BAB 6.1. Partikel Dasar Atom

 

        Pengetahuan ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur secara langsung. Diameter atom diyakini sekira 30 sampai 150 pm. Dengan alat pembesar apapun, atom belum dapat diamati, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu yang dapat diukur, seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan yang lainnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling mutakhir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum dengan berbagai asumsi dan teorema.

• Partikel Subatom

         Atom dibangun oleh partikel-partikel subatom, yaitu elektron, proton, dan neutron. Proton dan neutron berada dalam inti atom, sedangkan elektron berada dalam ruang kebolehjadian di sekeliling inti atom. Ketiga macam partikel subatom ini tergolong partikel dasar penyusun atom, sebab atom-atom unsur dibentuk dari partikel-partikel tersebut.

Massa dan muatan partikel-partikel subatom

        Dalam menyatakan massa subatom, massa proton dan massa neutron dikukuhkan sama dengan satu, sedangkan massa elektron 1/1836 kali massa proton. Oleh karena massa elektron jauh lebih kecil dibandingkan massa proton, maka massa elektron dapat diabaikan terhadap massa proton.

        Untuk menyatakan muatan partikel subatom, muatan proton dikukuhkan sama dengan positif satu, sedangkan muatan elektron sama dengan proton tetapi berlawanan tanda, yaitu negatif satu. Neutron merupakan partikel subatom yang tidak bermuatan, massanya lebih besar sedikit dari massa proton.

• Penemuan Elektron

        Keberadaan dan sifat-sifat elektron diketahui berdasarkan percobaan sinar katoda yang dilakukan oleh Sir William Crookes pada tahun 1879. Dalam percobaannya, Crookes menggunakan alat yang disebut tabung sinar katoda (CRT) atau disebut juga tabung Crookes. Elektroda yang dihubungkan ke kutub negatif dari sumber listrik disebut katoda, sedangkan yang dihubungkan dengan kutub positif disebut anoda.

         Jika tabung dihubungkan dengan sumber arus searah bertegangan tinggi, maka dari katoda akan terpancar seberkas sinar yang bergerak menuju anoda. Sinar itu dinamakan sinar katoda sebab dipancarkan dari katoda. Sinar katoda memiliki sifat partikel (memiliki massa), sebab dapat memutar baling-baling yang dipasang pada jalannya berkas sinar katoda. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa sinar katoda memiliki massa dan muatan.

        Pada tahun 1897, Sir Joseph J. Thomson menemukan angka banding muatan elektron terhadap massa elektron, (e/m).

        Magnet yang dipasang pada alat menghasilkan medan magnet sebesar B dan memengaruhi gerakan elektron yang dipancarkan dari katoda menuju layar. Dengan kata lain, besarnya gaya magnet sama dengan gaya sentrifugal gerakan elektron, yakni:

Bev = (mv^2)/r   atau   e/m = v/rB

        Ketika medan listrik diterapkan, gaya yang ditimbulkan oleh medan listrik (Ee) akan mengimbangi gaya magnet (Bev), akibatnya:

Ee = Bev  atau  v = E/B

        Penggabungan diantara kedua persamaan diatas dapat diperoleh angka banding muatan-massa elektron sebesar:

e/m = E/(rB^2)

• Penemuan Proton

        Keberadaan proton dapat dibuktikan oleh Eugen Goldstein melalui percobaan yang serupa dengan tabung Crookes. Pada tabung tersebut, Goldstein membuat beberapa lubang pada katoda kemudian diisi gas hidrogen bertekanan rendah. Setelah dihubungkan dengan sumber arus listrik searah bertegangan tinggi, pada bagian belakang katoda terbentuk berkas sinar.

 

        Berdasarkan data percobaan angka banding  e/m menunjukkan bahwa angka banding e/m ion positif adalah 9,57 ×〖10〗^4 Cg^(-1). Harga ini merupakan harga e/m terbesar dari berbagai macam gas yang diteliti. Dengan demikian, disimpulkan bahwa ion positif hidrogen merupakan partikel dasar bermuatan positif dan dikenal dengan sebutan proton. Massa proton dapat dihitung dari angka banding  e/m  dan muatan proton, yaitu:

  m = e/(e/m) = (1,6 ×〖10〗^(-19) C)/(9,57 ×〖10〗^4 Cg^(-1) ) =11,16 ×〖10〗^(-24) g

• Penemuan Neutron

        Sejarah penemuan neutron tidak terlepas dari percobaan yang dilakukan oleh Geiger, Marsden, dan Rutherford yang meradiasi lembaran emas sangat tipis dengan sinar alfa (α). Sinar α adalah partikel bermuatan positif. Dalam percobaannya, Rutherford dan mahasiswanya menemukan gejala sebagai berikut:

1. Hampir semua partikel α diteruskan, ditunjukkan oleh banyaknya bercak hitam pada tabir ZnS yang dipasang di belakang lembaran emas. 
2. Sebagian kecil dari partikel α ada yang dipantulkan kembali dengan sudut pantul lebih besar dari 90o, ditunjukkan oleh adanya bercak hitam pada tabir ZnS yang dipasang di depan lembaran emas.

 

Percobaan hamburan partikel alfa oleh Rutherford

• Penemuan Nomor Atom dan Nomor Massa

        Berdasarkan hasil analisis spektograf massa, menunjukkan bahwa satu macam unsur terdiri dari atom-atom yang memiliki massa atom berbeda. Contoh, terdapat tiga jenis atom oksigen yaitu oksigen dengan massa 15,994 sma, 16,999 sma, dan 17,997 sma. Pembulatan ketiga bilangan ini dinyatakan sebagai nomor massa atom oksigen, yaitu 16, 17, 18. Jelas bahwa nomor atom adalah sifat khas atom yang membedakan dengan atom unsur lain. Jika nomor atom beda, unsur yang dibentuk juga beda, tetapi jika nomor massa beda, belum tentu unsur yang dibentuknya beda.

        Oleh karena atom oksigen memiliki nomor massa berbeda sedangkan nomor atom sama, maka ketiga atom tersebut dinamakan isotop dari atom oksigen, dan masing-masing atom oksigen dengan nomor massa tertentu disebut nuklida. Lambang (8^17)O digunakan untuk menunjukkan nuklida atom oksigen dengan 8 proton dan 9 neutron pada lambang nuklida, indeks bawah menyatakan nomor atom, dan indeks atas menyatakan nomor massa, yaitu menunjukkan jumlah proton dan neutron yang terdapat dalam inti. Istilah nuklida digunakan untuk menunjukkan jumlah neutron dan proton dalam suatu inti atom.

Disusun oleh :

Saiful Munajat 41614010001

Abdul Karim Hanif 41614010002

Ridho Sya'bana 41614010004

UNIVERSITAS MERCU BUANA TA. 2014/2015

• Sumber Referensi

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: Yrama Widiya

***