Contoh Atom, Unsur & Isotop

Atom paling baik dianggap sebagai bagian terkecil yang tak terpisahkan dari materi biasa. Bahkan, nama mereka berasal dari bahasa Yunani untuk "tidak dapat dipotong." Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron, meskipun jenis terkecil dan paling sederhana, atom hidrogen, tidak mengandung neutron.

Unsur adalah materi yang terdiri dari satu jenis atom. Ketika Anda melihat tabel periodik unsur, setiap kotak yang Anda lihat ditempati oleh suatu zat dengan susunan proton dan neutron yang unik. Dalam kasus khusus hanya ada satu atom dari suatu unsur, definisi "atom" dan "unsur" adalah identik. Atau, Anda mungkin memiliki 10 atau 100 atau 1.000.000 ton materi yang hanya terdiri dari satu elemen, asalkan setiap atom dalam massa raksasa itu identik. Dengan kata sedikit berbeda, ketika disajikan dengan atom dan unsur dan diberitahu bahwa hanya satu yang mikroskopis, Anda tahu yang merupakan contoh dari elemen (walaupun tidak semua agregasi dari satu elemen, tentu saja, cukup besar untuk dilihat dengan mata telanjang atau bahkan konvensional mikroskop).

Contoh atom yang hampir pasti pernah Anda dengar – kecuali, Anda baru saja mendarat di sini dari planet lain, atau mungkin di alam semesta paralel di mana atom itu sendiri tidak pernah terdengar – termasuk hidrogen, oksigen dan karbon, minimal. Hidrogen dan oksigen adalah dua atom dalam air, dengan rumus kimia air adalah H₂O karena satu molekul air mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Perhatikan bahwa air, meskipun tidak dapat kehilangan atom penyusunnya dan tetap menjadi air, bukanlah suatu unsur, karena tidak semua atomnya identik. Sebaliknya, itu adalah senyawa. (Selengkapnya tentang nomenklatur ini segera.)

Setiap atom dapat mencakup tiga komponen berbeda: proton, neutron, dan elektron. Faktanya, setiap atom selain atom hidrogen mengandung setidaknya satu dari masing-masing; hidrogen terdiri dari satu proton dan satu elektron, tetapi tidak memiliki neutron. Proton dan neutron memiliki massa yang hampir sama, dengan massa proton 1,6726231 x 10^-27 kg dan elektron menjadi 1,6749286 x 10^-27 kg. Elektron masih lebih kecil, sehingga massa gabungannya dapat diabaikan untuk tujuan praktis saat menghitung massa atom tertentu. Satu elektron memiliki massa 9,1093897 x 10^-31 kg.

Atom dalam bentuk unsurnya mengandung jumlah proton dan elektron yang sama. Sebuah proton membawa muatan listrik positif kecil, ditunjuk +1, sedangkan elektron membawa muatan -1. Neutron tidak membawa muatan, jadi atom biasa tidak memiliki muatan bersih karena muatan positif proton dan muatan negatif elektron saling meniadakan. Beberapa atom, bagaimanapun, memiliki jumlah proton dan elektron yang tidak sama, dan dengan demikian membawa muatan bersih (misalnya, -2 atau +3); atom ini disebut ion.

Secara fisik, atom tersusun secara kasar seperti tata surya, dengan materi yang lebih kecil berputar di sekitar pusat yang jauh lebih masif. Dalam astronomi, bagaimanapun, gaya gravitasi adalah apa yang membuat planet-planet berputar mengelilingi matahari; dalam atom, itu adalah gaya elektrostatik. Proton dan neutron dari atom mengumpul untuk membentuk pusat, yang disebut nukleus. Karena inti hanya mencakup komponen positif dan tidak bermuatan, ia bermuatan positif. Elektron, sementara itu, ada di awan di sekitar nukleus, ditarik oleh muatan positifnya. Posisi elektron setiap saat tidak dapat diketahui secara tepat, tetapi kemungkinannya berada di lokasi tertentu di ruang angkasa dapat dihitung dengan akurasi tinggi. Ketidakpastian ini membentuk dasar fisika kuantum, bidang yang sedang berkembang yang telah berpindah dari teoritis ke sejumlah aplikasi penting dalam teknik dan teknologi komputer.

