A.Partikel Penyusun Atom
Sebelum ilmu Kimia berkembang, para filsafat Yunani Kuno sudah mengenal
istilah atom. Menurut pandangannya, atom adalah partikel terkecil yang
membangun materi. Dengan teknologi modern, atom dapat diurai menjadi
partikel-partikel yang lebih kecil, dinamakan partikel subatom, yaitu
elektron, proton, dan neutron.
1.Penemuan Elektron
Keberadaan elektron dapat diketahui berdasarkan percobaan sinar katode
(Sir William Crookes, 1879). Dalam percobaannya, Crookes menggunakan
alat yang disebut tabung sinar katode atau disebut juga tabung Crookes
(lihat Gambar 1.1).
Jika tabung Crookes dihubungkan dengan sumber
arus searah tegangan tinggi maka katode akan memancarkan berkas sinar
menuju anode. Sinar itu dinamakan sinar katode. Sinar katode memiliki
massa. Hal ini dapat dilihat dengan memutarnya baling-baling yang
dipasang pada jalannya berkas sinar katode (Gambar 1.1). Pengamatan lain
menunjukkan, sinar katode
dapat dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub positif listrik. Hal
ini membuktikan bahwa sinar katode memiliki muatan negatif (perhatikan
Gambar 1.2).
Berdasarkan fakta tersebut, apa yang dapat Anda simpulkan? Stoney
menamakan sinar katode dengan istilah elektron. Dengan demikian,
elektron memiliki massa dan bermuatan negatif. Jika bahan katode diganti
dengan logam lain selalu dihasilkan sinar katode yang sama. Hal ini
membuktikan bahwa sinar katode atau elektron merupakan partikel dasar
penyusun materi.
2.Penemuan Proton
Keberadaan proton dibuktikan melalui percobaan tabung Crookes yang
dimodifikasi (perhatikan Gambar 1.3). Tabung Crookes diisi gas hidrogen
dengan tekanan rendah. Percobaan ini dikembangkan oleh Eugen Goldstein.
Jika tabung Crookes dihubungkan dengan sumber arus listrik di bagian
belakang katode yang dilubangi maka akan terbentuk berkas sinar.
Goldstein menamakan sinar itu sebagai sinar terusan. Oleh karena sinar terusan bergerak menuju katode maka disimpulkan
bahwa sinar terusan bermuatan positif. Menurut Goldstein, sinar terusan
tiada lain adalah ion hidrogen. Ion ini terbentuk akibat gas hidrogen
bertumbukan dengan sinar katode.
Oleh karena ion hidrogen hanya mengandung satu proton maka disimpulkan
bahwa sinar positif adalah proton. Penggantian gas hidrogen oleh gas
lain selalu dihasilkan sinar yang sama dengan sinar terusan yang
dihasilkan oleh gas hidrogen. Hal ini dapat membuktikan bahwa setiap
materi mengandung proton sebagai salah satu partikel penyusunnya.
3.Penemuan Neutron
Keberadaan neutron dalam atom ditemukan oleh J. Chadwick melalui
percobaan penembakan unsur berilium oleh partikel alfa kecepatan tinggi.
Dari percobaan tersebut, terbentuk partikel yang tidak dipengaruhi
medan magnet dan dapat bertumbukan dengan parafin (Gambar 1.4). Partikel
alfa adalah partikel bermuatan positif yang dipancarkan oleh unsur
radio aktif.
Data percobaan menunjukkan bahwa sinar yang keluar dari target berilium
tidak dipengaruhi oleh medan magnet. Ketika sinar yang keluar dari
target berilium menumbuk parafin, proton akan keluar dari parafin dengan
kecepatan tinggi. Chadwick menyimpulkan bahwa partikel yang keluar dari
unsur berilium tidak bermuatan dan memiliki massa hampir sama dengan
massa proton. Partikel tersebut dinamakan neutron.
B.Nomor Atom dan Nomor Massa
Apakah yang dimaksud dengan nomor atom dan nomor massa? Kedua besaran
ini menyatakan identitas suatu atom untuk membedakan dengan atom-atom
lain.
1.Nomor Atom
Jika suatu anode disinari dengan sinar katode akan dihasilkan sinar-X
dengan panjang gelombang bergantung pada jumlah proton dalam atom logam
yang dijadikan anode (Gambar 1.6). Panjang gelombang sinar-X menurun
dengan bertambahnya jumlah proton dalam atom logam. Pada percobaan lain,
Moseley menemukan bahwa jumlah proton berbanding lurus dengan nomor
atom. Jika jumlah proton bertambah satu satuan maka nomor atom unsur
tersebut juga bertambah satu satuan.
2.Nomor Massa
Berdasarkan hasil percobaan spektograf massa diketahui bahwa satu macam unsur terdiri atas atom-atom dengan massa berbeda.
Contoh:
Unsur karbon terdiri atas atom-atom dengan massa: 12, 13, 14. Ketiga
bilangan ini dinamakan nomor massa dari atom karbon (nomor atomnya sama,
yaitu 6). Di dalam atom hanya ada proton, elektron, dan neutron. Pada
atom netral, jumlah proton sama dengan elektron. Oleh karena atom karbon
hanya memiliki satu nomor atom maka yang membedakan massa atom adalah
neutron.
C.Isotop, Isobar, dan Isoton
Oleh karena atom-atom suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang
berbeda maka diperlukan suatu istilah untuk menyatakan hubungan nomor
atom dan nomor massa atom-atom.
1.Isotop
Pada pembahasan sebelumnya, dijelaskan bahwa atom karbon memiliki nomor
massa berbeda, sedangkan nomor atomnya sama. Untuk ketiga atom karbon
itu dinamakan isotop. Isotop suatu atom memiliki sifat dan fisika yang
sama.