Pengertian Atom, Ion dan Molekul

Atom, Molekul, dan Ion

A. Partikel Materi
Kita tahu bahwa segala materi di sekeliling kita, baik yang berupa zat tunggal maupun campuran, terdiri atas butir-butir kecil atau partikel. Zat tunggal terdiri atas sejenis partikel, sedangkan campuran terdiri atas dua atau lebih jenis partikel yang tercampur begitu saja tanpa reaksi kimia.Partikel materi dapat berupa atom, molekul, atau ion. Partikel materi tersebut mempunyai ukuran sangat kecil, sehingga hampir mustahil untuk mengamatinya. Namun, berkat kemajuan sains dan teknologi, saat ini telah berhasil ditemukan partikel paling kecil yang disebut quark atau dalam bahasa Indonesia disebut sebagai kuark. Anggapan bahwa atom  merupakan bola kecil yang kompak dan tidak dapat dipecahkan lagi menjadi partikel yang lebih sederhana ternyata tidak benar. Penemuan keradioaktifan oleh Antonie Henri Becquerel  ratusan tahun yang lalu telah membuktikan bahwa atom tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi, yaitu elektron (ditemukan oleh Joseph John Thomson), proton (ditemukan oleh Ernest Rutherford), dan neutron (ditemukan oleh James Chadwick). Satu atom, menurut ilmu kimia, terstruktur atas inti atom yang terdiri atas proton (bermuatan positif) dan neutron (netral), serta elektron yang  bermuatan negatif dan beredar mengelilingi inti dalam lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit dan orbital atom. Jumlah proton = jumlah elektron (karena atom bersifat netral) menunjukkan nomor atom. Jumlah  proton atau elektron + neutron menunjukkan bobot atom.

B. Apakah Atom dapat Dilihat?

Kita patut bersyukur kepada Tuhan bahwa berkat kemajuan teknologi, saat ini telah dapat dilakukan visualisasi partikel materi yang pernah dianggap sebagai partikel terkecil, yaitu atom. Visualisasi atom dilakukan dengan menggunakan sebuah mikroskop yang dikenal sebagai STM atau Scanning Tunneling Microscope. Melalui monitor komputer dapat dilihat visualisasi terhadap atom-atom yang diamati melalui STM. Atom-atom silikon-60 pada gambar di atas yang mula-mula terlihat sebagai bintik putih pada gambar sebelah kiri dapat terlihat secara individual di dalam gambar terkomputerisasi yang diperoleh dengan menggunakan mikroskop STM (Scanning Tunneling Microscope) pada gambar sebelah kanan. Mikroskop ini mampu memperbesar citra permukaan yang berskala atomik dengan cara mendeteksi aliran listrik yang mengalir dari permukaan tersebut menuju ujung logam pendeteksi. Sedemikian kecilnya  sebuah atom hingga beberapa gram unsur atau  senyawa dapat terdiri atas miliaran triliun atom. Misalnya, 58,5 gram Kristal  garam yang terdiri atas kurang lebih 600.000.000.000.000.000.000.000 (enam ratus miliar triliun) atom.

C. Atom

   

Alam semesta, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia sesungguhnya tersusun atas ratusan ribu hingga jutaan jenis materi. Materi-materi itu, jika diuraikan akan merupakan kombinasi dari atom atom. Democritus, seorang filsuf asal Yunani pada  abad IV SM, adalah pencetus gagasan tentang atom pertama kali. Pada masa itu ada dua pendapat mengenai pembagian materi. Menurut Democritus, pembagian materi bersifat diskontinu. Artinya, jika  suatu materi dibagi dan dibagi lagi maka akhirnya diperoleh partikel terkecil yang sudah tak dapat dibagi lagi. Partikel terkecil itu disebut atom, yang dalam bahasa Yunani berarti tak terbagi (a = tidak; tomos = terbagi). Pendapat lain dikemukakan oleh Aristoteles yang mengatakan bahwa pembagian materi bersifat kontinu, artinya pembagian dapat berlanjut tanpa batas. Pada tahun 1803, John Dalton, seorang ahli dalam bidang fisika dan kimia mengajukan suatu teori yang menegaskan  bahwa materi terdiri atas atom. Jadi, atom adalah bagian terkecil dari unsur. Atom bersifat  netral (tidak bermuatan listrik).Teori atom Dalton meliputi empat hal sebagai berikut: (1) Seluruh materi tersusun oleh partikel terkecil yang disebut atom. (2) Atom tidak dapat dibuat, dipecah, atau dibagi menjadi bagian kecil lainnya. (3) Atom unsur yang sama memiliki sifat dan massa yang sama. (4) Atom unsur yang berbeda memiliki sifat dan massa yang berbeda.

