Makalah Partikel Atom
A. Atom
- Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa.
- Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil. Suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda dengan unsur yang lain.
- Atom tidak dapat dipecah lagi menjadi partikel yang lebih kecil dengan sifat yang sama.
- Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
- Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Postulat Dalton menggambarkan bahwa atom merupakan bola pejal seperti bola tolak peluru yang sangat kecil. Pendapat Dalton mengenai atom ini kemudian disempurnakan oleh ahli - ahli yang lain seperti J.J. Thomson, Rutherford, Niels Bohr, dan Louis de Broglie.
1. Elektron
Sinar katoda bergerak lurus dengan kecepatan tinggi dan dapat menimbulkan bayangan di layar CRT (Cathode Ray Tube) . John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen dengan meneliti pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. Ternyata sinar ini dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik. Hasil percobaannya membuktikan bahwa elektron dalam suatu atom bermuatan negatif, karena dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik.
2. Proton
Elektron merupakan penyusun atom yang bermuatan negatif, padahal atom bermuatan netral. atom bisa bersifat netral jika hanya ada elektron saja dalam atom. Maka timbul pemikiran akan adanya partikel lain di dalam atom. Goldstein (1886) dan Wien melakukan penelitian menggunakan tabung CRT yang didesain ulang dengan hati-hati. Melalui pengamatannya, beliau berhasil menemukan adanya partikel positif yang arahnya berbeda dengan arah gerak sinar katoda yang disebut sinar terusan atau sinar kanal. Diketahui partikel merupakan bagian dari atom yang disebut dengan proton.
3. Inti atom
Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian lebih lanjut tentang atom.
Beliau menggunakan lempengan emas yang sangat tipis dan disinari dengan sinar alfa, yaitu sinar yang dipancarkan oleh zat radioaktif. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alfa yang ditembakkan tidak ada yang diteruskan atau menembus lempeng emas. Namun kenyataannya, sebagian besar sinar alfa justru dapat menembus lempeng emas. Jadi, proton dan elektron tidak tersusun secara rapat atau terdapat banyak rongga kosong di dalam atom. Hasilnya, Rutherford menyatakan hipotesanya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. Muatan negatif elektron dapat mengimbangi muatan positif inti atom, sehinga atom bersifat netral.
4. Neutron
Rutherford (1920) meramalkan bahwa kemungkinan besar di dalam inti atom terdapat partikel lain yang tidak bermuatan. Akan tetapi karena muatannya netral, partikel ini menjadi sukar dideteksi. Ramalan ini terbukti benar ketika tahun 1932 James Chadwick dapat menemukan neutron. Dengan demikian maka partikel elektron, proton, dan neutron merupakan penyusun dasar suatu materi.
5. Nomor Atom dan Nomor Massa
Atom memiliki sifat dan massa, yang membedakan satu atom dengan atom yang lain. Jumlah proton dan neutron dalam inti atom saling berhubungan dan biasanya jumlahnya sama. Massa proton dan neutron juga hampir sama, dan jumlah keduanya hampir sama dengan massa atom. Sedangkan massa elektron sangat kecil sehingga tidak banyak menyumbang massa atom secara keseluruhan.
a. Nomor Atom (Z)
Jumlah proton dalam suatu atom disebut nomor atom yang diberikan lambang Z. Nomor atom ini merupakan ciri khas suatu unsur. Atom bersifat netral maka jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya. Jadi nomor atom juga menunjukan jumlah elektron. Nomor atom ditulis agak ke bawah sebelum lambang unsur. Contoh: atom oksigen mempunyai 8 proton dan 8 elektron, sehingga nomor atom oksigen adalah 8.
b. Nomor Massa (A)
Atom ditentukan oleh massa inti atom yaitu proton dan neutron. Jumlah dari massa proton dan neutron disebut nomor massa yang besarnya hampir sama dengan massa atom. Contoh: atom oksigen mempunyai nomor atom 8 dan nomor massa 16, sehingga atom oksigen mengandung 8 proton dan 8 neutron. Nomor massa (A) = Jumlah proton + Jumlah neutron atau Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom Penulisan lambang atom unsur menyertakan nomor atom dan nomor massa adalah sebagai berikut.
B. Ion
Atom yang melepaskan elektron ini dikatakan bermuatan positif. Atom yang bermuatan inilah yang dinamakan ion. Ion positif dinamakan kation dan ion negatif dinamakan anion. Ion merupakan atom atau gugus atom yang menerima atau melepas elektron. Peristiwa terlepasnya atau masuknya ion disebut ionisasi. Ion ditemukan pertama kali oleh fisikawan Jerman, Julius Elster dan Hans Friedrich Geitel pada tahun 1899. Beberapa molekul dapat terbentuk melalui ikatan ion. Misalnya, NaCl dapat dibentuk dari atom Na dan Cl. Atom Na akan membentuk ion Na+ sebagai kation dan atom Cl membentuk ion Cl¯ sebagai anion. Ion Na+ dan ion Cl¯ ini berikatan membentuk senyawa NaCl dengan reaksi seperti berikut.
Semua zat tidak bisa menghasilkan ion. Bila gula dilarutkan dalam air, molekul-molekul gula tersebut tidak terurai menjadi ion tetapi hanya melarut. Senyawa seperti ini dinamakan senyawa molekul.
C. Molekul
Molekul adalah bagian terkecil dan tidak terpecah dari suatu senyawa kimia murni yang masih mempertahankan sifat kimia dan fisika yang unik. Suatu molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang terikat satu sama lain. Contoh, molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom Hidrogen dan 1 atom Oksigen. Suatu molekul dituliskan dalam rumus kimia. Molekul terbagi menjadi dua jenis, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa.
a. Molekul Unsur
Oksigen terbentuk dari dua atom yang sama, yaitu oksigen. Rumus kimia oksigen adalah O2. Molekul yang terbentuk dari satu jenis atom dinamakan molekul unsur. Contoh molekul unsur lainnya adalah Cl2, I2, Br2, dan P4.
b. Molekul Senyawa
Molekul yang tersusun atas lebih dari satu jenis atom dinamakan molekul senyawa. Contoh molekul senyawa, yaitu air yang mempunyai rumus kimia H2O. Air tersusun atas dua atom H dan satu atom O.
Molekul unsur dan molekul senyawa dapat dibedakan berdasarkan jumlah jenis atom penyusunnya. Perbedaan ini dapat kamu lihat pada molekul unsur H2 dan molekul senyawa H2O.
D. Konsep Atom, Ion, dan Molekul dalam Produk Kimia
1. Detergen dan Sabun
Detergen dan sabun merupakan zat yang jika dimasukkan dalam air, dapat menghilangkan kotoran. Molekul detergen dan sabun merupakan molekul besar yang tersusun atas rantai hidrokarbon yang panjang dengan gugus fungsi pada salah satu ujungnya. Molekul detergen memiliki ekor nonpolar yang tertarik pada minyak dan oli, dan bagian kepala polar yang menjadikannya larut dalam air. Sabun dibuat dengan mereaksikan asam lemak dengan suatu alkali (basa), misal natrium hidroksida (NaOH). Asam lemak merupakan rantai panjang atom-atom karbon dan hidrogen dengan ujungnya berupa gugus asam karboksilat (– CO2H). Reaksi asam lemak dengan NaOH menghasilkan garam. Rantai panjang hidrokarbon dari asam lemak sekarang memiliki ujung ion karboksilat polar (−CO2−) yang menarik molekul air air. Inilah yang dinamakan sabun kasar. Produk samping pembuatan sabun ini adalah gliserol.
2. Pupuk Urea
Pupuk urea memiliki rumus molekul CO(NH2)2. Dari rumus molekul tersebut, kamu dapat mengetahui bahwa setiap molekul urea mengandung 1 atom karbon (C), 1 atom oksigen (O), 2 atom nitrogen (N), dan 4 atom hidrogen (H). Unsur penting di dalam urea yang berperan untuk menyuburkan tanaman adalah nitrogen (N). Unsur ini berperan sebagai penyusun protein dan pembentukan klorofil. Bila kekurangan nitrogen, tanaman tampak berwana kekuningan karena jumlah klorofil di dalam daun berkurang. Jika jumlah klorofil di dalam daun kurang, energi cahaya dari matahari yang dapat ditangkap sedikit sehingga efektivitas fotosintesis rendah. Akibatnya produk gula yang dihasilkan sedikit. Hal ini yang menyebabkan pertumbuhan tanaman terhambat atau menjadi kerdil. Jika kamu tidak ingin hal ini terjadi, kamu dapat menggunakan senyawa lain yang mengandung unsur nitrogen. Contohnya adalah pupuk ZA yang memiliki rumus molekul (NH4)2SO4, dan pupuk lainnya.
