Sebuah atom adalah satuan terkecil dari partikel yang ada sebagai zat sederhana, yang mampu mengintervensi kombinasi kimia. Selama berabad-abad, keterbatasan pengetahuan yang dimiliki tentang atom hanya menjadi bahan dugaan dan asumsi, sehingga data konkret tidak dapat diperoleh hingga bertahun-tahun kemudian. Pada abad ke-18 dan ke-19, ilmuwan Inggris John Dalton mengemukakan keberadaan atom sebagai unit yang sangat kecil, di mana semua materi akan tersusun, dan menugaskannya sebagai massa dan merepresentasikannya sebagai bola padat dan tak terpisahkan.
Apa itu atom
Daftar Isi
Ini adalah unit materi minimum, yang terdiri dari padatan, cairan, dan gas. Atom dikelompokkan bersama, dapat dari jenis yang sama atau berbeda, untuk membentuk molekul, yang, pada gilirannya, merupakan materi yang menyusun benda-benda yang ada. Namun, para ilmuwan telah menentukan bahwa hanya 5% materi di alam semesta yang terdiri dari atom, karena materi gelap (yang menempati lebih dari 20% alam semesta) terdiri dari partikel yang tidak diketahui, serta energi gelap (yang menempati 70%).
Namanya berasal dari bahasa Latin atomus, yang berarti "tak terpisahkan", dan mereka yang memberinya istilah ini adalah filsuf Yunani , Democritus (460-370 SM) dan Epicurus (341-270 SM).
Para filsuf ini, yang tanpa bereksperimen, dalam mencari jawaban atas pertanyaan tentang apa kita terdiri dari dan penjelasan tentang realitas, menyimpulkan bahwa tidak mungkin membagi materi secara tak terbatas, bahwa pasti ada "puncak", yang berarti bahwa itu akan mencapai batas minimum terdiri dari semua hal. Mereka menyebut ini atom "atas", karena partikel minimum itu tidak dapat lagi dibagi dan alam semesta akan terdiri dari itu. Perlu ditambahkan bahwa konsep ini masih dipertahankan sampai sekarang ketika berbicara tentang apa itu atom.
Itu terdiri dari inti, di mana ada setidaknya satu proton dan jumlah neutron yang sama (yang penyatuannya disebut “nukleon), dan setidaknya 99,94% massanya ditemukan di inti tersebut. 0,06% sisanya terdiri dari elektron yang mengorbit inti. Jika jumlah elektron dan proton sama, atom secara elektrik netral; jika ia memiliki lebih banyak elektron daripada proton, muatannya akan negatif dan ditentukan sebagai anion; dan jika jumlah proton melebihi elektron maka muatannya akan positif, dan disebut kation.
Ukurannya sangat kecil (kira-kira sepersepuluh miliar meter) sehingga jika sebuah benda terbagi beberapa kali, tidak akan ada lagi bahan pembuatnya, tetapi atom dari unsur-unsurnya akan tetap seperti itu, dalam kombinasi, mereka membentuknya, dan ini praktis tidak terlihat. Akan tetapi, tidak semua jenis atom memiliki bentuk dan ukuran yang sama, karena hal tersebut bergantung pada beberapa faktor.
Unsur-unsur atom
Atom memiliki komponen lain yang membentuknya disebut partikel subatomik, yang tidak dapat eksis secara independen, kecuali dalam kondisi khusus dan terkontrol. Partikel-partikel ini adalah: elektron, yang bermuatan negatif; proton, yang bermuatan positif; dan neutron, yang muatannya sama, yang membuatnya netral secara elektrik. Proton dan neutron bertemu di inti (pusat) atom, membentuk apa yang dikenal sebagai nukleon, dan elektron mengorbit inti.
Proton
Partikel ini berada di dalam inti atom, membentuk bagian dari nukleon, dan muatannya positif. Mereka menyumbang sekitar 50% massa atom, dan massanya setara dengan 1836 kali massa elektron. Namun, mereka memiliki massa yang sedikit lebih kecil dari neutron. Proton bukanlah partikel elementer, karena terdiri dari tiga quark (yang merupakan jenis fermion, salah satu dari dua partikel elementer yang ada).
Jumlah proton dalam atom sangat menentukan dalam menentukan jenis unsur. Misalnya atom karbon memiliki enam proton, sedangkan atom hidrogen hanya memiliki satu proton.
Elektron
Mereka adalah partikel negatif yang mengorbit inti atom. Massanya sangat kecil sehingga dianggap dapat dibuang. Biasanya, jumlah elektron dalam atom sama dengan jumlah proton, jadi kedua muatan saling meniadakan.
