PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM DAN PERKEMBANGAN KEPERIODIKAN UNSUR

Oleh: Muhamad Aldi Setiadi (@T19-Aldi)

 

ABSTRAK

Atom merupakan bagian terkecil yang tidak dapat di urai atau di bagi lagi, John Dalton mengilustrasikan atom sebagai bola pejal yang sangat kecil yang bersifat identik sehingga setiap unsur memiliki atom yang berbeda juga. Atom terdiri atas Proton, Elektron, dan Neutron, dimana proton merupakan atom yang bermuatan positif (+), elektron atom yang bermuatan negatif (-), dan Neutron atom yang tidak bermuatan atau bersifat netral.

Suatu unsur dikelompokkan berdasarkan persamaan atau kemiripan sifat. Dahulu, para ilmuwan mengelompokkan unsur-unsur menjadi kelompok logam dan non logam. Kemudian sistem pengelompokkan tersebut terus berkembang hingga sistem periodik modern. Sistem periodik unsur ini memiliki sifat-sifat yang dapat diketahui, yaitu jari-jari atom, energi ionisasi (EI), afinitas elektron, keelektronegatifan, titik leleh dan titik didih.

Kata kunci: atom, sistem, periodik, unsur, sifat

ABSTRACT

               Atom is the smallest part that can’t be decomposed or divided again, John Dalton illustrates the atom as a very small solid ball that is identical so that each element has a different atom as well. Atoms consist of protons, electrons, and neutrons, where protons are atoms that have a positive charge (+), electrons have a negative charge (-), and neutrons are atoms that have no charge or are neutral.

               An element is grouped based on similarities or similarities in properties. In the past, scientists grouped the elements into metallic and nonmetallic groups. Then the grouping system continues to grow until the modern periodic system. The periodic system of this element has known properties, namely atomic radius, ionization energy (EI), electron affinity, electronegativity, melting point and boiling point.

Keywords: atom, system, periodic, elements, properties

PENDAHULUAN

Pada abad kelima SM, filsuf  Yunani Democritus mengungkapkan keyakinannya bahwa semua materi terdiri atas partikel yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi lagi, yang ia namakan atomos (berarti tidak dapat dibelah atau dibagi). Walaupun gagasan Democritus tidak dapat diterima oleh kebanyakan rekan-rekannya (khususnya Plato dan Aristoteles), ternyata gagasan ini tetap bertahan. Bukti percobaan yang diperoleh dari penyelidikan ilmiah pada waktu itu mendukung konsep “atomisme” ini dan secara  bertahap menghasilkan definisi modern tentang unsur dan senyawa. (Chang, 2010)

Chang (2010) menyatakan pada  tahun 1808, seorang ilmuwan Inggris yang juga seorang guru, John Dalton, merumuskan definis yang presisi tentang blok penyusun materi yang tidak dapat dibagai lagi yang kita sebut atom.

Hasil penelitian Dalton menandai awal era modern dalam bidang kimia. Salah satu hipotesis tentang sifat materi yang merupakan landasan teori atom Dalton adalah “Unsur terdiri atas partikel yang sangat kecil, yang disebut atom. Semua atom unsur tertentu adalah identik, yaitu mempunyai ukuran, massa, dan sifat kimia yang sama. Atom satu unsur tertentu berbeda dari atom semua unsur yang lain.” (Chang, 2010)

Menurut Chang (2010), konsep atom Dalton jauh lebih rinci dan spesifik dibandingkan konsep Democritus. Hipotesisi Dalton menyatakan bahwa atom dari unsur yang satu berbeda dari semua unsur yang lain. Dalton tidak mencoba untuk menggambarkan struktur atau susunan atom-atom dia tidak mempunyai gambaran seperti apa sebenarnya atom itu. Tetapi dia menyadari bahwa perbedaan sifat yang ditunjukkan oleh unsur-unsur seperti hidrogen dan oskigen dapat dijelaskan dengan mengasumsikan bahwa atom-atom hidrogen tidak sama dengan atom-atom oksigen.

