Materi dan Atom

Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari bagaimana benda atau materi di alam raya dapat diubah dari bentuk yang ada dengan sifat-sifat tertentu menjadi bentuk-bentuk lain dengan sifat-sifat yang berbeda. (H.Petrucci, 1985)

A. Materi

1. Pengertian dan sifat materi

Materi adalah setiap objek atau bahan yang membutuhkan ruang, yang jumlahnya diukur oleh suatu sifat yang disebut massa. Semua benda (besar atau kecil) terbentuk dari materi. Materi terbagi menjadi dua kategori: fisis dan kimiawi.

Sifat-sifat dan perubahan fisis. Warna, kilap, dan kekerasan adalah beberapa sifat fisis yang dapat digunakan untuk menerangkan penampilan sebuah objek. Suatu proses perubahan penampilan dari suatu objek dengan identitas dasar tak berubah, disebut perubahan fisis.

Sifat-sifat dan perubahan kimiawi. Perubahan kertas, pengkaratan besi, dan pembungkusan kayu adalah perubahan-perubahan yang tidak hanya mencangkup fisis, tetapi juga identitas dasar. Dalam perubahan kimiawi suatu contoh materi diubah secara sempurna menjadi bahan yang berbeda. Jenis perubahan-perubahan kimia yang dialami suatu bahan ditentukan oleh sifat-sifat kimiawinya. (H.Petrucci, 1985)

2. Perbedaan materi

a. Beda Susunan Materi

Besi tersusun dari unsur Fe.

Kayu tersusun dari unsur C, H, dan O

b. Beda Sifat Materi

Bersifat Korosif.

Bersifat tidak korosif.

c. Beda Struktur Materi

Struktur intan adalah kovalen antar C.

Struktur grafit adalah ikatan kovalen rongga.

B. Atom

Pengertian Atom

Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, di mana partikel-partikel ini tidak bisa dibagi lebih lanjut. Filosof Yunani Democritus (kira-kira 460-370 SM) menyatakan bahwa partikel ini berada pada gerakan yang konstan, tetapi dapat bergabung membentuk suatu kombinasi. Menurut dugaan, sifat-sifat tertentu dari suatu bahan diakibatkan oleh perbedaan ukuran, bentuk, dan susunan partikel-partikelnya. Partikel- partikel kecil ini⸺ yang menyusun semua materi⸺ dinamakan atom. [ atomos (a, tidak dan tomos, memotong)⸺ tidak terpotong, tidak dapat dibagi]. (H.Petrucci, 1985)

Perkembangan Teori Atom

1) Teori Atom Dalton

a. Model Atom Dalton

Pada tahun 1803, seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris, John Dalton (1766 – 1844), menyampaikan gagasannya tentang model atom. Model atom menurut Dalton adalah sebagai berikut.

• Suatu unsur tersusun atas atom, yaitu partikel-partikel terkecil yang menyerupai bola pejal dan bersifat identik, serta tidak dapat dibagi lagi.

• Atom-atom dari unsur yang sama akan memiliki berat, ukuran, serta bentuk yang sama (identik). Atom-atom dari unsur berbeda akan memiliki sifat yang berbeda.

• Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

• Dua atom unsur atau lebih dapat bergabung membentuk senyawa.

b. Kelebihan Teori Atom Dalton

Teori atom Dalton dapat digunakan untuk menjelaskan hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (hukum Proust) yang berkaitan dengan massa suatu zat. Hukum Lavoisier menyatakan bahwa massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama, sedangkan hukum Proust menyatakan bahwa perbandingan massa unsur-unsur suatu zat adalah tetap.

c. Kelemahan Teori Atom Dalton

Kelemahan teori atom Dalton dapat diketahui dari munculnya penemuan-penemuan atau teori-teori berikut.

• Atom tersusun atas partikel yang lebih kecil lagi yaitu subatom yang terdiri atas proton, neutron, dan elektron.

• Atom-atom dari unsur yang sama dapat memiliki massa yang berbeda (isotop).

• Atom dari suatu unsur dapat berubah menjadi unsur lain melalui reaksi nuklir.

2) Teori Atom Thomson

a. Model Atom Thomson

Pada tahun 1879, J.J. Thomson (1856-1940), menyampaikan gagasannya tentang model atom. Model atom menurut Thomson adalah sebagai berikut.

• Atom merupakan partikel kecil menyerupai bola pejal yang bermuatan positif dan di dalamnya terdapat elektron-elektron bermuatan negatif yang tersebar merata.

