Sifat Partikel Subatom: Struktur Atom - Kimia (Kelas 10)

Tiga Sifat yang Perlu Dibaca

Kita sudah mengenal tiga partikel penyusun atom: proton, neutron, dan elektron. Sekarang fokusnya bukan lagi “siapa yang menemukan”, tetapi sifat apa yang membedakan ketiganya.

Ada tiga sifat yang paling sering dipakai untuk membaca atom dasar:

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

Bagian Atomic Structure and Symbolism dari OpenStax menyajikan tabel muatan, massa, dan letak partikel subatom. Tabel sumber itu bisa dibuka di openstax.org.

Untuk nilai konstanta yang lebih presisi, NIST menerbitkan CODATA recommended values. Ringkasannya bisa dibuka di physics.nist.gov.

Mini Lab Sifat Partikel

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

Peta Sifat Partikel Subatom

Satu visual untuk membaca muatan, massa, dan letak proton, neutron, dan elektron.

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 bisa dibaca sebagai “tanda interaksi” partikel. Proton bertanda positif, elektron bertanda 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. Cara ringkas membacanya:

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 dapat dibayangkan seperti angin yang hanya terasa oleh benda bermuatan. Proton dan elektron sama-sama mendapat dorongan, tetapi arahnya berlawanan. Neutron netral, jadi pada model sederhana ini ia lewat lurus.

Massa Menentukan Seberapa Kuat Perubahan Gerak

Massa partikel subatom sangat kecil, sehingga kita sering memakai satuan massa atom atau sma. Satuan ini juga sering ditulis $\text{u}$ . Satu $\text{sma}$ 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

Tabel ini menunjukkan dua hal penting. Pertama, proton dan neutron hampir sama berat. Kedua, elektron sangat ringan dibanding proton dan neutron.

Perbandingan sederhananya:

\frac{m_p}{m_e} \approx 1836

Jadi, satu proton massanya kira-kira sama dengan $1836$ elektron. Karena itu, hampir seluruh massa atom berasal dari inti, bukan dari elektron.

Jika dua benda didorong dengan gaya yang sama, bola tenis lebih mudah berubah gerak daripada bola bowling. Ini hanya perbandingan massa, bukan bentuk partikel. Dalam atom, elektron jauh lebih ringan, sehingga pengaruh gaya pada geraknya bisa jauh lebih besar daripada pada proton.

Letak Menentukan Peran

Letak partikel membuat perannya berbeda.

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^-

Kalimat itu bukan berarti proton dan elektron massanya sama. Maksudnya, jumlah muatan positif dan negatifnya saling menyeimbangkan.

Bekal untuk Membaca Lambang Atom

Lambang atom memakai tiga informasi penting. Pada halaman Lambang Atom, informasi itu ditulis di sekitar simbol unsur. Dari sifat partikel subatom, cara membacanya seperti ini:

jumlah proton dibaca sebagai nomor atom
jumlah proton dan neutron dibaca sebagai nomor massa
selisih proton dan elektron dibaca sebagai muatan ion

Jadi, jangan menghafal tabel sebagai angka terpisah. Baca hubungan utamanya: proton memberi identitas, neutron menambah massa, dan elektron mengatur muatan luar atom.