            Lebih dari setengah elemen yang dikenal saat ini yang ditemukan pada tahun 1800 dan 1900. Selama periode ini, ahli kimia mencatat bahwa banyak elemen menunjukkan kesamaan yang kuat satu sama lain. Pengakuan keteraturan periodik dalam perilaku fisik dan kimia dan memutuskan untuk mengatur jumlah besar informasi yang tersedia tentang struktur dan sifat zat unsur yang menyebabkan perkembangan dari tabel periodik. Bagan di mana unsur-unsur yang memiliki sifat kimia dan fisik yang sama dikelompokkan bersama-sama. Unsur-unsur dapat dibagi menjadi 3 kategori, yaitu logam, nonlogam dan metaloid. Logam adalah penghantar panas dan listrik yang baik, sedangkan nonlogam adalah biasanya merupakan penghantar panas dan listrik yang tidak baik. Sebuah metaloid memiliki sifat-sifat yang menjadi perantara antara logam dan  non logam (Chang, 2010).

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang menjadi partikel dasar penyusun atom?

2.     Bagaimana perkembangan teori atom menurut para ahli?

3.     Bagaimana notasi susunan atom?

4.     Bagaimana perkembangan sistem periodik unsur?

5.     Bagaimana sifat-sifat keperiodikan unsur?

TUJUAN

            Artikel ini ditujukan kepada para pembaca, khususnya siswa, mahasiswa yang berada di tingkat sekolah atau universitas. Ditulisnya artikel ini, agar para pembaca dapat mengetahui partikel dasar penyusun atom, perkembangan teori atom, dan notasi susunan atom. Selain itu, artikel ini juga membahas tentang sistem keperiodikan unsur. Dengan adanya bahasan ini, pembaca dapat memahami perkembangan sistem periodik unsur serta mengenal sifat-sifat keperiodikan unsur.

PEMBAHASAN

Pengetahuan ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur secara langsung. Diameter atom diyakini sekira 30 sampai 150 pm. Dengan alat pembesar apapun atom belum dapat diamati, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu yang dapat diukur, seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan yang lainnya. Teori-teori atom yang ada sekarang hanya berupa model yang dibangun oleh para Ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil kajian teoritik dan gejala empirik dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergis saling mendukung atau menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling mutakhir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum dengan berbagai asumsi dan teorema (Sunarya, 2010).

Ketepatan partikel dasar atom apapun tergantung pada batas, aproksimasi, atau kondisi lain yang mungkin terlibat atau tidak. misalnya, apakah ada interaksi dan apakah energi yang seolah-olah terkait dapat dilokalisasi (pembatasan) (Jaeger, 2020).

Hidayat (2018) menyatakan atom dibangun oleh partikel-partikel subatom, yaitu elektron, proton, dan neutron. Proton dan neutron berada dalam inti atom, sedangkan elektron berada dalam ruang kebolehjadian di sekeliling inti atom. Ketiga macam partikel subatom ini tergolong partikel dasar penyusun atom, sebab atom-atom unsur dibentuk dari partikel-partikel tersebut. Massa dan muatan masing-masing partikel subatom ditunjukkan pada tabel berikut ini:

Massa proton dan neutron hampir sama, sedangkan massa elektron jauh lebih kecil. Muatan elektron dan proton sama tetapi berbeda tanda, sedangkan neutron tidak bermuatan. Dalam menyatakan massa subatom, massa proton dan massa neutron dikukuhkan sama dengan satu, sedangkan massa elektron 1/1836 kali massa proton. Untuk menyatakan muatan partikel subatom, muatan proton dikukuhkan sama dengan positif satu, sedangkan muatan elektron sama dengan proton tetapi berlawanan tanda, yaitu negatif satu. Neutron merupakan partikel subatom yang tidak bermuatan, massanya lebih besar sedikit dari massa proton (Hidayat, 2018).

