Struktur Atom: Penjelasan Isotop, Isobar, Isoton dan Contoh Soalnya

struktur atom
Ilustrasi oleh dribbble.com

Struktur atom tersusun dari partikel-partikel subatom yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak pada inti atom sedangkan elektron berada di luar di sekeliling inti atom.

Proton (p+) yang bermuatan positif dan neutron (n0) yang tidak bermuatan terdapat pada inti atom. Elektron (e−) yang bermuatan negatif bergerak cepat dalam ruang sekeliling inti atom yang sangat besar sebagaimana adanya gaya tarik dari inti atom.

struktur atom
struktur atom

Unsur atom tersebut dapat memiliki nomor massa atom yang berbeda, karena jumlah neutron dalam atom tersebut berbeda. Selain itu, atom-atom yang berbeda dapat memiliki nomor massa dan jumlah neutron yang sama.

Inti atom sangatlah padat: 99,97% massa atom adalah massa inti atom namun volume yang ditempatinya hanya 1/1015 dari volume atom. Diameter sebuah atom (∼10−10 m) sekitar 100.000 kali diameter inti atom (∼10−15 m).

struktur atom

Basis ukuran massa relatif atom adalah atom karbon yang terdiri dari 6 proton dan 6 neutron (atom C-12), di mana massa satu atom C-12 dinyatakan senilai 12 satuan massa atom (sma) atau 12 dalton (Da).

1 sma = 1,660539×10−24 g.

Sehingga, dapat diartikan massa proton dan massa neutron masing-masing dinyatakan 1 sma.

struktur atom

Nomor atom menunjukkan jumlah proton yang terdapat pada suatu unsur dan nomor massa ditentukan oleh jumlah proton dan neutron. Umumnya, jumlah neutron dalam inti suatu atom sama dengan jumlah protonnya.

Namun, beberapa atom mempunyai jumlah neutron yang berbeda dengan jumlah protonnya. Kondisi inilah dibagi dengan sebutan isotop, isobar, dan isoton.

Isotop

Isotop adalah atom – atom yang memiliki nomor atom yang sama namun nomor massanya berbeda. Dengan kata lain isotop merupakan sebuah unsur yang memiliki jumlah proton dan elektron sama dan juga bisa memiliki jumlah neutron yang berbeda.

struktur atom isotop

Sebagai contoh, semua atom karbon (Z = 6) memiliki 6 proton dan 6 neutron, namun di alam 98,89% atom karbon memiliki 6 neutron (A = 12), sisanya 1,11% memiliki 7 neutron (A = 13), dan < 0,01% memiliki 8 neutron (A = 14).

Baca juga:  Tumbuhan Spora Adalah: Ciri, Jenis dan Contohnya [LENGKAP]

Dengan kata lain, di alam terdapat 3 isotop karbon: 12C, 13C, dan 14C. Selain itu, hidrogen juga memiliki 3 isotop – 1H (protium) yang paling berlimpah, 2H (deuterium), dan 3H (tritium).

Rumus umum perhitungan massa atom (massa atom rata-rata):

di mana m_X adalah massa atom (massa atom rata-rata) unsur X yang memiliki isotop-isotop dengan massa m1, m2, m3, … dengan kelimpahan masing-masing isotop di alam a1, a2, a3, … dalam fraksi desimal.

Contoh Soal Isotop

Perak (Ag; Z = 47) memiliki dua isotop di alam, 107Ag dan 109Ag. Dari data spektrometri massa yang diperoleh berikut, tentukan massa atom Ag.

IsotopMassa (sma)Kelimpahan (%)
107Ag106,9050951,84
109Ag108,9047648,16

Pembahasan:

Massa atom Ag = (massa isotop 107Ag)(kelimpahan isotop 107Ag) +(massa isotop 109Ag)(kelimpahan isotop 109Ag)

= (106,90509 sma)(0,5184) + (108,90476 sma)(0,4816)

= 55,42 sma + 52,45 sma

= 107,87 sma

Berdasarkan IUPAC, massa atom relatif (Ar) merupakan perbandingan massa atom terhadap satu satuan massa atom (sma), di mana satu sma sama dengan 1/12 massa 1 atom C-12. Jadi, massa atom relatif tidak memiliki satuan.

Isobar

Isobar adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi memiliki nomor massa yang sama.

Contoh dari Atom isobar yaitu:

  1. Natrium dan Magnesium bisa memiliki nomor massa yang sama yaitu 24Na11 dan 24Mg12.
  2. Hidrogen dan Helium bisa memiliki nomor massa yang sama yaitu 3H1 dan 3He2
  3. Karbon dan Nitrogen bisa memiliki nomor massa yang sama yaitu 14C6 dan 14N7
struktur atom isobar

Contoh Soal Isobar

Mengapa antara unsur 136C dan 137N dikatakan sebagai isobar? Jelaskan!

Pembahasan:

Antara unsur  136C dan 137N dikatakan sebagai isobar karena pada kedua lambang atom tersebut mempunyai nomor massa yang sama yaitu 13. Seperti pengertian isobar itu sendiri, isobar adalah atom yang mempunyai nomor massa sama, tetapi nomor atom berbeda.

Baca juga:  Program Linear: Pengertian, Konsep, Grafik + Contoh Soal [LENGKAP]

Isoton

Isoton adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) dan nomor massa yang berbeda (massa atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah neutron sama.

Berikut ini adalah beberapa contoh dari isoton yaitu :

  1. Hidrogen (3H1) dan Helium (3He2) memiliki jumlah neutron sama yaitu 2.
  2. Argon (40Ar18) dan Kalsium (42Ca20) memiliki jumlah neutron sama yaitu 22.
  3. Nitrogen(14N7) dan Karbon (13C6) memiliki jumlah neutron sama yaitu 7.
  4. Natrium (23Na11) dan Magnesium (24Mg12) memiliki jumlah neutron sama yaitu 12.
  5. Kalium (39K19) dan Kalsium (40Ca20) memiliki jumlah neutron sama yaitu 20.

Contoh Soal Isoton

Unsur X memiliki 10 proton dan 12 neutron, sedangkan unsur Y memiliki nomor massa 24 dan nomor atom 12. Kedua unsur itu termasuk ….

Pembahasan:            

Unsur X:

  • Jumlah proton = 10
  • Jumlah neutron = 12

Unsur Y:

  • Nomor massa (A) = 24
  • Nomor atom = jumlah proton (p) = 12
  • Jumlah neutron = A – p = 24 – 12 = 12

Dari informasi yang didapat pada soal, jumlah neutron unsur X sama dengan jumlah neutron unsur Y yaitu sama dengan 12. Jumlah neutron sama merupakan kriteria untuk isoton.

Jadi, kedua unsur tersebut termasuk isoton

Demikian penjelasan tentang isotop, isobar, isoton pada struktur atom. Semoga bermanfaat!

Referensi:

Studiobelajar.com
rumusbilangan.com

Tertarik dunia sains dan kepenulisan.