KIMIA – Partikel Materi

1

PARTIKEL MATERI Bagian terkecil dari unsur disebut atomatomatomatom. Istilah atom, molekul, dan ion tentu sudah tidak asing lagi di telinga kita, bukan? Dalam bab ini akan dibahas tentang susunan atom, sehingga kita dapat memahami perbedaan antara atom unsur yang satu dengan yang lainnya. Selain itu, pemahaman tentang susunan atom akan kita gunakan untuk menjelaskan pembentukan ion dan molekul. Dalam bab ini juga akan dibahas hubungan jenis partikel tersebut dengan sifat-sifat berbagai zat dalam kehidupan sehari-hari. A.A.A.A. Konsep PartikelKonsep PartikelKonsep PartikelKonsep Partikel

Partikel materiPartikel materiPartikel materiPartikel materi adalah bagian terkecil dari materi yang masih mempunyai sifat sama dengan materi tersebut. Misalnya, partikel air adalah bagian terkecil dari air yang masih mempunyai sifat sama dengan air. Begitupun pada gula pasir, partikel gula pasir adalah bagian terkecil dari gula pasir yang masih mempunyai sifat sama dengan gula pasir. Partikel gula pasir dinamakan molekul gula pasir. Molekul mempunyai ukuran yang sangat kecil. Bayangkan, sebutir pasir terdiri dari sekitar 1018 molekul. Molekul masih dapat dibagi menjadi bagian yang lebih kecil. Setiap molekul gula pasir terdiri dari 12 atom karbon yang berkaitan dengan 22 atom hydrogen dan 11 atom oksdigen. Molekul gula pasir masih dapat ‘dipecah’, tetapi sifat gula pasir akan hilang. Pemecahan molekul gula pasir akan menghasilkan tiga jenis atom, yaitu atom-atom karbon, hydrogen, dan oksigen.

Molekul airMolekul airMolekul airMolekul air ���� 12 atom karbon12 atom karbon12 atom karbon12 atom karbon ++++ 11 atom oksigen11 atom oksigen11 atom oksigen11 atom oksigen ++++22 atom hidrogen22 atom hidrogen22 atom hidrogen22 atom hidrogen Teori Atom DaltonTeori Atom DaltonTeori Atom DaltonTeori Atom Dalton Gagasan tentang partikel materi pertama kali dikemukakan oleh DemocritusDemocritusDemocritusDemocritus, seorang ahli filsafat Yunani, pada abad ke-4 SM.

KIMIA – Partikel Materi

2

Menurutnya, pembagian materi bersifat diskontinu, artinya jika suatu materi dibagi dan dibagi lagi, maka akhirnya diperoleh partikel terkecil yang sudah tidak dapat dibagi lagi. Partikel terkecil itu disebut atom (dalam bahasa Yunani berarti tak terbagi, a = tidak, tomos = terbagi). Menurut AristotelesAristotelesAristotelesAristoteles, pembagian materi bersifat kontinu, artinya pembagian dapat berlanjut tanpa batas. Selama + 22 abad pemahaman tentang partikel materi tidak berkembang. Baru pada tahun 1803, John John John John DaltonDaltonDaltonDalton, seorang guru di Inggris mengajukan suatu teori yang menegaskan materi bersifat diskontinu. Oleh Dalton, bagian terkecil dari materi disebut atom.

B.B.B.B. AtomAtomAtomAtom 1.1.1.1. PengertianPengertianPengertianPengertian

AtomAtomAtomAtom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang masih mempunyai sifat sama dengan unsur itu. Dengan kata lain, atom-atom adalah partikel unsur. Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai sifat yang sama, sedangkan atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula. Dengan demikian, jenis atom sama dengan jenis unsurnya. Atom mempunyai ukuran yang sangat kecil, sehingga sebatang paku besi dengan massa 3 gram terdiri dari 3 x 1023 butir atom (= 30 milyar triliun butir atom). Atom secara individu belum dapat diamati meskipun menggunakan alat pembesar yang paling besar. Yang sudah dapat diamati adalah susunan atom pada permukaan logam yaitu dengan menggunakan mikroskop elektron, dengan pembesaran hingga jutaan kali. Massa sebutir atom besi adalah sekitar 9,3 x 10-23 gram (= 0,000 000 000 000 000 000 000 093 gram), sedangkan massa sebutir atom aluminium adalah sekitar 4,5 x 10-23 gram (= 0, 000 000 000 000 000

KIMIA – Partikel Materi

3

000 000 045 gram). Untuk menghindari penggunaan bilangan-bilangan yang sangat kecil, para ahli menggunakan satuan massa khusus yang menyatakan massa sebuah atom, yaitu “satuan massa atomsatuan massa atomsatuan massa atomsatuan massa atom” disingkat smasmasmasma atau amu dalam bahasa Inggris (amu = atomic mass unit).

1 sma = 1,6 x 101 sma = 1,6 x 101 sma = 1,6 x 101 sma = 1,6 x 10----24242424 gramgramgramgram Jadi, jiika dinyatakan dalam satuan sma, massa satu atom besi sama dengan 56 sma dan massa satu atom aluminium sama dengan 27 sma. Atom yang paling ringan adalah atom hydrogen yaitu bermassa 1 sma.

2.2.2.2. Susunan AtomSusunan AtomSusunan AtomSusunan Atom Atom dibangun dari partikel yang lebih kecil lagi, yaitu protonprotonprotonproton, elektronelektronelektronelektron, dan neutronneutronneutronneutron yang disebut partikel subatompartikel subatompartikel subatompartikel subatom atau partikel dasarpartikel dasarpartikel dasarpartikel dasar.

Proton bermuatan positif (+1,6 x 10-19 C), massa 1 sma Elektron bermuatan negatif (-1,6 x 10-19 C), massa �

���� sma.

Muatan 1 proton sama dengan muatan 1 elektron, tetapi tandanya berbeda.

Neutron bersifat netral dengan massa 1 sma Sifat-sifat ketiga partikel subatom itu dapat digambarkan dengan tabel berikut:

PartikelPartikelPartikelPartikel LambangLambangLambangLambang MassaMassaMassaMassa (sma)(sma)(sma)(sma)

MuatanMuatanMuatanMuatan Relatif*Relatif*Relatif*Relatif* PenemuPenemuPenemuPenemu

ProtonProtonProtonProton p 1 +1 Goldstein/Rutherford ElektronElektronElektronElektron e 1

1840 -1 J.J. Thomson

NeutronNeutronNeutronNeutron n 1 netral J. Chadwick

KIMIA – Partikel Materi

4

Setelah ditemukannya partikel subatom, maka perbedaan antara atom yang satu dengan yang lain dapat dibedakan, yaitu pada perbedaan jumlah proton, elektron, dan neutron penyusunnya.

3.3.3.3. Nomor AtomNomor AtomNomor AtomNomor Atom Jumlah proton dalam suatu atom disebut nomor atom atau nomor proton. Jumlah proton merupakan suatu ciri khas dari suatu unsur. Artinya, atom suatu unsur memiliki nomor atom tertentu yang membedakannya dari atom unsur lain. Contohnya: - Hidrogen memiliki nomor atom= 1, semua atom hidrogen memiliki 1

proton. - Helium memiliki nomor atom= 2, semua atom helium memilki 2

proton. - Litium memilki nomor atom= 3, semua atom litium memiliki 3

proton. Atom merupakan partikel yang bersifat netral karena jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya. Jadi, nomor atom juga menyatakan jumlah elektron.

4.4.4.4. Nomor MassaNomor MassaNomor MassaNomor Massa Hasil penjumlahan proton dengan neutron dalam suatu atom disebut nomor massanomor massanomor massanomor massa. Karena massa elektron sangat kecil, maka massa atom ditentukan oleh massa proton dan neutronnya sedangkan massa elektronnya dapat diabaikan.

