ISOTOP

1.0 PENGENALAN

Isotop merupakan variasi sesuatu unsur kimia. Walaupun hampir semua isotop sesuatu unsur mempunyai bilangan proton yang sama, setiap isotop mempunyai bilangan neutron yang berbeza. Perkataan isotop berasal dari perkataan Yunani isos ( ἴσος yang bermaksud persamaan) dan topos (τόπος yang bermaksud tempat). Oleh itu, perkataan isotop bermaksud "persamaan dalam tempat yang sama" yang merujuk kepada isotop sesuatu unsur yang mempunyai posisi yang sama dalam jadual berkala. Bilangan proton dalam atom sesuatu nukleus digunakan untuk mengenal pasti sesuatu unsur, namun begitu sesuatu unsur secara prinsip boleh mempunyai bilangan neutron yang berbeza. Nombor neukleon atau nombor jisim (iaitu jumlah proton dan neutron) untuk setiap isotop turut berbeza.

Walaupun bilangan proton dalam atom sesuatu unsur adalah tetap, tetapi kadangkala bilangan neutron mungkin berbeza. Unsur itu dapat wujud dalam lebih daripada satu jenis atom. Atom-atom berbeza bagi unsur yang sama itu dipanggil isotop.

Isotop-isotop sesuatu unsur ialah atom-atom sesuatu unsur yang mempunyai bilangan proton yang sama, tetapi bilangan neutron yang berbeza. Ini bermakna isotop-isotop itu mempunyai nombor atom yang sama, tetapi nombor jisim yang berlainan.

Kebanyakan unsur menunjukkan keisotopan, iaitu boleh mempunyai lebih dari satu jenis isotop.

Contoh:

·         Hidrogen-1 dengan nama isotopnya ialah Protium

·         Hidrogen-2 dengan nama isotopnya ialah Deuterium

·         Hidrogen-3 dengan nama isotopnya ialah Tritium

Isotop-isotop sesuatu unsur mempunyai bilangan proton per atom yang sama. Ini bermakna bilangan elektron per atom isotop-isotop itu juga adalah sama. Jadi konfigurasi elektron bagi semua isotop suatu unsur adalah sama dan oleh itu, isotop-isotop suatu unsur akan mempunyai sifat-sifat fizik iaitu ketumpatan, takat lebur, takat didih, dan lain-lain yang berbeza.

 2.0 DEFINISI/MAKSUD ISOTOP

Isotop adalah unsur-unsur  yang mempunyai nombor atom yang sama, tetapi memiliki jisim atom yang berbeza atau unsur-unsur  yang mempunyai jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutronnya berbeza. Sebagai contoh, atom-atom oksigen terdiri daripada tiga jenis atom oksigen yang mempunyai jisim 16, 17, dan 18. Lambang atom untuk ketiga jenis isotop ini adalah 168 O, 178 O, dan 188 O.

Semua unsur atom terdiri daripada jumlah isotop. Jumlah isotop untuk masing-masing unsur adalah berbeza ,ada yang dua, tiga, bahkan timah mempunyai sepuluh jenis isotop. Sifat fizikal dan kimia isotop-isotop tersebut adalah sama , yang membezakan mereka hanyalah jisim atomnya. Perbezaan jisim atom dari isotop disebabkan oleh perbezaan jumlah neutron dalam atom.

 Contoh isotop lain :

a. Isotop H: ¹₁ H ; ²₁ H ; dan ³₁H.

b. Isotop C: ¹²₆ C ; ¹²₆ C ; dan ¹⁴₆ C.

c. Isotop Cl: ³⁷₁₇ Cl dan ³⁵₁₇ Cl.

d. Isotop ⁵⁴₂₈ Fe ; ⁵⁶₂₃ Fe ; ⁵⁷₂₈ Fe ; dan ⁵⁸₂₈ Fe.

3.0 CONTOH UNSUR-UNSUR YANG MEMPUNYAI ISOTOP

Unsur-unsur atom yang mempunyai bilangan proton yang sama tetapi berbeza dari segi jisim (bilangan neutron yang berbeza) dalam nukleus atomnya.

Unsur	Isotop
Hidrogen	11 H                       1 proton               1 elektron            0 neutron	21 H                                  1 proton                             1 elektron                      1 neutron	31H                                       1 proton                                1 elektron                              2 neutron
Helium	32He                      2 proton                 2 elektron              1 neutron	42He                                 2 proton                            2 elektron                         2 neutron
Karbon	126C                       6 proton                 6 elektron              6 neutron	136C                                 6 proton                           6 elektron                         7 neutron	146C                                      6 proton                                6 elektron                             8 neutron
Nitrogen	147N                       7 proton                  7 elektron              7 neutron	157N                                 7 proton                           7 elektron                         8 neutron
Oksigen	168O                       8 proton                 8 elektron              8 neutron	178O                                 8 proton                           8 elektron                         9 neutron	188O                                      8 proton                                8 elektron                            10 neutron

 4.0 KEGUNAAN ISOTOP DALAM PELBAGAI BIDANG

Penggunaan radioisotop bagi kehidupan umat manusia ialah untuk kesejahteraan manusia, dan bukan untuk mengancam kehidupan manusia. Penggunaan radioisotop sebagai perunut didasarkan pada kenyataan bahawa isotop radioaktif mempunyai sifat kimia yang sama dengan isotop stabil. Jadi, suatu isotop radioaktif melangsungkan reaksi kimia yang sama seperti isotop stabil. Radiasi boleh digunakan untuk memberi kesan fizik, kesan kimia dan kesan biologi.