Tabel periodik unsur adalah sarana universal bagi para ilmuwan dan siswa pemula untuk beginning menjadi akrab dengan nama-nama semua atom yang berbeda, bersama dengan ringkasan kritis mereka properti. Ini ditemukan di setiap buku teks kimia dan di tempat tak terbatas online. Anda harus memiliki satu yang berguna untuk referensi saat berkonsultasi dengan bagian ini.

Tabel periodik berisi nama dan singkatan satu atau dua huruf dari semua 103 unsur, atau jika Anda mau, jenis atom. 92 di antaranya terjadi secara alami, sedangkan 11 terberat, bernomor 93 hingga 103, hanya diproduksi di bawah kondisi laboratorium. Nomor setiap elemen dalam tabel periodik sesuai dengan nomor atomnya dan karenanya jumlah proton yang dikandungnya. Kotak dalam tabel yang sesuai dengan suatu unsur biasanya menunjukkan massa atomnya – yaitu, massa total proton, neutron, dan elektronnya – di bagian bawah kotak, di bawah nama atom. Karena untuk tujuan praktis ini sama dengan massa proton dan neutron saja, dan karena proton dan neutron memiliki jarak yang sangat dekat dengan massa yang sama, Anda dapat menyimpulkan berapa banyak neutron yang dimiliki atom dengan mengurangkan nomor atomnya (jumlah proton) dari massa atom dan pembulatan mati. Misalnya, natrium (Na) adalah nomor 11 dalam tabel periodik, dan memiliki massa 22,99 satuan massa atom (sma). Pembulatan ini menjadi 23, Anda kemudian dapat menghitung bahwa natrium harus memiliki 23 - 11 = 12 neutron.

Dari semua hal di atas, Anda dapat menyimpulkan bahwa atom menjadi lebih berat saat seseorang bergerak dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah dalam tabel, seperti membaca halaman di buku di mana setiap kata baru hanya sedikit lebih besar dari sebelumnya kata.

Unsur dapat eksis sebagai padatan, cair atau gas dalam keadaan aslinya. Karbon (C) adalah contoh dari padatan; merkuri (Hg), ditemukan dalam termometer "jadul", adalah cairan; dan hidrogen (H) ada sebagai gas. Mereka dapat dikelompokkan, dengan bantuan tabel periodik, ke dalam kategori berdasarkan sifat fisiknya. Salah satu cara mudah untuk membaginya adalah menjadi logam dan nonlogam. Logam mencakup enam subtipe, sedangkan nonlogam hanya memiliki dua. (Boron, arsenik, silikon, germanium, antimon, telurium, dan astatin dianggap sebagai metaloid.)

Tabel periodik mencakup 18 kolom, meskipun tidak semua kemungkinan ruang di setiap kolom terisi. Baris lengkap pertama – yaitu, contoh pertama dari semua 18 kolom yang berisi sebuah elemen – dimulai dengan elemen nomor 19 (K, atau kalium) dan diakhiri dengan nomor 36 (Kr, atau kripton). Sekilas ini tampak canggung, tetapi ini memastikan bahwa atom dengan sifat serupa dalam hal perilaku ikatan dan variabel lain tetap dalam baris, kolom, atau grup lain yang mudah diidentifikasi dalam meja.

Isotop adalah atom yang berbeda yang memiliki nomor atom yang sama, dan karenanya merupakan unsur yang sama, tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda. Oleh karena itu mereka bervariasi dalam massa atom mereka. Informasi lebih lanjut tentang isotop muncul di bagian selanjutnya.

Perilaku ikatan adalah salah satu dari berbagai kriteria dimana atom dapat dipisahkan. Misalnya, enam unsur yang terjadi secara alami di kolom 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) disebut gas mulia karena mereka pada dasarnya tidak reaktif dengan elemen lain; ini mengingatkan bagaimana, di masa lalu, anggota kelas bangsawan tidak berbaur dengan rakyat jelata.

