fbpx

Sifat Atom – 10 Sifat Dasar Atom (Nuklir, Massa, Ukuran, Momen magnetik, Aras energi…)

Sifat Atom

Semua materi terdiri dari partikel yang disebut atom. Berikut adalah sifat dasar atom:

  1. Atom tidak dapat dibagi dengan menggunakan bahan kimia. Mereka terdiri dari bagian-bagian, yang meliputi proton, neutron, dan elektron, tetapi sebuah atom adalah sebuah penyusun bahan kimia dasar materi.

  2. Setiap elektron memiliki muatan listrik negatif.

  3. Setiap proton memiliki muatan listrik positif. Muatan proton dan elektron yang sama besarnya, namun berlawanan tanda. Elektron dan proton tertarik satu sama lain.

  4. Setiap neutron adalah netral. Dengan kata lain, neutron tidak memiliki muatan dan tidak tertarik oleh elektron atau proton.

  5. Proton dan neutron mempunyai ukuran yang sama sebagai satu sama lain dan jauh lebih besar daripada elektron. Massa proton pada dasarnya adalah sama dengan neutron. Massa proton adalah 1.840 kali lebih besar dari massa elektron.

  6. Inti dari sebuah atom mengandung proton dan neutron. Inti membawa muatan listrik positif.

  7. Elektron bergerak di luar inti.

  8. Hampir semua massa atom berpusat pada intinya; hampir semua volume atom ditempati oleh elektron.

  9. Jumlah proton (juga dikenal sebagai nomor atom) menentukan unsur. Memvariasikan jumlah hasil neutron dalam isotop. Memvariasikan jumlah hasil elektron dalam ion. Isotop dan ion dari atom dengan sejumlah konstan proton adalah semua variasi dari unsur  tunggal.

  10. Partikel-partikel dalam atom terikat bersama oleh ikatan yang kuat. Secara umum, elektron lebih mudah untuk menambah atau melepaskan dari sebuah atom dari satu proton atau neutron. Reaksi kimia sebagian besar melibatkan atom atau kelompok atom dan interaksi antara elektron mereka.

 

Sifat Atom - 10 Sifat Dasar Atom (Nuklir, Massa, Ukuran, Momen magnetik, Aras energi...)

Sifat Atom – 10 Sifat Dasar Atom (Nuklir, Massa, Ukuran, Momen magnetik, Aras energi…). Sumber foto: Pixabay dan ilustrasi: PinterPandai

 

Sifat Atom pada nuklir

  • Berdasarkan definisi, 2 atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah neutron berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama.

  • Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll.

  • Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.

  • Dari sekitar 339 nuklida yang terbentuk secara alami di Bumi, 269 di antaranya belum pernah terpantau meluruh.

  • Pada unsur kimia, 80 dari unsur yang diketahui memiliki satu atau lebih isotop stabil. Unsur 4363, dan semua unsur lebih tinggi dari 83 tidak memiliki isotop stabil.

  • Dua puluh tujuh unsur hanya memiliki satu isotop stabil, manakala jumlah isotop stabil yang paling banyak terpantau pada unsur timah dengan 10 jenis isotop stabil.

 

Sifat Atom pada Massa

  • Karena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai nomor massa.

  • Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 × 10−27 kg.

  • Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom 1,007825 u.

  • Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan nomor massanya dikalikan satuan massa atom.

  • Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208, dengan massa sebesar 207,9766521 u.

  • Para kimiawan biasanya menggunakan satuan mol untuk menyatakan jumlah atom. Satu mol didefinisikan sebagai jumlah atom yang terdapat pada 12 gram persis karbon-12. Jumlah ini adalah sekitar 6,022 × 1023, yang dikenal pula dengan nama tetapan Avogadro. Dengan demikian suatu unsur dengan massa atom 1 u akan memiliki satu mol atom yang bermassa 0,001 kg. Sebagai contohnya, Karbon memiliki massa atom 12 u, sehingga satu mol karbon atom memiliki massa 0,012 kg.

Satuan massa atom

Satuan massa atom (bahasa Inggris: unified atomic mass unit, universal mass unit, atomic mass unit, u), sering disebut dalton atau Da, adalah sebuah satuan yang digunakan untuk mengukur massa sebuah atom, bukan massa jenis atom, dan bukan pula berat jenisnya. Satuan ini didefinisikan sama dengan 1/12 massa satu atom karbon-12 (carbon-12).

1 u = 1/NA gram = 1/(1000 NA) kg   (di mana NA adalah bilangan Avogadro)
1 u ≈ 1.66053886 × 10−27 kg ≈ 931.49 MeV/c2

 

Sifat Atom pada Ukuran

  • Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom.

  • Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri).

  • Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm.

  • Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop gaya atom.

  • Ukuran atom sangat kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon. Satu tetes air juga mengandung sekitar 2 × 1021 atom oksigen.

  • Intan satu karat dengan massa 2 × 10-4 kg mengandung sekitar 1022 atom karbon. Jika sebuah apel diperbesar sampai seukuran besarnya Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel awal tersebut.

Peluruhan radioaktif

Diagram ini menunjukkan waktu paruh (T½) beberapa isotop dengan jumlah proton Z dan jumlah proton N (dalam satuan detik).

Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhan radioaktif, menyebabkan inti melepaskan partikel ataupun radiasi elektromagnetik. Radioaktivitas dapat terjadi ketika jari-jari inti sangat besar dibandingkan dengan jari-jari gaya kuat (hanya bekerja pada jarak sekitar 1 fm).

Bentuk-bentuk peluruhan radioaktif yang paling umum adalah:

  • Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengan nomor atom yang lebih kecil.
  • Peluruhan beta, diatur oleh gaya lemah, dan dihasilkan oleh transformasi neutron menjadi proton, ataupun proton menjadi neutron. Transformasi neutron menjadi proton akan diikuti oleh emisi satu elektron dan satu antineutrino, manakala transformasi proton menjadi neutron diikuti oleh emisi satu positron dan satu neutrino. Emisi elektron ataupun emisi positron disebut sebagai partikel beta. Peluruhan beta dapat meningkatkan maupun menurunkan nomor atom inti sebesar satu.
  • Peluruhan gama, dihasilkan oleh perubahan pada aras energi inti ke keadaan yang lebih rendah, menyebabkan emisi radiasi elektromagnetik. Hal ini dapat terjadi setelah emisi partikel alfa ataupun beta dari peluruhan radioaktif.

Jenis-jenis peluruhan radioaktif

Jenis-jenis peluruhan radioaktif lainnya yang lebih jarang meliputi pelepasan neutron dan proton dari inti, emisi lebih dari satu partikel beta, ataupun peluruhan yang mengakibatkan produksi elektron berkecepatan tinggi yang bukan sinar beta, dan produksi foton berenergi tinggi yang bukan sinar gama

Tiap-tiap isotop radioaktif mempunyai karakteristik periode waktu peluruhan (waktu paruh) yang merupakan lamanya waktu yang diperlukan oleh setengah jumlah sampel untuk meluruh habis. Proses peluruhan bersifat eksponensial, sehingga setelah dua waktu paruh, hanya akan tersisa 25% isotop.
 

Sifat Atom pada Momen magnetik

Spin

Setiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengan nama spin. Spin beranalogi dengan momentum sudut suatu objek yang berputar pada pusat massanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalam satuan tetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memiliki spin ½ ħ, atau “spin-½”. Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitar inti atom selain memiliki spin juga memiliki momentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudut pula oleh karena spin nuklirnya sendiri.

Medan magnet

Medan magnet yang dihasilkan oleh suatu atom (disebut momen magnetik) ditentukan oleh kombinasi berbagai macam momentum sudut ini. Namun, kontribusi yang terbesar tetap berasal dari spin. Oleh karena elektron mematuhi asas pengecualian Pauli, yakni tiada dua elektron yang dapat ditemukan pada keadaan kuantum yang sama, pasangan elektron yang terikat satu sama lainnya memiliki spin yang berlawanan, dengan satu berspin naik, dan yang satunya lagi berspin turun. Kedua spin yang berlawanan ini akan saling menetralkan, sehingga momen dipol magnetik totalnya menjadi nol pada beberapa atom berjumlah elektron genap.

Pada atom berelektron ganjil seperti besi, adanya keberadaan elektron yang tak berpasangan menyebabkan atom tersebut bersifat feromagnetik (sebuah fenomena di mana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat).

Orbital-orbital atom

Orbital-orbital atom di sekeliling atom tersebut saling bertumpang tindih dan penurunan keadaan energi dicapai ketika spin elektron yang tak berpasangan tersusun saling berjajar. Proses ini disebut sebagai interaksi pertukaran. Ketika momen magnetik atom feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atom ini dapat menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi.

Bahan-bahan yang bersifat paramagnetik

Bahan-bahan yang bersifat paramagnetik (terjadi karena adanya medan magnet eksternal) memiliki atom dengan momen magnetik yang tersusun acak, sehingga tiada medan magnet yang dihasilkan. Namun, momen magnetik tiap-tiap atom individu tersebut akan tersusun berjajar ketika diberikan medan magnet.

Inti atom juga dapat memiliki spin. Biasanya spin inti tersusun secara acak oleh karena kesetimbangan termal. Namun, untuk unsur-unsur tertentu (seperti xenon-129), adalah mungkin untuk memolarisasi keadaan spin nuklir secara signifikan sehingga spin-spin tersebut tersusun berjajar dengan arah yang sama. Kondisi ini disebut sebagai hiperpolarisasi. Fenomena ini memiliki aplikasi yang penting dalam pencitraan resonansi magnetik.
 

Sifat Atom pada Aras-aras energi

  • Ketika suatu elektron terikat pada sebuah atom, ia memiliki energi potensial yang berbanding terbalik terhadap jarak elektron terhadap inti. Hal ini diukur oleh besarnya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom dan biasanya diekspresikan dengan satuan elektronvolt (eV).

