Partikel-Partikel Materi

Partikel-Partikel
M ateri
Pernahkah kam u perhatikan benda-benda yang ada dalam kam ar belajarm u? M ungkin
and a m enjaw ab , “ada m eja, kursi, buku -buk u pelajaran , pensil, dan lain-lainnya” . Kalau
pertanyaan itu dilanjutkan, terdiri atas apakah sem ua barang-barang itu, pensil m isalnya?
Kam u pun m ungkin akan m enjaw abnya, “pensil terdiri atas kayu dan m ata pensil”. Tetapi
terdiri atas apakah kayu dan m ata pensil itu? Dengan agak ragu-ragu m ungkin akan kam u
jaw ab, “w ah, saya tidak bisa m elihatnya, soalnya ukurannya sangat kecil”.
Sem ua m ateri yang ada di sekeliling kita tersusun dari
bagian yang sangat kecil yang disebut partikel. Pensil dan
b u k u y a n g ka m u p e g a ng , k u rs i d a n m e ja ya n g ka m u
gu nakan , ju g a ram b u t kam u sem u any a tersu su n d ari
partikel. Partikel ini berukura n sangat kecil, sehingg a tidak
m e m u n g k in k a n b a g i k ita m e m e g a n g n y a ju g a u n tu k
m elihatnya secara langsung. M eskipun dem ikian, dengan
m enggunaka n m ikrosko p elektro n kam u dapat m eliha
kum pula n partikel ini. Gam bar 6.1 m em perlihatka n gam bar
jarum dan benangnya m enggunakan m ikroskop elektron.
Gambar 6.1.a adalah gam bar jarum yang biasa kam u
lihat. Jika dilihat dengan m enggunaka n m ikrosko p elektron
denga n pem besara n 130 kali kam u aka n lihat
bahw a
sebenarnya
Gambar 6.1.b. N am pak
perm ukaan jarum dan benang tidak sehalus yang kita
lihat dengan m ata secara langsung. D engan pem besaran
60.000 kali kam u akan lihat
Gamba r 6.1.c yan g m em p erlihatka n b agaim an a
jaru m tersusun dari kum pulan partikel.
Sekolah kam u tentu saja belum m em iliki m ikroskop
elektron. Tetapi kam u tidak perlu berkecil hati, kam u tetap
dapat m em buktikan keberadaan partikel penyusun m ateri
dengan cara lain seperti yang akan kam u pelajari dalam
bagian berikut.
c
G am bar 6.1.
G a m b a r J aru m d a n B e n a n g
A tom
Sebelum ny a kam u telah mem pelajari bahw a sebenarnya
sem ua m ateri yang kita lihat dalam kehidupan kita seharihari sebenarny a m erupaka n kum pula n dari partikel-partikel Molekul
karbondioksida
yang sangat kecil. D apatkah kam u m em bayangkan apakah
yang sebenarny a terjad i jika sepoton g besi dibentu k m enjadi G a m b a r 6.2.
C o n to h
m o le k u l
pisau, parang , dan peralata n lainnya? Seoran g “pandai besi” se n ya w a
tentu akan m em anaskannya terlebih dahulu.
A gar m udah dibentuk, partikel penyusun unsur besi
yan g teratu r su su nan ny a d ala m w u ju d pad a t haru slah
dipanaskan terlebih dahulu agar partikel-partikel tersebut
m enjadi relatif tidak beraturan dan ikatan antar sesam anya
lem ah sehingga tiappartikel bisa berpindah tem pat. D alam
k e a d a a n d e m i k i a n m a k a b e s i m e n ja d i l e b i h m u d a h
dibentuk m enjadi sesuatu yang diinginkan.
Molekul air
H H
Molekul hidrogen
O
O
Molekul oksigen
Disebut apakah partikel terkecil penyusun unsur besi?