Bakri (2008) menyatakan perkembangan teori atom, sebagai berikut:

a.     Model Atom Dalton (1803)

Teori atom pertama kali ditemukan oleh John Dalton pada tahun 1803. Dalton menyatakan hal-hal sebagai berikut:

Ø  Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi

Ø  Atom dari suatu unsur adalah identik (memiliki sifat yang sama)

Ø  Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain

Ø  Atom-atom dari beberapa unsur dapat bergabung membentuk senyawa melalui reaksi kimia dengan perbandingan tertentu dan tetap

b.     Model Atom J.J. Thomson (1897)

Dalam teorinya J.J. Thomson menyatakan:

Ø  Atom merupakan bola padat bermuatan positif dengan elektron tersebar dipermukaannya sehingga teori ini juga banyak dikenal sebagai teori roti kismis

Ø  Secara keseluruhan atom bersifat netral

c.     Model Atom Rutherford (1910)

Rutherford menyatakan bahwa:

Ø  Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif

Ø  Massa atom terpusat pada inti

Ø  Sebagain besar volume atom adalah ruang hampa

Ø  Atom bersifat netral (jumlah proton = jumlah elektron)

d.     Model Atom Niels Bohr (1913)

Ø  Elektron bergerak mengitari inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit

Ø  Dalam keadaan stasioner, elektron tidak menyerap ataupun memancarkan energi

Ø  Elektron dapat berpindah ke lintasan yang lebih luar dengan cara menyerap energi dan sebaliknya

Menurut hukum fisika klasik, energi sistem mekanik memiliki nilai sembarang dan dapat diubah secara sembarang pula, tetapi berdasarkan prinsip mekanika kuantum, suatu sistem mekanik hanya memiliki seperangkat nilai energi tertentu yang khas. Ini berarti, energi hanya dapat berubah dengan satu satuan jumlah tertentu, dinamakan lompatan kuantum. Dengan kata lain, sistem hanya dapat memperoleh atau melepaskan energi dengan satu, dua, atau tiga kuanta dan seterusnya, tidak berupa bilangan sembarang. Berdasarkan hal itu, perubahan energi sistem mekanik dapat ditulis sebagai: ∆E = n h v, dengan n = 1, 2, 3, . . .n, dinamakan bilangan kuantum (Sunarya, 2010).

Teori Quantum diperkenalkan pada awal 20-an abad oleh Max Planck, Albert Einstein, Schrodinger, Heisenberg, dkk. Kami menjelaskan konsep model atom Thomson, model atom Bohr, sifat gelombang partikel materi, efek fotolistrik, Quantum pengertian cahaya, sifat kuantum partikel ini adalah model tangguh untuk diekspresikan, dan Planck's postulat radiasi benda hitam pada tahun 1901 adalah salah satu dari baik, dan bahkan. Penelitian ini juga mengarahkan Albert Einstein untuk postulasi bahwa kuanta cahaya relatif paket energi, tetapi mengakui momentum dengan sangat tepat jalur — kuanta cahaya adalah, dari urutan, partikel, foton dinamai secara berurutan melalui ahli kimia Gilbert Lewis (Mbagwu, dkk. 2020).

Teori kuantum lahir dari Max Planck tahun 1900, di mana ia memperoleh bentuk yang benar dari spektrum benda hitam yang sekarang menyandang namanya, menghilangkan bencana ultraviolet dengan harga memperkenalkan 'asumsi aneh' (sekarang disebut teori Planck atau hipotesis kuantum) bahwa energi hanya dipancarkan dalam potongan terbatas tertentu, atau 'kuanta'. Pada tahun 1905, Albert Einstein mengambil ide berani ini selangkah lebih maju. Dengan asumsi bahwa radiasi hanya bisa mengangkut energi dalam potongan seperti itu, 'foton', ia mampu menjelaskan apa yang disebut efek fotolistrik. Pada tahun 1913, Niels Bohr membuat terobosan baru dengan mendalilkan bahwa jumlah momentum sudut dalam atom terkuantisasi, sehingga elektron terbatas pada set orbit diskrit, masing-masing dengan energi yang pasti. Jika elektron melompat dari satu orbit ke orbit yang lebih rendah, perbedaan energi dikirim dalam bentuk foton. Jika elektron berada di orbit terdalam yang diizinkan, tidak ada orbit dengan energi yang lebih sedikit untuk melompat, sehingga atom stabil. Selain itu, teori Bohr berhasil menjelaskan banyak garis spektral yang telah diukur untuk hidrogen (Ivancevic, 2010).

