Struktur Atom

Struktur Atom – Pengantar

Berdasarkan teori atom Dalton, atom merupakan unit dasar terkecil dan tersederhana penyusun suatu unsur. Di dalam atom terdapat partikel subatomik utama: proton, neutron, dan elektron. Proton (p+) yang bermuatan positif dan neutron (n0) yang tidak bermuatan terdapat pada inti atom. Elektron (e) yang bermuatan negatif bergerak cepat dalam ruang sekeliling inti atom yang sangat besar sebagaimana adanya gaya tarik dari inti atom.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Elektron Valensi
Konfigurasi-Elektron

Inti atom sangatlah padat: 99,97% massa atom adalah massa inti atom namun volume yang ditempatinya hanya 1/1015 dari volume atom. Diameter sebuah atom (∼1010 m) sekitar 100.000 kali diameter inti atom (∼1015 m). Berikut ilustrasi struktur atom (Gambar 1) dan perbandingan karakter dari 3 partikel subatomik utama (Tabel 1).

ilustrasi struktur atom

Gambar 1. Ilustrasi struktur atom
(Sumber: McMurry, John. et al. 2013. Fundamentals of General, Organic, and Biological Chemistry (7th edition). Illinois: Pearson Education, Inc.)

 tabel perbandingan subatomik

Nilai massa atom dan partikel-partikel subatomik sangatlah kecil dalam satuan gram sehingga lebih mudah jika dinyatakan sebagai massa relatif. Basis ukuran massa relatif atom adalah atom karbon yang terdiri dari 6 proton dan 6 neutron (atom C-12), di mana massa satu atom C-12 dinyatakan senilai 12 satuan massa atom (sma) atau 12 dalton (Da).

1 sma = 1,660539×1024 g.

Jadi, secara praktis, massa proton dan massa neutron masing-masing dinyatakan 1 sma.

ilustrasi atom dan simbol beberapa unsur

Gambar 2. Ilustrasi atom dan simbol atom dari beberapa unsur
(Sumber: Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (5th edition). New York: McGraw Hill)

Isotop, Massa Atom (Massa Atom Rata-rata), dan Massa Atom Relatif

Semua atom dari suatu unsur memiliki nomor atom yang identik, namun memiliki nomor massa yang berbeda-beda. Isotop adalah atom-atom dengan nomor atom yang identik, namun berbeda nomor massa. Sebagai contoh, semua atom karbon (Z = 6) memiliki 6 proton dan 6 neutron, namun di alam 98,89% atom karbon memiliki 6 neutron (A = 12), sisanya 1,11% memiliki 7 neutron (A = 13), dan < 0,01% memiliki 8 neutron (A = 14). Dengan kata lain, di alam terdapat 3 isotop karbon: 12C, 13C, dan 14C. Selain itu, hidrogen juga memiliki 3 isotop – 1H (protium) yang paling berlimpah, 2H (deuterium), dan 3H (tritium).

struktur atom hidrogen

Gambar 3. Ilustrasi susunan / struktur atom dari ketiga isotop hidrogen: 1H, 2H, dan 3H
(Sumber: McMurry, John. et al. 2013. Fundamentals of General, Organic, and Biological Chemistry (7th edition). Illinois: Pearson Education, Inc.)

Semua unsur yang berada di alam umumnya merupakan campuran dari isotop-isotop. Oleh karena itu, dalam perhitungan perlu diketahui rata-rata dari massa isotop-isotop unsur di alam yang diukur berdasarkan kelimpahan masing-masing isotop tersebut di alam yang disebut massa atom (massa atom rata-rata) unsur. Rumus umum perhitungan massa atom (massa atom rata-rata):

massa \: atom = \sum [(massa \: isotop) \times (kelimpahan \: isotop)].

m_X = m_1a_1 + m_2a_2 + m_3a_3 + \cdots.

di mana m_X adalah massa atom (massa atom rata-rata) unsur X yang memiliki isotop-isotop dengan massa m1, m2, m3, … dengan kelimpahan masing-masing isotop di alam a1, a2, a3, … dalam fraksi desimal.

Contoh Soal Struktur Atom

Perak (Ag; Z = 47) memiliki dua isotop di alam, 107Ag dan 109Ag. Dari data spektrometri massa yang diperoleh berikut, tentukan massa atom Ag.

Isotop         Massa (sma)      Kelimpahan (%)

107Ag           106,90509                 51,84

109Ag            108,90476                 48,16

Jawab:

massa atom Ag  = (massa isotop 107Ag)(kelimpahan isotop 107Ag) +(massa isotop 109Ag)(kelimpahan isotop 109Ag)

= (106,90509 sma)(0,5184) + (108,90476 sma)(0,4816)

= 55,42 sma + 52,45 sma

= 107,87 sma

Berdasarkan IUPAC, massa atom relatif (Ar) merupakan perbandingan massa atom terhadap satu satuan massa atom (sma), di mana satu sma sama dengan 1/12 massa 1 atom C-12. Jadi, massa atom relatif tidak memiliki satuan.

A_r \: unsur \: X = \frac{massa \: atom \: rata-rata \: unsur \: X}{1/12 \: massa \: 1 \: atom \: C-12}.

A_r \: unsur \: X = \frac{massa \: atom \: rata-rata \: unsur \: X}{1 \: sma}

Isobar dan Isoton

Isobar adalah atom-atom yang memiliki nomor massa yang sama, namun berbeda nomor atom (unsur berbeda).
Contoh: ^{14}_{6}C dengan ^{14}_{7}N ; ^{40}_{18}Ar dengan ^{40}_{20}Ca.

Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron sama, namun berbeda nomor atom (unsur berbeda).
Contoh: ^{13}_{6}C dengan ^{12}_{5}B; ^{39}_{19}K dengan ^{40}_{20}Ca

Judul Artikel: Struktur Atom
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia UI

Referensi

– Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
– Cracolice, Mark S. & Peters, Edward I. 2011. Introductory Chemistry: An Active Learning Approach (4th edition). California: Brooks/Cole, Cengage Learning.
– Earl, Bryan & Wilford, Doug. 2014. Cambridge IGCSE® Chemistry (3rd edition). London: Hodder Education.
– Gilbert, Thomas N. et al. 2012. Chemistry: The Science in Context (3rd edition). New York: W. W. Norton & Company, Inc.
– McMurry, John. et al. 2013. Fundamentals of General, Organic, and Biological Chemistry (7th edition). Illinois: Pearson Education, Inc.
– Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry: Principles and Modern Applications (10th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.
– Purba, Michael. 2006. Kimia 1A untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
– Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (5th edition). New York: McGraw Hill

Note: Jika anda merasa terbantu dengan artikel struktur atom ini, silakan share ke teman-teman kamu yaa.

Materi StudioBelajar.com lainnya:

  1. Reaksi Redoks
  2. Laju Reaksi
  3. Stoikiometri