• Model atom Thomson diumpamakan seperti roti kismis. Roti diibaratkan sebagai bola pejal dan kismis yang tersebar merata sebagai elektron-elektronnya.

b. Kelebihan Teori Atom Thomson

Teori atom Thomson berhasil menyempurnakan teori atom Dalton, yaitu dalam atom terdapat partikel lain yang lebih kecil dengan muatan negatif yang disebut elektron.

c. Kelemahan Teori Atom Thomson

Kelemahan teori atom Thomson dapat diketahui dari hasil percobaan Rutherford yang menyatakan bahwa elektron-elektron dalam atom bergerak dalam lintasan tertentu. Sementara teori atom Thomson hanya mampu menjelaskan bahwa elektron-elektron tersebar merata dalam atom dan tidak bergerak.

3) Teori Atom Rutherford

Pada tahun 1909, Ernest Rutherford (1871-1937), ilmuwan asal Selandia Baru menyampaikan gagasannya tentang model atom yang didasarkan pada percobaan penembakan sinar alfa. Hasil percobaan tersebut menghasilkan model atom Rutherford sebagai berikut.

a. Model Atom Rutherford

• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektronelektron yang bergerak pada lintasannya.

• Hampir seluruh massa atom berasal dari massa intinya.

• Atom bersifat netral sehingga jumlah elektron sama dengan jumlah muatan inti atom.

b. Kelebihan Teori Atom Rutherford

Teori atom Rutherford sudah mampu menjelaskan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada orbit/lintasan tertentu.

c. Kelemahan Teori Atom Rutherford

Teori atom Rutherford bertentangan dengan teori Maxwell, yaitu jika elektron bergerak mengelilingi inti atom dan memancarkan energi, maka lama-kelamaan energi elektron akan berkurang. Hal ini mengakibatkan gaya tarik inti menguat sehingga elektron akan jatuh ke inti. Jadi, kelemahan teori atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak tertarik dan jatuh ke inti atom.

4) Teori Atom Niels Bohr

a. Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913, Niels Bohr (1885-1962), ilmuwan asal Denmark menyampaikan gagasannya tentang model atom. Model atom menurut Bohr adalah sebagai berikut.

• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektronelektron bermuatan negatif yang bergerak pada lintasannya (kulit atom).

• Pada keadaan stasioner, energi elektron bersifat konstan sehingga lintasan elektron tetap dan elektron tidak jatuh ke inti.

• Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit lainnya dengan pemancaran atau penyerapan energi. Jika elektron berpindah dari kulit yang lebih dalam ke kulit yang lebih luar, maka akan disertai penyerapan energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari kulit yang lebih luar ke kulit yang lebih dalam, maka akan disertai pemancaran energi.

b. Kelebihan Teori Atom Niels Bohr

Teori atom Niels Bohr telah berhasil menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom, yaitu karena energi elektron konstan sehingga lintasan elektron tetap.

c. Kelemahan Teori Atom Niels Bohr

Teori ini hanya dapat menjelaskan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron, tetapi tidak dapat menjelaskan spektrum atom atau ion yang mengandung banyak elektron.

5) Teori Atom Mekanika Kuantum

Teori atom mekanika kuantum diprakarsai oleh penemuan-penemuan beberapa ilmuan berikut.

a. Max Planck

Menurut Max Planck, atom-atom hanya dapat menyerap atau memancarkan energi pada paket-paket gelombang tertentu yang disebut kuanta. Energi setiap kuanta bergantung pada frekuensi radiasi yang dipancarkan atau diserap.

b. Hipotesis Louis de Broglie

Louis de Broglie menyatakan bahwa elektron mempunyai dualisme sifat, yaitu sebagai partikel dan sebagai gelombang.

c. Asas ketidakpastian Heisenberg Werner

Heisenberg menyatakan bahwa posisi dan momentum elektron tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanyalah probabilitas menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom (orbital elektron).

d. Erwin Schrödinger

· Erwin Schrödinger berhasil mengemukakan teori atom modern atau teori atom mekanika kuantum, yaitu keadaan elektron pada saat tertentu tidak dapat ditentukan secara pasti, yang ada hanyalah peluang atau probabilitasnya.

· Gerakan elektron pada lintasannya menyerupai gelombang. Erwin Schrödinger telah berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika kuantum.

· Menurut Erwin Schrödinger, elektron yang mengelilingi ini terdapat pada suatu orbital, yaitu daerah dengan kemungkinan terbesar ditemukannya elektron. Orbital digambarkan sebagai awan elektron atau pola titik-titik. Semakin rapat titik-titiknya, semakin besar kemungkinan elektron ditemukan.

Referensi: