ILMU ALAMIAH DASAR

Pengertian Planet

Planet diambil dari kata dalam bahasa Yunani Asteres Planetai yang artinya Bintang Pengelana. Dinamakan demikian karena berbeda dengan bintang biasa. Planet dari waktu ke waktu terlihat berkelana (berpindah-pindah) dari rasi bintang yang satu ke rasi bintang yang lain. Perpindahan ini (pada masa sekarang) dapat dipahami karena planet beredar mengelilingimatahari. Namun pada zaman Yunani Kuno yang belum mengenal konsep heliosentris,planet dianggap sebagai representasidewa di langit. Pada saat itu yang dimaksud dengan planet adalah tujuh benda langit: Matahari, Bulan, Merkurius, Venus,Mars, Jupiter dan Saturnus. Astronomi modern menghapus Matahari dan Bulan dari daftar karena tidak sesuai definisi yang berlaku sekarang. Sebelumnya, planet-planet anggota tata surya ada 9 yaitu Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus dan Pluto.

Sejalan dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, pengertian istilah “planet” berubah dari “sesuatu” yang bergerak melintasi langit (relatif terhadap latar belakang bintang-bintang yang “tetap”),menjadi benda yang bergerak mengelilingi Bumi. Ketika model heliosentrik mulai mendominasi pada abad ke-16,planet mulai diterima sebagai “sesuatu” yang mengorbit Matahari dan Bumi hanyalah sebuah planet. Hingga pertengahan abad ke-19,semua obyek apa pun yang ditemukan mengitari Matahari didaftarkan sebagai planet dan jumlah  planet menjadi bertambah dengan cepat di penghujung abad itu.

Berdasarkan definisi di atas, maka dalam sistem Tata Surya terdapat delapan planet. Hingga 24 Agustus 2006, sebelumPersatuan Astronomi Internasional (International Astronomical Union = IAU) mengumumkan untuk mengeluarkan pluto dari daftar palnet sehingga jumlah planet di tata surya menjadi 8. Dan berubah statusnya menjadi "planet kerdil/katai."

Ciri-ciri Planet

• mengorbit mengelilingi bintang atau sisa-sisa bintang.
• mempunyai massa yang cukup untuk memiliki gravitasi tersendiri agar dapat mengatasi tekanan rigid body sehingga benda angkasa tersebut mempunyai bentuk kesetimbangan hidrostatik (bentuk hampir bulat).
• tidak terlalu besar sehingga menyebabkan fusi termonuklir terhadap deuterium di intinya.
• telah "membersihkan lingkungan" (clearing the neighborhood; mengosongkan orbit agar tidak ditempati benda-benda angkasa berukuran cukup besar lainnya selain satelitnya sendiri) di daerah sekitar orbitnya.
• berdiameter lebih dari 800 km.

Sejarah nama-nama planet

Lima planet terdekat ke Matahari selain Bumi (Merkurius, Venus, Mars, Yupiter dan Saturnus) telah dikenal sejak zaman dahulu karena mereka semua bisa dilihat dengan mata telanjang. Banyak bangsa di dunia ini memiliki nama sendiri untuk masing-masing planet. Pada abad ke-6 SM, bangsa Yunani memberi nama Stilbon (cemerlang) untuk Planet Merkurius,Pyoroeis (berapi) untuk Mars, Phaethon (berkilau) untuk Jupiter, Phainon (Bersinar) untuk Saturnus. Khusus planet Venus memiliki dua nama yaitu Hesperos (bintang sore) dan Phosphoros (pembawa cahaya). Hal ini terjadi karena dahulu planet Venus yang muncul di pagi dan di sore hari dianggap sebagai dua objek yang berbeda. Pada abad ke-4 SM, Aristotelesmemperkenalkan nama-nama dewa dalam mitologi untuk planet-planet ini. Hermes menjadi nama untuk Merkurius, Aresuntuk Mars, Zeus untuk Jupiter, Kronos untuk Saturnus dan Aphrodite untuk Venus.

Pada masa selanjutnya di mana kebudayaan Romawi menjadi lebih berjaya dibanding Yunani,semua nama planet dialihkan menjadi nama-nama dewa mereka. Kebetulan dewa-dewa dalam mitologi Yunani mempunyai padanan dalam mitologi Romawi sehingga planet-planet tersebut dinamai dengan nama yang kita kenal sekarang. Hingga masa sekarang,tradisi penamaan planet menggunakan nama dewa dalam mitologi Romawi masih berlanjut. Namun demikian ketika planet ke-7 ditemukan, planet ini diberi nama Uranus yang merupakan nama dewa Yunani. Dinamakan Uranus karena Uranus adalah ayah dari |Kronos (Saturnus). Mitologi Romawi sendiri tidak memiliki padanan untuk dewa Uranus. Planet ke-8 diberi nama Neptunus, dewa laut dalam mitologi Romawi. Planet yang akan saya bahas lebih mendalam adalah Planet Saturnus.

Saturnus adalah sebuah planet di tata surya yang dikenal juga sebagai planet bercincin,dan merupakan planet terbesar kedua di tata surya setelah Jupiter. Jarak Saturnus sangat jauh dari Matahari,karena itulah Saturnus tampak tidak terlalu jelas dariBumi. Saturnus berevolusi dalam waktu 29,46 tahun. Setiap 378 hari, Bumi, Saturnus dan Matahari akan berada dalam satu garis lurus. Selain berevolusi,Saturnus juga berotasi dalam waktu yang sangat singkat,yaitu 10 jam 14 menit. Saturnus memiliki kerapatan yang rendah karena sebagian besar zat penyusunnya berupa gas dan cairan. Inti Saturnus diperkirakan terdiri dari batuan padat dengan atmosfer tersusun atas gas amonia dan metana,hal ini tidak memungkinkan adanya kehidupan di Saturnus.

Cincin Saturnus sangat unik,terdiri beribu-ribu cincin yang mengelilingi planet ini. Bahan pembentuk cincin ini masih belum diketahui. Para ilmuwan berpendapat,cincin itu tidak mungkin terbuat dari lempengan padat karena akan hancur oleh gaya sentrifugal. Namun,tidak mungkin juga terbuat dari zat cair karena gaya sentrifugal akan mengakibatkan timbulnya gelombang. Jadi,sejauh ini diperkirakan yang paling mungkin membentuk cincin-cincin itu adalah bongkahan-bongkahan es meteorit.

Bentuk fisik

     

Saturnus memiliki bentuk yang diratakan di kutub dan dibengkakkan keluar disekitar    khatulistiwa. Diameter khatulistiwa Saturnus sebesar 120.536 km (74.867 mil) dimana diameter dari Kutub Utara ke Kutub Selatan sebesar 108.728 km (67.535 mil),berbeda sebesar 9%. Bentuk yang diratakan ini disebabkan oleh rotasinya yang sangat cepat,merotasi setiap 10 jam 14 menit waktu Bumi. Saturnus adalah satu-satunya Planet di tata surya yang massa jenisnya lebih sedikit daripada air. Walaupun inti Saturnus memiliki massa jenis yang lebih besar daripada air,planet ini memiliki atmosfer yang mengandung gas sehingga massa jenis relatif planet ini sebesar is 0.69 g/cm³ (lebih sedikit daripada air). Sebagai hasilnya,jika Saturnus diletakan diatas kolam yang penuh air,Saturnus akan mengapung.

Inti Planet Saturnus

Inti Planet Saturnus mirip dengan Yupiter. Planet ini memiliki inti planet di pusatnya dan sangat panas,temperaturnya mencapai 15.000 K (26.540 °F, 14.730 °C). Inti Planet Saturnus sangat panas dan inti planet ini meradiasi sekitar 2^1/₂ kali lebih panas daripada jumlah energi yang diterima Saturnus dari Matahari. Inti Planet Saturnus sama besarnya dengan Bumi, namun jumlah massa jenisnya lebih besar. Diatas inti Saturnus terdapat bagian yang lebih tipis yang merupakan hidrogen metalik,sekitar 30.000 km (18.600 mil). Diatas bagian tersebut terdapat daerah liquid hidrogen dan helium. Inti planet Saturnus berat,denganmassa sekitar 9 sampai 22 kali lebih dari massa inti Bumi.

Jarak antara Matahari dan Saturnus lebih dari 1.4 milyar km,sekitar 9 kali jarak antara Bumi dan Matahari. Perlu 29,46 tahun Bumi untuk Saturnus untuk mengorbit Matahari yang diketahui dengan nama periode orbit Saturnus. Saturnus memiliki periode rotasi selama 10 jam 14 menit waktu Bumi. Namun,Saturnus tidak merotasi dalam rata-rata yang konstan. Periode rotasi Saturnus tergantung dengan kecepatan rotasi gelombang radio yang dikeluarkan oleh Saturnus. Pesawat angkasaCassini-Huygens menemukan bahwa emisi radio melambat dan periode rotasi Saturnus meningkat. Tidak diketahui hal apa yang menyebabkan gelombang radio melambat.

Cincin Saturnus

Saturnus terkenal karena cincin di planetnya,yang menjadikannya sebagai salah satu obyek dapat dilihat yang paling menakjubkan dalam sistem tata surya. Cincin itu pertama sekali dilihat oleh Galileo Galilei pada tahun 1610 denganteleskopnya,tetapi dia tidak dapat memastikannya. Dia kemudian menulis kepada adipati Toscana bahwa "Saturnus tidak sendirian,tetapi terdiri dari tiga yang hampir bersentuhan dan tidak bergerak. Cincin itu tersusun dalam garis sejajar dengan zodiak dan yang ditengah (Saturnus) adalah tiga kali besar yang lurus (penjuru cincin)". Dia juga mengira bahwa Saturnus memiliki "telinga." Pada tahun 1612 sudut cincin menghadap tepat pada bumi dan cincin tersebut akhirnya hilang dan kemudian pada tahun 1613 cincin itu muncul kembali,yang membuat Galileo bingung.

Persoalan cincin itu tidak dapat diselesaikan sehingga 1655 oleh Christian Huygens,yang menggunakan teleskop yang lebih kuat daripada teleskop yang digunakan Galileo. Pada tahun 1675 Giovanni Domenico Cassini menentukan bahwa cincin Saturnus sebenarnya terdiri dari berbagai cincin yang lebih kecil dengan ruang antara mereka,bagian terbesar dinamakan Divisi Cassini. Pada tahun 1859, James Clerk Maxwell menunjukan bahwa cincin tersebut tidak padat,namun terbuat dari partikel-partikel kecil,yang mengorbit Saturnus sendiri-sendiri dan jika tidak cincin itu akan tidak stabil atau terpisah. James Keeler mempelajari cincin itu menggunakan spektrometer tahun 1895 yang membuktikan bahwa teori Maxwell benar.

Bentuk fisik cincin Saturnus

Saturnus yang terlihat dari pesawat angkasa Cassini tahun 2007. Cincin Saturnus tersebut dapat dilihat dengan menggunakan teleskop modern berkekuatan sederhana atau dengan teropong berkekuatan tinggi. Cincin ini menjulur 6.630 km hingga 120.700 km atas khatulistiwa Saturnus dan terdiri daripada bebatuan silikon dioksida,oksida besi dan partikel es dan batu. Terdapat dua teori mengenai asal cincin Saturnus. Teori pertama diusulkan oleh Édouard Roche pada abad ke-19 adalah cincin tersebut merupakan bekas satelit Saturnus yang orbitnya datang cukup dekat dengan Saturnus sehingga pecah akibat kekuatan pasang surut. Variasi teori ini adalah satelit tersebut pecah akibat hantaman dari komet atau asteroid. Teori kedua adalah cincin tersebut bukanlah dari satelit Saturnus,tetapi ditinggalkan dari nebula asal yang membentuk Saturnus. Teori ini tidak diterima masa kini disebabkan cincin Saturnus dianggap tidak stabil melewati periode selama jutaan tahun dan dengan itu dianggap baru terbentuk.

Sementara ruang terluas di cincin,seperti Divisi Cassini dan Divisi Encke dapat dilihat dari Bumi. Voyagers mendapati cincin tersebut mempunyai struktur seni yang terdiri dari ribuan bagian kecil dan cincin kecil. Struktur ini dipercayai terbentuk akibat tarikan graviti satelit-satelit Saturnus melalui berbagai cara. Sebagian bagian dihasilkan akibat satelit kecil yang lewat sepertiPan dan banyak lagi bagian yang belum ditemukan,sementara sebagian cincin kecil ditahan oleh medan gravitas satelit penggembala kecil seperti Prometheus dan Pandora. Bagian lain terbentuk akibat resonansi antara periode orbit dari partikel di beberapa bagian dan bahwa satelit yang lebih besar yang terletak lebih jauh,pada Mimas terdapat divisi Cassini melalui cara ini,justru lebih berstruktur dalam cincin sebenarnya terdiri dari gelombang berputar yang dihasilkan oleh gangguan gravitas satelit secara berkala.

Saturnus adalah planet terjauh dari 5 planet yang paling mudah dilihat dengan mata telanjang dan 4 planet lainnya adalahMerkurius, Venus, Mars dan Yupiter (Uranus dan 4 Vesta terlihat dengan mata telanjang ketika langit gelap) dan planet terakhir yang diketahui oleh astronom awal sampai Uranus ditemukan tahun 1781. Saturnus muncul dalam penglihatan mata telanjang pada saat langit malam sebagai titik terang dan berwarna kuning. Bantuan optik (teleskop) perlu diperbesar setidak-tidaknya 20X untuk melihat cincin Saturnus bagi banyak orang. Hingga 2006,Saturnus diketahui memiliki 56 buah satelit alami. Tujuh di antaranya cukup masif untuk dapat runtuh berbentuk bola di bawah gaya gravitasinya sendiri. Mereka adalahMimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan (Satelit terbesar dengan ukuran lebih besar dari planet Merkurius) danIapetus.

Teori terjadinya makhluk hidup

Beberapa hipotesis dan teori mengenai makhuk hidup menurut teori,percobaan dan pengamatan para ahli yaitu :

ü  Paham Abiogenesis
Paham atau teori abiogenesis ini disebut juga paham Generation Spontaneae. Para ilmuwan pendukung paham abiogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup yang pertama kali di bumi tersebut dari benda mati / tak hidup yang terjadinya secara spontan,misalnya :

1. Ikan dan katak berasal dari lumpur,
2. Cacing berasal dari tanah serta
3. Belatung berasal dari daging yang membusuk.

Tokoh paham abiogenesis adalah seorang filosif Yunani bernama Aristoteles (384-322 SM). Sebenarnya Aristoteles mengetahui bahwa telur-telur ikan apabila menetas akan menjadi ikan yang sifatnya sama seperti induknya. Telur-telur tersebut merupakan hasil perkawinan dari induk-induk ikan. Walau demikian,Aristoteles berkeyakinan bahwa ada ikan yang berasal dari Lumpur.

ü  Paham Biogenesis

Para ilmuwan yang dikenal dengan paham biogenesis menyatakan bahwa makhuk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya. Tokoh yang merintis paham biogenesis adalah ilmuwan Italia bernama Fransisco Redi (1626-1799). Fransisco Redi berdasarkan hasil percobaannya,berpendapat bahwa belatung yang terdapat pada daging busuk bukan berasal dari daging,tetapi berasal dari telur lalat yang ada pada daging. Percobaan ini kemudian disempurnakan oleh Lazzaro Spallanzani (Italia,1729-1799) dan Louis Pasteur (Prancis,1822-1895).

A)    Percobaan Francesco Redi ( 1626-1697)
Untuk menjawab keragu-raguannya terhadap paham biogenesis,Francesco Redi mengadakan percobaan. Pada percobaannya Redi menggunakan bahan tiga kerat daging dan tiga toples. Percobaan Redi selengkapnya adalah sebagai berikut :

• Stoples I          : diisi dengan sekerat daging dan ditutup rapat-rapat.
• Stoples II        : diisi dengan sekerat daging dan dibiarkan tetap terbuka.
• Stoples III       : disi dengan sekerat daging dan dibiarkan tetap terbuka.

Selanjutnya ketiga stoples tersebut diletakkan pada tempat yang aman. Setelah beberapa hari, keadaan daging dalam ketiga stoples tersebut diamati.
Dan hasilnya sebagai berikut:

• Stoples I          : daging tidak busuk dan pada daging ini tidak ditemukan jentik / larva atau belatung lalat.
• Stoples II        : daging tampak membusuk dan didalamnya ditemukan banyak larva atau belatung lalat.

Berdasarkan hasil percobaan tersebut,Francesco Redi menyimpulkan bahwa larva atau belatung yang terdapat dalam daging busuk di stoples II dan III bukan terbentuk dari daging yang membusuk,tetapi berasal dari telur lalat yang ditinggal pada daging ini ketika lalat tersebut hinggap disitu. Hal ini akan lebih jelas lagi, apabila melihat keadaan pada stoples II, yang tertutup kain kasa. Pada kain kasa penutupnya ditemukan lebih banyak belatung,tetapi pada dagingnya yang membusuk belatung relative sedikit.

B)    Percobaan Lazzaro Spallanzani ( 1729-1799)
Spallanzani mengadakan percobaan yang pada prinsipnya sama dengan percobaan Francesco Redi,tetapi langkah percobaan Spallanzani lebih sempurna. Sebagai bahan percobaannya,Spallanzani menggunakan air kaldu atau air rebusan daging dan dua buah labu.
Percoban yang dilakukan Spallanzani adalah sebagai berikut:

Labu I : diisi air 70 cc air kaldu,kemudian dipanaskan 15⁰C selama beberapa menit dan dibiarkan tetap terbuka.

Labu II: diisi 70 cc air kaldu,ditutup rapat-rapat dengan sumbat gabus. Pada daerah pertemuan antara gabus dengan mulut labu diolesi paraffin cair agar rapat benar. Selanjutnya, labu dipanaskan.Selanjutnya,Labu I dan II didinginkan. Setelah dingin keduanya diletakkan pada tempat terbuka yang bebas dari gangguan hewan dan orang. Setelah lebih kurang satu minggu,diadakan pengamatan terhadap keadaan air kaldu pada kedua labu tersebut.

Hasil percobaannya adalah sebagai berikut :

Labu I : air kaldu mengalami perubahan,yaitu airnya menjadi bertambah keruh dan baunya menjadi tidak enak. Setelah diteliti ternyata air kaldu pada labu I ini banyak mengandung mikroba.

Labu II : air kaldu labu ini tidak mengalami perubahan,artinya tetap jernih seperti semula, baunya juga tetap serta tidak mengandung mikroba. Tetapi apabila labu ini dibiarkan terbuka lebih lama lagi akan banyak juga mengandung mikroba. Airnya berubah menjadi lebih keruh serta baunya tidak enak (busuk).

Berdasarkan hasil percobaan tersebut,Lazzaro Spallanzani menyimpulkan bahwa mikroba yang ada didalam kaldu tersebut bukan berasal dari air kaldu (benda mati),tetapi berasal dari kehidupan di udara. Jadi,adanya pembusukan karena telah terjadi kontaminasi mikroba dari udara ke dalam air kaldu tersebut.

 C)    Percobaan Louis Pasteur (1822-1895)
Pasteur melaksanakan percobaan untuk menyempurnakan percobaan Lazzaro Spallanzani. Dalam percobaanya,Pasteur menggunakan bahan air kaldu dengan alat labu. Langkah-langkah percobaan Pasteur adalah sebagai berikut :

Langkah I        : labu disi 70 cc air kaldu,kemudian ditutup rapat-rapat dengan gabus. Celah antara gabus dengan mulut labu diolesi dengan paraffin cair. Setelah itu pada gabus tersebut dipasang pipa kaca berbentuk leher angsa. Lalu, labu dipanaskan atau disterilkan.

