Konsep Partikel Materi - IPA kelas VIII

Konsep Partikel Materi

Materi meliputi zat murni (zat tunggal) dan campuran. Dua atau lebih zat murni dapat bercampur di antara satu dan lainnya membentuk suatu campuran tanpa kehilangan masing-masing sifatnya. Dengan demikian, komponen-komponen yang terdapat dalam suatu campuran dapat dipisahkan kembali satu sama lainnya dengan menggunakan cara-cara fisika, seperti penyaringan, distilasi, kristalisasi, sublimasi, dan kromatografi.

Partikel Materi (Atom, Ion, dan Molekul)

Berbeda dengan campuran, zat murni tidak dapat dipisahkan menjadi materi yang lebih sederhana dengan menggunakan cara-cara fisika. Zat murni selanjutnya dapat dikelompokkan menjadi unsur dan senyawa. Senyawa merupakan gabungan dari dua atau lebih unsur yang terbentuk melalui reaksi kimia. Dengan demikian, hasil gabungan tersebut merupakan zat baru.

Partikel terkecil dari suatu benda tak dapat kita amati secara langsung dengan mata bahkan dengan bantuan mikroskop paling canggih sekalipun. Jadi sampai saat ini, para ahli ilmu pengetahuan alam belum ada yang mengetahuinya. Namun, mereka telah berupaya mengembangkan beragam model dari bentuk partikel terkecil suatu zat berdasarkan data yang mereka kumpulkan.

Setiap zat yang berbeda mengandung komposisi partikel terkecil yang berbeda pula. Misalnya, logam besi disusun oleh partikel-partikel terkecil yang berbeda dengan partikel-partikel terkecil yang menyusun kalsium. Contoh lainnya, air mengandung partikel-partikel terkecil yang berbeda dengan partikel-partikel terkecil yang menyusun garam dapur. Begitu banyak ragam partikel-partikel terkecil yang ada di alam sesuai dengan beragamnya zat yang ada di alam. Untuk mempermudah mempelajarinya, para ahli telah mengelompokkan partikel-partikel terkecil yang menyusun berbagai macam zat ke dalam tiga golongan, yaitu atom, molekul, dan ion.

I.   Atom.

A.   Atom menurut Democritus.

Keberadaan partikel terkecil yang menyusun materi, diajukan kali pertama oleh dua orang ahli filsafat Yunani, yaitu Leucippus dan Democritus (463-370 SM). Kedua orang tersebut menyatakan bahwa semua materi disusun oleh partikel-partikel yang sangat kecil sekali dan tak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut atom. Atom berasal dari bahasa Yunani, yakni atomos (a berarti tidak dan tomos berarti terbagi), tidak terpotong, tidak dapat dibagi atau tidak dapat dibelah.

B.   Teori Atom Dalton (Model Atom Bola Pejal).

   Berdasarkan berbagai fenomena yang ada, John Dalton (1766–1844) yang merupakan seorang kimia dari Inggris, pada 1808 mengajukan pemikiran tentang partikel terkecil yang menyusun materi tersebut. Adapun intisari dari pemikiran John Dalton mengenai atom tersebut, yaitu:  

    - Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibagi lagi.

    - Atom tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.

   - Suatu atom dari unsur yang sama mempunyai massa, sifat, dan ukuran yang sama.

   - Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai massa yang sama, sifat, dan ukuran yang berbeda.

   - Atom suat zat tidak dapat diubah menjadi atom zat lain.

- Suatu senyawa merupakan hasil reaksi antara atom-atom unsur penyusunnya.
   

Pemikiran dari Dalton mengenai atom di atas dikenal dengan istilah model atom Dalton yang digambarkan model bola pejal.

Model Atom Bola Pejal

C.   Teori Atom J. J. Thomson (Model Atom Roti Kismis).

Penemuan dan hasil eksperimen elektron oleh J. J. Thomsonpada awal abad ke-20 menyempurnakan teori atom Dalton.

Teori atom menurut J.J. Thomson: 
- Atom berbentuk bola pejal yang bermuatan positif dan mengandung sejumlah elektron bermuatan negatif yang tersebar di seluruh zat atom. 
- Jumlah muatan positif dalam atom sama dengan jumlah muatan negatif elektron sehingga secara keseluruhan muatan atom adalah netral.