Partikel terkecil tersebut dinam akan atom besi. Jadi unsur G a m b a r 6.3
C o n to h m o le k u l u n su r.
besi tersusu n dari atom besi. U nsu r lain, m isalny a em as,
juga tersusun dari atom -atom em as. A tom penyusun em as
m em punya i sifat yang berbed a denga n atom penyusu n besi.
Dem ikian pula untuk unsur-unsur lainnya seperti karbon
dan silikon. Gambar 6.4. m enunjukkan kum pulan atom atom .
Sebatang besi
Atom besi
Gambar 6.4
Sebatang besi tersusun
dari kumpulan atomatom besi
A t o m - a t o m b e r u k u r a n s a n g a t k e c il . S e tia p a t o m m em punyai diam eter sekitar 0,1
nanom eter atau 0,1 x 10 -9 m eter. Sanga t kecil bukan? Jum la h atom yang terdapat pada kepala
jarum adalah sekitar 1.000.000.000.000.000
atau 10 1 5 a to m . B e g it u b a n y a k . K ita tid a k
d a p a t m e lih a t se ca ra langsung atom -atom ini, tetapi dengan m ikroskop elektron, m aka
gam baran kasar atom -atom ini dapat dilihat.
Sejak zam an Yunani kuno, para filosof telah m emikirkan bagaim ana m ateri itu tersusun.
Pem ikiran m ereka bertolak dari pem belahan m ateri. Jika suatu m ateri dipecah m enjadi
butiran kecil, dan butiran itu dipecah lagi m enjadi sem akin halus, m aka jika m ateri itu
dibelah terus m enerus, apakah yang terjadi? M enurut ahli filsafat Yunani Leukippos dan
Deum okritus yang hidup pada abad ke-4 sebelum M asehi (400 – 370 SM ) pem belaha n m ateri
bersifat tidak sinam bung, artiny a pem belaha n aka n berakhir pad a partike l terkecil yan g
tidak dapa t dibela h lagi. Partike l terkecil yan g tak dapat dibelah lagi ini disebut atom , dari
istilah atom os yang artinya tak dapat dibelah.
Pada
m asa
itu
terd apa t
pendapa t
la in
y a n g dikem ukakan oleh A ristoteles
(384–332 SM ) yaitu bahw a p e m b elaha n m ater i b ersifa t sinam b u n g , artiny a m ateri d ap a t
d ib ag i teru s -m eneru s tanp a batas . Pad a saa t itu pend apa t A ristotele s lebih banya k
m end apa t d uku ngan sedangkan pendapat Leukippos dan Deum okritus sem akin dilupakan.
Pada abad ke-18 ternyata banyak ahli kim ia yang dapat m enerim a pend apa t L eukippo s
dan D eum okritus . Pada tahun 1803, John D alton, seorang guru sekolah dari Inggris yang
ahli dalam bidang fisika dan kim ia, m engajukan suatu teori yang m enyataka n bahw a m ateri
terdiri atas atom -atom . Teori atom D alton ini dapat disim pulkan sebagai berikut:
1. Setia p m ateri tersu su n atas partike l terkecil yang disebut atom .
2.
Atom tidak dapat dipecah lagi m enjadi partikel yang lebih kecil dengan sifat yang
sam a.
3.
A tom -atom dari unsur tertentu m em punyai sifat dan m assa yan g id entik . U nsu r u nsu r yan g berbed a m em iliki atom -atom yang m assanya berbeda.
4. Senyaw a terbentuk dari dua m acam atom atau lebih
yang berbeda.
5. R e a k s i k i m i a m e r u p a k a n p e n g g a b u n g a n d a n
p e m isa h a n a to m -ato m d ari u n su r ata u se n ya w a dalam reaksi tersebut.
Teori atom Thomson(Model Atom roti kismis)
Penem uan elektron oleh Thom son pada aw al abad 20 m elem ahkan teori atom D alton.
M enurut Thom son dalam suatu atom terdiri dari m ateri yang berm uatan positif dan
elektron-elektron yang tersebar m erata. Teori atom Thom son ini sering disebut dengan
teori atom kism is. Elektron -elektron yang m enyebar dalam a tom dium pam akan sebagai
kism is yang m enyebar diseluruh bagian roti.
Teori atom Rutherford
Pada tahun 1911 , Rutherford m enem ukan bukti-bukti baru tentang kelem ahan teori atom
Thom shon. Bukti- bukti tersebut diperoleh setelah Rutherford m elakukan serangkai an
percobaan dengan cara m enem bakkan sinar alfa pada lem peng logam em as yang sangat
tipis. D ari hasail percobaan tersebut, dapat ditarik kesim pulan:
1. D ipusat atom terdapat inti atom yang sangat kecil dan berm uatan positif
2. M assa atom terpusat pada inti atom
3. Sebagian besar ruang dalam atom m erupakan ruangan kosong
Teori atom Niels Bohr
Pada tahun 1913, N iels Bohr m engajukan suatu m odel atom untuk m enerangkan fakta
tentang spektrum hidrogen yang sebelum nya diam ati oleh ahli fisika. Pokok -Pokok m odel
atom nya:
1. A tom terdiri dari inti atom yang berm uatan positif yang dikelilingi oleh elektron elektron yang berm uatan negatif
2. Elekton-elektreon tersebut m engelilingi inti atom pada lintasan -lintasan dengan
tingkat energi tertentu tanpa m em ancarkan atau m enyerap energi .
3. Elkektron-elektron dapat berpindah dari lintasan dalam ke lintasan luar dengan
m enyerap energi dan begitupula sebaliknya
4. Lintasan elektron m em punyai tingkat energi tertentu. Sem akin jauh lintasan
elektron dari inti atom , sem akin tinggi tingkat energinya.
Struktur atom
Pada perkem bangan selanjutnya, ditem ukan beberapa fakta
dijelaskan oleh teori atom D alton, antara lain:
1. Tidak dapat m enjelaskan sifat listrik m ateri.
2. Tidak dapat m enjelaskan daya gabung atom -atom .
yang
tidak
dapat
M isalnya , m engap a satu ato m oksige n dapa t bergabung dengan dua atom hydrogen
m em bentuk air.
M enurut hasil eksperim en Rutherford, di dalam atom m asih terd apa t partikelpartike l yan g lebih kecil. A tom m em punya i inti yang berm uata n positif, dikeliling i
elektron
y a n g b e r m u a ta n n e g a tif . A d a d u a je n i s p a rtik e l y a n g
terdapat pada inti atom , yaitu proton dan netron.
M assa sebuah proton kurang lebih sam a dengan m assa
satu netro n . M ass a elektro n ku ra n g leb ih 1 / 200 0 m asa sebua h proton . M assa elektro n
tersebu t sedem ikia n kecil sehingga m assa itu dapat diabaikan pada saat m enghitung m assa
sebuah atom .
Inti atom, terdiri
atas proton dan
netron
elektron
G am b a r 6.7
Bagian-bagian sebuah atom
N etron adalah netral, artinya netron tidak m em punyai m uatan. Proton m em punyai
m uatan positif. Besar m uatan positif pada proton sam a dengan besar m uatan negatif pada
se b u a h ele ktro n . Tabel 6.1 m e n gik h tisa rka n inform asi tersebut . M eskip u n ato m
tersu su n d ari partikel -partikel lebih kecil, akan tetapi partikel tersebut tidak m em iliki sifat
seperti unsu r yang dibentuknya . Sehingg a para ilm uw an m a si h m e ngga ng ga p ato m
seb aga i p e m b e ntu k b ang u n dasar zat atau benda.
