Atom adalah satuan terkecil penyusun unsur, tetapi ukurannya jauh di luar jangkauan mata sehingga sifat-sifatnya sulit dibayangkan hanya dari teks dan gambar diam.
Perakit Atom membantu menjembatani hal tersebut dengan memungkinkan siswa merakit atom sendiri dari tiga partikel dasar, yaitu proton, neutron, dan elektron. Setiap perubahan jumlah partikel langsung diterjemahkan menjadi nama unsur, nomor atom, nomor massa, muatan, isotop, dan susunan elektron pada kulit.
Tampilan dirancang dengan tombol besar dan kontras tinggi agar nyaman dipakai di proyektor, papan interaktif, maupun layar ponsel.
Landasan Teori
1. Partikel dasar penyusun atom. Atom terdiri atas inti (berisi proton dan neutron) dan elektron yang bergerak di sekitar inti pada kulit-kulit tertentu.
| Partikel | Lambang | Muatan | Massa relatif | Letak |
|---|---|---|---|---|
| Proton | p+ | +1 | 1 sma | Inti |
| Neutron | n | 0 | 1 sma | Inti |
| Elektron | e− | −1 | ≈ 1/1836 sma | Kulit atom |
2. Nomor atom dan nomor massa. Nomor atom (Z) adalah jumlah proton dan menjadi “identitas” unsur. Nomor massa (A) adalah jumlah proton ditambah neutron.
$$\begin{aligned} Z &= \text{jumlah proton} \\ A &= \text{jumlah proton} + \text{jumlah neutron} \\ \text{jumlah neutron} &= A - Z \end{aligned}$$3. Atom netral dan ion. Atom netral memiliki jumlah proton sama dengan jumlah elektron. Jika atom melepas elektron, terbentuk kation (muatan positif). Jika atom menerima elektron, terbentuk anion (muatan negatif).
$$\begin{aligned} \text{muatan} &= \text{jumlah proton} - \text{jumlah elektron} \\ \text{jumlah elektron} &= Z - \text{muatan} \end{aligned}$$4. Notasi atom. Atom atau ion unsur X ditulis \({}^{A}_{Z}\mathrm{X}^{q}\), dengan A di kiri atas, Z di kiri bawah, dan muatan q di kanan atas. Muatan nol tidak ditulis.
5. Istilah hubungan antaratom.
| Istilah | Yang sama | Yang berbeda | Contoh |
|---|---|---|---|
| Isotop | Nomor atom (Z) | Nomor massa (A) | \({}^{12}_{6}\mathrm{C}\) dan \({}^{14}_{6}\mathrm{C}\) |
| Isobar | Nomor massa (A) | Nomor atom (Z) | \({}^{14}_{6}\mathrm{C}\) dan \({}^{14}_{7}\mathrm{N}\) |
| Isoton | Jumlah neutron | Z dan A | \({}^{12}_{6}\mathrm{C}\) dan \({}^{13}_{7}\mathrm{N}\) |
| Isoelektron | Jumlah elektron | Jumlah proton | \(\mathrm{Na}^{+}\) dan \(\mathrm{F}^{-}\) (10 elektron) |
6. Kulit elektron dan elektron valensi. Elektron menempati kulit K, L, M, N dari yang terdekat dengan inti. Simulasi ini memakai aturan sederhana untuk 20 unsur pertama, yaitu kapasitas kulit 2, 8, 8, 2. Elektron pada kulit terluar disebut elektron valensi. Kulit terluar yang penuh (duplet 2 atau oktet 8) membuat susunan elektron stabil, seperti pada gas mulia. Atom cenderung melepas atau menerima elektron agar mencapai susunan tersebut.
Cara Penggunaan
- Rakit atom. Tekan tombol + dan − pada baris proton, neutron, dan elektron. Inti dan kulit di panel kiri langsung berubah.
- Gunakan jalan pintas. Klik salah satu unsur pada tabel mini untuk memuat atom netral unsur tersebut dengan isotop paling umum.
- Ubah satu partikel saja. Ubah hanya proton, hanya neutron, atau hanya elektron, lalu amati bagian mana yang ikut berubah pada kotak “Identitas partikel”.
