Penjelasan Struktur Atom: Proton, Neutron, Elektron dengan Contoh Soal

Pernahkah Anda berpikir bagaimana seandainya sebuah kayu dipotong menjadi dua, kemudian setiap bagian dipotong lagi menjadi dua, kemudian setiap bagian yang kecil dipotong menjadi dua lagi, dan seterusnya sampai bentuk yang terkecil. Kira-kira apa yang akan Anda peroleh? Nah, seperti itulah juga semua zat yang ada di dunia ini yang juga tersusun atas partikel-partikel paling kecil yang menyusun zat yang lebih besar. Partikel terkecil yang menyusun setiap zat di dunia ini oleh para ilmuwan dikenal dengan sebutan atom.

Struktur Atom

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom atau neukleus terdiri atas proton yang bermuatan positif (+), dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Diluar nukleus terdapat bagian lain yang jauh lebih besar, terdapat partikel-partikel bermuatan negatif (-) yang disebut dengan elektron. Elektron berputar sesuai orbit disekitar inti atom.

Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Sejarah Penemuan Elektron

Pada tahun 1897, seorang Fisikawan Inggris bernama J.J Thompson mengusulkan bahwa atom setidaknya tersusun atas satu partikel bermuatan negatif. Dia menyebutnya dengan istilah  “corpuscles” yang kemudian disebut dengan nama “elektron.” Simbol “e” mereprentasikan elektron dan berkontribusi terhadap muatan negatif atom.

Elektron adalah partikel penyusun bagian luar atom yang bermuatan negatif, sebesar -1,6 x 10⁻¹⁹ coloumb, atau sebesar -1 dalam satuan muatan relatif.

Elektron memiliki massa sebesar 9,1 ×10⁻²⁸ gram. Massa elektron jauh lebih kecil dari kedua partikel lainya. Bila dibandingkan, massa proton dan neutron adalah sekitar 2000 kali lebih berat dari massa elektron, atau massa 1 elektron setara dengan 0,00055 SMA.

Karena massa elektron sangat kecil, maka praktis suatu atom massanya hanya terdiri dari massa proton dan neutron saja.

Sejarah Penemuan Proton

Proton ditemukan oleh Rutherford ketika ia melakukan percobaan menembakkan sinar alfa pada lempengan emas tipis. Pada tahun 1886 Goldstein menemukan keberadaan sinar bermuatan positif saat bereksperimen dengan tabung yang dilepaskan menggunakan katoda berlubang. Sinar itu dinamai anode rays atau canal rays. Serangkaian percobaan mengarah pada penemuan proton. Proton adalah partikel yang berkontribusi pada muatan positif atom dan biasanya ditulis dengan simbol “p”.

Proton bermuatan positif, sebesar +1,6 x 10⁻¹⁹ coloumb, atau sebesar +1 dalam satuan muatan relatif.  

Proton memiliki massa sebesar 1,673 ×10⁻²⁴ gram. Nilai ini biasanya dianggap sama dengan nilai 1 dalam satuan massa atom (SMA), atau lebih tepatnya 1,00728 SMA.  

Jumlah Proton pada suatu atom dinyatatakan dalam “Nomor” atom dalam sebuah unsur. Misalnya Hidrogen memiliki 1 proton dan nomor atom 1, Helium memiliki 2 proton dan nomor atom 2, Lithium memiliki 3 proton dan nomor atom 3, dan seterusnya.

Sejarah Penemuan Neutron

Selama bertahun-tahun orang menganggap atom hanya tersusun dari elektron dan proton, namun pada tahun 1932 James Chadwick membuktikan bahwa terdapat partikel lain pada inti atom yang tidak bermuatan. Chadwick melakukan penelitian dengan menembakan sinar alfa pada logam berilium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suatu partikel yang tak bermuatan dilepaskan ketika logam berilium ditembak dengan sinar alfa dan partikel ini disebut sebagai neutron.

Neutron adalah partikel penyusun inti atom yang tidak memiliki muatan, dan memiliki massa sebesar 1,675 ×10⁻²⁴ gram.

Proton dan neutron memiliki massa hampir sama, dan sama –sama dianggap sebesar 1 SMA, atau lebih tepatnya 1,00866 SMA. Proton dan neutron menyusun inti atom, dan dilekatkan dengan energi pengikat inti atom (nuclear binding energy).

Pada unsur dengan energi pengikat rendah, proton dan neutron bisa terlepas menghasilkan radiasi elektromagnetik. Unsur-unsur ini disebut unsur radioaktif, seperti uranium dan plutonium.

Contoh Soal Struktur Atom

Soal : Bagaimana muatan dari atom?

Jawab :
Setiap atom biasanya memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Misalnya atom hidrogen memiliki satu proton dan satu elektron.Atom oksigen memiliki depalan proton dan delapan elektron. Bila kondisi tersebut eksis, maka muatan listrik atom tersebut menjadi netral, karena jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.

Namun pada kondisi tertentu,  muatan atom dapat mempunyai nilai positif jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif.