Sebelumnya kamu telah mempelajari pembahasan mengenai teori atom. Masih ingatkah kamu dalam teori atom Dalton dijelaskan bahwa atom merupakan partikel terkecil dari suatu materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Namun, setelah banyak penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan lain, ditemukan bahwa ada partikel-partikel yang lebih kecil di dalam atom itu sendiri seperti elektron dan proton. Selain elektron dan proton yang merupakan partikel bermuatan, di dalam atom terdapat juga partikel yang tidak berrmuatan yang disebut sebagai neutron.
Struktur atom terdiri dari elektron, proton, dan neutron. Ketiga partikel tersebut disebut sebagai partikel subatomik. Untuk mempelajari struktur atom, kamu dapat membaca pembahasan berikut ini.
Daftar Isi
Elektron
Pada tahun 1890-an, banyak ilmuwan yang melakukan percobaan mengenai radiasi, salah satunya adalah percobaan menggunakan tabung sinar katoda. Sebuah tabung hampa udara berisi sepasang elektroda dihubungkan dengan sumber listrik bertegangan tinggi, elektroda yang bermuatan negatif yaitu katoda akan memancarkan suatu sinar yang tidak tampak yang disebut sebagai sinar katoda. Sinar tersebut bergerak menuju elektroda yang bermuatan positif (anoda). Dengan bantuan layar fluoresens, maka sinar katoda yang tidak tampak menjadi cahaya yang berwarna cerah.
Ketika suatu plat yang bermuatan negatif didekatkan pada sisi luar tabung sinar katoda, ternyata sinar menjauhi plat. Sedangkan ketika plat yang bermuatan positif didekatkan pada sisi luar tabung sinar katoda, ternyata sinar mendekati plat. Karena sinar katoda tertarik oleh plat yang bermuatan positif dan ditolak oleh plat yang bermuatan negatif, maka pastilah ada partikel-partikel negatif di dalam sinar katoda tersebut yang disebut sebagai elektron.
J.J. Thomson seorang ahli fisika menggunakan tabung sinar katoda dan pengetahuannya mengenai elektromagnetik berhasil menentukan rasio antara muatan listrik dari elektron dengan massa sebuah elektron yaitu -1,76 x 108 C/g dimana C merupakan Coulomb, satuan dari muatan listrik.
Pada tahun 1909, R.A. Millikan berhasil dalam menentukan muatan satu elektron dengan presisi yang tepat melalui percobaan tetes minyak (oil drops experiment). Dari hasil percobannya, Millikan menemukan bahwa sebuah elektron memiliki muatan sebesar -1,6022 x 10-19 C.
Setelah ditemukan muatan dari elektron, maka massa elektron dapat ditentukan dengan cara:
Proton
Pada tahun 1886, Eugine Goldstein melalukan penelitian menggunakan tabung sinar katoda tetapi dengan desain yang berbeda, di mana katoda yang digunakan berlubang. Dari percobaan tersebut dihasilkan suatu sinar yang disebut sebagai sinar kanal, karena sinar tersebut berasal dari anoda yang bergerak melewati lubang pada katoda. Karena katoda bermuatan negatif, maka sinar kanal tersebut pastinya mengandung partikel–partikel yang bermuatan positif yang disebut sebagai proton.
Proton merupakan partikel fundamental yang memiliki besar muatan yang sama dengan elektron tetapi berlawanan tanda yaitu 1,6022 x 10-19 C. Massa dari proton hampir 1836 kali dari massa elektron, artinya massa proton jauh lebih besar daripada massa elektron.
Baca juga: Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
Neutron
Dalam model atom Rutherford terdapat permasalahan yang belum dapat diselesaikan mengenai perbandingan massa atom dari dua unsur berbeda. Hidrogen merupakan atom yang paling sederhana, memiliki satu proton dan helium memiliki dua proton. Perbandingan massa antara atom hidrogen dengan helium adalah 1:2 (karena massa elektron sangat kecil sehingga dapat diabaikan). Namun, pada kenyataannya perbandingan massa antar atom hidrogen dengan atom helium adalah 1:4. Sehingga Rutherford membuat postulat bahwa ada partikel subatomik lain di dalam inti atom selain proton.
Pada tahun 1932 James Chadwick melakukan percobaan dengan membombardir lembar tipis berilium menggunakan partikel α, yang kemudian dihasilkan suatu pancaran sinar berenergi tinggi dari lembar berilium tersebut. Pada percobaan selanjutnya, diketahui bahwa sinar tersebut merupakan partikel–partikel yang tidak bermuatan yang disebut sebagi neutron dan merupakan partikel subatomik. Neutron memiliki massa yang lebih besar dari proton.
Setelah kamu membaca pembahasan mengenai elektron, proton, dan neutron, selanjutnya akan dibahas mengenai nomor atom, nomor massa, isotop, isoton, dan isobar karena keempat hal tersebut sangat berkaitan dengan ketiga partikel subatomik. Taukah kamu apa yang membedakan atom dari suatu unsur dengan atom dari unsur lainnya? Untuk menjawab pertanyaan tersebut bacalah pembahasan berikut ini.
