Molekul Atom

Apakah Molekul dan Atom itu?
Definisi molekul yang sederhana yaitu bagian yang terkecil dari suatu zat yang masih mempunyai sifat yang sama dengan zat tersebut. Sebagai contoh, suatu molekul gula adalah bagian yang terkecil dari zat gula, yang masih mempunyai sifat gula meskipun secara fisik tidak tampak seperti butiran gula. Contoh lain adalah molekul air. Air adalah zat yang sangat penting bagi kehidupan kita, dan terdapat 2/3 bagian dari luas permukaan bumi kita. Zat ini tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa serta dapat ditemukan dalam 3 fase, yaitu fase cair (air kolam, air sungai, air hujan), fase gas (uap, awan/kabut) dan fase padat (es, salju). Air bisa menjadi padat pada temperatur di bawah 0°C dan menjadi gas pada temperatur di atas 100 °C yang merupakan sifat-sifat utam dari air. Seperti zat lain, air tersusun atas molekul-molekul. Jika dimungkinkan air bisa dibagi ke dalam bagian-bagian yang terkecil yang masih mempunyai sifat seperti air, kita sebut bagian yang terkecil itu adalah molekul air. Molekul air mempunyaisifat yang berbeda dari molekul gula.

Mungkinkah kita dapat menemukan bagian yang terkecil dari suatu molekul yang tak tampak? Jawabnya adalah sangat mungkin. Ada sekitar 100 jenis bagian yang lebih kecil dari molekul yang disebut atom. Di alam semesta terdapat sekitar 105 jenis atom. Semua zat dan molekul terdiri dari satu atau lebih atom, karena atom-atom adalah bahan dasar dari suatu zat. Atom ini juga biasa disebut elemen atau unsur. Contoh bebrapa unsur, antara lain : Hidrogen (H), Nitrogen (N), Oksigen (O), Uranium (U), Besi (Fe).
Apakah yang ada di dalam atom itu ?
Berdasarkan konsep fisika maupun kimia, atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat dasar zat tersebut. Atom mempunyai ukuran (diameter) sekitar 1 Angstrom atau 0,00000008 (10 pangkat min 8) cm.
Dalam konsep fisika modern, atom terdiri atas 3 partikel dasar yang menyusunnya menjadi sebuah atom. Ketiga parikel dasar tersebut adalah :
a. Proton : partikel bermuatan positf, diameternya hanya 1/3 diameter elektron, tetapi memiliki massa sekitar 1840 kali massa elektron
b. Elektron : partikel bermuatan negatif, memiliki massa paling ringan yaitu hanya 1/1840 kali massa proton atau neutron
c. Neutron : partikel tidak bermuatan (netral), memiliki massa yang kira-kira sama dengan gabungan massa proton dan elektron.
Susunan ketiga partikel dasar atom tersebut seperti susunan sistem tata surya. Proton dan neutron yang terletak pada inti atom menjadi pusat orbit elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti atom. Proton dan neutron disebut juga nukleon (partikel penyusun inti atom).
Atom-atom berbeda menurut jumlah masing-masing partikel dasar yang dimiliki. Jumlah proton dalam atom menentukan elemen dari atom tersebut. Dalam sebuah elemen tunggal, jumlah neutron bisa bermacam-macam, menentukan isotop dari elemen tersebut. Atom secara elektrik akan netral jika memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Elektron yang letaknya terjauh dari inti atom (inti atom) dapat dipindahkan ke atom terdekat lainnya atau bahkan digunakan bersama oleh beberapa atom. Atom yang kekurangan maupun kelebihan elektron disebut ion. Jumlah proton dan neutron di dalam inti atom juga dapat berubah, baik melalui reaksi fusi nuklir, reaksi fisi nuklir, maupun peluruhan radioaktif.
Atom dapat mengikatkan dirinya membentuk molekul dan ikatan kimia lainnya. Molekul dapat terbentuk dari beberapa atom; sebagai contoh, molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen.
