Molekul

Power point ini menjelaskan molekul

atom

A.  Partikel Materi

Segala materi di sekeliling kita, baik yang berupa zat tunggal maupun campuran, terdiri atas butir-butir kecil atau partikel. Zat tunggal terdiri atas sejenis partikel, sedangkan campuran terdiri atas dua atau lebih jenis partikel yang tercampur begitu saja tanpa reaksi kimia. Partikel materi dapat berupa atom, molekul, atau ion. Partikel materi tersebut mempunyai ukuran sangat kecil, sehingga hampir mustahil untuk mengamatinya. Namun, berkat kemajuan sains dan teknologi, saat ini telah berhasil ditemukan partikel paling kecil yang disebut quark atau dalam bahasa Indonesia disebut sebagai kuark.

Anggapan bahwa atom merupakan bola kecil yang kompak dan tidak dapat dipecahkan lagi menjadi partikel yang lebih sederhana ternyata tidak benar. Penemuan keradioaktifan oleh Antonie Henri Becquerel ratusan tahun yang lalu telah membuktikan bahwa atom tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi, yaitu elektron (ditemukan oleh Joseph John Thomson), proton (ditemukan oleh Ernest Rutherford), dan neutron (ditemukan oleh James Chadwick). Satu atom, menurut ilmu kimia, terstruktur atas inti atom yang terdiri atas proton (bermuatan positif) dan neutron (netral), serta elektron yang bermuatan negatif dan beredar mengelilingi inti dalam lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit dan orbital atom. Jumlah proton = jumlah elektron (karena atom bersifat netral) menunjukkan nomor atom. Jumlah proton atau elektron + neutron menunjukkan bobot atom.

B. Atom

 Perkembangan Teori Atom

Perkembangan teori atom dimulai dengan penemuan Leucippus, ahli filsafat Yunani sekitar 2,5 abad yang lalu mengemukakan bahwa materi tersusun atas butiran-butiran kecil.=, kemudian dikembangkan oleh Demokritos yang berpendapat bahwa materi teridiri daripartikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Partikel kecil ini disebut atom, yang berasal dari bahasa Yunani: a = tidak, tomos = terpecahkan.

Pada abad ke-18 John Dalton mengemukakan teori atom pertama yang biasa disebut teori atom Dalton, yaitu: (1) materi tersusun atas partikel-partikel yang tidak dapat dibagi lagi dan disebut atom, (2) atom-atom suatu unsur mempunyai sifat sama seperti ukuran, bentuk dan massa, (3) atom-atom suatu unsur berbeda dengan atom-atom unsur yang lain, (4) senyawa adalah materi yang tersusun atas setidaknya dua jenis atom dari unsur-unsur berbeda, dengan perbandingan tetap dan tertentu, dan (4) reaksi kimia tidak lain merupakan pembentukan kombinasi atom-atom baru dari kombinasi atom-atom sebelumnya.

Perkembangan teori atom selanjutnya adalah Thomson membuat model atom, yakni: Atom berbentuk bulat dengan muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang berada diantara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diibaratkan seperti butiran kismis dalam roti.

Selanjutnya eksperimen Rutherford menyimpulkan bahwa: (1) sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa, sebab sebagian besar partikel diteruskan atau tidak mengalami pembelokan, (2) terdapat suatu bagian yang sangat kecil dan sangat padat dalam atom yang disebut inti atom dan (3) muatan inti atom sejenis dengan muatan partikel , yaitu bermuatan positif, sebab adanya sebagian kecil partikel yang dibelokkan. Pembelokan ini terjadi akibat gaya tolak menolak antara muatan listrik sejenis. Model atom Rutherford menyebutkan bahwa elektron-elektron berada dalam ruang hampa dan bergerak mengelilingi inti, tetapi belum menyatakan distribusi elektron-elektron di luar inti atom.

Pada 1932, James Chadwick dari Inggeris berhasil membuktikan adanya partikel

neutron. Atom terdiri dari inti atom yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. Kedua partikel penyusun inti atom ini disebut juga nukleon, sehingga atom bersifat netral, artinya jumlah proton yang bermuatan positif sama dengan jumlah elektron yang bermuatan negatif. Para ilmuan menyadari bahwa model atom Rutherford bersifat tidak stabil karena bertentangan hukum fisika dari Maxwell. Bila elektron yang negatif bergerak mengeliligi inti atom yang bermuatan positif, maka akan terjadi gaya tarik menarik elektrostatik (gaya coulomb), sehingga lama kelamaan elektron akan jatuh ke inti.