Di negara-negara maju penggunaan dan penerapan radioisotop telah dilakukan dalam pelbagai bidang. Radioisotop adalah suatu unsur radioaktif yang memancarkan sinar radioaktif. Isotop merupakan suatu unsur yang stabil atau radioaktif yang mempunyai sifat kimia yang sama. Penggunaan radioisotop boleh digunakan di dalam penggunaan perunut dan sebagai sumber radiasi. Radioisotop sebagai perunut digunakan untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang melibatkan kompaun atau sekumpulan sebatian. Radioisotop boleh digunakan sebagai sumber sinar sebagai pengganti sumber lain seperti sumber sinar X.

Penggunaan radioisotop digunakan dalam pelbagai bidang, contohnya pada perindustrian, teknik, pertanian, perubatan, ilmu pengetahuan, hidrologi, arkeologi dan lain-lain. Tujuan penggunaan radioisotop bagi kehidupan manusia adalah untuk kesejahteraan manusia dan memudahkan kesinambungan hidup manusia.

4.1 Bidang Pengawetan Makanan

Pada musim menuai, hasil pengeluaran pertanian melimpah. Beberapa dari hasil pertanian itu mudah busuk atau berlaku pertumbuhan tunas, contohnya kentang, bawang merah, halia dan kunyit. Oleh kerana itu teknologi ini diperlukan untuk mengawetkan bahan makanan tersebut. Salah satu cara yang boleh dilakukan adalah dengan radiasi sinar gamma. Radiasi ini juga dapat mencegah pertumbuhan bakteria dan cendawan contohnya pada pengawetan rempah seperti lada, ketumbar dan kemiri.

4.2 Bidang Arkeologi       

Di bidang arkeologi, radioisotop mempunyai peranan yang masih sukar digantikan oleh kaedah lain. Radioisotop berperanan dalam menentukan usia sebuah fosil. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari jejak radioisotop karbon-14. Apabila makhluk hidup masih hidup, kandungan radioisotop karbon-14 akan berada dalam keadaan yang berterusan, sama dengan kandungan di atmosfera bumi kerana pengaruh sinar kosmik pada sekitar 14 dpm (disintegrations per minute) dalam 1 gram karbon. Hal ini kerana makhluk hidup tersebut masih terlibat dalam kitaran karbon di alam. Namun, apabila makhluk hidup itu mati, dia tidak lagi terlibat ke dalam kitaran karbon. Kesannya , radioisotop karbon-14 yang mempunyai masa paro 5730 tahun akan mengalami pereputan secara terus menerus. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari kandungan karbon-14 di dalamnya. Jika kandungan tinggal separonya, maka dapat diketahui dia telah berusia 5730 tahun.

4.3 Bidang Pertanian

Dalam bidang pertanian, pembentukan biji benih boleh dilakukan dengan menggunakan sinaran. Contohnya, penanaman padi, anak benih padi diberi sinaran dengan dos yang berbeza  dari dos kecil yang tidak membawa apa-apa pengaruh hingga dos terbesar yang dapat mematikan. Biji yang sudah diradiasi itu kemudian disemaikan dan ditanam secara berkelompok mengikut ukuran dos radiasinya. Seterusnya biji benih akan dipilh mengikut kelainan yang dikehendaki, seperti yang tahan perosak, cepat membesar dan sebagainya. Dalam bidang pertanian, radiasi yang dihasilkan juga digunakan untuk pembasmian perosak dan pemulihan tanaman.

Kadar dan kuantiti penyerapan baja oleh tumbuhan ditentukan dengan mencampurkan fosfat yang mempunyai radioaktif ke dalam baja. Selepas suatu masa, tumbuhan itu diuji dengan pembilang Geiger-Muller. Sinaran radioaktif daripada radioisotop digunakan untuk membunuh serangga perosak. Serangga perosak juga boleh dibiakkkan di makmal kemudian didedahkan kepada sinar gama. Mutasi berlaku di mana serangga itu boleh menjadi mandul dan tidak dapat membiak.

4.4 Bidang Perubatan

Pelbagai jenis radioisotop digunakan untuk mengesan ( diagnosis ) berbagai penyakit. Antaranya ialah Teknesium - 99 ( Tc - 99 ) , talium - 201 ( TI - 201 ) , Iodin - 131 ( I - 131 ) , Natrium - 24 ( Na - 24 ) , Xenon -133 ( Xe - 133 ) , Fosforus - 32 ( P - 32 ) , dan besi - 59 ( Fe - 59 ) .

