Partikel Penyusun Benda dan Makhluk Hidup, Ayo Cari Tahu!

Hai, semua sobat pinter! Saat ini, kamu akan berkesempatan lagi untuk mempelajarai ilmu baru mengenai materi IPA SMP Kelas IX tentang Partikel Penyusun Benda dan Makhluk Hidup. Pembelajaran ini akan dimulai dari pembahasan penting seperti partikel dalam benda dan makhluk hidup hingga pada sifat zat dan hubungan dengan partikel penyusun dan strukturnya. Yuk, simak dan pelajari bersama ulasannya dalam artikel berikut ini!

Partikel dalam Benda dan Makhluk Hidup

Sebagai awal pembahasan materi partikel penyusun benda dan makhluk hidup, kamu akan belajar mengenai definisi dari partikel yang sebenarnya merupakan bagian terkecil dari materi yang masih memiliki sifat materi tersebut. Partikel memiliki beberapa bentuk yaitu atom, molekul, serta ion. Atom menjadi bagian terkecil dari suatu unsur, sedangkan molekul adalah gabungan antara dua atau lebih atom melalui ikatan kimia tertentu. Berbeda dengan ion yang sesungguhnya adalah atom yang bermuatan listrik.

Berbicara mengenai molekul yang dapat tersusun sedemikian rupa membentuk struktur tertentu, seperti tulang yang tersusun dari beberapa molekul yang mengandung unsur kalsium (Ca), fosfor (P), dan oksigen (O). Selain itu, benda kayu, plastik, kain, air, dan udara juga tersusun atas senyawa tertentu yang tertata sedemikian rupa sehingga memiliki sifat tertentu. Misal, plastik bersifat lentur karena struktur rantai molekulnya panjang dan berongga antar rantai molekulnya.

Ringkasnya secara konsep, bahan yang berbeda itu tersusun oleh zat-zat yang juga berbeda yang memiliki perbedaan dari segi jumlah serta jenis atom penyusunnya. Tentu saja hal ini akan mempengaruhi sifat dari bahannya, sehingga perbedaan sifat bahan yang terjadi tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan ikatan atau struktur yang menjadi susunan molekul-molekul penyusun dari bahan itu sendiri.

Baca juga: Bioteknologi Dalam Kehidupan, Mari Belajar!

Atom dan Partikel Penyusunnya

Setelah mengetahui informasi mengenai partikel penyusun yang ada di dalam benda dan makhluk hidup, materi partikel penyusun benda dan makhluk hidup beralih ke bagian pembahasan atom dan partikel penyusunnya. Supaya kamu tahu jawaban mengenai cara atom-atom dapat membentuk ikatan kimia dalam suatu molekul. Ayo, pelajari secara lengkap pembahasannya dalam penjelasan berikut ini.

Partikel Subatom

Atom yang menjadi bagian terkecil dalam penyusunan suatu molekul ternyata dapat terbagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil lagi yang dapat kamu sebut sebagai partikel subatom. Materi atom sebenarnya tersusun atas beberapa partikel penyusun atom (partikel subatom) seperti neutron (n), proton (p), serta elektron (e). Letak dari neutron dan proton berada pada inti atom, sedangkan  untuk elektron menempati kulit yang ada di sekitar inti atom dan terus bergerak mengelilinginya.

Elektron memiliki muatan negatif, proton bermuatan positif, dan neutron tidak memiliki muatan. Pada atom yang netral, jumlah protonnya sama dengan elektron. Para ilmuwan telah melakukan penelitian mengenai atom sejak ratusan tahun yang lalu yang dapat kamu amati perkembangan observasinya dalam tabel berikut.

Teori Atom	Model Atom dan Penjelasannya
John Dalton	Atom ialah bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi berbentuk bola pejal. Tiap unsur tersusun atas atom-atom yang identik satu sama lain. Atom dapat bergabung menjadi molekul.
Joseph John Thomson	Atom adalah bola bermuatan positif yang terdapat elektron dengan muatan negatif  di tempat tertentu, seperti kismis dalam roti.
Ernest Rutherford	Atom mempunyai bentuk bola yang di bagian tengahnya terdapat inti atom sebagai pusat muatan positif dan pusat massa. Sedang, elektron bergerak berputar mengelilingi inti atom.
Niels Bohr	Atom tersusun dari inti atom sebagai pusat massa atom serta pusat muatan positif, dan elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu (orbit) yang disebut dengan kulit atom. Elektron tidak memancarkan maupun kehilangan energi selama bergerak mengelilingi inti atom.
Modern (Mekanika Gelombang)	Atom terdiri dari neutron, proton, dan elektron sebagai partikel subatom. Proton dan neutron membentuk inti padat (nukleus/ inti atom). Sedang, elektron bergerak di sekeliling inti dengan kecepatan yang hampir sama seperti kecepatan cahaya dan membentuk awan elektron (orbital). Posisi elektron tidak dapat ditentukan pada orbital tersebut.

Nomor Atom dan Nomor Massa

Semua atom yang ada dalam suatu unsur mempunyai jumlah proton yang sama dalam intinya yang kemudian dijadikan sebagai dasar nomor atom. Sedangkan untuk nomor massa dari suatu atom ditentukan oleh jumlah neutron dan proton. Hubungan antara nomor atom, nomor massa, serta jumlah neutron dalam suatu atom yang netral biasa ditulis sebagai persamaan berikut.

Nomor atom = Jumlah proton = Jumlah elektron
Nomor massa = Jumlah proton + Jumlah neutron

Berikut contoh penulisan setiap unsur dalam tabel periodik yang dapat kamu amati dalam gambar berikut beserta keterangannya.

dengan keterangan :

X = Lambang unsur
A = Nomor massa
Z = Nomor atom

Sebagai contohnya adalah penulisan lambang unsur magnesium yang memiliki nomor atom 12 dan nomor massa 24.

Baca juga: Teknologi Ramah Lingkungan, Ayo Pelajari Bersama!

Prinsip Pembentukan Molekul dan Ion

Pembahasan selanjutnya materi partikel penyusun benda dan makhluk hidup adalah prinsip pembentukan molekul dan ion yang terdiri dari materi diskusi konfigurasi elektron, ion dan ikatan ion, serta identifikasi unsur. Yuk, cari tahu lebih detail dalam penjelasan di bawah ini bersama!

Konfigurasi Elektron

Merupakan susunan elektron yang ada di dalam suatu atom. Elektron akan bergerak mengelilingi inti atom menurut tingkat energi tertentu atau yang disebut dengan kulit atom. Tingkat energi atau kulit atom tersebut disimbolkan dengan K untuk kulit atom yang pertama, L untuk kulit atom yang kedua, dan M untuk kulit atom yang ketiga, dan begitu seterusnya yang dapat kamu amati dalam gambar dan tabel ini.

Sebagai contoh langsungnya, coba amati konfigurasi elektron yang terjadi pada unsur helium (He), natrium (Na), dan klorin (Cl) dalam gambar dan tabel berikut.

Ion dan Ikatan Ion

Sebenarnya, ion adalah atom atau sekelompok atom yang memiliki muatan listrik yang dihasilkan atau dibentuk dari terjadinya peristiwa bertambah (menerima) atau menghilangnya (melepas) suatu elektron. Terbentuknya ion dikarenakan atom ingin mencapai suatu kondisi stabil yang sesuai dengan aturan kaidah oktet (8 elektron pada kulit terluarnya) dan duplet (2 elektron pada kulit terluarnya). Sebagai contoh adalah senyawa ion yang terbentuk dari ion Na⁺ dan ion Cl^–.

Pada contoh tersebut, natrium (Na) memiliki ion positif (kation) karena melepaskan 1 elektron untuk dapat mencapai keadaan stabil dari konfigurasi elektron K = 2, L = 8, M = 1, menjadi ion Na⁺ dengan konfigurasi elektron K = 2, L = 8, agar sesuai dengan aturan oktet.

