia, Penggunaan, dan Contoh Soal

Mungkin kita sering atau pernah mendengar kata “radioaktivitas” di suatu media atau tempat tertentu. Apakah kamu tahu jika isotop membetuk dasar radioaktivitas? Sering kali istilah-istilah seperti energi nuklir, reaktor nuklir, dan senjata nuklir juga sering muncul pada pembahasan berita di media konvensional maupun media online serta pembahasan pada sebuah buku teks dan bisa juga menjadi suatu isu yang sering kali dibahas. Kamu juga mungkin sering mendengar istilah tersebut dari banyak film super hero yang terlahir dari semacam paparan radiasi. Lantas apa itu radioaktivitas dan apa hubungannya dengan isotop?

Radioaktivitas adalah salah satu sifat dari atom. Setiap atom radioaktif akan memiliki inti yang tidak stabil. Dengan demikian ia memiliki kecenderungan untuk melepaskan partikel subatomik untuk memperoleh stabilitas dan akan melepaskan radiasi atau energi dalam proses tersebut. Unsur atau atom hadir dalam variasi radioaktif dan non-radioaktif.

Jumlah neutron pada atom radioaktif dan non-radioaktif akan berbeda. Perbedaan jumlah neutron pada unsur yang sama ini disebut dengan isotop.

Isotop

Unsur dengan nomor atom yang sama tetapi nomor massa yang berbeda didefinisikan sebagai “Isotop”. Kata isotop, berarti di tempat yang sama, berasal dari fakta bahwa seluruh isotop dari sebuah unsur – unsur terletak di tempat yang sama dalam tabel periodik.

Jumlah proton dan neutron yang digabungkan bersama-sama disebut massa atom atau nomor massa suatu unsur, sedangkan jumlah total proton memberikan nilai nomor atom suatu unsur.

Dalam unsur tertentu, jumlah proton akan selalu tetap konstan. Namun, jumlah neutron bisa berubah. Jumlah neutron bervariasi tetapi jumlah proton selalu tetap sama dalam isotop unsur tunggal. Dengan demikian, “Unsur-unsur dengan nomor atom yang sama tetapi nomor massa yang berbeda disebut sebagai Isotop.”

Sebagai contoh

Hidrogen memiliki tiga bentuk isotop yang paling stabil – protium (¹H), deuterium (²H), dan juga tritium (³H). Ketiga bentuk isotop hidrogen memiliki jumlah proton yang sama tetapi memiliki jumlah neutrin yang bervariasi. Jumlah neutron dalam protium adalah nol, jumlah neutron dalam deuterium adalah satu dan jumlah neutron dalam tritium adalah dua.

Karbon memiliki tiga bentuk isotop- Karbon-12, Karbon-13, serta Karbon-14. Angka 12, 13, dan 14 mewakili massa atom dari berbagai bentuk isotop karbon. Sebagaimana dibahas, nomor atom adalah properti unik yang dapat digunakan untuk menentukan nama sebuah unsur. Oleh karena itu, nomor atom 6 karbon selalu konstan meski memiliki beberapa variasi nomor massa. Karbon memiliki dua isotop stabil, secara alami terjadi. Isotop karbon-12 (C-12) membentuk 98,93% karbon yang ada di bumi, sementara isotop Karbon-13 (C-13) membentuk sisanya yakni 1,07%. Karbon-14 (C-14) adalah radioisotop (atau isotop radioaktif) yang terjadi secara alami yang terjadi dalam jumlah jejak di bumi hingga 1 bagian per triliun (10⁻¹⁰%), kebanyakan terbatas di atmosfer dan endapan dangkal, terutama pada gambut dan material organik lainya.

Beberapa Contoh Isotop

Oksigen : ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O
Uranium : ²³⁵U, ²³⁸U
Klorin : ³⁵Cl, ³⁷Cl
Fluorin : ¹⁷F, ¹⁸F, ¹⁹F
Hidrogen : ¹H, ²H , ³H – 1
Karbon : ¹²C, ¹³C, ¹⁴C

Terdapat sekitar 275 isotop berbeda dari 81 unsur stabil. Ada lebih dari 800 isotop radioaktif alami dan sintetis yang ada. Unsur – unsur dalam tabel periodik dapat memiliki beberapa bentuk isotop.

Sifat kimia

Secara umum, sifat kimia isotop suatu unsur hampir identik dengan variasi isotopnya. Sebagai pengecualian misalnya isotop atom hidrogen, karena jumlah neutron memiliki pengaruh besar pada ukuran inti atom hidrogen.

Properti fisik

Sifat fisik isotop dalam elemen tertentu berbeda satu sama lain. Ini karena sifat fisik dari setiap isotop tergantung pada massa. Massa setiap isotop elemen tunggal bervariasi satu sama lain. Proses seperti distilasi fraksional dan difusi digunakan untuk memisahkan isotop satu dengan yang lainnya.

Penggunaan Isotop

Penanggalan karbon memanfaatkan Karbon-14, isotop Karbon. Isotop karbon ini hadir di atmosfer sebagai karbon radioaktif. Jumlah karbon-14 yang diperoleh dalam fosil membantu ahli paleontologi untuk menghitung usia fosil.
Isotop Uranium populer untuk digunakan dalam reaktor nuklir. U-235 digunakan sebagai bahan bakar di reaktor nuklir.
Isotop radioaktif digunakan untuk tujuan pengobatan. Mereka digunakan untuk mendeteksi tumor, gumpalan darah, dll. Arsenik-74, Isotop arsenik, digunakan untuk menentukan keberadaan tumor.
Isotop karbon Cobalt (cobalt-60) diterapkan dalam perawatan kanker.
Iodin-131 (I-131) Diserap terutama oleh kelenjar gondok, hati dan bagian-bagian tertentu dari otak. Oleh karena itu, I-131 dapat digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok, hati, dan untuk mendeteksi tumor otak.
Iodin-123 (I-123) Radioisotop lain dari Iodin. I-123 yang memancarkan sinar gamma yang digunakan untuk mendeteksi penyakit otak
Natrium-24 (Na-24) Digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah. Larutan NaCl yang tersusun atas Na- 24 dan Cl yang stabil disuntikkan ke dalam darah dan aliran darah dapat diikuti dengan mendeteksi sinar yang dipancarkan, sehingga dapat diketahui jika terjadi penyumbatan aliran darah
³⁷P dan ¹⁴C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat
²⁴Na dan ¹³¹I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.
Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat ditentukan asal molekul air yang terbentuk.
Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis menggunakan radioisotop C–14
³²P dan ³⁵S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar.
Ferum-59 (Fe-59) dapat digunakan untuk mempelajari dan mengukur laju pembentukan sel darah merah.
Teknetum-99 (Tc-99) Yang disuntikkan kedalam pembuluh darah akan akan diserap terutama oleh jaringan yang rusak pada organ tertentu, seperti jantung, hati dan paru-paru. Sebaliknya, TI-201 terutama akan diserap oleh jaringan sehat pada organ jantung. Oleh karena itu, kedua radioisotop itu digunakan bersama-sama untuk mendeteksi kerusakan jantung.

Contoh Soal

Pertanyaan: Isotop pada suatu unsur memiliki variasi dalam jumlah

A. Neutron
B. Proton
C. Elektron
D. Semua Benar

Jawabannya adalah A (Neutron). Jumlah proton akan selalu konstan dalam satu unsur tertentu. Namun, jumlah neutron bisa berubah. Jumlah neutron bervariasi dalam isotop suatu unsur tetapi jumlah proton selalu tetap sama.