·      

            ·    Teknetum - 99 ( Tc - 99 )

      -Disuntik kedalam urat dan diserap oleh bahagian yang rosak pada organ tertentu  seperti jantung , hati dan paru-paru . Manakala , TI - 201 akan diserap oleh bahagian yang sihat pada organ jantung . Oleh kerana itu , kedua radioisotop itu digunakan bersama - sama untuk mengesan kerosakan jantung .
·         Iodin - 131 ( I - 131 )
-Diserap oleh kelenjar, hati dan bahagian-bahagian tertentu dari otak . Oleh kerana itu , I - 131 boleh digunakan untuk mengesan kerosakan pada kelenjar , hati , dan untuk mengesan tumor otak .
·         Iodin - 123 ( I - 123 )
-Adalah radioisotop lain dari Iodin . I - 123 memancarkan sinar gamma yang digunakan untuk mengesan penyakit otak .
·         Natrium - 24 ( Na - 24 )
-Digunakan untuk mengesan gangguan peredaran darah . Larutan NaCl yang tersusun atas Na - 24 dan Cl yang stabil disuntik ke dalam darah dan aliran darah dapat diikuti dengan mengesan sinar yang dipancarkan sehingga dapat mengesan jika terjadi penyumbatan aliran darah .
·         Xenon - 133 ( Xe - 133 )

       -Digunakan untuk mengesan penyakit paru-paru .

·         Fosforus - 32 ( P - 32 )=Digunakan untuk mengesan penyakit mata , tumor , dan lain - lain . Serta dapat mengubati penyakit polycythemia rubavera iaitu pembentukan sel darah merah yang berlebihan . Dalam penggunaanya isotop P - 32 disuntik ke dalam tubuh sehingga radiasinya yang memancarkan sinar beta boleh menghalang pembentukan sel darah merah pada sum-sum tulang belakang .
·         Sr - 85

       -Untuk mengesan penyakit pada tulang .

·         Se - 75

       -Untuk mengesan penyakit pankreas .
·         Kobalt - 60 ( Co - 60 )

       -Sebagai sumber sinaran gamma untuk terapi tumor dan kanser . Kerana sel kanser lebih sensitif ( lebih mudah rosak ) terhadap sinaran radioisotop daripada sel normal , maka penggunaan radioisotop untuk membunuh sel kanser dengan menetapkan arah dan dos radiasi .

      ·         Kobalt - 60 ( Co - 60 ) dan Skandium - 137 ( Cs - 137 )

 -Digunakan untuk pensterilan alat - alat perubatan .

4.5 Bidang Perindustrian

·       

           ·     Mengesan kebocoran paip.

Radioisotop digunakan untuk mengesan kebocoran paip yang ditanam di dalam tanah atau di dalam konkrit. Isotop dimasukan ke dalam aliran paip, maka kebocoran paip dapat dikesan tanpa penggalian tanah atau pembongkaran konkrit. Radioisotop yang digunakan sebagai perunut untuk menguji kebocoran cecair / gas dalam paip seperti sedikit garam 24NaCl di masukkan kedalam aliran paip, seterusnya pengesan geiger-Muller digerakkan mengikuti aliran paip. Kemudian, pengesan akan menangkap sinaran pada paip yang mengalami kebocoran.

·         

      ·   Menentukan kehausan atau kerosakan yang berlaku pada bahagian logam.

Jika bahagian logam ini disinari dengan sinar gamma dan di sebalik bahan itu diletakkan filem gambar, maka pada bahagian yang terdapat kehausan atau rosak akan memberikan imej yang tidak merata.

·       

           ·    Mengawal ketebalan bahan

Ketebalan produk seperti kepingan, kertas filem atau plat logam dapat dikawal dengan radiasi. Keamatan sinaran yang diteruskan bergantung kepada ketebalan bahan yang dilaluinya. Pengesan sinaran dihubungkan dengan alat penekan. Jika kepingan menjadi lebih tebal, maka keamatan radiasi yang diterima pengesan akan berkurang dan mekanisma alat akan menetapkan penekanan lebih kuat sehingga ketebalan dapat dipertahankan.

5.0 KESIMPULAN

Penggunaan radioisotop sangat membantu manusia dalam berbagai bidang kehidupan seperti bidang pengawetan makanan yang bertujuan untuk mengawetkan bahan makanan yang busuk atau bertunas, bidang arkeologi untuk menentukan usia sesebuah fosil, bidang perubatan untuk mengesan kelainan-kelainan dalam rangkaian tubuh, bidang pertanian untuk membentuk anak benih yang terbaik dan bidang perindustrian untuk mengesan kebocoran paip. Bidang kesenian, hidrologi , kimia ,biologi dan pertambangan juga menggunakan radioisotop.