Nomor Atom
Nomor atom (Z) merupakan jumlah proton dalam inti atom dari suatu unsur. Atom dari unsur yang berbeda akan memiliki nomor atom yang berbeda pula. Pada atom netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron, tetapi pada ion jumlahnya akan berbeda. Identitas kimia dari suatu atom dapat ditentukan melalui nomor atom. Contohnya nomor atom dari oksigen adalah 8, maka atom oksigen memiliki 8 buah proton dan 8 buah elektron, dengan kata lain setiap atom netral yang memiliki jumlah proton sebanyak 8 buah adalah atom oksigen.
Nomor Massa
Nomor massa (A) merupakan jumlah dari proton dan neutron di dalam inti atom dari suatu unsur. Pada umumnya setiap atom memiliki proton dan neutron, tetapi atom hidrogen hanya memiliki satu proton dan tidak memiliki neutron.
Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron
Contoh: nomor massa dari atom karbon adalah 12, karena nomor atom karbon adalah 6 maka jumlah neutron dari atom karbon adalah (A – Z), yaitu 12 – 6 = 6 buah neutron.
Isotop
Isotop merupakan atom–atom yang memiliki nomor atom yang sama tetapi nomor massanya berbeda. Atom–atom dari suatu unsur yang sama tidak semuanya memiliki nomor massa yang sama. Contoh: Hidrogen memiliki 3 isotop yaitu protium (disebut hidrogen) memiliki satu proton, deuterium memiliki satu proton dan satu neutron, tritium memiliki satu proton dan dua neutron.
Isoton
Isoton merupakan atom–atom yang memiliki jumlah neutron yang sama. Contoh: atom kalsium (Ca) dan atom kalium (K) memiliki jumlah neutron 20.
Isobar
Isobar merupakan atom–atom yang memiliki nomor massa yang sama, namun memiliki nomor atom berbeda. Contoh: atom besi (Fe) dan atom nikel (Ni) memiliki nomor massa 58.
Baca juga: Yuk Mengenal Teori Atom
Pemahaman Akhir
Atom terdiri dari partikel subatomik seperti elektron, proton, dan neutron. Elektron adalah partikel bermuatan negatif yang terdapat di sekitar inti atom. Proton adalah partikel bermuatan positif yang terdapat di dalam inti atom, sedangkan neutron adalah partikel netral yang juga terdapat di dalam inti atom.
Pada awalnya, teori atom Dalton menyatakan bahwa atom merupakan partikel terkecil suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi. Namun, penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa atom terdiri dari partikel-partikel yang lebih kecil, yaitu elektron, proton, dan neutron. Penemuan ini membantu memperkaya pemahaman kita tentang struktur atom.
Elektron ditemukan melalui percobaan sinar katoda, di mana sinar yang dipancarkan dari katoda ternyata mengandung partikel-partikel bermuatan negatif yang disebut elektron. Percobaan lain, seperti percobaan tetes minyak, membantu menentukan muatan dan massa elektron dengan lebih tepat.
Proton ditemukan melalui percobaan sinar kanal, di mana sinar yang berasal dari anoda pada tabung sinar katoda mengandung partikel-partikel bermuatan positif yang disebut proton. Proton memiliki muatan yang sama dengan elektron tetapi dengan tanda yang berlawanan.
Neutron ditemukan melalui percobaan dengan menembakkan partikel alfa pada berilium. Dari percobaan tersebut, ditemukan sinar berenergi tinggi yang ternyata terdiri dari partikel-partikel netral yang disebut neutron. Neutron memiliki massa yang hampir sama dengan proton.
Konsep nomor atom dan nomor massa penting untuk memahami identitas kimia suatu atom. Nomor atom merupakan jumlah proton dalam inti atom, sementara nomor massa adalah jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama dengan nomor atom yang sama, tetapi nomor massa yang berbeda. Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama, sedangkan isobar adalah atom-atom dengan nomor massa yang sama tetapi nomor atom yang berbeda.
Pemahaman tentang struktur atom, partikel subatomik, dan konsep terkait sangat penting dalam studi kimia. Dengan mempelajari struktur atom, kita dapat memahami berbagai sifat dan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya. Penemuan dan pemahaman ini terus berkembang seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan penelitian di bidang kimia.
Demikian pembahasan mengenai struktur atom. Sekarang kamu sudah tahu bahwa atom terdiri dari elektron, proton, dan neutron. Selain itu, kamu juga sudah tahu mengenai kaitannya antara ketiga partikel subatomik dengan nomor atom, nomor massa, isotop, isoton, dan isobar. Semoga pembahasannya dapat bermanfaat.
Referensi:
Brown, Theodore L. (2011). Chemistry the Central of Science Edition.Pearson Prentince Hall.
Chang, Raymond. (2010). Chemistry 10th Edition. New York: McGraw-Hill.
Whitten. (2013). Chemistry 12th Edition. Brooks Cole.
