KimintekHijau.com: ATOM

Oleh

Rofiqoh Awaliyah ( @K28-Rofiqoh )

Aprilia Wahyuni ( @K29-Aprilia)

Puji Anggraeni ( @K30-Puji )

ATOM

Abstrak Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan

jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Kata Kunci: Atom

Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai komposisi, struktur dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interasi untuk membentuk materi. Atau kimia merupakan suatu ilmu yang mempelajari perubahan materi serta energi yang menyertai perubahan materi tersebut. Stuktur atom merupakan perkembangan ilmu kimia

STUKTUR ATOM

Berdasarkan teori atom Dalton, kita dapat mendefinisikan atom sebagai unit terkecil dari sesuatu unsur yang dapat melakukan penggabungan kimia. Tetapi, serangkaian penyelidikan yang dimulai pada tahun 1850-an dan dilanjutkan pada abad ke-19 secara jelas menunjukan bahwa atom sesungguhnya memiliki stuktur interna; yaitu, atom tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi, yang disebut partikel subatom. Penelitian tersebut mengarah pada penemuan tiga partikel subatom elektron, proton, dan neutron.

· Teori Atom

Pada beberapa abad sebelum masehi, filsuf-filsuf Yunani, di antaranya Leucippus dan Democritus berpendapat bahwa semua materi terdiri dari partikel-partikel kecil yang tak terbagi. Democritus menyatakan bahwa jika suatu materi dibagi menjadi bagian yang lebih kecil kemudian terus dibagi lagi maka akan sampai pada suatu saat di mana didapat bagian yang sangat kecil yang tidak dapat dihancurkan atau dibagi lagi yang disebut atom (‘atomos’ dalam bahasa Yunani yang artinya ‘tak terbagi’). Namun, pemikiran filosofis tersebut tidak begitu diterima pada saat itu hingga pada awal abad ke-18, para ilmuan mengungkapkan bahwa menurut;

1. John Dalton: Atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil.

2. J.J. Thomson: Atom berupa bola pejal yang bermuatan positif dan elektron melekat pada permukaan seperti roti kismis melekat pada roti.

3. Rutherford: Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elekton bermuatan negatif seperti tata surya.

4. Bohr: Elektron-elektron mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebutkulit elektron atau tingkat energi.

5. Schrodinger: Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki tingkat energi tertentu tetapi keberadaannya tidak dapat dipastikan. Model atom Schrodinger disebut juga model atom modern.

· Komponen-komponen atom

Pada awalnya mungkin kata atom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong kembali menjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminology ilmu pengetahuan modern, atom tersusun atas berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom adalah elektron, proton, dan neutron.Mereka dibagi menjadi dua bagian yaitu Elektron sebagai kulit sedangkan Proton dan Neutron sebagai inti atom.

1. Kulit Atom

Dari kesemua partikel subatom ini, electron adalah yang paling ringan, dengan massa electron sebesar 9,11 × 10⁻³¹ kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran electron sangatlah kecil, sampai tidak ada teknik pengukuran yang dapat digunakan untuk mengukur ukurannya.

2. Inti Atom

Inti atom terdiri atas proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10⁻¹⁵ hingga 10⁻¹⁴m. Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebut nomor atom. Suatu unsure dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagai isotop. Untuk atom dengan nomor atom yang rendah, inti atom yang memiliki jumlah proton lebih banyak dari pada neutron berpotensi jatuh kekeadaan energi yang lebih rendah melalui peluruhan radioaktif yang menyebabkan jumlah proton dan neutron seimbang. Oleh karena itu, atom dengan jumlah proton dan neutron yang berimbang lebih stabil dan cenderung tidak meluruh. Namun, dengan meningkatnya nomor atom, gaya tolak-menolak antar proton membuat inti atom memerlukan proporsi neutron yang lebih tinggi lagi untuk menjaga stabilitasnya. Pada inti yang paling berat, rasio neutron per proton yang diperlukan untuk menjaga stabilitasnya akan meningkat.

· Simbol Atom

Pada tahun 1913, Hendry Moseley seorangahlifisikaberkebangsaanInggris, menemukanbahwajumlahmuatanpositifdalam inti atom merupakansifatkhasmasing-masingunsur. Atom-atom dariunsur yang samamemilikijumlahmuatanpositif yang sama. Moseley sendirimengusulkan istilahNomor Atom disimbolkandenganhuruf Z, untukmenyebutkanjumlahmuatanpositifdalam inti atom. Jumlahmuatanpositif yang dikemukakan oleh Moseley disebutdengan Proton adapunjumlahnukleon (jumlah proton dan neutron) dalam inti atom disebut Massa Atom atauNomor Massa disimbolkandenganhuruf A.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwN35QIrlXBR4M6Dih8rMupLKFqH1ALaOjD4Y2tz07jPZih9MXMV3Pc7Wl_DX0tOtbgQgWybuKI4FAmUgtkPFv8JXmyHq3San-8wYErHOnM7AVgFcTbWHfe08S2IlmQljpYCn1eHS66ec/s1600/Tanda+atom.bmp

1. Pada atom netral:
Jumlah proton= JumlahElektron = Nomor atom

Jumlah neutron = Nomor Massa ( A ) - Nomor Atom ( Z )

2. Pada atom bermuatanpositif (ion positif)

Jumlah proton = Nomor atom

Jumlahelektron= Nomor Atom ( Z ) – JumlahMuatan

Jumlah neutron = Nomor Massa ( A ) - Nomor Atom ( Z )

3. Pada atom bermuatannegatif (ion negatif)

Jumlah proton = Nomor atom

Jumlahelektron = Nomor Atom ( Z ) + JumlahMuatan

Jumlah neutron = Nomor Massa ( A ) - Nomor Atom ( Z )

· Konfigurasi

Konfigurasi elektron adalah susunan atau distribusi elektron-elektron pada sebuah atom atau molekul. Susunannya mengikuti aturan khusus. Aturan tersebut antara lain prinsip aufbau, kaidah hund, dan larangan pauli. Menurut hukum mekanika kuantum, untuk sistem yang hanya memiliki satu elektron, elektronnya dapat berpindah dari satu konfigurasi ke konfigurasi lain dalam bentuk foton. Konfigurasi elektron menunjukkan jumlah elektron pada setiap sublevel. Sublevel pertama adalah 1s, kemudian 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya. Masing-masing elektron dapat berpindah dengan sendirinya di dalam sebuah orbital. Salah satu contoh konfigurasi elektron adalah atom neon dengan konfigurasi 1s2 2s2 2p6. Pengetahuan tentang konfigurasi elektron di setiap atom sangat berguna untuk memahami struktur tabel periodik. Konsep konfigurasi elektron ini juga berguna untuk menjelaskan konsep ikatan kimia, sifat laser, dan semikonduktor.

Kulit dan Subkulit dalam Konfigurasi Elektron. Konfigurasi elektron didasari oleh model atom Bohr dan masih digunakan untuk menjabarkan kulit dan subkulit selain pemahaman mekanika kuantum yang lebih kompleks. Sebuah kulit elektron adalah beberapa subkulit yang berbagi bilangan kuantum yang sama yaitu n (nomor sebelum angka dalam sebuah orbital). Sebuah atom dengan kulit ke-ndapat berisi 2n² elektron. Misalnya, kulit pertama dapat berisi 2 elektron, kulit kedua dapat berisi hingga 8 elektron, dan kulit ketiga 18 elektron. Faktor yang membuatnya selalu genap adalah karena subkulit dapat menjadi dua bergantung pada putaran elektronnya. Setiap orbital dapat dimasuki sampai dua elektron dengan putaran yang berlawanan, satu dengan putaran +1/2 (biasanya dilambangkan dengan tanda panah ke atas) dan satu dengan putaran –1/2 (dilambangkan dengan tanda panah ke bawah).Subkulit adalah sebuah tempat di dalam kulit yang berisi bilangan azimuth yaitu ℓ. Nilai dari ℓ (0, 1, 2, atau 3) sesuai dengan masing-masing label s, p, d, dan f. Jumlah maksimum elektron yang bisa ditempatkan di sebuah subkulit dirumuskan sebagai 2(2ℓ+1). Pada subkulit s maksimum 2, 6 elektron pada subkulit p, 10 pada subkulit d, dan 14 pada subkulit f. Jumlah elektron yang dapat mengisi setiap kulit dan masing-masing subkulit muncul dari perhitungan mekanika kuantum, tertama prinsip larangan Pauli, dimana tidak ada dua elektron di satu atom yang memiliki nilai bilangan kuantum yang sama.

Percobaan-percobaan Mengenal Struktur Atom

1. Elektron

Percobaan tabung sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes (1875). Hasil ekperimennya yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode.

George Johnstone Stoney (1891) yang mengusulkan nama sinar katode disebut “elektron”. Kelemahan dari stoney tidak dapat menjelaskan pengaruh elektron terhadap perbedaan sifat antara atom suatu unsur dengan atom dalam unsur lainya. Antonine Henri Beecquerel (1896) menemukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur radioaktof yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katode. Hasil percobaan J.J Thomson menujukkan bahwa sinar katode dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom.Besarnya muatan dalam eletron ditemukan oleh Robert Andreww miliki (1908) melalui percobaan tetes Minyak Milikan seperti gambar berikut.

Minyak disemprotkan kedalam tabung yang bermuatan litrik. Akibat gaya tarik grafitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron-1 dan massa elektron 0.

2. Proton

Jika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa. Namun pada kenyataannya partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur dan atom bersifat atom netral. Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik.

Hasil eksperimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melalui lubang pada katode. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatanya, sehingga partikel ini disebut proton. Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.

3. Inti atom

Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan lempang tipis emas. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alfa yang ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan/ menembus lempeng sehingga mincullah istilah inti atom. Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat radioaktif (1896). Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut.

Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral. Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapt diprediksi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.

4. Neutron

Prediksi dari Rutherford memicu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen penembakan partikel pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi.

James Chadwick (1932). Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat nertal atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron dan dilambangkan

KESIMPULAN:

Kata atom berasal dari bahasa Yunani “Atomos” yang berarti tidak dapat dibagi-bagi. Semua material di dunia ini memiliki bagian yang kecil-kecil, sehingga jika bagian tersebut dibagi lagi, maka terdapatlah bagian paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi, hal itulah yang disebtu dengan atom. Atom adalah penyusun materi terkecil dari segala materi yang ada.Atom terdiri dari nucleus (inti atom), dan dikelilingi oleh elektron yang memiliki muatan negative. Pada inti atom, terdapat proton yang berumatan positif dan neutron yang tidak memiliki muatan (netral). Atom memiliki diameter sekitar 6-30 nm. Partikel-partikel seperti proton, neutron dan electron terikat dengan atom oleh karena adanya suatu gaya elektormagnetik. Karena gaya elektromagnetik pula, atom dapat bergabung bersama dengan atom-atom yang lain sehingga membentuk sebuah molekul. Sampai dengan saat ini, belum ada satupun alat atau teknologi yang dapat melihat atom.

CONTOH SOAL:

I. Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain sambil menyerap atau memancarkan energi. Teori ini merupakan penyempurnaan teori atom Rutherford yang dikemukakan oleh…

Jawab: :
Niels Bohr, seorang fisikawan, melakukan percobaan spektrum hidrogen untuk memperbaiki teori atom Rutherford. Hasil percoban Bohr menyimpulkan beberapa hal, diantaranya : Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain sambil menyerap atau memancarkan energi.

II. Jika nomor massa unsur A adalah 30 dan A mempunyai elektron sebanyak 12 maka jumlah neutron unsur A adalah…

Jawab:

Neutron unsur A adalah 18. Karena, untuk menentukan neutron adalah nomor massa dikurangi nomor proton. Jumlah nomor proton sama dengan jumlah nomor elektron.

III. Kelemahan model atom Rutherford adalah . . .

Jawab :

Tidak dapat menerangkan alasan elektron tidak jatuh ke dalam inti. Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan penyebab elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi. Oleh karenanya, energi elektron lama-kelamaan akan berkurang dan lintasannya makin lama mendekati inti kemudian jatuh ke dalam inti.

IV. Jumlah neutron dalam suatu atom dengan nomor atom 18 dan nomor massa 40 adalah .

Jawab :

22. Untuk menentukan neutron adalah nomor massa dikurangi nomor atom atau proton.

V. Lambang suatu unsur adalah