Sifat Partikel Subatom

Muatan dan Massa Partikel serta Letaknya dalam Atom

Atom tersusun dari proton, neutron, dan elektron. Muatan, massa, dan letak setiap partikel menentukan perannya di dalam atom.

Bandingkan tiga sifat berikut:

muatan, yaitu tanda listrik partikel
massa, yaitu seberapa besar sumbangan partikel terhadap massa atom
letak, yaitu bagian atom tempat partikel berada dalam model atom

Muatan, massa, dan letak membedakan ketiga partikel subatom.

Daftar CODATA 2022 memuat nilai konstanta yang lebih presisi.

Model Partikel Subatom

Ganti mode di bawah ini. Perhatikan dulu visual utamanya: arah belokan, tinggi massa pembanding, dan lokasi partikel di dalam atom.

Peta Sifat Partikel Subatom

Bandingkan muatan, massa, dan letak proton, neutron, dan elektron dalam satu model.

Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron netral. Di medan listrik, tanda muatan menentukan arah belokan.

Proton: $+1$
Neutron: $0$
Elektron: $-1$

Muatan Menentukan Arah Belokan

Muatan listrik menentukan respons partikel terhadap medan listrik. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, sedangkan neutron tidak memiliki muatan total.

Muatan mutlak proton dan elektron sama besar, hanya tandanya berlawanan:

e = 1{,}602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}

Artinya:

proton memiliki muatan $+e$
elektron memiliki muatan $-e$
neutron memiliki muatan $0$

Di medan listrik, partikel bermuatan mendapat gaya yang dinyatakan dengan:

F = qE

Simbol $q$ adalah muatan partikel, sedangkan $E$ adalah medan listrik. Jika $q$ positif, arah gayanya searah medan. Jika $q$ negatif, arahnya berlawanan. Jika $q = 0$ , partikel tidak dibelokkan oleh medan listrik sederhana.

Medan listrik memberikan gaya pada partikel bermuatan. Proton terdorong searah medan, elektron berlawanan arah, dan neutron tidak dibelokkan pada model sederhana ini.

Massa dan Percepatan

Massa partikel subatom sangat kecil, sehingga kita sering memakai satuan massa atom terpadu, ditulis $\text{u}$ . Satuan ini didefinisikan dari massa atom ${}^{12}_{6}\mathrm{C}$ .

Partikel	Muatan relatif	Massa relatif	Massa absolut	Letak utama
Proton	$+1$	$1{,}0073\ \text{sma}$	$1{,}67262 \times 10^{-24}\ \text{g}$	Inti atom
Neutron	$0$	$1{,}0087\ \text{sma}$	$1{,}67493 \times 10^{-24}\ \text{g}$	Inti atom
Elektron	$-1$	$0{,}00055\ \text{sma}$	$9{,}10939 \times 10^{-28}\ \text{g}$	Ruang sekitar inti

Proton dan neutron memiliki massa yang hampir sama, sedangkan elektron jauh lebih ringan daripada keduanya.

Perbandingan massa proton terhadap massa elektron adalah:

\frac{m_p}{m_e} \approx 1836

Jadi, satu proton massanya kira-kira sama dengan $1836$ elektron. Proton dan neutron di dalam inti menyumbang hampir seluruh massa atom.

Bayangkan gaya yang sama bekerja pada bola tenis dan bola bowling dalam selang waktu yang sama. Massa bola tenis lebih kecil, sehingga percepatan dan perubahan kecepatan bola tenis lebih besar. Kedua bola hanya mewakili perbedaan massa. Bentuk bola tidak mewakili bentuk partikel. Elektron juga merespons gaya listrik lebih kuat daripada proton karena massa elektron jauh lebih kecil.

Letak Partikel dan Peran Kimianya

Proton dan neutron berada di inti, sedangkan elektron menempati ruang di sekitarnya. Perbedaan letak ini menentukan partikel yang mengatur identitas unsur, massa isotop, dan reaksi kimia.

Partikel	Letak	Peran yang paling sering dipakai
Proton	Inti atom	Menentukan identitas unsur.
Neutron	Inti atom	Menambah massa dan membedakan isotop.
Elektron	Ruang sekitar inti	Banyak menentukan reaksi kimia dan pembentukan ion.

Jumlah proton menentukan unsur. Misalnya, atom dengan $6$ proton adalah karbon. Jika jumlah neutronnya berubah, unsur masih karbon, tetapi isotopnya berbeda. Jika jumlah elektronnya berubah, atom menjadi ion.

Untuk atom netral, jumlah proton dan elektron sama:

\text{atom netral} \Rightarrow p^+ = e^-

Persamaan ini menyatakan bahwa jumlah muatan positif dan negatif saling menyeimbangkan. Massa proton dan elektron tetap berbeda.

Menggunakan Sifat Partikel dalam Lambang Atom

Lambang atom menempatkan tiga informasi di sekitar simbol unsur. Pada halaman Lambang Atom, setiap angka memiliki arti berikut:

jumlah proton memberikan nomor atom
jumlah proton dan neutron memberikan nomor massa
selisih proton dan elektron memberikan muatan ion

Gunakan ketiga hubungan ini bersama-sama: jumlah proton menentukan identitas unsur, jumlah proton dan neutron menentukan nomor massa, dan selisih jumlah proton serta elektron menentukan muatan atom atau ion.