Semua inti atom terdiri atas proton dan neutron. Kedua partikel penyusun inti ini disebut nukleon. Atom-atom suatu unsur mempunyai jumlah proton yang berbeda dengan atom unsur lain. Karena hanya proton yang merupakan partikel bermuatan di dalam inti, maka jumlah proton juga menyatakan muatan inti (Bakri, 2008).

Bakri (2008) menyatakan bahwa notasi susunan atom terdiri dari nomor atom dan nomor massa. Nomor atom merupakan jumlah proton dalam suatu atom. Jumlah proton khas bagi setiap unsur. Nomor atom unsur-unsur dapat dilihat pada tabel sistem periodik. Karena atom bersifat netral, maka jumlah elektron sama dengan jumlah proton.

Menurut Bakri (2008) nomor massa elektron sangat kecil, sehingga massa sebuah atom hanya ditentukan oleh massa proton dan neutronnya, sedangkan massa elektron diabaikan. Jumlah neutron dalam suatu atom disebut nomor massa. Jumlah proton, neutron, dan elektron dalam suatu atom dinyatakan dengan notasi sebagai berikut:

                                                       Sumber: erapee.com

Berbagai upaya dilakukan untuk mengklasifikasikan unsur menggunakan aturan atau hukum triad dan oktaf, serta dengan cara valensi dan berat atom unsur. Banyak upaya lain dilakukan untuk mensistematisasikan unsur-unsur kimia, tetapi hanya ahli kimia Rusia Dmitry Mendeleev yang berhasil merumuskan hukum periodik unsur dan menyusun tabel unsur dengan sifat kimia yang berulang secara berkala tergantung pada berat atom, dan seiring berjalannya waktu terbentuklah Sistem Periodik Unsur (Loelovich, 2019).

Unsur-unsur kimia terkait satu sama lain dalam suatu sistem, sistem periodik unsur (PSE), menggunakan urutan (yaitu berat atom, nomor atom) dan kesamaan kimia (yaitu pembentukan senyawa serupa). Secara historis keteraturan dan persamaan diturunkan dari senyawa kimia yang tersedia (yang sekarang kita sebut ruang senyawa kimia), awalnya dengan mencari bobot bersama terkecil dari suatu unsur dan kesamaan komposisi, masing-masing (Vogt, 2021).

Menurut Bakri (2008), pada tahun 1869 Dmitri Ivanovich Mendeleev dari Rusia dan Julius Lothar Meyer dari Jerman secara terpisah berhasil menyusun tabel sistem periodik yang serupa pada waktu yang hampir bersamaan. Tetapi karena Mendeleev yang pertama kali mengemukakan tabel sistem periodik, ia dianggap sebagai penemu tabel periodik yang sering disebut sebagai sistem periodik unsur pendek. Oleh Mendeleev, unsur-unsur yang mempunyai sifat serupa ditempatkan pada satu lajur tegak yang disebut golongan. Penggolongan ini lebih mengutamakan kesamaan sifat-sifat unsur daripada kenaikan massa atom relatifnya. sehingga terdapat ruang-ruang yang kosong dalam tabel periodik yang terbentuk, dimana oleh Mendeleev akan diisi dengan unsur-unsur yang belum ditemukan. 

Sistem periodik unsur bentuk panjang atau modern diungkapkan oleh Moseley pada tahun 1914. Sistem periodik unsur modern adalah sistem periodik yang kita kenal dan merupakan penyempurnaan dari sistem periodik Mendeleev. Unsur-unsur pada sistem ini disusun menurut kenaikan nomor atom,  dalam sistem periodik ini terdapat lajur mendatar yang disebut periode dan lajur tegak yang disebut golongan (Bakri, 2008).