Atom memiliki beberapa sifat/karakteristik yang dapat membedakan antara satu atom dengan atom lainnya dan menentukan bagaimana perubahan atom terjadi pada kondisi tertentu.
Adakah istilah-istilah yang berkaitan dengan inti atom ?
Istilah lain yang digunakan untuk menyatakan suatu jenis inti atom adalah Nuklida. Nuklida atau jenis inti atom yang ada di alam ini jauh lebih banyak daripada unsur karena setiap unsur mungkin saja terdiri atas beberapa nuklida.
Berbeda halnya dengan penulisan unsur yang cukup dituliskan dengan lambang atomnya saja, misalnya unsur emas adalah Au dan unsur besi adalah Fe, penulisan nuklida atau jenis inti atom harus diikuti dengan jumlah proton dan jumlah neutronnya sebagaimana konvensi penulisan (notasi atomik) sebagai berikut :
di mana :
X = simbol atom
Z = nomor atom
A = nomor massa
Meskipun tidak dituliskan pada simbol nuklida, jumlah neutron sering dituliskan sebagai N dengan hubungan :
N = A – Z
Sebagai contoh nuklida 6C14 adalah inti atom Karbon (C) yang mempunyai enam buah proton (Z = 6) dan delapan buah neutron (N = A – Z = 8). Cara penulisan nuklida tersebut hanyalah merupakan konvensi atau kesepakatan saja dan bukan suatu ketentuan sehingga masih terdapat beberapa cara penulisan yang berbeda. Salah satu cara penulisan lain yang paling sering dijumpai adalah tanpa menuliskan nomor atomya seperti berikut ini :
Sebagai contoh nuklida He4 atau He-4 dan Co-60. Nomor atom dapat diketahui dari jenis atomnya karena setiap atom yang berbeda akan memiliki jumlah proton yang berbeda sehingga nomor atomnya pun berbeda. Dari Tabel Periodik dapat dilihat bahwa nomor atom Helium (He) adalah 2 sedangkan nomor atom Cobalt (Co) adalah 27, sehingga dengan cara penulisan tersebut juga dapat ditentukan jumlah proton maupun neutronnya. Sebagai contoh Ir-192 memiliki 77 proton dan 115 neutron, karena dengan melihat tabel periodik dapat ditentukan bahwa nomor atom Ir adalah 77. Penulisan Ir-192 sesuai dengan konvensi di atas adalah sebagai berikut :
Terdapat beberapa istilah yang berkaitan dengan komposisi jumlah proton dan jumlah neutron di dalam inti atom yaitu isotop, isobar, isoton dan isomer.
a. Isotop
Isotop adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai nomor atom (jumlah proton) sama tetapi mempunyai nomor massa (jumlah neutron) berbeda.
Berdasarkan definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa suatu unsur dapat memiliki berbagai macam bentuk atom. Contohnya adalah atom Helium yang mempunyai 3 macam isotop berupa :
b. Isobar
Isobar adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai nomor massa (jumlah proton dan jumlah neutron) sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda.
Contoh :
c. Isoton
Isoton adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda.
Contoh :
d. Isomer
Isomer adalah inti atom atau nuklidayang mempunyai nomor atom maupun nomor massa sama tetapi mempunyai tingkat energi yang berbeda. Inti atom yang memiliki tingkat energi lebih tinggi daripada tingkat energi dasarnya biasanya diberi tanda asterisk (*) atau m.
Contoh :
Kedua nuklida tersebut di atas mempunyai jumlah proton dan jumlah neutron yang sama tetapi tingkat energinya berbeda. Tingkat energi 28Ni60 berada pada keadaan dasarnya, sedangkan 28Ni60* tidak pada keadaan dasarnya atau pada keadaan tereksitasi.
Apakah yang dimaksud dengan Nomor Atom itu ?
Nomor Atom adalah jumlah proton di dalam suatu inti atom. Nomor Atom ini dinyatakan dengan simbol Z. Jadi :
Nomor Atom (Z) = jumlah proton dalam inti atom
Sebagai contoh :
Atom Hidrogen punya 1 proton —–> Z = 1
Atom Helium punya 2 proton —–> Z = 2
Atom Carbon punya 6 proton —–> Z = 6
Nomer atom menentukan elemen kimia dari atom tersebut. Semua atom yang memiliki nomer atom yang sama akan memiliki sifat fisika yang bermacam-macam dan menunjukkan sifat kimia yang sama. Berdasarkan tabel periodik, elemen kimia dapat diurutkan menurut peningkatan nomer atom.
Apakah yang dimaksud dengan Nomor Massa itu ?
Nomor Massa adalah jumlah proton dan neutron yang ada di dalam inti atom. Dalam hal ini massa elektron yang sangat kecil diabaikan. Nomor Massa ini dinyatakan dengan simbol A. Jadi :
Nomor Massa (A) = jumlah proton + jumlah neutron
Sebagai contoh untuk atom Hidrogen (H) akan diperoleh :
1 proton = 1
0 neutron = 0
1 elektron = – (diabaikan)
Nomor Massa = 1
Sedangkan untuk atom Helium (He) akan diperoleh:
2 proton = 2
2 neutron = 2
2 elektron = – (diabaikan)
Nomor Massa = 4
Komposisi jumlah proton dan neutron di dalam inti atom sangat mempengaruhi kestabilan inti atom tersebut. Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah ”seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar. Jumlah proton dan neutron maupun tingkat energi dari inti-inti yang stabil tidak akan mengalami perubahan selama tidak ada gangguan dari luar. Sebaliknya, inti atom dikatakan tidak stabil bila komposisi jumlah proton dan neutronnya “tidak seimbang” atau tingkat energinya tidak berada pada keadaan dasar. Perlu dicatat bahwa komposisi proton dan neutron yang “seimbang” atau “tidak seimbang” di atas tidak berarti mempunyai jumlah yang sama ataupun tidak sama. Setiap inti atom mempunyai “kesetimbangan” yang berbeda.
Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron maksimum 1,5 kali jumlah protonnya.
Tabel periodik merupakan suatu tabel yang mencantumkan semua kemungkinan posisi nuklida baik yang stabil maupun yang tidak stabil. Nuklida-nuklida yang tidak stabil disebut sebagai radionuklida.
Tabel nuklida juga dapat menunjukkan posisi dari nuklida-nuklida yang merupakan isotop yaitu petak-petak yang horisontal, misalnya Na-20, Na-21, Na-22 dan seterusnya. Isotop yang tidak stabil disebut sebagai radioisotop. Pada dasarnya, radioisotop dan radionuklida adalah istilah yang sama yaitu menunjukkan inti-inti atom yang tidak stabil. Bahan yang terdiri atas radionuklida dengan jumlah cukup banyak disebut bahan radioaktif.
Inti-inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang ataupun karena tingkat energinya yang tidak berada pada keadaan dasarnya, cenderung untuk berubah menjadi stabil. Bila ketidakstabilan inti disebabkan karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak seimbang, maka inti tersebut akan berubah dengan memancarkan radiasi alpha atau radiasi beta (β). Kalau ketidakstabilannya disebabkan karena tingkat energinya yang berada pada keadaan tereksitasi maka akan berubah dengan memancarkan radiasi gamma. Proses perubahan atau transformasi inti atom yang tidak stabil menjadi atom yang lebih stabil tersebut dinamakan peluruhan radioaktif.
Proses peluruhan radioaktif seringkali harus melalui beberapa intermediate (antara) sebelum menjadi inti atom yang stabil. Jadi seringkali suatu radionuklida tidak berubah langsung menjadi nuklida yang stabil, melainkan mengalami beberapa perubahan lebih dulu menjadi radionuklida yang lain sebelum akhirnya menjadi nuklida yang stabil. Misalnya dari nuklida X yang tidak stabil berubah menjadi nuklida Y yang juga masih tidak stabil kemudian berubah lagi menjadi nuklida Z yang stabil. Peluruhan seperti ini dinamakan peluruhan berantai.