Isotop dan massa atom

Tabel periodik mencantumkan klorin sekitar 35.45, padahal tidak ada atom klorin yang bermassa 35.45. Setiap atomnya adalah klorin-35 atau klorin-37.

Unsur sama, massa berbeda

Isotop-isotop suatu unsur punya jumlah proton dan elektron yang sama, jadi perilakunya sama dalam reaksi. Bedanya hanya pada neutron, yang mengubah massanya. Hidrogen menunjukkan hal ini dengan jelas. Hidrogen biasa sama sekali tidak punya neutron. Deuterium punya satu dan kira-kira dua kali lebih berat. Tritium punya dua dan bersifat radioaktif. NIST mengukur 99.9885% hidrogen alami sebagai jenis biasa dan 0.0115% sebagai deuterium.

Dari mana angka 35.45 berasal

Massa atom relatif yang tercetak di tabel periodik adalah rata-rata semua atom unsur itu yang ditemukan di alam, ditimbang menurut seberapa umum setiap isotopnya. Massa diukur dalam satuan massa atom, dengan satu atom karbon-12 tepat 12. Untuk klorin, NIST memberi klorin-35 massa 34.969 dengan bagian 75.76%, dan klorin-37 massa 36.966 dengan bagian 24.24%.

Kalikan setiap massa dengan bagiannya lalu jumlahkan: 34.969 × 0.7576 + 36.966 × 0.2424 ≈ 26.49 + 8.96 ≈ 35.45. Karena tiga dari empat atom klorin adalah jenis yang lebih ringan, rata-ratanya jauh lebih dekat ke 35 daripada ke 37. Hitungan yang sama untuk karbon, 12 × 0.9893 + 13.003 × 0.0107, menghasilkan sekitar 12.011. Itulah sebabnya karbon tercantum sedikit di atas 12.

Perhatikan bahwa massa isotop mendekati bilangan bulat, tetapi tidak tepat sama. Klorin-35 punya nomor massa 35, hitungan sederhana dari 17 proton dan 18 neutron, tetapi massa terukurnya 34.969. Nomor massa selalu bilangan bulat, sedangkan massa terukur tidak, karena proton dan neutron masing-masing tidak tepat 1 satuan dan sebagian massa terpakai untuk mengikat inti.

NIST tidak memberi klorin satu nilai massa atom relatif. NIST memberi rentang, dari 35.446 sampai 35.457, karena bagian klorin-37 sedikit berbeda antara sampel dari tempat yang berbeda. Untuk pekerjaan sehari-hari, ahli kimia membulatkannya menjadi 35.45. Beberapa unsur lain, termasuk hidrogen dan karbon, dicantumkan dengan rentang karena alasan yang sama.

Isotop tidak stabil

Beberapa isotop tidak stabil dan perlahan berubah menjadi unsur lain sambil memancarkan radiasi. Karbon-14 salah satunya. NIST mencatat bahwa separuh dari jumlah karbon-14 berapa pun berubah menjadi nitrogen-14 dalam 5730 tahun. Laju yang tetap itu disebut waktu paruh. Makhluk hidup menyerap karbon, termasuk sedikit karbon-14, sepanjang hidupnya. Setelah mati, karbon-14 tidak lagi bertambah dan bagiannya berkurang separuh setiap 5730 tahun, sehingga mengukur sisanya memberi tahu arkeolog berapa umur sepotong tulang, sebutir biji, atau bekas api unggun kuno.

Sebagian besar isotop yang kamu jumpai stabil. Karbon-12 dan karbon-13 tidak pernah berubah dengan sendirinya, begitu juga kedua isotop klorin serta hidrogen biasa dan deuterium. Dari delapan isotop di tabel di atas (D adalah deuterium dan T adalah tritium; bagiannya adalah nilai NIST), hanya tritium dan karbon-14 yang radioaktif.