Pada tahap berikutnya, model atom benar-benar berkembang sampai pada konsep paling modern yang berlaku hingga saat ini bahwa atom adalah materi yang sekaligus bersifat gelombang seperti   yang diungkapkan oleh de Broglie. Atom memiliki diameter 10^-8 (0,00000001) cm, terdiri atas inti atom dan dikelilingi oleh elektron yang bergerak menurut orbit tertentu. Hampir semua massa atom  terpusat di inti atom yang berupa proton dan neutron, sementara jari-jari inti atom yang besarnya 10^-13 cm jika dibandingkan dengan jari-jari atom itu sendiri adalah 1: 100.000. Apabila kita misalkan inti atom adalah kelereng yang diameternya 1 cm maka kulit atom jaraknya akan menjadi 100.000 cm atau 1 km dari kelereng tersebut. Jadi, kita dapat membayangkan betapa berongganya atom yang kita kira pejal tersebut.

D. Partikel-partikel Subatom

1. Proton

Proton adalah partikel bermuatan positif yang terdapat di dalam inti atom. Proton dilambangkan dengan huruf p dan massanya adalah 1 sma (satuan massa atom). Muatan sebuah proton adalah +1 yang juga sebanding dengan 1,602 . 10-19 coulomb. Setiap unsur memiliki atom-atom tertentu dengan jumlah proton yang tidak sama. Misalnya, hidrogen jumlah protonnya adalah satu, lithium jumlah protonnya adalah tiga, natrium sebelas, dan sebagainya.

2. Neutron

Kata neutron berasal dari bahasa Latin neutral yang berarti tidak memiliki muatan. Lambang untuk neutron adalah n. Massa neutron setara dengan 1 sma (satuan massa atom). Sebagai contoh, helium memiliki neutron sebanyak 2, lithium memiliki neutron sebanyak 3, natrium memiliki neutron sebanyak 11, dan sebagainya.

3. Elektron

Partikel penyusun dengan massa paling ringan adalah elektron. Massa elektron hanya 1/1840 sma (satu per seribu delapan ratus empat puluh sma). Oleh karena itu, elektron dianggap tidak bermassa. Elektron memiliki muatan negatif yang setara dengan 1,602 .10^-19 C.

E. Molekul

Molekul adalah partikel netral yang terdiri atas dua atau lebih atom, baik atom sejenis maupun atom yang berbeda. Ada 2 jenis molekul, yaitu molekul monoatomik dan molekul poliatomik. Molekul monoatomik adalah molekul yang terdiri atas satu atom, misalnya molekul gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, dan Rn).Sedangkan molekul poliatomik adalah molekul yang terdiri atas lebih dari 1 atom. Molekul poliatomik yang terdiri atas atom sejenis disebut molekul unsur, sedangkan yang terdiri atas atom-atom yang berbeda disebut molekul senyawa. Molekul-molekul unsur dapat berupa diatomik seperti O2, N2, dan Cl2, atautetraatomik seperti P4, dapat juga berupa oktaatomik seperti S8. Dalam kehidupan sehari-hari, tanpa kita sadari kita sering menggunakan molekul unsur dan molekul senyawa tertentu.

F. Ion

Ion adalah atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Ion terdiri atas kation dan anion. Kation adalah ion yang bermuatan positif, sedangkan anion adalah ion yang bermuatan negatif. Kation dan anion bergabung dalam proporsi yang tertentu dan tetap untuk membentuk senyawa ionik yang netral.Garam dapur (natrium klorida) merupakan contoh bergabungnya  kation Na+ dengan anion Cl–. Senyawa yang terbentuk dari ion-ion disebut sebagai senyawa ionik. Kationdan anion bergabung dengan perbandingan tertentu untuk menghasilkan senyawa ionik yang netral. Agar dapat dihasilkan senyawa ionik yang netral, muatan negative  pada anion jumlahnya harus sama dengan muatan positif pada kation.

Atom 

Atom berasal dari bahasa Yunani atomos (a=tidak, tomos=terbagi). Jadi atom adalah bagian terkecil dari suatu materi yang sudah tidak dapat dibagi-bagi lagi.

Pemikiran tentang atom sudah ada sejak abad ke-4 Sebelum Masehi. Beberapa ilmuwan yang menyatakan pendapatnya tentang atom adalah Leucippus, Demokritus, Aristoteles, John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr, James Chadwick, Werner Heisenberg dan Erwin Schrodinger.

Menurut Leucippus dan Democritos adalah bahwa jika suatu zat atau bahan dibagimenjadi potongan-potongan yang lebih kecil terus menerus, itu akan berakhir sebagai partikel terkecil

Menurut Teori atom J.J Thomson, “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron” 
Model atom ini kemudian disebut sebagai “plum pudding model” yang di Indonesia lebih dikenal sebagai model roti kismis. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

atom thomson

Kelemahan: Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.


Menurut Teori atom Dalton, atom adalah bagian terkecil dari unsur yang sudah tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa. Menjelang abad ke-19, diketahui bahwa atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi-bagi lagi karena mengandung sejumlah partikel subatomik yaitu elektron, proton, dan netron. 
 
 Atom terdiri atas inti atom dan dikelilingi oleh elektron yang bergerak menurut orbit tertentu. Hampir semua massa atom terpusat di inti atom yang berupa proton dan neutron.