Langkah II      : selanjutnya labu didinginkan dan diletakkan ditempat yang aman. Setelah beberapa hari,keadaan air kaldu diamati. Ternyata air kaldu tersebut tetep jernih dan tidak mengandung mikroorganisme.

Langkah III     : labu yang air kaldu didalamnya tetap jernih dimiringkan sampai air kaldu didalamnya mengalir kepermukaan pipa hingga bersentuhan dengan udara. Setelah itu labu diletakkan kembali pada tempat yang aman selama beberapa hari. Kemudian keadaan air kaldu diamati lagi. Ternyata air kaldu didalam labu meanjadi busuk dan banyak mengandung mikroorganisme.

Melalui pemanasan terhadap perangkat percobaanya,seluruh mikroorganisme yang terdapat dalam air kaldu akan mati. Disamping itu,akibat lain dari pemanasan adalah terbentuknya uap air pada pipa kaca berbentuk leher angsa. Apabila perangkat percobaan tersebut didinginkan, maka air pada pipa akan mengembun dan menutup lubang pipa tepat pada bagian yang berbentuk leher. Hal ini akan menyebabkan terhambatnya mikroorganisme yang bergentayangan diudara untuk masuk kedalam labu. Inilah yang menyebabkan tetap jernihnya air kaldu pada labu tadi.

Pada saat sebelum pemanasan,udara bebas tetap dapat berhubungan dengan ruangan dalam labu. Mikroorganisme yang masuk bersama udara akan mati pada saat pemanasan air kaldu. Setelah labu dimiringkan hingga air kaldu sampai ke permukan pipa,air kaldu itu akan bersentuhan dengan udara bebas. Disini terjadilah kontaminasi mikroorganisme. Ketika labu dikembalikan keposisi semula (tegak), mikroorganisme tadi ikut terbawa masuk. Sehingga, setelah labu dibiarkan beberapa beberapa waktu air kaldu menjadi akeruh, karena adanya pembusukan oleh mikrooranisme tersebut.

Dengan demikian terbuktilah ketidak benaran paham Abiogenesis atau generation spontanea, yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati yang terjadi secara spontan.

Berdasarkan hasil percobaan Spallanzani dan Pasteur tersebut,maka tumbanglah paham Abiogenesis, dan munculah paham/teori baru tentang asal usul makhluk hidup yang dikenal dengan teori Biogenesis. Teori itu menyatakan :

1. Omne vivum ex ovo = setiap makkhluk hidup berasal dari telur.
2. Omne ovum ex vivo = setiap telur berasal dari makhluk hidup, dan
3. Omne vivum ex vivo = setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya

Atom

Atom adalah suatu satuan dasar materi,yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1,yang tidak memiliki neutron). 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 neutronmenentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω),yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18,para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20,para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom,membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Dalam pengamatan sehari-hari,secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom,dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil,yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi,yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital,yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur,dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

Inti Atom

Inti atom terdiri atas proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif, proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10^-15 hingga 10^-14m. Jari-jari inti diperkirakan sama dengan  fm,dengan A adalah jumlah nukleon. Hal ini sangatlah kecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gaya tarik-menarik potensial yang disebut gaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripada gaya elektrostatik yang menyebabkan proton saling tolak menolak.

Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama,disebut nomor atom. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagai isotop. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukan nuklidaatom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom,dengan isotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.

Neutron dan proton adalah dua jenis fermion yang berbeda. Asas pengecualian Pauli melarang adanya keberadaan fermion yang identik (seperti misalnya proton berganda) menduduki suatu keadaan fisik kuantum yang sama pada waktu yang sama. Oleh karena itu, setiap proton dalam inti atom harusnya menduduki keadaan kuantum yang berbeda dengan aras energinya masing-masing. Asas Pauli ini juga berlaku untuk neutron. Pelarangan ini tidak berlaku bagi proton dan neutron yang menduduki keadaan kuantum yang sama.

Untuk atom dengan nomor atom yang rendah,inti atom yang memiliki jumlah proton lebih banyak daripada neutron berpotensi jatuh ke keadaan energi yang lebih rendah melalui peluruhan radioaktif yang menyebabkan jumlah proton dan neutron seimbang. Oleh karena itu,atom dengan jumlah proton dan neutron yang berimbang lebih stabil dan cenderung tidak meluruh. Namun,dengan meningkatnya nomor atom,gaya tolak-menolak antar proton membuat inti atom memerlukan proporsi neutron yang lebih tinggi lagi untuk menjaga stabilitasnya. Pada inti yang paling berat,rasio neutron per proton yang diperlukan untuk menjaga stabilitasnya akan meningkat menjadi 1,5.

Gambaran proses fusi nuklir yang menghasilkan inti deuterium (terdiri dari satu proton dan satu neutron). Satu positron (e⁺) dipancarkan bersamaan dengan neutrino elektron.

Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini memerlukan energi yang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi nuklir terjadi ketika banyak partikel atom bergabung membentuk inti yang lebih berat. Sebagai contoh pada inti Matahari, proton memerlukan energi sekitar 3–10 keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar sesamanya dan bergabung menjadi satu inti. Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir,inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti,atom tersebut akan berubah unsurnya.

Jika massa inti setelah terjadinya reaksi fusi lebih kecil daripada jumlah massa partikel awal penyusunnya,maka perbedaan ini disebabkan oleh pelepasan pancaran energi (misalnya sinar gamma),sebagaimana yang ditemukan pada rumus kesetaraan massa-energi Einstein, E = mc²,dengan m adalah massa yang hilang dan c adalah kecepatan cahaya. Defisit ini merupakan bagian dari energi pengikatan inti yang baru.

Fusi dua inti yang menghasilkan inti yang lebih besar dengan nomor atom lebih rendah daripada besi dan nikel (jumlah total nukleon sama dengan 60) biasanya bersifat eksotermik, yang berarti bahwa proses ini melepaskan energi. Adalah proses pelepasan energi inilah yang membuat fusi nuklir pada bintang dapat dipertahankan. Untuk inti yang lebih berat, energi pengikatan per nukleon dalam inti mulai menurun. Ini berarti bahwa proses fusi akan bersifat endotermik.

UkuranAtom

Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas,sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom,jenis ikatan yang terlibat,jumlah atom di sekitarnya,dan spin atom. Pada tabel periodik unsur-unsur,jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri). Oleh karena itu,atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm,manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm. Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombangcahaya (400–700 nm),sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun,atom dapat dipantau menggunakan mikroskop gaya atom.

Ukuran atom sangatlah kecil,sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon. Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 × 10²¹ atom oksigen. Intan satu karat dengan massa 2 × 10^-4 kg mengandung sekitar 10²² atom karbon. Jika sebuah apel diperbesar sampai seukuran besarnya Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel awal tersebut.

Model-model Atom

Model Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926). Sebelum Erwin Schrodinger,seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

Persamaan Schrodinger

 

x,y dan z Y  m ђ E V

= Posisi dalam tiga dimensi = Fungsi gelombang = massa = h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14  = Energi total = Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Model atom mutakhir atau model atom mekanika gelombang

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit. Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

CIRI KHAS MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG

1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang,sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr,tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom).
2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti,tetapi boleh jadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.
   
   

 

 

 

 

 

 

Percobaan chadwick

Kelemahan Model Atom Modern

Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal.

Model Atom Dalton

Pada tahun 1803,John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum,yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap". Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil,suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

 

 

Model Atom Dalton seperti bola pejal

Percobaan Lavosier

Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A,tetapi setelah beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Untuk menguji fakta ini,Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida,kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama

Percobaan Joseph Pruost

Pada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan
melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap.

Percobaan ke-	Sebelum pemanasan (g Mg)	Setelah pemanasan (g MgO)	Perbandingan Mg/MgO
1	0,62	1,02	0,62/1,02 = 0,61
2	0,48	0,79	0,48/0,79 = 0,60
3	0,36	0,60	0,36/0,60 = 0,60

 

Kelemahan Model Atom Dalton

Kelebihan 
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.

Kelemahan

Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik,padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.