Begitu juga halnya dengan klorin (Cl) yang memiliki ion negatif (anion) karena menangkap 1 elektron agar dapat mencapai kondisi stabil sesuai dengan aturan oktet yang berlaku dari konfigurasi elektron K = 2, L = 8, M = 7, menjadi ion Cl^– dengan konfigurasi elektron K = 2, L = 8, dan M = 8.

Hal ini kemudian dikaitkan dengan gaya tarik menarik (gaya elektrostatik) yang terjadi di antara kation sebagai ion positif dan anion sebagai ion negatif yang biasa disebut dengan ikatan ion. Pada ikatan ion umumnya terbentuk antara atom logam yang cenderung melepaskan elektron dan atom non logam yang akan cenderung menerima elektron tersebut, seperti pada senyawa NaCl.

Selain ikatan ion, juga ada yang disebut dengan ikatan kovalen atau ikatan kimia yang dibentuk akibat adanya penggunaan secara bersama oleh dua atom. Ikatan kovalen ini biasanya terjadi antara atom non logam dengan atom non logam yang memiliki kecenderungan untuk sama-sama menerima elektron sehingga sebagai solusinya agar mencapai kondisi stabil, masing-masing dari atom ini harus mau berbagi elektron dengan satu sama lain. Misalnya senyawa H₂O.

Identifikasi Unsur

Salah satu cara yang dilakukan untuk melakukan identifikasi unsur adalah dengan melakukan uji nyala sebagai prinsip uji kualitatif dalam mengetahui jenis-jenis unsur yang terkandung dalam suatu bahan tertentu. Hasil uji nyala ini adalah warna khas yang dihasilkan oleh unsur-unsur pada saat keadaan terbakar. Berikut  contoh warna khas dari beberapa unsur dengan metode kualitatif uji nyala.

Sifat Zat dan Hubungannya dengan Partikel Penyusun dan Strukturnya

Setiap zat mempunyai sifat khas yang dinilai unik dan berbeda dengan zat lain yang disebabkan oleh terjadinya perbedaan jumlah dan jenis atom yang menyusun zat tersebut. Sehingga, pada pembahasan kali ini akan dibahas mengenai sifat zat dan hubungannya dengan partikel penyusun dan strukturnya secara lebih rinci dalam ulasan materi berikut.

Baca juga: Tanah dan Keberlangsungan Kehidupan

Sifat Fisika

Sifat yang dapat diamati dengan tidak melakukan suatu pengubahan terhadap ciri-ciri serta komposisi dari suatu zat tertentu. Sifat fisika tidak memiliki hubungan dengan adanya pembentukan zat baru. Beberapa contoh sifat fisika yang akan dibahas dalam materi ini adalah kerapatan, kekerasan, elastisitas, daya hantar, kemagnetan, viskositas (kekentalan), titik didih, titik leleh, dan titik beku.

A. Kerapatan (Densitas/ Massa Jenis)

Kerapatan juga disebut dengan densitas atau massa jenis merupakan massa zat dalam satuan volume tertentu. Satuan dari kerapatan adalah kg/m³ atau g/ml. Sebagai contoh adalah massa jenis udara yaitu 1,205 kg/m³ dan massa jenis gas  karbid (C₂H₂) sebesar 1,092 kg/m³. Perbedaan massa jenis dari suatu zat disebabkan oleh perbedaan massa atom partikel penyusun zat tersebut.

B. Kekerasan

Sebagai ukuran untuk menentukan keras atau lunaknya suatu zat yang diukur dengan menggunakan skala Mohs serta alat yang disebut dengan sklerometer. Semakin besar nilai dari skala Mohs suatu zat, maka semakin keras juga zat tersebut. Perhatikan tabel berikut untuk mengetahui ukuran kekerasan dari beberapa zat dan mineral.

C. Elastisitas

Merupakan kemampuan suatu benda untuk mempertahankan diri saat terkena tarika atau dorongan sebagai gaya serta mampu untuk mengembalikan diri ke ukuran dan bentuk awal saat gaya itu dihilangkan. Setiap zat memiliki kemampuan elastisitas yang berda-beda.

