Anatomi Atom

Bagian-Bagian Atom

Setiap atom memiliki tiga jenis partikel:

Proton: bermuatan positif, ditemukan di inti (nukleus)

Neutron: tidak bermuatan, juga berada di inti

Elektron: bermuatan negatif, mengorbit inti dalam awan elektron

Inti atom sangat kecil dibandingkan dengan keseluruhan atom. Jika sebuah atom seukuran stadion sepak bola, intinya akan sebesar kelereng di garis 50 yard. Elektronnya akan seperti lalat kecil yang berkeliaran di kursi-kursi bagian atas.

Berikut adalah fakta kunci: jumlah proton menentukan unsur apa yang dimiliki sebuah atom. Jumlah ini disebut nomor atom.

Setiap atom hidrogen memiliki tepat 1 proton. Setiap atom karbon memiliki tepat 6. Setiap atom emas memiliki tepat 79.

Ubah jumlah proton & Anda mengubah unsurnya secara keseluruhan.

Apa yang Membuat Sebuah Unsur?

Emas memiliki 79 proton. Besi memiliki 26 proton. Mereka terlihat berbeda, terasa berbeda, & berperilaku berbeda.

Tetapi keduanya hanyalah kumpulan proton, neutron, & elektron.

Peta Mendeleev

Lembar Curang Paling Kuat dalam Sains

Pada tahun 1869, seorang kimiawan Rusia bernama Dmitri Mendeleev melakukan sesuatu yang brilian. Ia menulis unsur-unsur yang diketahui pada kartu & menyusunnya berdasarkan berat atom.

Ia memperhatikan bahwa unsur-unsur dengan sifat serupa muncul pada interval teratur: pola periodik.

Ia menyusunnya menjadi tabel dengan baris (periode) & kolom (golongan).

Langkah jeniusnya: Mendeleev meninggalkan celah. Ia memprediksi bahwa unsur-unsur yang belum ditemukan akan mengisi celah tersebut: dan ia benar. Galium dan germanium ditemukan bertahun-tahun kemudian, sesuai dengan prediksi nyaris sempurna.

Periode (baris): Setiap baris mewakili kulit elektron baru yang sedang terisi.

Golongan (kolom): Unsur dalam kolom yang sama memiliki jumlah elektron terluar yang sama: dan itulah mengapa mereka berperilaku serupa.

Tabel ini secara kasar terbagi menjadi logam (kiri dan tengah: berkilau, konduktif, dapat ditempa), nonlogam (kanan atas: gas, padatan rapuh), dan metaloide (sepanjang garis tangga: memiliki sifat keduanya).

Dan kemudian ada gas mulia di kolom paling kanan: helium, neon, argon. Mereka memiliki kulit elektron terluar yang penuh, sehingga hampir tidak pernah bereaksi dengan apa pun. Mereka adalah penyendiri di tabel periodik.

Pola dalam Tabel

Lithium, natrium, & kalium semuanya berada di kolom 1 tabel periodik. Ketiganya adalah logam lunak yang bereaksi dengan kuat terhadap air.

Fluorin, klorin, & bromin semuanya berada di kolom 17. Ketiganya adalah nonlogam yang sangat reaktif yang suka mengambil elektron dari atom lain.

Bagaimana Atom Terhubung

Mengapa Atom Berikatan

Sebagian besar atom tidak stabil jika berdiri sendiri. Mereka menginginkan kulit elektron terluar yang penuh: seperti yang dimiliki gas mulia.

Untuk mencapainya, atom berikatan dengan atom lain melalui dua cara utama:

Ikatan ionik: satu atom memindahkan elektron ke atom lain.

Garam meja (NaCl) adalah contoh klasik. Natrium memiliki 1 elektron terluar yang ingin dilepaskan. Klorin memiliki 7 elektron terluar dan membutuhkan 1 lagi. Natrium menyerahkan elektronnya ke klorin. Sekarang keduanya memiliki kulit terluar yang penuh: tetapi natrium bermuatan positif (kehilangan elektron) dan klorin bermuatan negatif (mendapatkan satu). Muatan yang berlawanan saling tarik-menarik, dan mereka mengunci bersama.

