BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Apakah Anda pernah bertanya bagaimana para ilmuan berhasil menemukan atom yang tidak terlihat oleh mata meskipun menggunakan mikroskop? Atom adalah unit yang sangat kecil yang menyusun unsur dan bahan. Atom berasal dari Bahasa Yunani yaitu atomos yang berarti tidak dapat dibelah ataupun dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh filsuf Yunani Democritus pada abad kelima SM. Meskipun pada saat itu konsep atom tidak dapat diterima oleh beberapa ilmuan namun seiring perkembangan ilmu dan hasil penemuan, para ilmuan khususnya kimiawan mulai menerimanya. Pada abad ke 17 hingga 18 para kimiawan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi lagi dengan menggunakan metode kimia. Perkembangan tentang konsep atom terus berkembang hingga pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen penyusun atom yaitu proton, electron dan neutron. Hal ini mematahkan konsep atom sebelumnya yang menganggap atom sebagai elemen terkecil. Sealanjutnya penerapan prinsip mekanaika kuantum yang digunakan para fisikawan berhasil memodelkan struktur atom dengan sangat baik yaitu struktur atom modern yang kita kenal hingga saat ini. B. Rumusan Masalah 1. Bagaimana perkembangan teori dan model struktur atom ? 2. Bagaimana Struktur partikel penyusun atom ? 3. Bagaimana konsep isotop isoton dan isobar 4. Bagaimana konsep molekul dan ion? 5. Bagaimana aplikasi atom, ion dan molekul dalam kehidupan sehari-hari? C. Tujuan dan Manfaat 1. Mengetahui dan memahami perkembangan teori dan model struktur atom. 2. Memahami struktur penyusun atom. 3. Memahami konsep isotop, isoton dan isobar serta mampu menyelesaikan permasalahan terkait konsep isotop, isoton dan isobar. 4. Memahami konsep molekul dan ion serta mampu menyelesaikan permasalahan terkait molekul dan ion. 5. Memahami aplikasi penemuan atom, ion dan molekul dalam kehidupan seharihari.
1
2
BAB II PEMBAHASAN A. Perkembangan Teori, Model dan Struktur Atom Konsep atom yang dikemukakan diawal abad kelima oleh Democritus yang menyatakan bahwa atom adalah bagian terkecil dari suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi menjadi bahan pertanyaan bagi para ilmuan pada zaman tersebut. Sebagian ilmuan seperti Aristoteles dan Plato tidak dapat menerima konsep ini. Pada perkembangan selanjutnya beberapa ilmuan (kimiawan dan fisikawan) melakukan percobaan terkait hal ini. Dari mulai John Dalton, J.J Thomson, Rutherford, Neils Bohr hingga ahli fisika seperti Erwin Schrodinger bahkan hingga Albert Einstein dan beberapa ilmuan lainnya terus melakukan penelitian untuk menyempurnakan konsep atom. Pada saat ini terdapat 5 teori dan model atom yang terkenal sepanjang sejarah penemuan atom : Konsep dan model atom John Dalton Pada tahun 1808, John Dalton (seorang ilmuan Inggris) mengemukakan pendapatanya tentang atom. Dalton merumuskan sesuatu yang menyusun materi yang tidak dapat dibagi lagi yang kita sebut atom. Konsep atom versi Dalton jauh lebih rinci dan spesifik dibandingkan konsep Democritus. Hasil karya Dalton ini menandai awal era kemajuan kimia terutama dibidang atom dan unsur. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Hipotesis tentang sifat materi yang merupakan landasan teori atom Dalton dapat dirangkum sebagai berikut : 1. Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil yang disebut atom. Suatu unsur ,misalnya oksigen memiliki atom yang identik baik ukuran, massa maupun sifat kimianya. Setiap unsur tersusun atas atom yang berbeda misalnya atom yang menyusun unsur natrium (Na) berbeda dengan atom yang menyusun unsur oksigen (O). Dalton tidak menggambarkan struktur atau susunan atom-atom, dia belum tahu bagaimana sebenarnya struktur dari atom tapi Dalton menyadari terdapat perbedaan sifat unsur-unsur yang berbeda sehingga Dalton menyimpulkan bahwa atom-atom penyusunnya berbeda. 2. Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua unsur atau lebih dengan perbandingan bilangan bulat atau pecahan sederhana. Pada pembentukan senyawa tidak hanya dibutuhkan atom-atom dari unsur yang sesuai tetapi juga jumlah yang spesifik dari atom-atom tersebut. Ide ini adalah perluasan dari hokum 3
perbandingan tetap yang dikemukakan oleh Proust “ sampel-sampel yang berbeda dari senyawa yang sama selalu tersusun atas unsur-unsur dengan perbandingan massa yang sama ”. Sebagai contoh senyawa air (H2O) yang tersusun dari 2 atom H dan 1 atom O dengan perbandingan 2:1 dan perbandingan ini akan selalu sama untuk air yang diambil dari tempat yang berbeda. Selain hukum perbandingan tetap hipotesis Dalton ini juga mendukung hukum perbandingan berganda yang menyatakan “ jika dua unsur dapat bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, maka massa-massa dari unsur yang pertama dengan suatu massa tetap dari unsur yang kedua akan berbanding sebagai bilangan bulat yang kecil ”. Contohnya atom karbon (C) dapat membentuk senyawa dengan atom oksigen (O) menjadi CO dan CO2 dengan perbandingan oksigen pada CO dan CO2 (CO: CO2 adalah 1:2). 3. Atom tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan. Reaksi kimia hanyalah pemisahan, penggabungan atau penyusunan ulang atom-atom. Hipotesis ini sejalan dengan hokum kekekalan massa yang menyatakan “materi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan”. Karena materi tersusun dari atom-atom yang tidak dapat berubah dalam reaksi kimia maka atom pun harus bersifat kekal. Untuk memperjelas ketiga teori Dalton tentang atom diatas dapat diilustrasikan dengan gambar dibawah ini :
Sehingga dapat digambarkan model atom yang digagas oleh Dalton adalah sebagai berikut :
4
Konsep dan Model atom J.J Thomson Pada tahun 1980-an beberapa ilmuan meneliti radiasi yaitu pemancaran dan perambatan energi melalui ruang dalam bentuk gelombang. Salah satu alat yang digunakan untuk meneliti radiasi adalah tabung katoda, yaitu sebuah tabung kaca yang udaranya disedot keluar. Pada tabung ini terdapat dua lempeng yang dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi. Lempeng yang bermuatan positif disebut anoda dan lempeng yang bermuatan negatif disebut katoda. Pada tahun 1897, JJ Thomson adalah seorang fisikawan Inggris yang menggunakan tabung sinar katoda dalam penelitiannya. Thomson meletakkan lempeng bermuatan listrik diluar tabung katoda dan menemukan bahwa sinar dipantulkan oleh lempeng negative dan ditarik oleh lempeng bermuatan positif. Sehingga disimpulkan bahwa terdapat muatan negative dalam atom yang disebut electron. Dari penemuan ini sudah cukup jelas bahwa atom mengandung elektron yang bermuatan negative, namun secara kelistrikan bermuatan netral maka mesti terdapat muatan positif yang jumlahnya sama dengan jumlah electron untuk membuatnya netral. Thomson kemudian mengajukan pandangannya tentang atom “ atom dapat dibayangkan sebagai suatu materi yang seragam dan bermuatan positif dengan elektron-elektron menempel padanya ” yang kemudian dikenal sebagai model atom roti kismis. Berikut model atom yang digagas oleh JJ Thomson :
Dari penelitian ini Thomson juga menetapkan rasio dari muatan adalah 1,7584 x 10 11 coulomb/kilogram. Percobaan Thomson ini membawa perkembangan pada konsep atom dengan ditemukannya elektron sehingga atom bukan lagi yang terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Dalam perkembangannya Robert A. Milikan berhasil menemukan bahwa muatan sebuah electron adalah 1,6022 x 10-19 coulomb. Konsep dan model atom Ernest Rutherford Pada tahun 1910 fisikawan Selandia baru Ernest Rutherford bersama Hans Geiger dan mahasiswanya Ernest Marsden melakukan percobaan dengan menggunakan partikel alpha 5
yang ditemukan oleh Becqruel untuk mengetahui struktur atom. Rutherford dan tim menggunakan lembaran emas tipis dan logam lain sebagai plat sasaran partikel alpha (α) yang bermuatan positif dari radioaktif. Mereka menemukan bahwa sebagian besar partikel α menembus lembaran tanpa membelok atau dengan sedikit belokan; sebagian dibelokkan dengan sudut yang cukup besar dan ada beberapa partikel α yang dipantulkan kembali kearah datangnya. Lebih jelas tentang percobaan ini terlihat pada gambar dibawah ini
