2.3 Nomor Atom, Nomor Massa, dan Isotop

Semua atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan neutron yang dikandungnya. Nomor atom (Z) adalah jumlah proton dalam inti setiap atom unsur. Dalam atom netral jumlah proton sama dengan jumlah elektron, sehingga nomor atom juga menunjukkan jumlah elektron yang ada dalam atom netral. Identitas kimia suatu atom dapat ditentukan hanya dari nomor atomnya. Misalnya, nomor atom fluorin adalah 9. Ini berarti bahwa setiap atom fluorin memiliki 9 proton dan 9 elektron. Atau dapat dilihat dengan cara lain, bahwa setiap atom di alam semesta yang mengandung 9 proton sudah pasti benar adalah atom "fluorin."

Nomor massa (A) adalah jumlah total neutron dan proton yang ada dalam inti atom suatu unsur. Kecuali untuk hidrogen, yang memiliki satu proton dan tidak ada neutron, semua inti atom mengandung proton dan neutron. Secara umum, nomor massa diberikan oleh

nomor massa     = jumlah proton + jumlah neutron

        = nomor atom + jumlah neutron

Jumlah neutron dalam atom sama dengan selisih antara nomor massa dan nomor atom atau (A-Z). Misalnya, jika diketahui nomor massa atom boron tertentu adalah 12 dan nomor atomnya adalah 5 (menunjukkan 5 proton dalam inti), maka jumlah neutron adalah 12 - 5 = 7. Perhatikan bahwa ketiga kuantitas (nomor atom, jumlah neutron, dan nomor massa) harus bilangan bulat positif, atau bilangan bulat.

Atom-atom suatu unsur yang diberikan tidak semuanya memiliki massa yang sama. Sebagian besar unsur memiliki dua atau lebih isotop. Isotop adalah atom yang memiliki nomor atom yang sama tetapi nomor massa yang berbeda. Contohnya adalah tiga isotop atom hidrogen. Pertama, yang dikenal sebagai hidrogen, memiliki satu proton dan tidak ada neutron. Isotop kedua, deuterium mengandung satu proton dan satu neutron, dan isotop ketiga, tritium memiliki satu proton dan dua neutron. Cara yang diterima untuk menunjukkan nomor atom dan nomor massa atom suatu unsur (X) adalah sebagai berikut:

Jadi, untuk isotop hidrogen, dituliskan

Sebagai contoh lain, perhatikan dua isotop uranium dengan nomor massa 235 dan 238, masing-masing:

Isotop pertama digunakan dalam reaktor nuklir dan bom atom, sedangkan isotop kedua tidak memiliki sifat yang diperlukan untuk aplikasi ini. Dengan pengecualian hidrogen, yang memiliki nama berbeda untuk masing-masing isotopnya, isotop unsur diidentifikasi dengan nomor massanya. Dengan demikian, dua isotop sebelumnya disebut uranium-235 (diucapkan "uranium dua tiga lima") dan uranium-238 (diucapkan "uranium dua tiga delapan").

Sifat-sifat kimia suatu unsur ditentukan terutama oleh proton dan elektron dalam atom-atomnya; neutron tidak mengambil bagian dalam perubahan kimia dalam kondisi normal (kecuali reaksi inti). Oleh karena itu, isotop dari unsur yang sama memiliki kemiripan kimia yang sama, membentuk jenis senyawa yang sama dan menampilkan reaktivitas yang serupa.

Contoh 2.1 menunjukkan bagaimana menghitung jumlah proton, neutron, dan elektron menggunakan nomor atom dan nomor massa.

Contoh 2.1

Berikan jumlah proton, neutron, dan elektron pada masing-masing spesies berikut: 

Strategi

Ingat bahwa superskrip (indeks atas) menunjukkan nomor massa (A) dan subskrip (indeks bawah) menunjukkan nomor atom (Z). Nomor massa selalu lebih besar dari nomor atom. (Satu-satunya pengecualian adalah ¹H, di mana nomor massa sama dengan nomor atom). Untuk menentukan jumlah elektron, ingatlah bahwa karena atom bersifat netral, jumlah elektron sama dengan jumlah proton.

Solusi

(a) Nomor atom adalah 11, jadi ada 11 proton. Nomor massa adalah 20, sehingga jumlah neutron adalah 20 - 11 = 9. Jumlah elektron sama dengan jumlah proton; yaitu, 11.

(b) Nomor atom sama dengan (a), atau 11. Nomor massa adalah 22, jadi jumlah neutron adalah 22 - 11 = 11. Jumlah elektron adalah 11. Catatan bahwa spesies atom dalam (a) dan (b) adalah isotop unsur natrium yang mirip secara kimia.

(c) Nomor atom O (oksigen) adalah 8, jadi ada 8 proton. Nomor massa adalah 17, jadi ada 17 - 8 = 9 neutron. Ada 8 elektron.

(d) Karbon-14 direpresentasikan sebagai ¹⁴C. Nomor atom karbon adalah 6, jadi ada 14 - 6 = 8 neutron. Jumlah elektron adalah 6.