5.5.5.5. IsotopIsotopIsotopIsotop Atom-atom dari unsur yang sama ternyata dapat mempunyai jumlah neutron yang berbeda. Akibatnya, atom unsur yang sama ada yang

Nomor atom = Jumlah proton = Jumlah elektron

Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron

KIMIA – Partikel Materi

5

Jumlah neutron (n) = A

– Z

�

mempunyai massa yang berbeda. Atom-atom dari unsur yang sama, tetapi massanya berbeda disebut isotopisotopisotopisotop. Contohnya: Isotop karbon: C-12, C-13, dan C-14 Isotop nitrogen: N-14 dan N-15.

6.6.6.6. Notasi Komposisi AtomNotasi Komposisi AtomNotasi Komposisi AtomNotasi Komposisi Atom Jumlah proton, elektron, dan neutron dalam sebuah atom dinyatakan dengan lambing (notasi) sebagai berikut: Di mana, X = lambing atom = lambing unsur Z = nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron = p A = nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron = p + n Jadi,

7.7.7.7. Struktur AtomStruktur AtomStruktur AtomStruktur Atom Menurut teori atom modern, proton dan neutron berada di pusat atom yang disebut inti inti inti inti atomatomatomatom, sedangkan elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atomkulit atomkulit atomkulit atom. Jari-jari inti atom hanya sekitar 1/100.000 dari jari-jari atom. Namun demikian, sebagian besar massa atom terpusat pada intinya. Jadi, inti atom merupakan bagian yang padat dan bermuatan positif, sedangkan elektron dapat dibayangkan sebagai awan bermuatan negative yang menyelimuti inti atom. Susunan atom mirip dengan susunan tata surya. Matahari sebagai inti atomnya, sedangkan planet-planet sebagai elektron.

KIMIA – Partikel Materi

6

8.8.8.8. Konfigurasi ElektronKonfigurasi ElektronKonfigurasi ElektronKonfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron merupakan persebaran elektron pada kulit atom. Persebarannya mengikuti pola tertentu. Konfigurasi elektron nartrium misalnya, dapat ditulis sebagai berikut:

Na: 2 8 1 Berikut adalah aturan dasar pola persebaran elektron:

Pengisian dimulai dari kulit K, kemudian ke kulit L, dan seterusnya. Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n2n2n2n2222 (n= nomor

kulit, dimulai dari dalam). Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8.

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan beberapa contoh konfigurasi elektron.

Nomor Nomor Nomor Nomor AtomAtomAtomAtom Nama UnsurNama UnsurNama UnsurNama Unsur

Konfigurasi ElektronKonfigurasi ElektronKonfigurasi ElektronKonfigurasi Elektron KKKK LLLL MMMM

1111 Hidrogen 1 2222 Helium 2 3333 Litium 2 1 5555 Boron 2 3 9999 Fluorin 2 7 11111111 Natrium 2 8 1 12121212 Magnesium 2 8 2 15151515 Fosforus 2 8 5

KIMIA – Partikel Materi

7

9.9.9.9. Elektron ValensiElektron ValensiElektron ValensiElektron Valensi Jumlah elektron pada kulit terluar atom disebut eleeleeleelekkkktron valensitron valensitron valensitron valensi. Contoh: 6C : 2 4 17Cl : 2 8 7 Berarti, elektron valensi pada atom karbon adalah 4 dan pada klorin adalah 7. Elektron valensi memegang peranan ketika atom-atom bergabung dengan atom lain membentuk molekul atau ion.

C.C.C.C. IonIonIonIon Ion adalah atom atau kumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion yang bremuatan positif disebut kationkationkationkation, sedangkan ion yang bermuatan negatif disebut anionanionanionanion. Ion yang terdiri dari satu atom disebut ion tunggalion tunggalion tunggalion tunggal, sedangkan ion yang terdiri dari dua atom atau lebih disebut ionionionion poliatompoliatompoliatompoliatom. Perhatikan contoh berikut ini: Kation tunggal : Na+, K+, Mg2+, Al3+ Kation poliatom : NH4+ Anion tunggal : Cl-, Br-, S2-, N3- Anion poliatom : NO3-, SO42-, PO43+, OH- 1.1.1.1. Pembentukan IonPembentukan IonPembentukan IonPembentukan Ion

Salah satu perbedaan antara unsur logam dengan unsur nonlogam adalah kecendrungannya terhadap elektron. Unsur logamlogamlogamlogam cenderung melepasmelepasmelepasmelepas elektron, sedangkan unsur nonlogamnonlogamnonlogamnonlogam cenderung menyerapmenyerapmenyerapmenyerap elektron. Proses pelepasan dan penyerapan elektron dapat terjadi ketika suatu unsur logam direaksikan dengan unsur nonlogam. PelepasanPelepasanPelepasanPelepasan elektron akan menghasilkan ion positifion positifion positifion positif, sedangkan penyerapanpenyerapanpenyerapanpenyerapan elektron akan menghasilkan ion negatifion negatifion negatifion negatif.

KIMIA – Partikel Materi

8

2.2.2.2. Senyawa IonSenyawa IonSenyawa IonSenyawa Ion Senyawa ion adalah senyawa yang partikelnya berupa ion. Salah satu contoh senyawa ion adalah Natrium klorida. Senyawa itu terdiri dari ion Na+ dan Cl-. Ion-ion dikukuhkan oleh gaya tarik menarik listrik antar ion yang berbeda muatan. Gaya taik menarik ini disebut ikatikatikatikatan ionan ionan ionan ion. Untuk mengetahui apakah suatu zat tergolong senyawa ion atau bukan, kita harus mengetahui sifat-sifat senyawa ion, antara lain:

Berbentuk padat dengan titik lelh dan titik didih yang relatif tinggi. Rapuh (getas), dan Lelehannya dapat menghantar listrik.

Selain itu, senyawa ion juga dapat ditentukan berdasarkan rumus kimianya. Unsur logam pada umumnya termasuk senyawa ion. Beberapa contoh senyawa ion yaitu:

No.No.No.No. Nama SenyawaNama SenyawaNama SenyawaNama Senyawa Rumus Rumus Rumus Rumus KimiaKimiaKimiaKimia

KationKationKationKation AnionAnionAnionAnion

1111 Garam dapur (natrium klorida)

NaCl Na+ Cl-

2222 Soda kaustik (natrium hidroksida)

NaOH Na+ OH-

3333 Batu kapur (kalsium karbonat)

CaCO3 Ca2+ CO32+ 4444 Kapur sirih (kalsium

hidroksida) Ca(OH)2 Ca2+ OH-

D.D.D.D. MolekulMolekulMolekulMolekul Molekul adalah spesi (partikel) netral yang terdiri dari dua atau lebih atom, baik atom sejenis maupun atom yang berbeda jenis. Molekul yang terdiri dari atom sejenis disebut molekul unsurmolekul unsurmolekul unsurmolekul unsur, misalnya molekul oksigen.

KIMIA – Partikel Materi

9

Sedangkan molekul yang terdiri dari atom berbeda jenis disebut molekul molekul molekul molekul senyawasenyawasenyawasenyawa, misalnya molekul air. Atom-atom dalam satu molekul dikukuhkan oleh sutau gaya yang disebut ikatan kovalen. 1.1.1.1. Pembentukan MolekulPembentukan MolekulPembentukan MolekulPembentukan Molekul

Pada umumnya terbentuk dari unsur-unsur nonlogam. Perhatikan contoh berikut ini:

Molekul unsur: H2, O2, N2, Cl2, dan P4 Molekul Senyawa: H2O, CO2, CO, H2SO4, dan NH3

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa unsur nonlogam cenderung menarik elektron. Ketika unsur-unsur nonlogam saling direaksikan, maka keduanya akan saling menarik elektron, sehingga atom-atom tersebut menjadi terikat satu sama lain. Ikatan ini disebut ikatan ikatan ikatan ikatan kovalenkovalenkovalenkovalen.

2.2.2.2. Molekul UnsurMolekul UnsurMolekul UnsurMolekul Unsur Beberapa unsur nonlogam terdapat secara alami sebagai molekul, bukan sebagai atom yang berdiri sendiri, misalnya oksigen. Gas oksigen yang terdapat di udara terdiri dari molekul-molekul O2, karena oksigen lebih stabil dalam bentuk molekul daripada sebagai atom. Namun jika oksigen dipanaskan, maka akan terurai menjadi atom-atom oksigen. Unsur-unsur nonlogam lain yang berupa molekul antara lain:

Nama UnsurNama UnsurNama UnsurNama Unsur Lambing UnsurLambing UnsurLambing UnsurLambing Unsur Rumus MolekulRumus MolekulRumus MolekulRumus Molekul Hidrogen Nitrogen Oksigen Fluorin Klorin

Bromin

H N O F Cl Br

H2 N2 O2 F2 Cl2 Br2

KIMIA – Partikel Materi

10

Iodin Fosforus Belerang

I P S

I2 P4 S5

Jadi, unsur-unsur selain yang telah disebutkan di atas, yaitu unsur logam, terdiri dari atom-atom. Namun, atom-atom logam tidak berdiri sendiri, melainkan saling terikat satu dengan lainnya. Berbeda dengan molekul, atom-atom logam terikat sama kuatnya dengan beberapa atom di sekitarnya, dan tidak ada ikatan khusus seperti pada molekul.

3.3.3.3. Molekul SenyawaMolekul SenyawaMolekul SenyawaMolekul Senyawa Molekul senyawa terdiri dari dua atau lebih jenis atom. Contohnya molekul air (H2O), molekul ammonia (NH3), molekul metana (CH4).

4. Beberapa Molekul dalam Kehidupan SehariBeberapa Molekul dalam Kehidupan SehariBeberapa Molekul dalam Kehidupan SehariBeberapa Molekul dalam Kehidupan Sehari----harihariharihari a. Oksigen (O2)

Di udara, unsur oksigen berupa molekul diatomik, yaitu O2. Fungsi oksigen antara lain untuk melangsungkan reaksi pembakaran, termasuk reaksi pembakaran dalm tubuh kita. Kadar oksigen di udara adalah 21%.

b. Ozon (O3) Ozon merupakan bentuk lain dari oksigen dalam bentuk molekul triatomik yaitu O3. Ozon terdapat dalam lapisan atmosfer, yaitun pada lapisan stratosfer. Fungsi ozon adalah untuk menyerap radiasi sinar UV dari matahari. Ozon termasuk gas yang sangat reaktif. Jika ozon terdapat pada lapisan troposfer, maka akan menjadi racun bagi manusia dan kehidupan lainnya.

c. Air (H2O) Air merupakan zat yang paling penting bagi kehidupan manusia. Setiap molekul air terdiri dari dua atom hydrogen yang bergabung

KIMIA – Partikel Materi

11

dengan satu atom oksigen, sehingga rumus molekulnya ditulis H2O. Oleh karena kalor jenis air relative besar, maka panas dari matahari dapat diserap tanpa menyebabkan kenaikan suhu yang berarti.

d. Karbon dioksida (CO2) Karbon dioksida di udara kadarnya sekitar 0,035%. Karbon dioksida tersebut berasal dari proses pembakaran bahan bakar fosil, juga dari pernapasan. Tumbuhan hijua menyerap karbon dioksida pada proses fotosintesis.

e. Klorofluorokarbon (CFC) Klorofluorokarbon adalah sekelompok senyawa molekul yang mengandung unsure klorin (Cl), fluorin (F), dan karbon (C). Zat ini digunakan sebagai cairan pendingin dalam mesin pendingin, seperti kulkas dan AC. Molekul ini tidak beracun, tetapi sangat stabil, sehingga dapat meninggalkan lapisan troposfer dan mencapai lapisan stratosfer. Pada lapisan stratosfer, CFC bereaksi dengan ozon sehingga lapisan ozon menipis menghasilkan “lubang ozon”.