Penemuan ini sangat mengejutkan, sebab jika mengacu pada model atom Thomson dimana muatan positif tersebar maka seharusnya partikel alpha (α) seharusnya menembus dengan sedikit pembelokkan. Untuk menjelaskan hasil percobaan ini Rutherford membuat model struktur atom dimana sebagian besar dari atom berupa ruang kosong sehingga partikel α dapat melewatinya tanpa pembelokkan. Lebih jelas lagi Rutherford menyatakan bahwa muatan positif atom seluruhnya terkumpul dalam inti, yaitu suatu inti pusat yang padat yang terletak didalam atom. Partikel α yang mendekati inti terhambur dengan pembelokkan yang jauh dan partikel α yang menuju inti ditolak dengan gaya besar sehingga berbalik arah kearah datangnya. Muatan positif ini kemudian disebut proton, yang selanjutnya didapatkan bahwa massanya yaitu 1,67262 x 10-24 gram sekitar 1840 kali masa electron. Ukuran jari-jari atom adalah ± 100 pm, sedangkan jari-jari inti atom ± 5 x 10-3 pm. Model struktur atom Rutherford ini menyisakan masalah yang belum terjawab. Diketahui atom hydrogen memiliki 1 proton dan helium memiliki 2 proton, seharusnya perbandingan massa antara hidrogen : helium adalah 1:2, namun pada kenyataannya perbandingan masanya adalah 1:4. Sehingga Rutherford dan teamnya mempostulatkan bahwa terdapat partikel netral dalam inti atom (nucleus) yang disebut neutron. 6
Berikut struktur model atom yang di postulatkan Rutherford :
Konsep dan model atom Bohr Sebelum membahas lebih jauh tentang penemuan Bohr sedikit kita bahas tentang teori quantum yang mendasari penemuan Bohr ; Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan bahwa materi memancarkan dan menyerap energy hanya pada kuantitas diskret tertentu yang disebutnya quanta. Planck memberi nama kuantum untuk kuantitas energy terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Energy E dari suatu kuantum ditrumuskan : E=hv
Dimana h adalah konstanta planck (6,67 x 10-34 J.s). Menurut teori kuantum Planck, energi selalu dipancarkan dengan kelipatan
hv , misalnya
hv , 2
hv , 3
hv
dan
seterusnya. Pada tahun 1905, Albert Einstein mengembangkan konsep quantum Planck pada cahaya. Ia melakukan beberapa percobaan dan menemukan bahwa elektron dipancarkan dari permukaan logam-logam tertentu yang disinari cahaya dengan frekuensi minimum tertentu yang disebut frekuensi ambang. Einstein kemudian menyarankan berkas cahaya ini disebut foton. Setiap foton harus memiliki energi E=hv
Foton hanya mampu melepaskan elektron dari orbitnya apabila energinya lebih besar dari energi ikat electron dalam logamnya. Sehingga dapat dirumuskan hv=EK + EB EK=hv−EB
7
dimana EK adalah energi kinetek elektron yang dikeluarkan dan EB adalah energi ikat elektron dalam logam. Semakin besar frekuensi atau energi foton maka semakin besar pula energy kinetic electron yang dikeluarkan. Pada tahun 1913 seorang fisikawan Denmark, Niels Bohr sangat tertarik dan mempertanyakan model atom solar system . yang menjadi pertanyaannya adalah apa yang menentukan ukuran dan energy orbit electron; mengapa orbital electron tidak menghasilkan radiasi elektromagnetik. Untuk menjawab pertanyaan diatas Bohr menggabungkan konsep kuantum yang dikemukakan oleh Planck dan Einstein dengan model atom Rutherford untuk menjelaskan electron terluar dari atom. Teori Bohr dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Electron mengitari inti atom pada orbit-orbit tertentu yang berbentuk lingkaran yang kita kenal sebagai kulit atom, K, L, M dan sterusnya. 2. Selama berada pada orbitnya electron tidak memancarkan energy, dan dikatakan dalam keadaan stasioner. Keberadaan electron pada orbit stasioner dipertahankan oleh gaya tarik elektrostatik inti dan diseimbangkan oleg gaya sentrifugal dari gerak electron. 3. Electron dapat berpindah dari orbit yang satu ke orbit yang lain dengan menyerap atau melepaskan energy yang besarnya sesuai dengan perbedaan energy antar orbit tersebut. melibatkan energy. Ketika electron berpindah ke orbit dengan energy yang lebih tinggi maka electron harus menyerap energy yang cukup dan sebaliknya ketika berpindah ke orbit yang energinya rendah electron harus melepas energy. 4. Atom dikatakan berada pada tingkat dasar apabila electron-elektronnya menempati orbit tertentu sehingga energy totalnya paling rendah. Apabila electron berada pada orbit yang energy totalnya lebih tinggi daripada energy tingkat dasar atom dikatakan dalam tingkat tereksitasi. Atom dalam keadaan rendah lebih stabil daripada dalam keadaan tereksitasi. 5. Electron pada setiap orbit memiliki energy tertentu, dimana makin besar orbitnya maka makin besar pula energinya. Energy ini bersifat terkuantisasi dengan harga yang diijinkan dinyatakan oleh momentum sudut electron yang terkuantisasi sebesar n=h/2π Berikut gambaran model struktur atom yang dipostulatkan oleh Bohr :