 

Model Atom Roti Kismis

D.   Teori Atom Rutherford (Model Atom Rutherford).

Ernest Rutherford pada tahun 1911 mengemukakan teorinya tentang susunan atom untuk menyempurnakan teori atom J. J. Thomson. Untuk membuktikan teorinya di dalam laboratorium Rutherford, Geoger, dan Marsder mengadakan suatu percobaan dengan menembakkan partikel-partikel alpa pada suatu lempengan emas yang sangat tipis, yaitu setebal 0,01 mm atau kira-kira setebal 200 atom. Apabila model atom Thomson itu benar, maka partikel-partikel alpa tidak akan dihamburkan pada saat mengenai lempengan emas.

Percobaan Rutherford

Ternyata partikel-partikel alpa yang digunakan dalam percobaan itu tidak seluruhnya dapat menembus lempengan emas secara lurus, tetapi beberapa di antaranya ada yang dibelokkan, bahkan ada yang dikembalikan dengan membentuk sudut antara 90o sampai 120o. Hal ini menunjukkan bahwa muatan positif dari atom tidak menyebar, tetapi mengumpul pada suatu tempat dalam tiap-tiap atom, sehingga dapat menghamburkan partikel-partikel alpa pada saat menumbuk atom-atom tersebut. Percobaan inilah yang mendorong Rutherford pada tahun 1911 untuk menyusun model atom yang baru.

Berdasarkan percobaan tersebut, Rutherford membuat kesimpulan sebagai berikut: 

-  Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong atau hampa 

   - Atom memiliki inti atom yang merupakan pusat atom dan bermuatan positif - Elektron-elektron yang bermuatan negatif bergerak mengelilingi inti.

Model Atom Rutherford

E.   Teori Atom Niels Bohr (Model Atom Niels Bohr).

Niels Bohr menyusun model atom berdasarkan model atom Rutherford dan teori kuantum. Pada tahun 1913, Niels Bohr mengajukan suatu model atom untuk menerangkan fakta tentang spektrum atom hidrogen.

Niels Bohr membuat kesimpulan sebagai berikut:

   - Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif.

     - Elektron-elektron tersebut mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan dengan tingkat-tingkat energi tertentu tanpa memancarkan atau menyerap energi.

    - Elektron-elektron dapat berpindah dari lintasan dalam ke lintasan luar dengan menyerap energi, sebaliknya elektron berpindah dari lintasan luar ke lintasan dalam dengan melepas energi. 

    - Lintasan elektron mempunyai tingkat energi tertentu. Semakin jauh lintasan elektron dari inti, semakin tinggi tingkat energinya.

Model Atom Bohr

F.   Penulisan Notasi Atom.

Menurut Dalton, atom-atom suatu unsur yang sama memiliki sifat yang sama, dan atom-atom unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda. Berdasarkan penyelidikan, hal tersebut disebabkan adanya partikel-partikel penyusun atom, yaitu elektron, proton dan neutron.

Proton dan neutron adalah partikel-partikel penyusun inti atom (nukleus), sedangkan elektron adalah partikel yang mengelilingi inti atom dalam lintasan seperti yang digambarkan digambarkan dalam model atom Borhr.

Sifat-sifat masing-masing partikel tersebut di berikan pada tabel berikut:

Lambang Atom

Sebuah atom dapat dituliskan dalam lambang tertentu. Aturan penulisan lambang sebuah atom adalah sebagai berikut :

Penulisan Lambang Atom:

dimana :

X = Lambang unsur yang disusun oleh atom

A = Nomor massa atom

Z = Nomor atom

Nomor Masa Atom

Nomor massa atom (A) menyatakan jumlah proton dan neutron di dalam inti atom, sedangkan nomor atom (Z) menyatakan jumlah proton di dalam inti atom. Nomor atom juga menyatakan jumlah elektron yang beredar mengelilingi inti atom. Bila jumlah neutron dalam inti dilambangkan dengan N, maka :

A = Z + N

Dimana :

A = Nomor Massa Atom = Proton + Neutron

Z = Nomor atom = Jumlah Proton = Jumlah Elektron

Atom memiliki sifat yang netral. Oleh karena itu, jumlah proton harus sama dengan jumlah elektron. Dengan demikian, nomor atom menunjukkan pula jumlah elektron yang ada dalam atom itu.

Nomor atom = Jumlah proton dalam inti atom

= Jumlah elektron dalam inti atom

Sebagai contoh, atom karbon memiliki nomor massa 12 dan nomor atom 6.

Tentukan:

a. aturan penulisan dari atom karbon tersebut

b. jumlah proton

c. jumlah elektron

d. jumlah neutron

Jawab:

a. Aturan penulisan dari atom karbon adalah C karena atom karbon memiliki nomor massa (A) = 12 dan nomor atom (Z) = 6.

b. Jumlah proton (Z) = 6.

c. Jumlah elektron (Z) = 6.

d. Jumlah neutron = nomor massa (A) – nomor atom (Z) = 12 – 6 = 6

Nomor massa atom menunjukkan jumlah proton dan neutron di dalam inti atom, sedangkan nomor atom menunjukkan jumlah elektron yang beredar mengelilingi inti atom.

Dengan mengetahui nomor atom dan nomor suatu atom, kita dapat mengetahui jumlah proton, elektron dan neutron-nya.

a.   Notasi Atom pada Atom Netral.

Jumlah proton     = jumlah elektron = nomor atom

Nomor massa     = proton + neutron

Jumlah neutron   = nomor massa – jumlah proton

                        = nomor massa – nomor atom

b.   Notasi Atom pada Atom Bemuatan Positif (Kation).

Jumlah proton     = nomor atom

Jumlah elektron  = nomor atom – jumlah muatan

Jumlah neutron   = nomor massa – nomor atom

c.   Notasi Atom pada Atom Bemuatan Negatif (Anion).

Jumlah proton     = nomor atom

Jumlah elektron  = nomor atom + jumlah muatan

Jumlah neutron   = nomor massa – nomor atom

II.   Molekul.

Molekul adalah gabungan dua atom atau lebih, baik yang berasal dari atom yang sama atau berbeda.

Banyak partikel terkecil dari suatu zat di alam yang bukan atom, melainkan gabungan dari dua atau lebih atom unsur, baik dari unsur yang sama maupun berbeda.

Molekul terbagi menjadi dua jenis, yaitu molekul unsur dan molekul senyawa.

    a. Molekul Unsur

Jika atomnya berasal dari unsur yang sama.

b. Molekul Senyawa

           Jika suatu molekul tersusun atas dua atau lebih atom dari unsur yang
        yang berbeda.

Harap diingat:

-      Atom                 : bagian terkecil dari unsur.

-      Molekul unsur     : tersusun dari atom-atom sejenis.

-      Molekul senyawa : tersusun dari atom-atom berbeda.

a.   Cara Membaca Rumus Kimia Senyawa.

Contoh:

·         2N artinya              : 2 atom nitrogen

N­₂ artinya               : 1 molekul unsur nitrogen yang terdiri dari 2 atom

                               nitrogen

·         2N­₂ artinya             : 2 molekul unsur nitrogen yang masing-masing

   terdiri dari 2 atom nitrogen

·         2NaCl artinya          : 2 molekul senyawa garam dapur (NaCl)

·         3H₂O artinya           : 3 molekul senyawa air (H₂O)

·         4CH₄ artinya           : 4 molekul senyawa metana (CH₄)

b.   Cara Menghitung Jumlah Atom dalam Senyawa

Contoh:

·         Dalam 2H₂SO₄, terdapat 4 atom, 2 atom S, dan 8 atom O.

·         Dalam 3Na₂CO₃, terdapat 6 atom Na, 3 atom C, dan 9 atom O.

·         Dalam 2Ba(OH)₂, terdapat 2 atom Ba, 4 atom O, dan 4 atom H.

III.   Ion.

Ion adalah suatu atom atau kumpulan atom yang bermuatan listrik.

Ion terbagi atas dua jenis, yaitu anion dan kation.

1.   Anion

Anion disebut juga ion bermuatan negatif. Anion terbentuk jika suatu atom nonlogam menangkap elektron.

Contoh:

·         Bila atom bromin menangkap sebuah elektron, akan terbentuk ion bromida.

Br + 1e^- --> Br^‑

·         Bila atom sulfur menangkap dua buah elektron, akan terbentuk ion sulfida.

S + 2e^- --> S^2-

2.   Kation.

Kation disebut juga ion bermuatan positif. Kation terbentuk jika suatu atom logam atau kelompok atom melepas elektron.

Contoh:

·     Bila atom kalium melepas satu elektron, akan terbentuk ion kalium bermuatan 1 positif.

K --> K⁺ + e^-

·    Bila atom barium melepas dua elektron, akan terbentuk ion barium bermuatan 2 positif.

Ba --> Ba²⁺ + 2e^-

·   Bila atom alumunium melepas tiga elektron, akan terbentuk ion alumunium bermuatan 3 positif.

Al --> Al³⁺ + 3e^-