  • Dalam model mekanika kuantum, elektron-elektron yang terikat hanya dapat menduduki satu set keadaan yang berpusat pada inti, dan tiap-tiap keadaan berkorespondensi terhadap aras energi tertentu. Keadaan energi terendah suatu elektron yang terikat disebut sebagai keadaan dasar, manakala keadaan energi yang lebih tinggi disebut sebagai keadaan tereksitasi.

  • Agar suatu elektron dapat meloncat dari satu keadaan ke keadaan lainnya, ia haruslah menyerap ataupun memancarkan foton pada energi yang sesuai dengan perbedaan energi potensial antar dua aras tersebut. Energi foton yang dipancarkan adalah sebanding dengan frekuensinya. Tiap-tiap unsur memiliki spektrum karakteristiknya masing-masing. Hal ini bergantung pada muatan inti, subkelopak yang terisi dengan elektron, interaksi elektromagnetik antar elektron, dan faktor-faktor lainnya.

Contoh garis absorpsi spektrum.

  • Ketika suatu spektrum energi yang berkelanjutan dipancarkan melalui suatu gas ataupun plasma, beberapa foton diserap oleh atom, menyebabkan elektron berpindah aras energi. Elektron yang tereksitasi akan secara spontan memancarkan energi ini sebagai foton dan jatuh kembali ke aras energi yang lebih rendah. Oleh karena itu, atom berperilaku seperti bahan penyaring yang akan membentuk sederetan pita absorpsi. Pengukuran spektroskopi terhadap kekuatan dan lebar pita spektrum mengizinkan penentuan komposisi dan sifat-sifat fisika suatu zat.

  • Pemantauan cermat pada garis-garis spektrum menunjukkan bahwa beberapa memperlihatkan adanya pemisahan halus. Hal ini terjadi karena kopling spin-orbit yang merupakan interaksi antara spin dengan gerak elektron terluar.

  • Ketika suatu atom berada dalam medan magnet eksternal, garis-garis spektrum terpisah menjadi tiga atau lebih komponen. Hal ini disebut sebagai efek Zeeman. Efek Zeeman disebabkan oleh interaksi medan magnet dengan momen magnetik atom dan elektronnya. Beberapa atom dapat memiliki banyak konfigurasi elektron dengan aras energi yang sama, sehingga akan tampak sebagai satu garis spektrum. Interaksi medan magnet dengan atom akan menggeser konfigurasi-konfigurasi elektron menuju aras energi yang sedikit berbeda, menyebabkan garis spektrum berganda.

  • Keberadaan medan listrik eksternal dapat menyebabkan pemisahan dan pergeseran garis spektrum dengan mengubah aras energi elektron. Fenomena ini disebut sebagai efek Stark.

 

Sifat Atom pada Valensi dan perilaku ikatan

  • Kelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebut sebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebut elektron valensi. Jumlah elektron valensi menentukan perilaku ikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atom cenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektron valensi terluar atom.

  • Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom ke atom lainnya, seperti yang terpantau pada natrium klorida dan garam-garam ionik lainnya. Namun, banyak pula unsur yang menunjukkan perilaku valensi berganda, atau kecenderungan membagi elektron dengan jumlah yang berbeda pada senyawa yang berbeda. Sehingga, ikatan kimia antara unsur-unsur ini cenderung berupa pembagian elektron daripada transfer elektron. Contohnya meliputi unsur karbon dalam senyawa organik.

  • Unsur-unsur kimia sering ditampilkan dalam tabel periodik yang menampilkan sifat-sifat kimia suatu unsur yang berpola. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang sama dikelompokkan secara vertikel (disebut golongan). Unsur-unsur pada bagian terkanan tabel memiliki kelopak terluarnya terisi penuh, menyebabkan unsur-unsur tersebut cenderung bersifat inert (gas mulia).

 

Sifat Atom pada Keadaan

Gambaran pembentukan kondensat Bose-Einstein.

  • Sejumlah atom ditemukan dalam keadaan materi yang berbeda-beda tergantung pada kondisi fisik benda, yakni suhu dan tekanan. Dengan mengubah kondisi tersebut, materi dapat berubah-ubah menjadi bentuk padat, cair, gas, dan plasma.

  • Dalam tiap-tiap keadaan tersebut pula materi dapat memiliki berbagai fase. Sebagai contohnya pada karbon padat, ia dapat berupa grafit maupun intan.

  • Pada suhu mendekati nol mutlak, atom dapat membentuk kondensat Bose-Einstein, di mana efek-efek mekanika kuantum yang biasanya hanya terpantau pada skala atom terpantau secara makroskopis.

  • Kumpulan atom-atom yang dilewat-dinginkan ini berperilaku seperti satu atom super.

 

Bacaan Lainnya

 

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan?
Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

 

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

 
Sumber bacaan: Chemistry Explained

                       
 
Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya


By | 2019-07-23T19:32:45+07:00 Juli 17th, 2019|IPA, Lainnya|0 Comments

Leave A Comment