Tabel 6.1. Aw alan satuan SI
Perbandingan partikel-partikel dalam sebuah atom
Partikel
M assa relatif
Muatan
Letak di dalam atom
Proton
1
1+
Bagian inti atom
Netron
1
tidak berm uatan
bagian inti atom
Elektron
0
1-
Bergerak m engelilingi inti atom
Ion
Pad a bagia n sebelum ny a kam u telah pelajari bahw a jika
pew arna dilarutkan dalam air m aka senyaw a tersebut akan
terurai m enjad i m olekul-m olekulnya . Tidak sem ua senyaw a
tersusun atas m olekul, beberapa senyaw a ternyata tersusun
atas ion-ion. Ion adalah suatu atom atau kum pulan atom
yang berm uatan listrik.
G am ba r 6.8
Jika natriu m klorid a dilarutka n dalam air
akan terurai m enjadi ion positif (ion
natrium )
dan ion negatif (ion klorida)
Ion dari atom terbentuk ketika suatu atom m elepas atau
menerim a elektron. Jika atom m enerim a elektron, m aka akan
berubah m enjadi ion negatif (anion). Sebaliknya jika atom
m elepaska n elektron , m aka akan berubah m enjad i ion positif
(kation). Tabel 6.2 m enyajikan contoh atom dan ion.
Tabel 6.2. Contoh Ion
N am a atom
Lam bang atom
Natrium
Kalium
Magnesium
Calsium
Aluminium
Klorida
Sulfur
Oksigen
Na
K
Mg
Ca
Al
Cl
S
O
Lam bang ion
Na +
K+
Mg 2+
C a 2+
Al3+
Cl S 2O 2-
Suatu senyaw a yang terusun dari ion-ion dinam akan
senyaw a ion. Jika garam dapur dilarutkan dalam air, m aka
akan terurai m enjadi ion positif dan ion negatif (Gambar
6.8) . G aram dapur m erupakan contoh senyaw a ion.
Setiap baris sistem periodik dimulai dengan unsur logam alkali
dan berakhir dengan unsur gas mulia. Unsur-unsur yang
merupakan satu golongan akan ditemukan kembali sifat
atomnya secara periodik dalam setiap baris. Oleh karena itu,
baris dalam sistem periodik unsur disebut periode. Dalam sistem
periodik unsur, setiap unsur ditulis dalam bentuk lambang unsur
disertai dengan identitas yang dimiliki unsur tersebut, yaitu
berupa nomor atom dan nomor massa.
X : Lambang atom
Z : Nomor atom
A : Nomor massa
Z
A
X
MOLEKUL
Molekul merupakan gabungan dari dua atau lebih atom sejenis atau berlainan yang
membentuk ikatan kovalen. Molekul dapat berupa molekul unsur dan molekul senyawa.
Molekul unsur merupakan molekul yang terbentuk dari atom-atom sejenis, Molekul
tersebut merupakan partikel terkecil penyusun suatu unsur. Unsur-unsur yang satuan
terkecilnya adalah molekul adalah unsur nonlogam, seperti belerang, fosfor, hidrogen,
oksigen dan sebagainya.(Gambar 4.4) Dalam sistem periodik unsur-unsur nonlogam
ditunjukkan dengan warna kuning. (Gambar 4.3).
Belerang
Fosfor
Berbentuk molekul dengan 8 buah atom (S8 )
Berbentuk molekul dengan 4 buah
atom(P 4 )
Gambar 4.4 Molekul unsur
Molekul unsur yang merupakan gabungan dari dua buah atom disebut molekul diatomik.
(Gambar 4.5). Unsur nonlogam yang membentuk molekul diatomik diantaranya adalah
hidrogen, klor, flour, iod, brom.
oksigen
nitrogen
klor
Gambar 4.5 Molekul diatomik
Molekul senyawa merupakan gabungan dari dua atau lebih atom tidak sejenis.contoh :
-
molekul air (H2 O)yang terdiri dari 2 atom hidrogen dan oksigen
-
molekul metana (CH4 ) terdiri dari 1 atom karbon dan 4 atom hidrogen
-
molekul asam asetat (CH3 COOH ) gabungan dari 2 atom karbon, 4 atom
hidrogen dan 2 atom oksigen
(a) air
(b) metana
(c)
asam asetat
Gambar 4.6 Molekul senyawa