8
Model atom Mekanika Kuantum Model atom yang digagas oleh Bohr sukses dalam menentukan spectrum hidrogen dan menghasilkan mekanisme emisi foton yang dapat dimengerti. Namun model ini tidak dapat menjelaskan spectrum atom yang lebih memiliki electron lebih dari 1 dab tidak dapat menjelaskan munculnya garis tambahan dalam spectrum pancar hydrogen bila diberikan medan magnetic. Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926). Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “ Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”. Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan
batas
kemungkinan
ditemukannya
elektron
dalam tiga
dimensi.
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini. Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit. Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama. Model Mekanika Kuantum Sebagai Berikut ; ciri khas model atom mekanika gelombang : 1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi 9
gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi dari kebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom) 2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut) Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron. Berikut gambar untuk model atom quantum atau modern :
B. Struktur Penyusun Atom (Elektron, Proton & Neutron) Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom dan kulit-kulit atom. Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan atau netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Kulit-kulit atom terisi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti. Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Atom yang memiliki proton dan elektron dengan jumlah yang sama bersifat netral, sedangkan atom yang yang memiliki electron lebih banyak dari proton bersifat negative, sebaliknya atom yang memiliki electron lebih sedikit dari proton bersifat positif. Atom adalah unit terkecil dari suatu unsur yang dapat melakukan penggabungan kimia. Atom bukan lah materi terkecil yang tidak dapat dibagi lagi karena atom dapat dibagi tersusun atas proton yang bermuatan positif, neutron yang tidak bermuatan dan electron yang bermuatan negative. Jadi difinisi yang tepat adalah Proton dan neutron terletak didalam inti ataom sementara electron tersebar pada kulit atom. Massa atom terpusat pada inti. Electron Pada tahun 1897, JJ Thomson adalah seorang fisikawan Inggris yang menggunakan tabung sinar katoda dalam penelitiannya. Thomson meletakkan lempeng bermuatan listrik 10
diluar tabung katoda dan menemukan bahwa sinar dipantulkan oleh lempeng negative dan ditarik oleh lempeng bermuatan positif. Sehingga disimpulkan bahwa terdapat muatan negative dalam atom yang disebut electron. Tabung katoda yang digunakan oleh JJ Thomson dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Dalam perkembangannya Robert A. Milikan berhasil menemukan bahwa muatan sebuah electron adalah 1,6022 x 10-19 coulomb. Proton Terdapat dua versi penemu proton, beberapa buku menyebutkan penemu proton adalah Rutherford ketika dia melakukan percobaan dengan menggunakan partikel alpha pada tahun 1910 seperti yang telah dijelaskan pada bagian perkembangan model atom. Versi kedua menyatakan bahwa penemu proton adalah Eugene Goldstein dengan penjelasan lebih lanjut sebagai berikut : pada tahun 1886 Eugene Goldstein melakukan percobaan menggunakan tabung yang menyerupai tabung sinar katoda, yang dinamakan tabung Crook. Dari hasil percobaannya didapatkan sinar yang keluar dari saluran belakang katoda. Sinar tersebut dinamakan sinar positif yang disebut proton. Massanya 1836 x massa elektron.
1886 - Eugene Goldstein mendemonstrasikan keberadaan partikel bermuatan positif. Partikel ini kemudian dikenal memiliki muatan +1 (1.60x10 -19 coulombs) dan massa 1.67x1024
g (a mass of 1.00 AMU). 11
Neutron Pada tahun 1932, James Chadwick melakukan percobaan dengan menembaki atom Be menggunakan sinar α berenergi tinggi. Logam tersebut memancarkan radiasi yang sangat tinggi yang serupa dengan γ. Percobaan selanjutnya menunjukkan bahwa sinar tersebut sesungguhnya terdiri atas partikel netral yang mempunyai massa sedikit lebih besar daripada massa proton. Chadwik menamainya neutron. Hasil penembakan tersebut menandakan adanya partikel tidak bermuatan. Partikel tidak bermuatan tersebut memiliki daya tembus yang besar dan dinamakan neutron. Gambar dibawah mengilustrasikan percobaan yang dilakukan oleh Chadwik
C. Isotop, Isobar dan Isoton Semua atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan neutron yang dimilikinya. Jumlah proton dalam inti setiap atom suatu unsur disebut nomor atom (atomic number). Dalam suatu atom netral jumlah proton sama dengan jumlah electron, sehingga nomor atom juga menunjukkan jumlah electron pada atom tersebut. Nomor massa (mass number) adalah jumlah total neutron dan proton yang ada dalam inti suatu ataom (kecuali hydrogen yang tidak memiliki neutron). Cara umum yang digunakan menandai nomor atom dan nomor massa dari suatu atom unsur X adalah :
12
Isotop adalah atom-atom yang memiliki nomor atom sama tetapi nomor masa berbeda, atau unsur-unsur sejenis yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron berbeda. Diketahui nomor atom merupakan identitas dari atom sehingga setiap atom yang memiliki nomor atom sama maka unsurnya pasti sama. Contoh-contoh isotope
Unsur Hidrogen
1 1
H
Oksigen
16 18
O
Isotope 2 1H 17 18
3 1
18 18
O
O
Uranium
235 92
238 92
Helium
3 2
4 2
Nitrogen
U
U
He
14 7
H
He
15 7
N
N
Isobar adalah atom-atom yang mempunyai nomor atom berbeda namun memiliki nomor massa yang sama. Diketahui bahwa nomor massa menunjukkan jumlah proton dan neutron dalam atom. Contoh atom yang termasuk dalam isobar dapat dilihat pada tabel di bawah:
Unsur Hidrogen dan Helium
3 1
Karbon dan Nitrogen
14 6
Natrium dan Magnesium
24 11
Isobar 3 H 2 He C
Na
14 7
N
24 12
Mg
13
Isoton adalah atom-atom unsur berbeda (nomor atom berbeda) yang mempunyai jumlah neutron yang sama. Contoh atom-atom yang termasuk dalam isoton dapat dilihat pada tabel di bawah:
Unsur Hidrogen dan Helium
3 1
Karbon dan Nitrogen
13 6
Natrium dan Magnesium
Isoton 4 H 2 He C
23 11
Na
14 7
N
24 12
Mg
Jumlah neutron 2 7 12
D. Molekul dan Ion Molekul adalah kumpulan yang terdiri dari sedikitnya dua atom dalam susunan tertentu yang terikat bersama oleh gaya-gaya kimia yang disebut juga ikatan kimia. Suatu molekul dapat tersusun dari atom-atom dari unsur yang sama atau atom-atom dari dua atau lebih unsur-unsur yang berbeda yang bergabung dalam perbandingan tertentu, sesuai dengan hokum perbandingan tetap. Molekul yang tersusun dari atom-atom unsur yang sama disebut molekul unsur, sedangkan molekul yang tersusun dari atom-atom unsur yang berbeda dinamakan molekul senyawa. Molekul tidak harus berbentuk senyawa yang secara definisi tersusun atas dua unsur atau lebih. Contoh molekul yang tersusun atas atom-atom yang sama (molekul unsur) adalah hidrogen yang tersusun atas dua atom hydrogen dan oksigen yang tersusun atas dua atom oksigen. Air adalah contoh molekul senyawa yang tersusun atas atom unsur hydrogen dan oksigen dengan perbandingan 1 atom hydrogen dan 2 atom oksigen. Berikut gambar ilustrasi molekul unsur dan molekul senyawa:
14
Molekul tidak bermuatan listrik atau netral. Molekul yang tersusun atas dua atom disebut molekul diatomic, contohnya adalah molekul hydrogen (H2). Molekul-molekul diatomic lainnya adalah nitrogen (N2), oksigen (O2), dan unsur-unsur golongan 7A ( F 2, Cl2, Br2, I2 ). Molekul yang tersusun lebih dari dua atom disebut molekul poliatomik, seperti ozon, air (H2O), ammonia (NH3). Berikut contog gambar untuk molekul diatomic dan poliatomik (molekul diatomic pada baris atas dan poliatomik dibawahnya)
Ion adalah sebuah atom atau sekelompok atom yang memiliki muatan total positif atau negatif. Jumlah proton yang bermuatan positif dalam inti suatu atom tetap sama selama berlansungnya perubahan kimia biasa ( disebut reaksi kimia ), tetapi electron yang bermuatan negative bisa berpindah atau bertambah. Atom netral yang kehilangan satu atau lebih elektronnya akan menghasilkan kation yaitu ion dengan muatan total positif. Misalnya, atom natrium (Na) dapat dengan mudah kehilangan satu elektronnya untuk menjadi kation natrium yang dituliskan sebagai Na+ : Atom Na Ion Na+ 11 proton 11 proton 11 elektron 10 elektron Dilain pihak anion adalah ion yang muatan totalnya negative akibat adanya kenaikan jumlah electron misalnya asam klorin dapat memperoleh satu tambahan satu electron untuk menjadi ion Cl- : Atom Cl 17 proton 17 elektron
Ion Cl17 proton 18 elektron
Ion-ion membentuk zat-zat yang bermuatan netral, contohnya natrium klorida (NaCl), yang kita kenal sebagai garam dapur disebut senyawa ionic karena dibentuk dari kation dan anion. Natrium klorida (NaCl) bermuatan netral karena tersusun atas kation natrium yang 15
bermuatan positif 1 dan anion klor yang bermuatan negative 1, sehingga perbandingan muatan NaCl 1:1. Bagaimanakah pembentukan ion natrium dan ion klorida? Atom natrium (Na) memiliki 11 proton dan 11 elektron. Atom natrium melepaskan 1 elektron sehingga atom natrium kekurangan elektron atau kelebihan proton. Oleh karena itu atom natrium berubah menjadi ion natrium (Na+). Atom klor (Cl) memiliki 17 proton dan 17 elektron. Atom Cl menerima 1 elektron sehingga atom Cl kelebihan elektron atau membentuk ion klorida (Cl–). Ion Na+ dan ion Cl¯ ini berikatan membentuk senyawa NaCl dengan reaksi seperti berikut. Na+ + Cl¯ → NaCl Atom dapat memperoleh lebih dari satu electron seperti Fe 3+, S2- dan N3-. Magnesium klorida (MgCl2) tersusun atas ion Mg yang bermuatan positif
dua dan ion klor yang
bermuatan negative 1, dengan perbandingan muatan 1:2, maka untuk membuatnya netral maka ion magnesium bergabung dengan dua ion klor sekaligus. Dua atau lebih atom dapat bergabung membentuk sebuah ion yang bermuatan total positif atau negative .Ion yang mengandung satu atom disebut ion monoatomic. Sedangkan ion yang mengandung lebih dari satu atom disebut ion poliatomik contohnya ion amunium (NH4+). E. Aplikasi Atom, Ion dan Molekul dalam Kehidupan Sehari-hari. Banyak benda-benda di sekitar kita yang pengolahannya menggunakan reaksi kimia atau biasa disebut sebagai produk kimia. Pembuatan detergen, margarin, air murni, dan asam sulfat serta garam dapur adalah contoh pemanfaatan konsep atom, molekul dan ion pada produk kimia sehari-hari. Mari kita bahas satu persatu. Pembuatan Detergen Melalui kemajuan teknologi, ditemukanlah bahan pencuci sintetis, yaitu detergen yang fungsinya telah kita tahu bersama yaitu membersihkan kotoran pada pakaian. Ada dua jenis detergen sebagai berikut.
16
Detergen keras: sukar diuraikan oleh bakteri sehingga menimbulkan pencemaran lingkungan.
Detergen lunak: dapat diuraikan oleh bakteri sehingga tidak terlalu menimbulkan pencemaran. Adapun bahan pembuat detergen adalah sebagai berikut.
1. Bahan penurun tegangan permukaan : bahan penurun tegangan permukaan digunakan untuk memudahkan mengikat kotoran dan menimbulkan busa, antara lain sebagain berikut. Alkil Benzen Sulfonat (ABS) + NaOH menghasilkan Natrium Alkil Benzen Sufonat (detergen keras). Lauril Asam Sulfat (LAS) + NaOH menghasilkan Natrium Lauril Sulfat (detergen lunak) 2. Bahan penunjang : bahan penunjang pada detergen digunakan STPP (Sodium Tri Poli Phosphat/Natrium Tri Poli Phosphat) berfungsi menunjang kerja bahan penurun tegangan permukaan. 3. Bahan pengisi : bahan pengisi detergen digunakan untuk memperbesar volume materi. 4. Bahan pengikat : sebagai bahan pengikat digunakan air, yaitu untuk mencampurkan semua bahan (media). 5. Bahan tambahan : sebagai bahan tambahan digunakan CMC (Carboxy Metyl Cellulose), agar kotoran yang terikat detergen tidak melekat kembali ke bahan yang dicuci. 17
6. Bahan pewangi dan pewarna : bahan pewangi dan pewarna digunakan agar detergen mempunyai warna dan aroma yang spesifik untuk membedakan dengan merk lain dan sesuai dengan warna dan aroma yang diminati konsumen. Semua bahan dicampur dan dapat dibentuk pasta (krim) atau disemprotkan lewat menara sehingga menghasilkan butiran-butiran. Pembuatan Garam Dapur Garam dapur digunakan sebagai bumbu masak. Garam dapur terasa asin, masakan yang kurang garam terasa hambar. Molekul garam dapur terdiri dari satu atom natrium (Na +) yang bergabung dengan satu atau chlor (Cl-) menjadi molekul NaCl.
Pembuatan garam dapur dapat dilakukan dengan proses sebagai berikut. a. Air laut masuk ke kolam/tambak penampungan air laut, saat terjadi pasang naik. b. Air laut yang sudah masuk kolam, mengalami pemanasan oleh sinar matahari, sehingga didapat kristal-kristal garam dapur NaCl yang belum steril. c. Kristal garam dapur diambil di proses di pabrik guna sterilisasi dan pembersihan. Pembuatan Baterai Baterai banyak kita gunakan sebagai sumber energi, missal pada lampu senter, jam, dan mobil-mobilan. Baterai memiliki lapisan zink (Zn) yang berfungsi sebagai anoda atau kutub negatif, di mana lapisan ini dilapisi oleh selubung baja. Coba buka sebuah baterai, maka kamu akan menemukan satu batang karbon di dalamnya. Karbon ini berfungsi sebagai katoda atau kutub positif. Karbon diletakkan di tengah sel dan terhubung pada tonjolan logam di
18
bagian luar atas baterai. Ruang antara batang karbon dan lapisan zink diisi pasta amonium klorida (NH4Cl) dan zink klorida (ZnCl2). Perhatikan gambar baterai di bawah :
Pada saat penggunaan baterai maka atom zink (Zn) akan teroksidasi atau melepaskan elektron membentuk ion zink (Zn2+). Elektron yang dibebaskan oleh atom zink (Zn) akan mengalir melalui sirkuit listrik bagian luar sehingga menghasilkan listrik. Elektron ini selanjutnya kembali ke batang karbon. Arus listrik akan terus mengalir sampai zink (Zn) habis terpakai. Keadaan ini berarti baterai sudah tidak dapat digunakan kembali atau dikatakan habis, karena baterai tidak dapat diisi lagi.
19
BAB III KESIMPULAN Konsep atom yang pertama kali dikemukakan oleh Democritus pada awal abad kelima yang menyatakan bahwa atom adalah bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi diperkuat oleh temuan John Dalton. Selanjutnya J.J. Thomson menemukan bahwa atom memiliki electron yang tersebar diselurh permukaannya hingga kemudian Ernest Rutherford memperkenalkan hasil temuannya yang menyatakan bahwa terdapat partikel bermuatan positif yang berada dalam inti atom, hingga akhirnya James Chadwick menemukan adanya partikel tak bermuatan dalam inti atom. Pada akhirnya ditemukan bahwa atom tersusun atas proton dan neutron yang terletak di inti atom dan electron yang berada pada kulit-kulit atom. Model atom akhirnya disempurnakan oleh Bohr dan mekanika kuantum yang hingga kini masih diterima oleh para ilmuan. Nomor atom juga menunjukkan jumlah electron pada atom tersebut sedangkan nomor massa (mass number) adalah jumlah total neutron dan proton yang ada dalam inti suatu ataom. Atom yang memiliki nomor atom sama tetapi nomor masa berbeda disebut isotop. Atom-atom yang mempunyai nomor atom berbeda namun memiliki nomor massa yang sama disebut isobar. Sedangkan atom-atom unsur berbeda (nomor atom berbeda) yang mempunyai jumlah neutron yang sama dinamakan isobar. Atom dapat bergabung membentuk molekul. Molekul yang tersusun dari atom unsur yang sama disebut molekul unsur sedangkan atom yang tersusun dari atom-atom unsur yang berbeda disebut molekul senyawa. Ion adalah sebuah atom atau sekelompok atom yang memiliki muatan total positif atau negative. Ion yang bermuatan positif disebut kation, ion yang bermuatan negative disebut anion. Konsep atom, ion dan molekul sangat bermanfaat bagi manusia karena berdasarkan konsep-konsep tersebut manusia dapat membuat beberapa alat dan bahan yang dapat memenuhi kebutuhan hidupnya seperti detergen, baterai, pupuk, garam dapur dan yang lainnya.
DAFTAR PUSTAKA 20
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti Jilid 1 Edisi 3. Jakarta : Erlangga. Karim, Saeful, dkk. 2008. Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VIII Sekolah MP/ Madrasah Tsanawiyah. Petrucci et, al. 2011. Kimia Dasar Prinsip-Prinsip & Aplikasi Modern Jilid 1 Edisi 9. Jakarta : Erlangga. Tillery, W. Bill. 2013. Integrated Science Sixt Edition. New York : Mc Graw Hill. Wasis dan Sugeng Y. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX. Jakarta : Pusat perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.
21