- Tombol bantu. “Netralkan muatan” menyamakan elektron dengan proton, “Isotop umum” mengatur neutron ke isotop paling melimpah, dan “Kosongkan” mengosongkan semua partikel.
- Sorot elektron valensi. Aktifkan tombol ini agar elektron kulit terluar diberi lingkaran kuning berkedip.
- Kerjakan misi. Baca misi di bagian atas kotak simulasi, rakit atom atau ion yang diminta, lalu tekan “Misi baru” setelah muncul tanda berhasil.
- Mode kelas. Gunakan “Huruf besar” dan “Layar penuh” saat memakai proyektor atau papan interaktif, serta “Jeda animasi” saat guru ingin menjelaskan satu keadaan. Tekan tombol Esc untuk keluar dari layar penuh.
Batas simulasi: proton 0–20, neutron 0–30, dan elektron 0–20 agar fokus pada 20 unsur pertama.
Interpretasi Hasil Simulasi
- Proton mengubah identitas. Setiap penambahan atau pengurangan proton mengganti nama unsur. Jumlah proton adalah satu-satunya hal yang menentukan jenis unsur.
- Neutron mengubah massa, bukan unsur. Menambah neutron mengubah nomor massa dan menghasilkan isotop lain dari unsur yang sama. Sifat kimianya hampir tidak berubah.
- Elektron mengubah muatan. Elektron kurang dari proton menghasilkan kation, sedangkan elektron lebih dari proton menghasilkan anion. Nama unsur dan inti tetap sama.
- Konfigurasi elektron dan valensi. Perhatikan angka pada kulit terluar. Atom netral dengan 1–3 elektron valensi cenderung melepas elektron, sedangkan atom dengan 5–7 elektron valensi cenderung menerima elektron.
- Isoelektron. Ion dengan 2, 10, atau 18 elektron memiliki susunan elektron yang sama dengan helium, neon, atau argon. Bandingkan Na+, Mg2+, F−, dan O2−: nomor atomnya berbeda, tetapi susunan elektronnya sama.
- Kestabilan inti. Penanda stabil atau tidak stabil adalah perkiraan sederhana berdasarkan perbandingan neutron terhadap proton, bukan data eksperimen.
- Massa terpusat di inti. Persentase massa inti hampir 100% karena massa elektron sangat kecil. Itulah sebab nomor massa hanya menghitung proton dan neutron.
- Batas model. Elektron pada simulasi digambarkan mengorbit seperti model kulit sederhana. Pada model mekanika kuantum, elektron dinyatakan sebagai awan peluang pada orbital, yang dapat dilihat pada simulasi orbital atom.
Simulasi Perakit Atom
Dirancang oleh urip.info
Pilih unsur cepat (Z = 1–20)
Identitas partikel
Latihan Soal
Kerjakan setiap soal terlebih dahulu, lalu periksa kunci dan pembahasannya. Gunakan Perakit Atom untuk membuktikan jawaban.
Soal 1
Atom aluminium dinotasikan \({}^{27}_{13}\mathrm{Al}\). Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektronnya.
Kunci dan pembahasan
Kunci: proton = 13, neutron = 14, elektron = 13.
$$\begin{aligned} \text{proton} &= Z = 13 \\ \text{elektron} &= \text{proton} = 13 \quad (\text{atom netral}) \\ \text{neutron} &= A - Z = 27 - 13 = 14 \end{aligned}$$Argumen: angka di kiri bawah selalu menunjukkan jumlah proton. Karena tidak ada muatan yang tertulis, atom bersifat netral sehingga elektron sama dengan proton. Neutron diperoleh dari selisih nomor massa dan nomor atom.
Soal 2
Tentukan jumlah proton, neutron, dan elektron pada ion \({}^{32}_{16}\mathrm{S}^{2-}\).
Kunci dan pembahasan
Kunci: proton = 16, neutron = 16, elektron = 18.
$$\begin{aligned} \text{proton} &= Z = 16 \\ \text{neutron} &= A - Z = 32 - 16 = 16 \\ \text{elektron} &= Z - \text{muatan} = 16 - (-2) = 18 \end{aligned}$$Argumen: muatan 2− berarti atom menerima 2 elektron, sehingga elektronnya lebih banyak 2 dari proton. Jumlah proton dan neutron tidak berubah ketika atom menjadi ion.