Pada 1913, Niels Bohr berhasil memperbaiki kelemahan model atom Rutherford yang diawali dari pengamatannya terhadap spektrum atom. Adapun model atom Bohr adalah: (1) elektron-elektron yang bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu tidak memancarkan energi. Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron, (2) Elektron-elektron dapat berpindah dari lintasan satu ke lintasan lainnya. Elektron yang berpindah dari lintasan yang lebih luar (energi tinggi) ke lintasan yang lebih dalam (energi rendah) akan memancarkan energi, sebaliknya elektron akan menyerap energi. Model atom Bohr masih memiliki kelemahan-kelemahan, yaitu: (1) hanya sukses untuk atom-atom yang sederhana, seperti atom hidrogen, tetapi untuk atom-atom yang mempunyai struktur yang rumit dari hidrogen tidak sukses digunakan. (2) Kedudukan elektron yang mengitari inti atom tidak dapat ditentukan dengan tepat, tetapi hanya kemungkinan terbesarnya saja.

Louis Victor de Broglie pada 1923 mengatakan bahwa gerakan benda-benda kecil

(subatomik) berlaku sifat-sifat gerakan gelombang. Jadi, pada partikel-partikel seperti

elektron berlaku hukum-hukum gelombang. Pada 1927, Werner Heisenberg mengemukakan prinsip ketidakpastiannya untuk materi yang bersifat partikel dan gelombang. Ia mengatakan bahwa kecepatan/momentum dan kedudukan elektron tidak dapat ditentukan dengan tepat secara bersamaan. Akhirnya, Erwin Schrodinger pada 1926 berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan cara-cara mekanika gelombang. Menurut Schrodinger, elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat dalam suatu orbital. Orbital adalah daerah tiga dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan besar. Orbital dapat digambarkan sebagai awan elektron, yaitu bentuk ruang dengan elektron kemungkinan ditemukan. Makin rapat awan elektron, makin besar elektron ditemukan dan sebaliknya. Sebuah orbital dapat ditempati maksimal hanya dua elektron. Dari sinilah model atom Modern muncul, yakni atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan elektron dengan muatan negatif yang terdapat dalam orbital bergerak mengelilingi inti pada lintasan atau kulit tertentu.

 Partikel-partikel Subatom

1. Proton

Proton adalah partikel bermuatan positif yang terdapat di dalam inti atom. Proton dilambangkan dengan huruf p dan massanya adalah 1 sma (satuan massa atom). Muatan sebuah proton adalah +1 yang juga sebanding dengan 1,602 . 10^-19 coulomb. Setiap unsur memiliki atom-atom tertentu dengan jumlah proton yang tidak sama. Misalnya, hidrogen jumlah protonnya adalah satu, lithium jumlah protonnya adalah tiga, natrium sebelas, dan sebagainya.

2. Neutron

Kata neutron berasal dari bahasa Latin neutral yang berarti tidak memiliki muatan. Lambang untuk neutron adalah n. Massa neutron setara dengan 1 sma (satuan massa atom). Sebagai contoh, helium memiliki neutron sebanyak 2, lithium memiliki neutron sebanyak 3, natrium memiliki neutron sebanyak 11, dan sebagainya.

3. Elektron

Partikel penyusun dengan massa paling ringan adalah elektron. Massa elektron hanya 1/1.840 sma. Oleh karena itu, elektron dianggap tidak bermassa. Elektron memiliki muatan negatif yang setara dengan 1,602 . 10^-19 C. Posisi elektron pada suatu atom dapat digambarkan sebagai berikut.

 Nomor Atom dan Nomor Massa

Pada 1912 Henry Moseley dari Inggeris menggunakan istilah nomor atom (Z) untuk menyatakan jumlah muatan positif dalam inti atom. Nomor atom (Z) = Jumlah proton (p) = Jumlah elektron (e) Oleh karena itu, massa suatu atom dapat dianggap sama dengan total massa proton dan massa neutronnya. Massa atom ini dinyatakan sebagai nomor massa (A) yang merupakan jumlah proton dan neutron dalam atom.

Nomor massa (A) = Jumlah proton (Z) + Jumlah neutron (n)

Secara lengkap lambang sebuah atom ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

A : nomor massa (jumlah proton dan neutron)

Z : nomor atom

Atom-atom yang mempunyai nomor atom sama, tetapi nomor massa berbeda disebut

isotop. Contoh: ₁H¹; ₁H²; ₁H³

Atom-atom dari unsur-unsur berbeda (nomor atom berbeda) dapat memiliki nomor

massa yang sama. Atom-atom seperti ini disebut isobar.

Contoh: ₁₈Ar⁴⁰; ₂₀Ca⁴⁰

Selanjutnya, atom-atom dari unsur-unsur berbeda (nomor atom berbeda) dapat mempunyai jumlah neutron yang sama. Atom-atom yang demikian disebut isoton. Contoh:

₆C¹³; ₇N¹⁴