Logam dapat dibagi menjadi enam jenis (alkali, alkali tanah, transisi, pasca-transisi, dan aktinoid dan lantanoid). Ini semua jatuh ke dalam daerah yang berbeda dalam tabel periodik. Mayoritas unsur adalah logam dari beberapa jenis, tetapi 17 nonlogam mencakup beberapa atom yang lebih dikenal, termasuk oksigen, nitrogen, belerang dan fosfor, yang semuanya penting untuk kehidupan.

Senyawa terbentuk dari satu atau lebih unsur. Misalnya, air adalah senyawa. Tetapi Anda juga dapat memiliki satu atau lebih unsur atau senyawa yang dilarutkan dalam senyawa cair lainnya (biasanya air), seperti gula yang dilarutkan dalam air. Ini adalah contoh larutan karena molekul dalam zat terlarut (padatan terlarut) tidak mengikat molekul zat terlarut (seperti air, etanol atau apa pun).

Unit terkecil dari suatu senyawa disebut molekul. Hubungan atom dengan unsur mencerminkan hubungan antara molekul dan senyawa. Jika Anda memiliki sepotong natrium murni, suatu unsur, dan menguranginya ke ukuran sekecil mungkin, yang tersisa adalah atom natrium. Jika Anda memiliki koleksi natrium klorida murni (garam meja; NaCl) dan menguranginya menjadi yang terkecil dari yang dapat diambil sambil mempertahankan semua sifat fisik dan kimianya, Anda akan memiliki molekul natrium klorida.

10 elemen paling melimpah di Bumi membentuk sekitar 99 persen massa semua elemen yang ditemukan di seluruh planet ini, termasuk di atmosfer. Oksigen (O) saja menyumbang 46,6 persen dari massa Bumi. Silikon (Si) menyumbang 27,7 persen, sedangkan aluminium (Al) masuk sebesar 8,1 persen dan besi (Fe) sebesar 5,0 persen. Empat berikutnya yang paling banyak semua ada sebagai elektrolit dalam tubuh manusia: Kalsium (Ca) pada 3,6 persen, natrium (Na) pada 2,8 persen, kalium (K) pada 2,6 persen dan magnesium (Mg) pada 2,1 persen.

Elemen yang ditemukan dalam jumlah yang cukup besar dalam bentuk yang terlihat, atau elemen yang hanya terkenal, dapat dianggap sebagai elemen utama dalam beberapa hal. Ketika Anda melihat emas murni, baik itu serpihan kecil atau batu bata besar (yang terakhir tidak mungkin!), Anda sedang melihat satu elemen. Sepotong emas itu akan tetap dianggap emas meskipun hanya satu atom yang tersisa. Di sisi lain, seperti yang dicatat NASA, koin emas dapat memiliki sekitar 20.000.000.000.000.000.000 (20 septillion) atom emas tergantung pada ukuran koin.

Sebuah isotop adalah varian atom, sama seperti Doberman Pinscher adalah varian anjing. Salah satu sifat penting dari jenis atom tertentu, Anda akan ingat, adalah bahwa nomor atomnya, dan karenanya jumlah proton yang dikandungnya, tidak dapat berubah. Oleh karena itu, jika atom akan datang dalam varian, variasi ini pasti merupakan hasil dari perbedaan jumlah neutron.

Sebagian besar unsur memiliki satu isotop stabil, yang merupakan bentuk di mana unsur paling sering ditemukan. Beberapa elemen, bagaimanapun, ada secara alami sebagai campuran isotop. Misalnya, besi (Fe) terdiri dari sekitar 5,845 persen ⁵⁴Fe, 91,754 persen dari ⁵⁶Fe, 2,119 persen dari ⁵⁷Fe dan 0,282 persen ⁵⁸Fe. Superskrip di sisi kiri singkatan unsur menunjukkan jumlah proton ditambah neutron. Karena nomor atom besi adalah 26, isotop yang tercantum di atas, secara berurutan, memiliki 28, 30, 31, dan 32 neutron.

Semua isotop dari atom tertentu memiliki sifat kimia yang sama, yang berarti bahwa perilaku ikatannya sama. Sifat fisiknya, seperti massa, titik didih, dan titik lelehnya, berbeda, dan merupakan cara yang digunakan untuk membedakannya.