Soal 3
Diketahui empat spesi: A = \({}^{12}_{6}\mathrm{C}\), B = \({}^{14}_{6}\mathrm{C}\), C = \({}^{14}_{7}\mathrm{N}\), dan D = \({}^{13}_{7}\mathrm{N}\). Tentukan pasangan yang merupakan isotop, isobar, dan isoton.
Kunci dan pembahasan
Kunci: isotop = A dengan B, serta C dengan D. Isobar = B dengan C. Isoton = A dengan D.
$$\begin{aligned} n_A &= 12 - 6 = 6 \\ n_B &= 14 - 6 = 8 \\ n_C &= 14 - 7 = 7 \\ n_D &= 13 - 7 = 6 \end{aligned}$$Argumen: isotop memiliki Z sama (A dan B sama-sama 6, C dan D sama-sama 7). Isobar memiliki A sama (B dan C sama-sama 14). Isoton memiliki jumlah neutron sama (A dan D sama-sama 6).
Soal 4
Suatu atom netral memiliki 17 proton. Tentukan konfigurasi elektron per kulit, elektron valensi, periode, golongan, dan kecenderungannya membentuk ion.
Kunci dan pembahasan
Kunci: konfigurasi 2.8.7, elektron valensi 7, periode 3, golongan VIIA, cenderung menerima 1 elektron membentuk ion Cl−.
$$\begin{aligned} \text{elektron} &= \text{proton} = 17 \\ \text{K} + \text{L} + \text{M} &= 2 + 8 + 7 = 17 \\ \text{elektron diterima} &= 8 - 7 = 1 \end{aligned}$$Argumen: kulit K (maks. 2) dan L (maks. 8) diisi penuh lebih dulu, sisanya 7 elektron masuk ke kulit M. Tiga kulit berarti periode 3, dan 7 elektron valensi berarti golongan VIIA. Menerima 1 elektron membuat kulit terluar berjumlah 8 (oktet), sehingga susunannya sama dengan argon.
Soal 5
Suatu ion \(\mathrm{X}^{2+}\) memiliki nomor massa 40, jumlah neutron 20, dan jumlah elektron 18. Tentukan nomor atom, jenis unsur, dan tuliskan notasi lengkap ion tersebut.
Kunci dan pembahasan
Kunci: Z = 20, unsur kalsium (Ca), notasi \({}^{40}_{20}\mathrm{Ca}^{2+}\).
$$\begin{aligned} Z &= A - n = 40 - 20 = 20 \\ \text{muatan} &= p - e = 20 - 18 = +2 \end{aligned}$$Argumen: jumlah proton dicari dari nomor massa dikurangi neutron. Hasil muatan +2 cocok dengan data soal, sehingga perhitungan terbukti konsisten. Nomor atom 20 adalah kalsium. Ion ini isoelektron dengan argon karena sama-sama memiliki 18 elektron.
Soal 6
Perakit Atom menampilkan 7 proton, 8 neutron, dan 10 elektron. Tentukan nama unsur, nomor massa, muatan, jenis spesi (atom, kation, atau anion), notasi lengkap, konfigurasi elektron, dan gas mulia yang isoelektron dengannya.
Kunci dan pembahasan
Kunci: nitrogen; A = 15; muatan 3−; anion; notasi \({}^{15}_{7}\mathrm{N}^{3-}\); konfigurasi 2.8; isoelektron dengan neon.
$$\begin{aligned} A &= p + n = 7 + 8 = 15 \\ \text{muatan} &= p - e = 7 - 10 = -3 \\ \text{konfigurasi} &= 2 + 8 = 10 \end{aligned}$$Argumen: 7 proton menunjukkan unsur nitrogen. Elektron lebih banyak 3 dari proton, jadi atom menerima 3 elektron dan menjadi anion bermuatan 3−. Sepuluh elektron mengisi kulit K dan L secara penuh, sama dengan neon. Coba buktikan di simulasi: pilih N, lalu tambah 3 elektron.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar