Struktur Atom, Nomor Massa, dan Nomor Atom
1.
Struktur Atom
Atom adalah
partikel terkecil penyusun materi. Atom terdiri atas beberapa partikel dasar,
yaitu elektron, proton, dan neutron. Adanya partikel-partikel inilah yang menyebabkan
atom mempunyai sifat listrik, sebab elektron bermuatan negatif, proton
bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan.
Atom unsur
yang satu berbeda dengan atom unsur yang lain disebabkan adanya perbedaan
susunan partikel subatom yang menyusunnya.
a. Elektron ( )
Tahun 1838, Michael
Faraday mengemukakan bahwa atom memupnyai muatan listrik. Atom-atom gas
hanya dapat menghantarkan listrik dan menyala terang pada tekanan rendah
dan tegangan tinggi.
Tahun 1858, Heinrich
Geissler dan Julius Plucker membuat percobaan dengan
mengunakan dua plat logam. Plat yang bermuatan positif disebut anode dan plat
yang bermuatan negatif disebut katode. Kedua plat kemudian ditempatkan dalam
tabung gelas yang dihampakan, dimana kemudian kedalamnya dimasukkan gas
bertekanan rendah. Ketika dihubungkan dengan listrik tegangan tinggi, maka
timbullah pancaran sinar dari katodemenuju anode. Sinar itulah yang disebut
sinar katode.
Pada tahun
1891, George J. Stoney menamakan partikel sinar katode dengan nama
elektron. Selanjutnya pada tahun 1897, Joseph John Thomson mengganti
katode yang digunakan Geissler dan Plucker dengan berbagaimacam logam yang
ternyata menghasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa memang
betul bahwa elektron merupakan partikel penyusun atom.
J.J Thomson juga
berhasil menemukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron yaitu
C g-1. Hasil eksperimen Thomson ditindaklanjuti oleh Robert
Andrew Millikan pada tahun 1908 yang dikenal dengan Model Percobaan
Tetes Minyak Millikan, yang berhasil menemukan muatan elektron yaitu
sebesar 1,6.10-19 Coulumb.
Berdasarkan
ekperimen tersebut di atas, maka massa elektron (m) dapat ditentukan dengan
cara sebagai berikut :
maka
Massa
elektron (m) = 9,11.10-28
g
Sehingga
massa elektron adalah 9,11.10-28 gram, harga ini kira-kira
massa atom hidrogen.
Dari
beberapa percobaan yang dilakukan diketahui beberapa sifat sinar katode yaitu
sebagai berikut :
1)
Dipancarkan oleh plat bermuatan negatif dalam tabung hampa apabila dilewati
listrik bertegangan tinggi.
2)
Berjalan dalam garis lurus
3)
Dapat memendarkan berbagai jenis zat termasuk gelas
4)
Bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet
5)
Memiliki sifat cahaya dan sifat materi
6)
Tidak tergantung pada jenis gas dan jenis elektrode.
b. Proton ( )
Tahun 1886, Eugene
Goldstein membuat percobaan yang sama seperti yang dilakukan J.J Thomson,
tetapi dengan memberi lubang pada katode dan mengisi tabung dengan gas
hidrogen. Dari percobaan ini didapat sinar yang diteruskan merupakan radiasi
partikel yang bermuatan positif (dalam medan listrik dibelokkan ke kutub
negatif) yang disebut sinar anode. Sinar anode yang bermuatan positif ini
selanjutnya disebut proton.
Beberapa
sifat sinar anode yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :
1)
Dibelokkan dalam medan listrik dan medan magnet
2)
Merupakan radiasi partikel
3)
Bermuatan positif
4)
Bergantung pada jenis gas dalam tabung
Apabila
muatan proton adalah 1,6022.10-19 C, maka massa proton dapat
ditentukan sebagai berikut :
maka
Massa proton
(m) =
1,6726.10-24 g
Sehingga
massa proton adalah 1,6726.10-24 gram, harga ini kira-kira 1.836 x
massa elektron = 1,007276
c. Neutron ( )
Tahun 1932, James
Chadwick melakukan ekperimen/percobaan dengan menembakkan partikel alfa (a)
pada lempeng berilium (Be), ternyata setelah ditembakkan dengan partikel
tersebut, berilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus besar dan
tidak dipengaruhi oleh medan listrik, hal ini membuktikan bahwa ada partikel
inti yang massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan sehingga
partile itu ia beri nama sebagai neutron. Proton dan elektron adalah
partikel penyusun inti atom yang dikenal dengan istilah nukleon.
- 2.
Kategori Unsur
Unsur adalah
zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana
dengan cara kimia biasa. Unsur dapat berubah menjadi unsur lain melalui reaksi
inti (nuklir)
Pada suhu
kamar (± 25oC) beberapa unsur dapat berupa gas (gasses), cairan
(liquid), dan padatan (solid). Unsur ada yang mempunyai kerapatan sangat
rendah, ada yang keras, lunak, dan sebagainya. Secara umum, unsur dapat
digolongkan dalam 3 (tiga) kategori yaitu logam, nonlogam dan metaloid.
- a.
Logam
Logam
mempunyai beberapa sifat fisik, yaitu :
1)
Pada suhu kamar berwujud padat
2)
Merupakan penghantar listrik yang baik
3)
Merupakan penghantar panas yang baik
4)
Mempunyai kilap logam
5)
Dapat ditempa menjadi membran yang sangat tipis (maleabilitas)
6)
Dapat diregangkan jika ditarik (duktilitas)
- b.
Nonlogam
Unsur
nonlogam umumnya ditemukan dalam bentuk senyawa serta mempunyai beberapa sifat
fisik, yaitu :
1)
Bersifat isolator kecuali karbon (C) yang bersifat semikunduktor. Khusus unsur
karbon, di alam terdapat dalam 2 (dua) alotrop, yaitu grafit dan intan. Alotrop
adalah dua bentuk atau lebih molekul/kristal dari suatu unsur tertentu yang
memiliki sifat fisik dan kimia berlainan.
2)
Tidak mempunyai kilap logam
3)
Sangat mudah rapuh
4)
Umumnya berwujud gas
5)
Tidak dapat ditarik
- c.
Metaloid
Unsur
metaloid umumnya disebut juga sebagai semimetal, yaitu unsur peralihan dari
logam ke nonlogam sehingga sebagian memiliki sifat logam dan sebagian mempunyai
sifat nonlogam. Contoh unsur yang paling dikenal adalah Silikon (Si). Unsur
metaloid banyak dipergunakan dalam industri elektronik karena mempunyai sifat
semikunduktor (penghantar listrik, namun tidak sebaik logam).
- 3.
Nomor Atom dan Nomor Massa
Unsur adalah
zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana
dengan cara kimia biasa. Unsur dapat berubah menjadi unsur lain melalui reaksi
inti (nuklir).
Di dalam
inti terdapat proton dan neutron yang menentukan besarnya massa sebuah atom.
Jumlah proton atau muatan positif yang terdapat dalam inti atom ditunjukkan
oleh Nomor Atom (NA atau Z). Untuk atom yang netral jumlah muatan
positif (proton) sama dengan jumlah muatan negatif (elektron). Jumlah total
keseluruhan proton dan neutron yang terdapat dalam inti atom ditunjukkan oleh Nomor
Massa (NM atau A).
Penulisan
simbol atom yang dilengkapi dengan nomor massa dan nomor atom dapat ditulis
sebagai berikut :
dimana;
A = Nomor Massa, Z = Nomor Atom ,
dan
X = lambang unsur
Perlu
diketahui bahwa pada atom netral akan memiliki jumlah proton (p) dan elektron
(e) yang sama dengan Nomor Massa (Z) sehingga Z = p = e
Contoh 1. :
Jika atom X
diketahui mempunyai 12 elektron. Tentukan Nomor Massa (Z) dan proton (p) unsur
tersebut?
Jawab :
Elektron X =
12.
Jika e =
p = Z, maka proton (p) = 12, dan Nomor Massa (Z) = 12
Nomor Massa
(A) menunjukkan jumlah nukleon yaitu jumlah proton (p) dan neutron (n)
dalam inti atom. Jumlah nukleon dalam suatu unsur dilambangkan sebagai berikut
:
A = p + n; karena p = Z, maka
A = Z + n
Contoh 2. :
Jika atom X
diketahui mempunyai 12 elektron dan Nomor Massa 25. Tentukan neutron (n) unsur
tersebut?
Jawab :
Elektron
unsur X = 12, maka proton (p) unsur X = 12
Nomor Massa
(A) = 25
Jika A =
p + n, maka
n
= A – p
n
= 25 – 12
n
= 13, sehingga
jumlah neutron (n) unsur X adalah 13
Atom netral
mempunyai jumlah proton yang sama dengan jumlah elektronnya. Jika suatu atom
melepaskan elektronnya, maka atom tersebut akan bermuatan positif (+) yang
disebut sebagai Kation, (sebab jumlah proton lebih banyak dari jumlah
elektron). Namun jika atom menangkap elektron, maka atom tersebut akan
bermuatan negatif (-) yang disebut sebagai Anion, (sebab jumlah elektron
lebih banyak dari proton). Perubahan tersebut hanya terjadi pada elektron,
sedangkan jumlah proton dan neutron tetap sama sebab inti atom tidak berubah.
Contoh 3. :
Tentukan
proton, elektron, neutron dan nomor atom dari unsur berikut : a) b)
c) d) e)
Jawab :
a)
, maka proton
= 11
elektron
= 11
neutron
= 23 – 11
=
12
NA
= 11
b)
, maka
proton = 20
elektron
= 20
neutron
= 40– 20
=
20
NA
= 20
c)
maka proton
= 11
elektron
= 11 – 1
=
10
neutron
= 23 – 11
=
12
NA
= 11
c)
maka proton = 20
elektron
= 20 – 2
=
18
neutron
= 40– 20
=
20
NA
= 20
e)
maka proton
= 17
elektron
= 17 + 2
=
19
neutron
= 35– 17
=
18
NA
= 17