                                     Sumber: roboguru.ruangguru.com

Bakri (2008) menyatakan dengan mengetahui letak periode dan golongan suatu unsur dalam tabel periodik, kita dapat mengetahui sifat-sifat unsur tersebut. Nomor atom menentukan jumlah elektron dan jumlah elektron menentukan konfigurasi elektron yang menentukan periode dan golongan unsur. Periode dan golongan unsur menentukan sifat-sifat unsur. Adapun sifat-sifat yang dimiliki oleh sistem keperiodikan unsur adalah jari-jari atom, energi ionisasi (EI), afinitas elektron, keelektronegatifan, titik leleh dan titik didih.

KESIMPULAN DAN SARAN

            Teori atom telah berkembang sejak beberapa abad sebelum masehi. Teori ini menjadi pertanyaan besar di kalangan para ahli filsafat Yunani. Demokritus menyatakan suatu materi bersifat diskontinu, artinya jika suatu materi dibelah  secara terus menerus, akan diperoleh materi terkecil yang tidak dapat dibelah lagi. Generasi penerusnya seperti Aristoteles tidak meneruskan pemikiran ini, karena menurutnya materi bersifat kontinu. Perbedaan pendapat ini terus berkembang sehingga muncul teori atom Dalton yang memulai berpijak pada penemuan secara eksperimen. Struktur atom menggambarkan partikel-partikel dasar penyusunnya yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.

            Sistem periodik unsur adalah susunan unsur-unsur berdasarkan nomor atom dan kemiripan sifat-sifatnya. Dengan tabel periodik unsur, kita dapat mengetahui nomor atom, konfigurasi elektron, dan sifat dari setiap unsur. Unsur-unsur dalam sistem periodik unsur kimia terdiri dari dua kelompok, yakni golongan (lajur vertikal), dan periode (lajur horizontal). 

DAFTAR PUSTAKA

Bakri, Mustafal. 2008. SPM Kimia untuk SMA/MA. Jakarta: Erlangga (Diakses pada 26 September 2021).

Chang, Raymond. 2010. Chemistry. — 10th ed. New York: McGraw-Hill. Dalam https://drive.google.com/file/d/1fSUougmFz7xGA_miClFHyR6QyIPeGCxx/view?usp=sharing (Diakses pada 26 September 2021).

Hidayat, Atep Afia. 2018. Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur. Dalam Modul 4 Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta: Universitas Mercu Buana. (Diakses pada  26 September 2021).

Ivancevic, V. G., & Ivancevic, T. T. 2010. Quantum Neural Computation, Springer Internasional Publishing. 151–217. Dalam https://sci-hub.se/10.1007/978-90-481-3350-5_3 (Diakses pada 26 September 2021).

Jaeger, G. (2020). Localizability and elementary particles. Journal of Physics: Conference Series, 31(6). 1-7. Dalam https://sci-hub.se/10.1088/1742-6596/1638/1/012010 (Diakses pada 26 September 2021).

JP.C. Mbagwu, B.I. Madububa , J.I. Onwuemeka. 2020. Basics of Quantum Theory. Physics and Applied Sciences, 8(3). 28-35. Dalam https://isroset.org/pub_paper/IJSRPAS/6-IJSRPAS-03857.pdf (Diakses pada 26 September 2021).

Loelovich, M. 2019. Periodic System Of Chemical Elements And Its Paradoxes. “Scientific Israel ‒ Technological Advantages”, 21(5,6). 24-30. Dalam https://www.researchgate.net/publication/338528376_Periodic_System_of_Chemical_Elements_and_its_Paradoxes (Diakses pada 26 September 2021).

Vogt, T, 2021. The value of vague ideas in the development of the periodic system of chemical elements. Springer Internasional Publishing.185-210. Dalam https://sci-hub.se/10.1007/s11229-021-03260-y (Diakses pada 26 September 2021).

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1 – Berdasarkan Prinsip-Prinsip Kimia Terkini. Yrama Widya. Bandung (Diakses pada 26 September 2021).