3. Asam Sulfat di dalam Aki
Aki banyak digunakan sebagai sumber arus listrik pada sepeda motor, mobil, UPS (Uninterruptible Power Supply), sepeda listrik, dan sebagainya. Jika arus listrik dalam aki habis, aki dapat diisi ulang (di-strom) sehingga dapat digunakan lagi. Prinsip kerja aki erat kaitannya dengan terbentuknya ionion dalam larutan. Aki tersusun dari beberapa sel, di mana setiap sel merupakan sebuah unit pembangkit arus listrik yang menghasilkan tegangan sebesar 2 volt. Setiap sel tersusun dari lempeng timbal (Pb) sebagai kutub negatif (anoda) dan timbal dioksida (PbO2) sebagai kutub positif (katoda). Kedua logam itu dicelupkan dalam larutan asam sulfat (H2SO4). Di dalam larutan, asam sulfat (H2SO4) terurai menjadi ion H+ dan SO4 2–. Ion-ion ini akan bereaksi dengan elektroda timbal (Pb) dan timbal dioksida (PbO2) dan dilepaskan elektron. Oleh karena ada perbedaan reaksi kimia pada timbal dan timbal dioksida, elektron akan mengalir di antara kedua elektroda itu sehingga menimbulkan beda potensial listrik. Jika kedua pelat dihubungkan dengan peralatan listrik yang sesuai, arus listrik (elektron) akan mengalir dalam rangkaian sehingga peralatan listrik tersebut dapat menyala. Setelah lama dipakai, perlahan-lahan kedua elektroda berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4). Oleh karena jenis elektrodanya telah sama, beda potensial tidak lagi muncul di antara kedua elektroda tersebut. Pada keadaan ini aki tidak dapat menyalakan peralatan listrik. Untuk mengembalikan kemampuannya, aki harus diisi lagi dengan menghubungkannya dengan sumber arus listrik searah (DC) dari luar.
4. Polimer Plastik
Plastik adalah bahan yang mudah diulur atau dicetak menjadi berbagai macam bentuk. Plastik biasanya dijadikan wadah makanan dan minuman, peralatan makan, dan masih banyak lagi. Plastik sebenarnya adalah polimer. Polimer sendiri adalah molekul berukuran sangat besar yang tersusun dari ribuan molekul yang lebih kecil yang terikat menjadi satu. Jenis plastik berbeda - beda ada yang melunak ketika dipanaskan. Contohnya plastik dari polietilena, yang dibuat dengan menggabungkan ribuan molekul etilen. Polietilen ini digunakan antara lain untuk pembuatan kantong kemas, tas, botol, dan lainnya.
5. Baterai
Baterai memiliki lapisan zink (Zn) yang berfungsi sebagai anoda atau kutub negatif, di mana lapisan ini dilapisi oleh selubung baja.Didalam baterai ada karbon. Karbon ini berfungsi sebagai katoda atau kutub positif. Karbon diletakkan di tengah sel dan terhubung pada tonjolan logam di bagian luar atas baterai. Ruang antara batang karbon dan lapisan zink diisi pasta amonium klorida (NH4Cl) dan zink klorida (ZnCl2). Perhatikan gambar baterai di bawah ini.
Pada saat penggunaan baterai maka atom zink (Zn) akan teroksidasi atau melepaskan elektron membentuk ion zink (Zn2+). Elektron yang dibebaskan oleh atom zink (Zn) akan mengalir melalui sirkuit listrik bagian luar sehingga menghasilkan listrik. Elektron ini selanjutnya kembali ke batang karbon. Arus listrik akan terus mengalir sampai zink (Zn) habis terpakai. Keadaan ini berarti baterai sudah tidak dapat digunakan kembali atau dikatakan habis, karena baterai tidak dapat diisi ulang.