Elektron dari atom yang berbeda dihubungkan oleh gaya Coulomb (elektrostatis), dan ketika dibagi dan dipertukarkan dari satu atom ke atom lainnya, hal itu menyebabkan ikatan kimia. Ada elektron yang bisa bebas, tanpa terikat pada suatu atom; dan yang terkait dengan satu, dapat memiliki ukuran orbit yang berbeda (semakin besar jari-jari orbit, semakin besar energi yang terkandung di dalamnya).
Elektron adalah partikel elementer, karena ia adalah sejenis fermion (lepton), dan tidak dibentuk oleh unsur lain.
Neutron
Ini adalah partikel netral subatomik dari atom, yaitu memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang sama. Massanya sedikit lebih tinggi daripada proton, yang dengannya ia membentuk inti atom.
Seperti proton, neutron terdiri dari tiga quark: dua turun atau turun dengan muatan -1/3 dan satu naik atau naik dengan muatan +2/3, menghasilkan muatan total nol, yang membuatnya netral. Sebuah neutron dengan sendirinya tidak dapat berada di luar nukleus, karena rata-rata kehidupannya di luar nukleus adalah sekitar 15 menit.
Jumlah neutron dalam sebuah atom tidak menentukan sifatnya, kecuali jika itu adalah isotop.
Isotop
Mereka adalah sejenis atom, yang komposisi intinya tidak adil; artinya, ia memiliki jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda. Dalam hal ini, atom yang menyusun unsur yang sama akan berbeda, dibedakan berdasarkan jumlah neutron yang dikandungnya.
Ada dua jenis isotop:
- Alami, terdapat di alam, seperti atom hidrogen yang memiliki tiga (protium, deuterium dan tritium); atau atom karbon, yang juga memiliki tiga (karbon-12, karbon-13, dan karbon-14; masing-masing dengan kegunaan berbeda).
- Buatan, yang diproduksi di lingkungan terkontrol, di mana partikel subatomik dibombardir, menjadi tidak stabil dan radioaktif.
Ada isotop yang stabil, tetapi stabilitas ini relatif, karena meskipun bersifat radioaktif, periode peluruhannya lebih lama dibandingkan dengan keberadaan planet ini.
Bagaimana unsur-unsur atom didefinisikan
Suatu atom akan dibedakan atau ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu:
- Jumlah proton: variasi dalam jumlah ini dapat menghasilkan unsur yang berbeda, karena ini menentukan unsur kimia yang dimilikinya.
- Jumlah neutron: menentukan isotop unsur.
Gaya yang digunakan proton untuk menarik elektron adalah gaya elektromagnetik; sedangkan yang menarik proton dan neutron adalah nuklir, yang intensitasnya lebih besar dari yang pertama, yang menolak proton bermuatan positif satu sama lain.
Jika jumlah proton dalam sebuah atom tinggi maka gaya elektromagnetik yang menolaknya akan menjadi lebih kuat dari pada nuklir, ada kemungkinan nukleon akan keluar dari inti atom sehingga terjadi disintegrasi nuklir, atau disebut juga radioaktivitas.; untuk kemudian menghasilkan transmutasi nuklir, yang merupakan konversi satu elemen menjadi elemen lainnya (alkimia).
Apa itu model atom
Ini adalah skema yang membantu mendefinisikan apa itu atom, komposisinya, distribusinya, dan karakteristiknya. Sejak kelahiran istilah tersebut, model atom yang berbeda telah dikembangkan, yang memungkinkan kita untuk lebih memahami penataan materi.
Model atom yang paling representatif adalah:
Model atom Bohr
Fisikawan Denmark Niels Bohr (1885-1962), setelah belajar dengan profesornya, ahli kimia dan juga fisikawan Ernest Rutherford, terinspirasi oleh model yang terakhir untuk mengekspos modelnya sendiri, mengambil atom hidrogen sebagai panduan.
Model atom Bohr terdiri dari sejenis sistem planet, di mana inti berada di tengah dan elektron bergerak mengelilinginya seperti planet, dalam orbit yang stabil dan melingkar, di mana yang lebih besar menyimpan lebih banyak energi. Ini termasuk penyerapan dan emisi gas, teori kuantisasi Max Planck dan efek fotolistrik
Albert Einstein
Elektron dapat melompat dari satu orbit ke orbit lainnya: jika berpindah dari satu energi rendah ke energi lain yang lebih tinggi, ia akan meningkatkan energi kuantum untuk setiap orbit yang dicapai; Kebalikannya terjadi ketika ia beralih dari energi yang lebih tinggi ke energi yang lebih rendah, di mana ia tidak hanya berkurang, tetapi juga kehilangannya dalam bentuk radiasi seperti cahaya (foton).
Namun, model atom Bohr memiliki kekurangan, karena tidak berlaku untuk jenis atom lain.
Model atom Dalton
John Dalton (1766-1844), ahli matematika dan kimia, mempelopori publikasi model atom dengan dasar ilmiah, di mana ia menyatakan bahwa atom mirip dengan bola biliar, yaitu bola.
Model atom Dalton menetapkan dalam pendekatannya (yang disebutnya "teori atom") bahwa atom tidak dapat dibagi. Ia juga menetapkan bahwa atom-atom dari unsur yang sama memiliki kualitas yang identik, termasuk berat dan massanya; bahwa meskipun bisa digabungkan, mereka tetap tak terpisahkan dengan hubungan sederhana; dan bahwa mereka dapat digabungkan dalam proporsi yang berbeda dengan jenis atom lain untuk menciptakan berbagai senyawa (penyatuan dua atau lebih jenis atom).
Model atom Dalton ini tidak konsisten, karena tidak menjelaskan keberadaan partikel subatom, karena keberadaan elektron dan proton tidak diketahui. Juga tidak bisa menjelaskan fenomena radioaktivitas atau arus elektron (sinar katoda); lebih lanjut, ini tidak memperhitungkan isotop (atom dari unsur yang sama dengan massa yang berbeda).
Model atom Rutherford
Dibesarkan oleh fisikawan dan kimiawan Ernest Rutherford (1871-1937), model ini merupakan analogi tata surya. Model atom Rutherford menetapkan bahwa persentase massa atom tertinggi dan bagian positifnya ditemukan di nukleusnya (tengah); dan bagian negatif atau elektron, berputar mengelilinginya dalam orbit elips atau lingkaran, dengan ruang hampa di antara mereka. Jadi, ini menjadi model pertama yang memisahkan atom menjadi inti dan kulit.
Fisikawan melakukan eksperimen, di mana dia menghitung sudut hamburan partikel ketika mereka menabrak lapisan emas, dan memperhatikan bahwa beberapa memantul pada sudut yang tidak sesuai, menyimpulkan bahwa inti mereka pasti kecil tetapi memiliki kepadatan yang besar. Berkat Rutherford, yang merupakan murid JJ Thomson, gagasan pertama tentang keberadaan neutron juga didapat. Pencapaian lain adalah munculnya pertanyaan tentang bagaimana muatan positif di inti dapat tetap bersama dalam volume sekecil itu, yang kemudian mengarah pada penemuan salah satu interaksi mendasar: gaya nuklir kuat.
Model atom Rutherford tidak konsisten, karena bertentangan dengan hukum Maxwell tentang elektromagnetisme; juga tidak menjelaskan fenomena radiasi energi dalam transisi elektron dari keadaan energi tinggi ke rendah.
Model atom Thomson
Itu diungkapkan oleh ilmuwan dan pemenang Hadiah Nobel 1906 bidang Fisika, Joseph John Thomson (1856-1940). Model atom Thomson menggambarkan atom sebagai massa bola bermuatan positif dengan elektron dimasukkan ke dalamnya, seperti puding kismis. Jumlah elektron dalam model ini cukup untuk menetralkan muatan positif, dan distribusi massa positif serta elektron dilakukan secara acak.
Ia bereksperimen dengan sinar katoda: dalam tabung vakum ia melewatkan sinar arus dengan dua pelat, menghasilkan medan listrik yang membelokkannya. Jadi dia memutuskan bahwa listrik terdiri dari partikel lain; menemukan keberadaan elektron.
Namun, model atom Thomson singkat, tidak pernah diterima secara akademis. Penjelasannya tentang struktur internal atom tidak tepat, serta distribusi muatan, tidak memperhitungkan keberadaan neutron dan tidak diketahui tentang proton. Juga tidak menjelaskan keteraturan Tabel Periodik Unsur.
Meskipun demikian, studi mereka menjadi dasar untuk penemuan selanjutnya, karena dari model ini diketahui keberadaan partikel subatomik.
Massa atom
Diwakili dengan huruf A, massa total proton dan neutron yang terkandung dalam sebuah atom disebut massa atom, tanpa memperhitungkan elektron, karena massanya sangat kecil sehingga dapat dibuang.
Isotop adalah variasi atom dari unsur yang sama dengan jumlah proton yang sama, tetapi jumlah neutronnya berbeda, sehingga massa atomnya akan berbeda meskipun sangat mirip.
Nomor atom
Ini diwakili oleh huruf Z, dan mengacu pada jumlah proton yang terkandung dalam sebuah atom, yang merupakan jumlah elektron yang sama di dalamnya. Tabel Periodik Unsur Mendeleev tahun 1869, diurutkan dari yang terkecil hingga terbesar menurut nomor atomnya.