Ikatan kovalen: atom berbagi elektron.

Air (H₂O) bekerja dengan cara ini. Oksigen membutuhkan 2 elektron lagi. Setiap hidrogen memiliki 1 elektron untuk dibagikan. Jadi, oksigen berbagi elektron dengan dua hidrogen. Tidak ada yang menyerahkan apa pun: mereka bekerja sama.

Senyawa ionik cenderung membentuk kristal dan larut dalam air. Senyawa kovalen cenderung membentuk molekul: unit-unit individual seperti H₂O atau CO₂.

Mengapa Garam Larut

Ketika Anda menjatuhkan kristal garam ke dalam segelas air, ia menghilang. Padatan tersebut terurai & ion natrium & klorin menyebar ke seluruh air.

Hal ini terjadi karena air adalah molekul polar: ujung oksigen sedikit negatif dan ujung hidrogen sedikit positif.

Apa Itu Reaksi?

Reaktan Menjadi Produk

Reaksi kimia terjadi ketika atom mengurai ulang ikatan mereka untuk membentuk zat baru.

Bahan awal disebut reaktan. Hasilnya disebut produk.

Satu aturan mutlak: atom tidak pernah diciptakan atau dimusnahkan dalam reaksi kimia. Ini adalah hukum kekekalan massa. Setiap atom yang masuk harus keluar: hanya diurai ulang.

Reaksi dapat bersifat eksotermik (melepaskan energi: api, ledakan, pemanas tangan) atau endotermik (menyerap energi: paket pendingin, fotosintesis, memasak telur).

Kimia ada di mana-mana:

- Karat: besi + oksigen → oksida besi. Lambat, eksotermik.

- Kombustsi: bahan bakar + oksigen → karbon dioksida + air. Cepat, sangat eksotermik.

- Fotosintesis: karbon dioksida + air + sinar matahari → glukosa + oksigen. Endotermik: tanaman menyimpan energi matahari dalam ikatan kimia.

Setiap fenomena di atas hanyalah atom yang memutus ikatan lama & membentuk ikatan baru.

Kimia Karat

Anda mungkin pernah melihat karat pada mobil tua, alat, atau paku. Karat terbentuk secara perlahan, tetapi itu adalah reaksi kimia yang nyata.

Persamaan kimianya adalah: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

Artinya: empat atom besi bereaksi dengan tiga molekul oksigen untuk menghasilkan dua satuan besi oksida (karat).

Kimia dalam Kehidupanmu

Kamu Hidup di Dalam Laboratorium Kimia

Kimia bukan hanya sesuatu yang terjadi di dalam tabung reaksi. Ia terjadi di sekelilingmu, sepanjang waktu.

Memasak: Ketika kamu menghanguskan daging atau memanggang roti, itu adalah reaksi Maillard: asam amino dan gula menyusun ulang menjadi ratusan senyawa rasa baru.

Kedokteran: Setiap obat adalah molekul yang dirancang untuk masuk ke reseptor spesifik di tubuhmu, seperti kunci pada gembok.

Material: Layar yang kamu gunakan untuk membaca ini ada karena para kimiawan menemukan cara untuk membuat kristal cair, semikonduktor, & film polimer.

Baterai: Ponsel Anda berjalan dengan kimia litium-ion: atom litium yang mengangkut elektron bolak-balik di antara elektroda.

Tubuh Anda: Saat ini, enzim di sel-sel Anda mengkatalisis ribuan reaksi kimia per detik: memecah makanan, membangun protein, dan menyalin DNA.

Setiap material, setiap obat, dan setiap teknologi berakar pada atom yang membentuk ikatan.

Giliran Anda

Hubungkan Kimia dengan Dunia Anda

Anda sekarang mengetahui tentang atom, unsur, ikatan, & reaksi. Anda memiliki kosakata untuk menjelaskan dari mana asal sesuatu & mengapa mereka berperilaku seperti yang mereka lakukan.