Misalnya skok kendaraan yang terbuat dari baja karena baja memiliki polageometris susunan atom yang unik yang akan mengalami perubahan ketika diberikan gaya dan dapat kembali pada keadaan semula ketika gaya tersebut dihilangkan. Berdasarkan sifat yang ditunjukkan di atas, baja termasuk ke dalam bahan yang memiliki elastisitas tinggi.

D. Daya Hantar

Salah satu kemampuan yang dimiliki oleh suatu zat dalam menghantarkan panas atau listrik. Berdasarkan sifat daya hantarnya, benda dapat dikelompokkan menjadi tiga macam, yaitu konduktor, isolator, dan juga semikonduktor. Konduktor merupakan bahan zat yang mampu menghantarkan elektron dengan mudah, contohnya besi. Sebaliknya, isolator adalah bahan zat yang sukar menghantarkan elektron, misal kayu.

Berbeda dengan bahan semikonduktor yang banyak digunakan sebagai komponen dalam alat eketronik seperti IC (Integrated Circuit) atau prosesor komputer karena kemampuan luar biasanya yang dapat bersifat konduktor pada suhu tinggi sekaligus isolator pada suhu rendah.

E. Kemagnetan

Kemagnetan adalah suatu sifat kemampuan zat yang mampu untuk dipengaruhi oleh medan magnet. Berdasarkan sifat kemagnetannya, zat kemudian digolongkan menjadi tiga bagian yaitu feromagnetik, paramagnetik, dan diamagnetik.

Feromagnetik ialah benda yang dapat ditarik secara kuat oleh magnet, contohnya besi. Sedangkan, paramagnetik adalah benda yang dapat ditarik oleh magnet secara lemah, misalnya adalah magnesium.Terakhir, diamagnetik yang merupakan benda yang sama sekali tidak dapat ditarik oleh magnet. Sebagai contohnya adalah perak, emas, dan tembaga.

F. Viskositas (Kekentalan)

Viskositas merupakan suatu ukuran kekentalan fluida (zat cair dan gas) yang menunjukkan nilai besar kecilnya gesekan yang timbul di dalam fluida tersebut. Semakin besar nilai viskositasnya, maka akan semakin sulit usaha suatu fluida dapat mengalir dan juga semakin sulitnya suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut.

Pada zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi (gaya tarik menarik) yang terjadi antar molekul-molekul zat cair. Sedangkan pada gas, viskositas ini terbentuk sebagai akibat tumbukan antara molekul-molekul gas. Contoh fluida yang memiliki viskositas tinggi ialah madu dan oli, sedangkan untuk contoh zat yang memiliki viskositas rendah ialah air.

G. Titik Didih

Titik didih suatu zat diukur ketika zat tersebut mulai berubah menjadi uap karena adanya pengaruh suhu serta tekanan tertentu. Perubahan zat cair menjadi uap disebabkan oleh tekanan uap yang lebih besar dari tekanan luar yang menahan zat cair. Seperti halnya air yang akan berubah menjadi uap air ketika berada pada titik didihnya yaitu saat dikenakan suhu 100^oC.

H. Titik Beku

Berbeda halnya dengan titik didih, titik beku merupakan suhu pada tekanan tertentu ketika zat cair mulai berubah wujud menjadi padat saat suhu suatu zat tersebut dilakukan penurunan. Contohnya, air yang pada suhu 27^oC dan tekanan 1 atmosfer (atm) akan berwujud cair, tetapi ketika suhu air diturunkan menjadi 0^oC, maka air akan berubah menjadi berwujud padat. Hal tersebut menunjukkan bahwa titik beku air adalah 0^oC.

I. Titik Leleh

Titik leleh dipandang sebagai suhu pada tekanan tertentu dari suatu zat yang mulai mengalami perubahan wujud dari padat menjadi cair. Misalnya adalah penggunaan logam aluminium yang biasanya dijadikan sebagai bahan peralatan memasak. Aluminium sengaja dipilih karena memiliki titik leleh yang tinggi jika dibandingkan dengan bahan plastik yang digunakan sebagai peralatan memasak. Berikut tabel yang berisi data titik leleh dari beberapa logam dan plastik.

Sifat Kimia

Berbanding terbalik dengan sifat fisika sebelumnya, untuk sifat kimia ini merupakan sifat yang tampak pada suatu zat ketika zat itu mengalami perubahan atau reaksi menjadi zat lain. Sifat ini juga menunjukkan adanya mekanisme perubahan zat atau bereaksi menjadi zat lain. Berikut ini akan dijelaskan mengenai beberapa sifat kimia suatu zat, seperti kestabilan, kereaktifan, dan korosifitas.

A. Kestabilan

Merupakan kemampuan suatu zat untuk mempertahankan diri dari terjadinya peristiwa perubahan atau dekomposisi di lingkungan alamiahnya atau saat terkenan udara, panas, tekanan, cahaya, serta kondisi dan reaksi alami lainnya. Disamping itu, kestabilan juga didefinisikan sebagai mudah tidaknya suatu zat atau bahan rusak.

Misalnya adalah bahan stirofoam sebagai jenis plastik yang mengandung senyawa kimia polistirena. Bahan ini memiliki tingkat stabilitas yang rendah terhadap panas yang maksudnya apabila terkena panas yang cukup tinggi maka bahan stirofoam akan rusak. Selain itu, kelemahan yang lain dari bahan ini adalah dapat membuat pencemaran lingkungan karena sifatnya yang sulit untuk diuraikan.

Pembungkus makanan yang menggunakan bahan stirifoam juga dinilai sangat berbahaya bagi kesehatan tubuh manusia. Karena dapat memicu tumbuhnya sel kanker jika mengkonsumsi makanan dan minuman yang menggunakan bahan tersebut sebagai kemasannya secara terus-menerus dalam jangka waktu yang lama.

B. Kereaktifan

Kereaktifan merupakan sifat zat yang berhubungan dengan tingkat kemudahan zat tersebut dalam bereaksi dengan zat lainnya. Misalnya adalah karbid, senyawa padat seperti batu berwarna keabu-abuan yang memiliki rumus kimia CaC₂ dan sering digunakan untuk mempercepat proses pematangan buah dan bidang las. Karbid punya reaktivitas tinggi, salah satunya jika direaksikan dengan air maka akan secara cepat bereaksi dan terbentuk gas etilena (C₂H₂)dan kalsium hidroksida (CaOH₂).

C. Korosifitas

Kemampuan dari suatu zat yang mampu untuk merusak atau bahkan menghancurkan zat lain secara kontak langsung maupun melalui reaksi kimia. Contohnya ialah senyawa asam klorida dengan rumus kimia HCl yang dapat mengikis kotoran, jaringan tumbuhan, jaringan hewan, jaringan manusia, sampai dengan mengikis logam serta membuat logam tersebut menjadi cepat mengalami korosi atau karat.

Asam klorida menjadi bahan yang memiliki korosifitas tinggi, sehingga tidak heran apabila bahan tersebut digunakan sebagai  komposisi utama dalam  produk pembersih lantai yang dapat membantu menghilangkan noda dan kerak pada lantai dengan mudah. Ada juga asam sulfat (H₂SO₄) yang memiliki korosifitas tinggi yang ketika terkena kulit akan menimbulkan iritasi.

Setelah mempelajari mengenai materi partikel penyusun benda dan makhluk hidup dalam pembahasan di atas. Sekarang pasti kamu menjadi semakin paham dan kagum atas apa yang telah diciptakan oleh Tuhan. Selalu bersyukur dan terus semangat dalam belajar merupakan cara baik yang dapat kamu lakukan saat ini. Jadi, jangan pernah patah semangat untuk tetap belajar hal baru dalam hidup ya!

Sumber :

Sabarni. 2014. Atom dan Molekul Berdasarkan Ilmu Kimia dan Perspektif Al-Quran. Lantanida Journal 2 (2): 123-136

Zubaedah, Siti dkk. Ilmu Pengetahuan Alam Edisi Revisi untuk SMP/ MTs Kelas IX. Jakarta: Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan. 2018