 Lambang sebuah atom ditulis sebagai berikut :
 
 Keterangan :
A : nomor massa 
Z : nomor atom

Nomor massa = jumlah poton + jumlah neutron

Nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron

Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom 

Ion 
Sebuah atom dikatakan netral jika jumlah proton sama dengan jumlah elektron. 
Jika suatu atom netral menangkap elektron, maka jumlah elektronnya akan menjadi lebih banyak dibandingkan dengan jumlah protonnya. Atom yang menangkap elektron ini dikatakan atom yang bermuatan negatif. 
Jika suatu atom netral melepaskan elektron, maka jumlah protonnya akan menjadi lebih banyak dibandingkan dengan jumlah elektronnya. Atom yang melepaskan elektron ini dikatakan bermuatan positif. 
Atom yang bermuatan listrik disebut ion. Ion positif disebut kation dan ion negatif disebut anion.
Ion merupakan atom atau gugus atom yang menerima atau melepas elektron.
Garam dapur (NaCl) merupakan contoh bergabungnya kation Na⁺ dengan anion Cl^-

Molekul

Jika kita memotong kentang hingga bagian yang paling kecil, kita akan menemukan bagian terkecil dari kentang yaitu senyawa karbohidrat/glukosa yang disebut molekul. Kata molekul berasal dari bahasa latin, moles yang artinya kecil.

Molekul  merupakan partikel terkecil dari suatu zat yang masih memiliki sifat-sifat zat tersebut. Molekul tersusun dari  minimal dua atom atau lebih. Molekul dapat tersusun dari atom-atom yang sejenis, tetapi dapat pula tersusun dari atom-atom yang tidak sejenis.
Molekul yang terdiri atas atom sejenis disebut molekul unsur,
Contoh molekul unsur :

1.    Gas hidrogen (H₂)

2.    Gas oksigen (O₂)

3.    Gas nitrogen (N₂)

4.    Gas Klorin (Cl₂)

5.    Iodin (I₂)

6.    Fosfor (P₄)

7.    Belerang (S₈) 

Contoh molekul senyawa :

1.    Natrium klorida (NaCl)

2.    Natrium hidroksida (NaOH)

3.    Asam sulfat (H₂SO₄) 

4.    Karbondioksida (CO₂)

5.    Amonia (NH₃)       

                 

No. atom	Nama	Lambang	Periode, Golongan	Massa (g/Mol)	Massa jenis (g/cm³) pada 20°C	Titik lebur (°C)	Titik didih (°C)	Tahun penemuan	Penemu
1	Hidrogen	H	1; 1	1,00794(7)2 3 4	0,084 g/l	-259,1	-252,9	1766	Cavendish
2	Helium	He	1; 18	4,002602(2)2 4	0,17 g/l	-272,2	-268,9	1895	Ramsay danCleve
3	Litium	Li	2; 1	6,941(2)2 3 4 5	0,53	180,5	1317	1817	Arfwedson
4	Berilium	Be	2; 2	9,012182(3)	1,85	1278	2970	1797	Vauquelin
5	Boron	B	2; 13	10,811(7)2 3 4	2,46	2300	2550	1808	Davy dan Gay-Lussac
6	Karbon	C	2; 14	12,0107(8)2 4	3,51	3550	4827	prasejarah	tak diketahui
7	Nitrogen	N	2; 15	14,0067(2)2 4	1,17 g/l	-209,9	-195,8	1772	Rutherford
8	Oksigen	O	2; 16	15,9994(3)2 4	1,33 g/l	-218,4	-182,9	1774	Priestly danScheele
9	Fluor	F	2; 17	18,9984032(5)	1,58 g/l	-219,6	-188,1	1886	Moissan
10	Neon	Ne	2; 18	20,1797(6)2 3	0,84 g/l	-248,7	-246,1	1898	Ramsay danTravers
11	Natrium	Na	3; 1	22,98976928(2)	0,97	97,8	892	1807	Davy
12	Magnesium	Mg	3; 2	24,3050(6)	1,74	648,8	1107	1755	Black
13	Alumunium	Al	3; 13	26,9815386(8)	2,70	660,5	2467	1825	Oersted
14	Silikon	Si	3; 14	28,0855(3)4	2,33	1410	2355	1824	Berzelius
15	Fosfor	P	3; 15	30,973762(2)	1,82	44 (P4)	280 (P4)	1669	Brand
16	Belerang	S	3; 16	32,065(5)2 4	2,06	113	444,7	prasejarah	tak diketahui
17	Klor	Cl	3; 17	35,453(2)2 3 4	2,95 g/l	-34,6	-101	1774	Scheele
18	Argon	Ar	3; 18	39,948(1)2 4	1,66 g/l	-189,4	-185,9	1894	Ramsay danRayleigh
19	Kalium	K	4; 1	39,0983(1)	0,86	63,7	774	1807	Davy
20	Kalsium	Ca	4; 2	40,078(4)2	1,54	839	1487	1808	Davy