• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
 

Atom

on

  • 6,837 views

 

Statistics

Views

Total Views
6,837
Views on SlideShare
6,837
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
126
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Atom Atom Document Transcript

    • Atom heliumAtomAtom adalah satuan dasar materi yang terdiridari inti atom beserta awan elektronbermuatan negatif yang mengelilinginya. Intiatom mengandung campuran proton yangbermuatan positif dan neutron yangbermuatan netral (terkecuali padaHidrogen-1 yang tidak memiliki neutron).Elektron-elektron pada sebuah atom terikatpada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Ilustrasi atom helium yang memperlihatkan inti atomDemikian pula sekumpulan atom dapat (merah muda) dan distribusi awan elektron (hitam). Intiberikatan satu sama lainnya membentuk atom (kanan atas) berbentuk simetris bulat, walaupun untuk inti atom yang lebih rumit ia tidaklah selalusebuah molekul. Atom yang mengandung demikian.jumlah proton dan elektron yang samabersifat netral, sedangkan yang mengandung Klasifikasijumlah proton dan elektron yang berbeda Satuan terkecil unsur kimiabersifat positif atau negatif dan merupakanion. Atom dikelompokkan berdasarkan Sifat-sifatjumlah proton dan neutron pada inti atomtersebut. Jumlah proton pada atom Kisaran 1,67 × 10−27 sampai denganmenentukan unsur kimia atom tersebut, dan massa: 4,52 × 10−25 kgjumlah neutron menentukan isotop unsur Muatan nol (netral) ataupun muatan iontersebut. listrik: Kisaran 62 pm (He) sampai denganIstilah atom berasal dari Bahasa Yunani diameter: 520 pm (Cs)(ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak Elektron dan inti atom yangdapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak Komponen: terdiri dari proton dan neutrondapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagaikomponen yang tak dapat dibagi-bagi lagipertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, parakimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentutidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abadke-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-bagilagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan pada fisikawan kemudian berhasilmemodelkan atom.Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massayang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus sepertimikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope). Lebih dari 99,9% massaatom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiapunsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalamipeluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah protondan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi,ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut denganmenyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras.Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan mempengaruhi sifat-sifatmagnetis atom tersebut.Sejarah
    • Konsep bahwa materi terdiri dari satuan-satuan diskret yang tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadisatuan yang lebih kecil telah ada selama satu milenium. Namun, pemikiran ini masihlah bersifatabstrak dan filosofis daripada berdasarkan pengamatan empiris dan eksperimen. Secara filosofis,deskripsi sifat-sifat atom bervariasi tergantung pada budaya dan aliran filosofi tersebut, danseringkali pula mengandung unsur-unsur spiritual di dalamnya. Walaupun demikian, pemikirandasar mengenai atom diterima oleh para ilmuwan ribuan tahun kemudian karena ia secara eleganmenjelaskan penemuan-penemuan yang baru pada bidang kimia.Rujukan paling awal mengenai konsep atom dapat ditilik kembali ke India kuno pada abad ke-6sebelum masehi. Aliran sekolah Nyaya dan Vaisheshika mengembangkan teori yangmenjelaskan bagaimana atom-atom bergabung menjadi benda-benda yang lebih kompleks.Rujukan mengenai atom di dunia Barat muncul satu abad kemudian oleh Leukippos, yangkemudian oleh muridnya, Demokritus mensistematis pandangan ini. Kira-kira pada tahun450 SM, Demokritus menciptakan istilah átomos (bahasa Yunani: ἄτομος), yang berarti "tidakdapat dipotong" ataupun "partikel terkecil materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi". Walaupunkonsep dari India dan Yunani mengenai atom secara murni hanya didasarkan pada ilmu filosofi,ilmu pengetahuan modern masih menggunakan istilah "atom" yang dicetuskan oleh Demokritustersebut.Kemajuan lebih jauh pada pemahaman kita mengenai atom dimulai dengan berkembangnyailmu kimia. Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku The Sceptical Chymist yangberargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi "corpuscules"ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi terdiridari unsur udara, tanah, api, dan air. Pada tahun 1789, istilah element (unsur) didefinisikan olehseorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidakdapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.Berbagai atom dan molekul yang digambarkan pada buku John Dalton, A New System ofChemical Philosophy (1808).Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap dan mengapa gas-gas tertentulebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan bahwa setiap unsurmengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian lebih jauh bergabung menjadisenyawa-senyawa kimia.[9][10]Teori partikel ini kemudian dikonfirmasi lebih jauh pada tahun 1827, ketika seorang botanisRobert Brown menggunakan mikroskop untuk mengamati debu-debu yang mengambang di airdan menemukan bahwa debu-debu tersebut bergerak secara acak. Fenomena ini kemudian
    • dikenal sebagai "Gerak Brown". Pada tahun 1877, J. Desaulx mengajukan bahwa fenomena inidisebabkan oleh gerak termal molekul air, dan pada tahun 1905, Albert Einstein membuatanalisis matematika gerak ini.[11][12][13] Fisikawan Perancis, Jean Perrin, kemudian menggunakanhasil kerja Einstein untuk secara eksperimen menentukan massa dan dimensi atom, yangkemudian secara konklusif memverifikasi teori atom Dalton.[14]Melalui hasil kerjanya pada sinar katoda pada tahun 1897, J. J. Thomson menemukan elektrondan sifat-sifat subatomiknya. Hal ini meruntuhkan konsep atom sebagai satuan yang tidak dapatdibagi-bagi lagi.[15] Thomson percaya bahwa elektron-elektron terdistribusi secara merata diseluruh atom, dan muatan-muatannya diseimbangkan oleh keberadaan lautan muatan positif(model puding plum).Namun pada tahun 1909, para peneliti di bawah arahan Ernest Rutherford menembakkan ionhelium ke lembaran tipis emas dan menemukan bahwa sebagian kecil ion tersebut dipantulkandengan sudut pantulan yang lebih tajam dari yang apa yang diprediksi oleh teori Thomson.Rutherford kemudian mengajukan bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massanyaterkonsentrasi pada inti atom pada pusat atom dengan elektron-elektron mengitari inti atomseperti planet mengitari matahari. Muatan positif ion helium yang melewati inti padat iniharuslah dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam. Pada tahun 1913, ketikabereksperimen dengan hasil proses peluruhan radioaktif, Frederick Soddy menemukan bahwaterdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap posisi tabel periodik.[16] Istilah isotop kemudiandiciptakan oleh Margaret Todd sebagai nama yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namunmerupakan satu unsur yang sama. J.J. Thomson menemukan teknik untuk memisahkan jenis-jenis atom tersebut melalui hasil kerjanya pada gas yang terionisasi.[17]Model atom hidrogen Bohr yang menunjukkan loncatan elektron antara orbit-orbit tetap danmemancarkan energi foton dengan frekuensi tertentu.Sementara itu, pada tahun 1913, fisikawan Niels Bohr mengkaji ulang model atom Rutherforddan mengajukan bahwa elektron-elektron terletak pada orbit-orbit yang terkuantisasi dan dapatmeloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, namun tidak dapat dengan bebas berputar spiral kedalam maupun keluar dalam keadaan transisi.[18] Elektron haruslah menyerap ataupunmemancarkan sejumlah energi tertentu untuk melakukan transisi antara orbit-orbit yang tetapini. Ketika cahaya dari materi yang dipanaskan memancar melalui prisma, ia dapatmenghasilkan spektrum multiwarna. Penampakan garis-garis spektrum tertentu ini berhasildijelaskan oleh teori transisi orbital ini.[19]Pada tahun 1916, ikatan kimia antar atom kemudian dijelaskan oleh Gilbert Newton Lewissebagai interaksi antara elektron-elektron atom tersebut.[20] Karena sifat-sifat kimiawi unsur-unsur secara garis besar memiliki periodisitas,[21] pada tahun 1919 Irving Langmuir mengajukanbahwa hal ini dapat dijelaskan apabila elektron-elektron pada sebuah atom saling berhubunganatau berkumpul dalam bentuk-bentuk tertentu. Sekelompok elektron diperkirakan mendudukisatu set kelopak elektron di sekitar inti atom.Percobaan Stern-Gerlach pada tahun 1922 memberikan bukti lebih jauh mengenai sifat-sifatkuantum atom. Ketika seberkas atom perak ditembakkan melalui medan magnet, berkas tersebutterpisah-pisah sesuai dengan arah momentum sudut atom (spin). Oleh karena arah spin adalah
    • acak, berkas ini diharapkan menyebar menjadi satu garis. Namun pada kenyataannya, berkas initerbagi menjadi dua bagian, tergantung dari apakah spin atom tersebut berorientasi ke atasataupun ke bawah.[22]Pada tahun 1926, dengan menggunakan pemikiran Louis de Broglie bahwa partikel berperilakuseperti gelombang, Erwin Schrödinger mengembangkan suatu model atom matematis yangmenggambarkan elektron sebagai gelombang tiga dimensi daripada sebagai titik-titik partikel.Konsekuensi penggunaan bentuk gelombang untuk menjelaskan elektron ini adalah bahwaadalah tidak mungkin untuk secara matematis menghitung posisi dan momentum partikel secarabersamaan. Hal ini kemudian dikenal sebagai prinsip ketidakpastian, yang dirumuskan olehWerner Heisenberg pada 1926. Menurut konsep ini, untuk setiap pengukuran suatu posisi,seseorang hanya bisa mendapatkan kisaran nilai-nilai probabilitas momentum, demikian pulasebaliknya. Walaupun model ini sulit untuk divisualisasikan, ia dapat dengan baik menjelaskansifat-sifat atom yang terpantau yang sebelumnya tidak dapat dijelaskan oleh teori mana pun.Oleh sebab itu, model atom yang menggambarkan elektron mengitari inti atom seperti planetmengitari matahari digugurkan dan digantikan oleh model orbital atom di sekitar inti di manaelektron paling berkemungkinan berada.[23][24]Diagram skema spetrometer massa sederhana.Perkembangan pada spektrometri massa mengijin pengukuran massa atom secara eksak.Peralatan spektrometer ini menggunakan magnet untuk membelokkan trayektori berkas ion danbanyaknya defleksi ditentukan dengan rasio massa atom terhadap muatannya. Kimiawan FrancisWilliam Aston menggunakan peralatan ini untuk menunjukkan bahwa isotop mempunyai massayang berbeda. Perbedaan massa antar isotop ini berupa bilangan bulat, dan ia disebut sebagaikaidah bilangan bulat.[25] Penjelasan pada perbedaan massa isotop ini berhasil dipecahkan setelahditemukannya neutron, yakni partikel bermuatan netral dengan massa yang hampir sama denganproton, oleh James Chadwick pada tahun 1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai unsurdengan jumlah proton yang sama, namun memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam intiatom.[26]Pada tahun 1950-an, perkembangan pemercepat partikel dan detektor partikel mengijinkan parailmuwan mempelajari dampak-dampak dari atom yang bergerak dengan energi yang tinggi.[27]Neutron dan proton kemudian diketahui sebagai hardon, yaitu komposit partikel-partikel kecilyang disebut sebagai kuark. Model-model standar fisika nuklir kemudian dikembangkan untukmenjelaskan sifat-sifat inti atom dalam hal interaksi partikel subatom ini.[28]Sekitar tahun 1985, Steven Chu dkk. di Bell Labs mengembangkan sebuah teknik untukmenurunkan temperatur atom menggunakan laser. Pada tahun yang sama, sekelompok ilmuwanyang diketuai oleh William D. Phillips berhasil memerangkap atom natrium dalam perangkapmagnet. Claude Cohen-Tannoudji kemudian menggabungkan kedua teknik tersebut untuk
    • mendinginkan sejumlah kecil atom sampai beberapa mickokelvin. Hal ini mengijinkan ilmuwanmempelajari atom dengan presisi yang sangat tinggi, yang pada akhirnya membawa parailmuwan menemukan kondensasi Bose-Einstein.[29]Dalam sejarahnya, sebuah atom tunggal sangatlah kecil untuk digunakan dalam aplikasi ilmiah.Namun baru-baru ini, berbagai peranti yang menggunakan sebuah atom tunggal logam yangdihubungkan dengan ligan-ligan organik (transistor elektron tunggal) telah dibuat.[30] Berbagaipenelitian telah dilakukan untuk memerangkap dan memperlambat laju atom menggunakanpendinginan laser untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai sifat-sifat atom.[31]Komponen-komponen atomPartikel subatomWalaupun awalnya kata atom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagimenjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusunatas berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalah elektron, proton, danneutron. Namun hidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula halnya pada ion hidrogenpositif H+.Dari kesemua partikel subatom ini, elektron adalah yang paling ringan, dengan massa elektronsebesar 9,11 × 10−31 kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran elektron sangatlah kecilsedemikiannya tiada teknik pengukuran yang dapat digunakan untuk mengukur ukurannya.[32]Proton memiliki muatan positif dan massa 1.836 kali lebih berat daripada elektron(1,6726 × 10−27 kg). Neutron tidak bermuatan listrik dan bermassa bebas 1.839 kali massaelektron[33] or (1,6929 × 10−27 kg).Dalam model standar fisika, baik proton dan neutron terdiri dari partikel elementer yang disebutkuark. Kuark termasuk kedalah golongan partikel fermion dan merupakan salah satu dari duabahan penyusun materi dasar (yang lainnya adalah lepton). Terdapat enam jenis kuark dan tiap-tiap kuark tersebut memiliki muatan listri fraksional sebesar +2/3 ataupun −1/3. Proton terdiridari dua kuark naik (up quark) dan satu kuark turun (down quark), manakala neutron terdiri darisatu kuark naik dan dua kuark turun. Perbedaan komposisi kuark ini mempengaruhi perbedaanmassa dan muatan antara dua partikel tersebut. Kuark terikat bersama oleh gaya nuklir kuat yangdiperantarai oleh gluon. Gluon merupakan anggota dari boson gauge yang memerantarai gaya-gaya fisika.[34][35]Inti atomEnergi pengikatan yang diperlukan oleh nukleon untuk lolos dari inti pada berbagai isotop.Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif,proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Jari-jari inti
    • diperkirakan sama dengan fm, dengan A adalah jumlah nukleon.[36] Hal ini sangatlahkecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gayatarik-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.[37]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 nuklida atom tersebut, sedangkanjumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, denganisotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.[38]Neutron dan proton adalah dua jenis fermion yang berbeda. Asas pengecualian Pauli melarangadanya keberadaan fermion yang identik (seperti misalnya proton berganda) menduduki suatukeadaan fisik kuantum yang sama pada waktu yang sama. Oleh karena itu, setiap proton dalaminti 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 danneutron yang menduduki keadaan kuantum yang sama.[39]Untuk atom dengan nomor atom yang rendah, inti atom yang memiliki jumlah proton lebihbanyak daripada neutron berpotensi jatuh ke keadaan energi yang lebih rendah melaluipeluruhan radioaktif yang menyebabkan jumlah proton dan neutron seimbang. Oleh karena itu,atom dengan jumlah proton dan neutron yang berimbang lebih stabil dan cenderung tidakmeluruh. Namun, dengan meningkatnya nomor atom, gaya tolak-menolak antar proton membuatinti atom memerlukan proporsi neutron yang lebih tinggi lagi untuk menjaga stabilitasnya. Padainti yang paling berat, rasio neutron per proton yang diperlukan untuk menjaga stabilitasnyaakan meningkat menjadi 1,5.[39]Gambaran proses fusi nuklir yang menghasilkan inti deuterium (terdiri dari satu proton dan satuneutron). Satu positron (e+) dipancarkan bersamaan dengan neutrino elektron.Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini memerlukan energiyang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi nuklir terjadi ketika banyakpartikel atom bergabung membentuk inti yang lebih berat. Sebagai contoh, pada inti Matahari,proton memerlukan energi sekitar 3–10 keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antarsesamanya dan bergabung menjadi satu inti.[40] Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi.Pada fisi nulir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melaluipeluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatomberenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akanberubah unsurnya.[41][42]Jika massa inti setelah terjadinya reaksi fusi lebih kecil daripada jumlah massa partikel awalpenyusunnya, 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 merupakanbagian dari energi pengikatan inti yang baru.[43]Fusi dua inti yang menghasilkan inti yang lebih besar dengan nomor atom lebih rendah daripadabesi dan nikel (jumlah total nukleon sama dengan 60) biasanya bersifat eksotermik, yang berartibahwa proses ini melepaskan energi.[44] Adalah proses pelepasan energi inilah yang membuatfusi nuklir pada bintang dapat dipertahankan. Untuk inti yang lebih berat, energi pengikatan pernukleon dalam inti mulai menurun. Ini berarti bahwa proses fusi akan bersifat endotermik.[39]Awan elektronSumur potensial yang menunjukkan energi minimum V(x) yang diperlukan untuk mencapai tiap-tiap posisi x. Suatu partikel dengan energi E dibatasi pada kisaran posisi antara x1 dan x2.Elektron dalam suatu atom ditarik oleh proton dalam inti atom melalui gaya elektromagnetik.Gaya ini mengikat elektron dalam sumur potensi elektrostatik di sekitar inti. Hal ini berartibawah energi luar diperlukan agar elektron dapat lolos dari atom. Semakin dekat suatu elektrondalan inti, semakin besar gaya atraksinya, sehingga elektron yang berada dekat dengan pusatsumur potensi memerlukan energi yang lebih besar untuk lolos.Elektron, sama seperti partikel lainnya, memiliki sifat seperti partikel maupun seperti gelombang(dualisme gelombang-partikel). Awan elektron adalah suatu daerah dalam sumur potensi dimana tiap-tiap elektron menghasilkan sejenis gelombang diam (yaitu gelombang yang tidakbergerak relatif terhadap inti) tiga dimensi. Perilaku ini ditentukan oleh orbital atom, yakni suatufungsi matematika yang menghitung probabilitas suatu elektron akan muncul pada suatu lokasitertentu ketika posisinya diukur.[45] Hanya akan ada satu himpunan orbital tertentu yang beradadisekitar inti, karena pola-pola gelombang lainnya akan dengan cepat meluruh menjadi bentukyang lebih stabil.[46]Fungsi gelombang dari lima orbital atom pertama. Tiga orbital 2p memperlihatkan satu biidangsimpul.Tiap-tiap orbital atom berkoresponden terhadap aras energi elektron tertentu. Elektron dapatberubah keadaannya ke aras energi yang lebih tinggi dengan menyerap sebuah foton. Selaindapat naik menuju aras energi yang lebih tinggi, suatu elektron dapat pula turun ke keadaanenergi yang lebih rendah dengan memancarkan energi yang berlebih sebagai foton.[46]Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron (energi pengikatanelektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon. Sebagai contohnya, hanyadiperlukan 13,6 eV untuk melepaskan elektron dari atom hidrogen.[47] Bandingkan dengan energisebesar 2,3 MeV yang diperlukan untuk memecah inti deuterium.[48] Atom bermuatan listriknetral oleh karena jumlah proton dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan ataupunkelebihan elektron disebut sebagai ion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat
    • ditransfer ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat salingberikatan membentuk molekul.[49]Sifat-sifatSifat-sifat nuklirBerdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk kedalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah neutronberbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semuahidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memilikineutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium),dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebutsebagai protium.[50] Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifatradioaktife.[51][52]Sekitar 339 nuklida yang terbentuk secara alami di Bumi, 269 di antaranya belum pernahterpantau meluruh.[53] Pada unsur kimia, 80 dari unsur yang diketahui memiliki satu atau lebihisotop stabil. Unsur 43, 63, dan semua unsur lebih tinggi dari 83 tidak memiliki isotop stabil.Dua puluh tujuh unsur hanya memiliki satu isotop stabil, manakala jumlah isotop stabil yangpaling banyak terpantau pada unsur timah dengan 10 jenis isotop stabil.[54]MassaKarena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel inidalam atom disebut sebagai bilangan massa. Massa atom pada keadaan diam seringdiekspresikan menggunakan satuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan inididefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar1,66 × 10−27 kg.[55] Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom1,007825 u.[56] Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan bilangan massanya dikalikansatuan massa atom.[57] Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208,[51] dengan massa sebesar207,9766521 u.[58]Para kimiawan biasanya menggunakan satuan mol untuk menyatakan jumlah atom. Satu moldidefinisikan sebagai jumlah atom yang terdapat pada 12 gram persis karbon-12. Jumlah iniadalah sekitar 6,022 × 1023, yang dikenal pula dengan nama tetapan Avogadro. Dengandemikian suatu unsur dengan massa atom 1 u akan memiliki satu mol atom yang bermassa 0,001kg. Sebagai contohnya, Karbon memiliki massa atom 12 u, sehingga satu mol karbon atommemiliki massa 0,012 kg.[55]UkuranAtom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikansebagai 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 disekitarnya, dan spin atom.[59] Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderungmeningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akancenderung meningkat seiring dengan meningkatnya nomor golongan (kiri ke kanan).[60] Olehkarena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesaradalah sesium dengan jari-jari 225 pm.[61] Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripadagelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskopoptik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop penerowongan payaran.Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampungsekitar 1 juta atom karbon.[62] Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 × 1021 atom oksigen.[63]Intan satu karat dengan massa 2 × 10-4 kg mengandung sekitar 1022 atom karbon.[catatan 2] Jika
    • sebuah apel diperbesar dengan ukuran sebesar Bumi, maka atom dalam apel tersebut akanterlihat sebesar ukuran apel asli tersebut.[64]Peluruhan radioaktifDiagram ini menunjukkan waktu paruh (T½) beberapa isotop dengan jumlah proton Z danjumlah proton N (dalam satuan detik).Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhanradioaktif, menyebabkan inti melepaskan partikel ataupun radiasi elektromagnetik.Radioaktivitas dapat terjadi ketika jari-jari inti sangat besar dibandingkan dengan jari-jari gayakuat (hanya bekerja pada jarak sekitar 1 fm).[65]Bentuk-bentuk peluruhan radioaktif yang paling umum adalah:[66][67] • Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dri dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengan nomor atom yang lebih kecil. • Peluruhan beta, diatur oleh gaya lemah, dan dihasilkan oleh transformasi neutron menjadi proton, ataupun proton menjadi neutron. Transformasi neutron menjadi proton akan diikuti oleh emisi satu elektron dan satu antineutrino, manakala transformasi proton menjadi neutron diikuti oleh emisi satu positron dan satu neutrino. Emisi elektron ataupun emisi positron disebut sebagai partikel beta. Peluruhan beta dapat meningkatkan maupun menurunkan nomor atom inti sebesar satu. • Peluruhan gama, dihasilkan oleh perubahan pada aras energi inti ke keadaan yang lebih rendah, menyebabkan emisi radiasi elektromagnetik. Hal ini dapat terjadi setelah emisi partikel alfa ataupun beta dari peluruhan radioaktif.Jenis-jenis peluruhan radioaktif lainnya yang lebih jarang meliputi pelepasan neutron dan protondari inti, emisi lebih dari satu partikel beta, ataupun peluruhan yang mengakibatkan produksielektron berkecepatan tinggi yang bukan sinar beta, dan produksi foton berenergi tinggi yangbukan sinar gamaTiap-tiap isotop radioaktif mempunyai karakteristik periode waktu peluruhan (waktu paruh)yang merupakan lamanya waktu yang diperlukan oleh setengah jumlah sampel untuk meluruh
    • habis. Proses peluruhan bersifat eksponensial, sehingga setelah dua waktu paruh, hanya akantersisa 25% isotop.[65]Momen magnetikSetiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengannama spin. Spin beranalogi dengan momentum sudut suatu objek yang berputar pada pusatmassanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalamsatuan tetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memilikispin ½ ħ, atau "spin-½". Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitar inti atom selain memilikispin juga memiliki momentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudutpula oleh karena spin nuklirnya sendiri.[68]Medan magnet yang dihasilkan oleh suatu atom (disebut momen magnetik) ditentukan olehkombinasi berbagai macam momentum sudut ini. Namun, kontribusi yang terbesar tetap berasaldari spin. Oleh karena elektron mematuhi asas pengecualian Pauli, yakni tiada dua elektron yangdapat ditemukan pada keadaan kuantum yang sama, pasangan elektron yang terikat satu samalainnya memiliki spin yang berlawanan, dengan satu berspin naik, dan yang satunya lagi berspinturun. Kedua spin yang berlawanan ini akan saling menetralkan, sehingga momen dipolmagnetik totalnya menjadi nol pada beberapa atom berjumlah elektron genap.[69]Pada atom berelektron ganjil seperti besi, adanya keberadaan elektron yang tak berpasanganmenyebabkan atom tersebut bersifat feromagnetik. Orbital-orbital atom di sekeliling atomtersebut saling bertumpang tindih dan penurunan keadaan energi dicapai ketika spin elektronyang tak berpasangan tersusun saling berjajar. Proses ini disebut sebagai interaksi pertukaran.Ketika momen magnetik atom feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atomini dapat menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi. Bahan-bahan yang bersifatparamagnetik memiliki atom dengan momen magnetik yang tersusun acak, sehingga tiadamedan magnet yang dihasilkan. Namun, momen magnetik tiap-tiap atom individu tersebut akantersusun berjajar ketika diberikan medan magnet.[69][70]Inti atom juga dapat memiliki spin. Biasanya spin inti tersusun secara acak oleh karenakesetimbangan termal. Namun, untuk unsur-unsur tertentu (seperti xenon-129), adalah mungkinuntuk memolarisasi keadaan spin nuklir secara signifikan sehingga spin-spin tersebut tersusunberjajar dengan arah yang sama. Kondisi ini disebut sebagai hiperpolarisasi. Fenomena inimemiliki aplikasi yang penting dalam pencitraan resonansi magnetik.[71][72]Aras-aras energiKetika suatu elektron terikat pada sebuah atom, ia memiliki energi potensial yang berbandingterbalik terhadap jarak elektron terhadap inti. Hal ini diukur oleh besarnya energi yangdiperlukan untuk melepaskan elektron dari atom dan biasanya diekspresikan dengan satuanelektronvolt (eV). Dalam model mekanika kuantum, elektron-elektron yang terikat hanya dapatmenduduki satu set keadaan yang berpusat pada inti, dan tiap-tiap keadaan berkorespondensiterhadap aras energi tertentu. Keadaan energi terendah suatu elektron yang terikat disebutsebagai keadaan dasar, manakala keadaan energi yang lebih tinggi disebut sebagai keadaantereksitasi.[73]Agar suatu elektron dapat meloncat dari satu keadaan ke keadaan lainnya, ia haruslah menyerapataupun memancarkan foton pada energi yang sesuai dengan perbedaan energi potensial antardua aras tersebut. Energi foton yang dipancarkan adalah sebanding dengan frekuensinya.[74]Tiap-tiap unsur memiliki spektrum karakteristiknya masing-masing. Hal ini bergantung padamuatan inti, subkelopak yang terisi dengan elektron, interaksi elektromagnetik antar elektron,dan faktor-faktor lainnya.[75]
    • Contoh garis absorpsi spektrum.Ketika suatu spektrum energi yang berkelanjutan dipancarkan melalui suatu gas ataupun plasma,beberapa foton diserap oleh atom, menyebabkan elektron berpindah aras energi. Elektron yangtereksitasi akan secara spontan memancarkan energi ini sebagai foton dan jatuh kembali ke arasenergi yang lebih rendah. Oleh karena itu, atom berperilaku seperti bahan penyaring yang akanmembentuk sederetan pita absorpsi. Pengukuran spektroskopi terhadap kekuatan dan lebar pitaspektrum mengijinkan penentuan komposisi dan sifat-sifat fisika suatu zat.[76]Pemantauan cermat pada garis-garis spektrum menunjukkan bahwa beberapa memperlihatkanadanya pemisahan halus. Hal ini terjadi karena kopling spin-orbit yang merupakan interaksiantara spin dengan gerak elektron terluar.[77] Ketika suatu atom berada dalam medan magneteksternal, garis-garis spektrum terpisah menjadi tiga atau lebih komponen. Hal ini disebutsebagai efek Zeeman. Efek Zeeman disebabkan oleh interaksi medan magnet dengan momenmagnetik atom dan elektronnya. Beberapa atom dapat memiliki banyak konfigurasi elektrondengan aras energi yang sama, sehingga akan tampak sebagai satu garis spektrum. Interaksimedan magnet dengan atom akan menggeser konfigurasi-konfigurasi elektron menuju arasenergi yang sedikit berbeda, menyebabkan garis spektrum berganda.[78] Keberadaan medanlistrik eksternal dapat menyebabkan pemisahan dan pergeseran garis spektrum denganmengubah aras energi elektron. Fenomena ini disebut sebagai efek Stark.[79]Valensi dan perilaku ikatanKelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebutsebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebut elektron valensi. Jumlahelektron valensi menentukan perilaku ikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atomcenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektronvalensi terluar atom.[80] Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom keatom lainnya, seperti yang terpantau pada natrium klorida dan garam-garam ionik lainnya.Namun, banyak pula unsur yang menunjukkan perilaku valensi berganda, atau kecenderunganmembagi elektron dengan jumlah yang berbeda pada senyawa yang berbeda. Sehingga, ikatankimia antara unsur-unsur ini cenderung berupa pembagian elektron daripada transfer elektron.Contohnya meliputi unsur karbon dalam senyawa organik.[81]Unsur-unsur kimia sering ditampilkan dalam tabel periodik yang menampilkan sifat-sifat kimiasuatu unsur yang berpola. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang samadikelompokkan secara vertikel (disebut golongan). Unsur-unsur pada bagian terkanan tabelmemiliki kelopak terluarnya terisi penuh, menyebabkan unsur-unsur tersebut cenderung bersifatinert (gas mulia).[82][83]Keadaan
    • Cuplikan yang menggambarkan pembentukan kondensat Bose-Einstein.Sejumlah atom ditemukan dalam keadaan materi yang berbeda-beda tergantung pada kondisifisik benda, yakni suhu dan tekanan. Dengan mengubah kondisi tersebut, materi dapat berubah-ubah menjadi bentuk padat, cair, gas, dan plasma.[84] Dalam tiap-tiap keadaan tersebut pulamateri dapat memiliki berbagai fase. Sebagai contohnya pada karbon padat, ia dapat berupagrafit maupun intan.[85]Pada suhu mendekati nol mutlak, atom dapat membentuk kondensat Bose-Einstein, di manaefek-efek mekanika kuantum yang biasanya hanya terpantau pada skala atom terpantau secaramakroskopis.[86][87] Kumpulan atom-atom yang dilewat-dinginkan ini berperilaku seperti satuatom super.[88]IdentifikasiCitra mikroskop penerowongan payaran yang menunjukkan atom-atom individu padapermukaan emas (100).Mikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope) adalah suatu mikroskopyang digunakan untuk melihat permukaan suatu benda pada tingkat atom. Alat ini menggunakanfenomena penerowongan kuantum yang mengijinkan partikel-partikel menembus sawar yangbiasanya tidak dapat dilewati.Sebuah atom dapat diionisasi dengan melepaskan satu elektronnya. Muatan yang adamenyebabkan trayektori atom melengkung ketika ia melalui sebuah medan magnet. Jari-jaritrayektori ion tersebut ditentukan oleh massa atom. Spektrometer massa menggunakan prinsipini untuk menghitung rasio massa terhadap muatan ion. Apabila sampel tersebut mengandungsejumlah isotop, spektrometer massa dapat menentukan proporsi tiap-tiap isotop denganmengukur intensitas berkas ion yang berbeda. Teknik untuk menguapkan atom meliputispektroskopi emisi atomik plasma gandeng induktif (inductively coupled plasma atomicemission spectroscopy) dan spektrometri massa plasma gandeng induktif (inductively coupledplasma mass spectrometry), keduanya menggunakan plasma untuk menguapkan sampel analisis.[89]Metode lainnya yang lebih selektif adalah spektroskopi pelepasan energi elektron (electronenergy loss spectroscopy), yang mengukur pelepasan energi berkas elektron dalam suatumikroskop elektron transmisi ketika ia berinteraksi dengan sampel. Tomografi kuar atommemiliki resolusi sub-nanometer dalam 3-D dan dapat secara kimiawi mengidentifikasi atom-atom individu menggunakan spektrometri massa waktu lintas.[90]Spektrum keadaan tereksitasi dapat digunakan untuk menganalisa komposisi atom bintang yangjauh. Panjang gelombang cahaya tertentu yang dipancarkan oleh bintang dapat dipisahkan dandicocokkan dengan transisi terkuantisasi atom gas bebas. Warna bintang kemudian dapat
    • direplikasi menggunakan lampu lucutan gas yang mengandung unsur yang sama.[91] Helium padaMatahari ditemukan dengan menggunakan cara ini 23 tahun sebelum ia ditemukan di Bumi.[92]Asal usul dan kondisi sekarangAtom menduduki sekitar 4% densitas energi total yang ada dalam alam semesta terpantau,dengan densitas rata-rata sekitar 0,25 atom/m3.[93] Dalam galaksi Bima Sakti, atom memilikikonsentrasi yang lebih tinggi, dengan densitas materi dalam medium antarbintang berkisarantara 105 sampai dengan 109 atom/m3.[94] Matahari sendiri dipercayai berada dalam GelembungLokal, yaitu suatu daerah yang mengadung banyak gas ion, sehingga denistas pada sekelilingnyaadalah sekitar 103 atom/m3.[95] Bintang membentuk awan-awan padat dalam mediumantarbintang, dan proses evolusioner bintang akan menyebabkan peningkatan kandungan unsuryang lebih berat daripada hidrogen dan helium dalam medium antarbintang. Sampai dengan95% atom Bima Sakti terkonsentrasi dalam bintang-bintang, dan massa total atom inimembentuk sekitar 10% massa galaksi.[96] (Massa sisanya adalah materi gelap yang tidakdiketahui dengan jelas.[97])NukleosintesisProton dan elektron yang stabil muncul satu detik setelah kejadian Dentuman Besar. Dalammasa waktu tiga menit sesudahnya, nukleosintesis Dentuman Besar kebanyakan menghasilkanhelium, litium, dan deuterium, dan mungkin juga beberapa berilium dan boron.[98][99][100] Atompertama (dengan elektron yang terikat dengannya) secara teoritis tercipta 380.000 tahun sesudahDentuman Besar, yaitu ketika alam semesta yang mengembang cukup dingin untuk mengijinkanelektron-elektron terikat pada inti atom.[101] Sejak saat itulah, inti atom mulai bergabung dalambintang-bintang melalui proses fusi nuklir dan menghasilkan unsur-unsur yang lebih beratsampai dengan besi.[102]Isotop seperti litium-6 dihasilkan di ruang angkasa melalui spalasi sinar kosmis.[103] Hal initerjadi ketika sebuah proton berenergi tinggi menumbuk inti atom, menyebabkan sejumlah besarnukleon berhamburan. Unsur yang lebih berat daripada besi dihasilkan di supernova melaluiproses r dan di bintang-bintang AGB melalui proses s. Kedua-duanya melibatkan penangkapanneutron oleh inti atom.[104] Unsur-unsur seperti timbal kebanyakan dibentuk melalui peluruhanradioaktif unsur-unsur lain yang lebih berat.[105]BumiKebanyakan atom yang menyusun Bumi dan termasuk pula seluruh makhluk hidupnya pernahberada dalam bentuk yang sekarang di nebula yang runtuh dari awan molekul dan membentukTata Surya. Sisanya merupakan akibat dari peluruhan radioaktif dan proporsinya dapatdigunakan untuk menentukan usia Bumi melalui penanggalan radiometrik.[106][107] Kebanyakanhelium dalam kerak Bumi merupakan produk peluruhan alfa.[108]Terdapat sekelumit atom di Bumi yang pada awal pembentukannya tidak ada dan juga bukanmerupakan akibat dari peluruhan radioaktif. Karbon-14 secara berkesinambungan dihasilkanoleh sinar kosmik di atmosfer.[109] Beberapa atom di Bumi secara buatan dihasilkan oleh reaktorataupun senjata nuklir.[110][111] Dari semua Unsur-unsur transuranium yang bernomor atom lebihbesar daripada 92, hanya plutonium dan neptunium sajalah yang terdapat di Bumi secara alami.[112][113] Unsur-unsur transuranium memiliki waktu paruh radioaktif yang lebih pendek daripadaumur Bumi[114], sehingga unsur-unsur ini telah lama meluruh. Pengecualian terdapat padaplutonium-244 yang kemungkinan tersimpan dalam debu kosmik.[106] Kandungan alamiplutonium dan neptunium dihasilkan dari penangkapan neutron dalam bijih uranium.[115]Bumi mengandung sekitar 1,33 × 1050 atom.[116] Pada atmosfer planet, terdapat sejumlah kecilatom gas mulia seperti argon dan neon. Sisa 99% atom pada atmosfer bumi terikat dalam bentukmolekul, misalnya karbon dioksida, oksigen diatomik, dan nitrogen diatomik. Pada permukaan
    • Bumi, atom-atom saling berikatan membentuk berbagai macam senyawa, meliputi air, garam,silikat, dan oksida. Atom juga dapat bergabung membentuk bahan-bahan yang tidak terdiri darimolekul, contohnya kristal dan logam padat ataupun cair.[117][118]Bentuk teoritis dan bentuk langkaManakala isotop dengan nomor atom lebih tinggi daripada timbal (62) bersifat radioaktif,terdapat suatu "pulau stabilitas" yang diajukan untuk beberapa unsur dengan nomor atom di atas103. Unsur-unsur super berat ini kemungkinan memiliki inti yang secara relatif stabil terhadappeluruhan radioaktif.[119] Atom super berat yang stabil ini kemungkinan besar adalahunbiheksium, dengan 126 proton 184 neutron.[120]Tiap-tiap partikel materi memiliki partikel antimaterinya masing-masing dengan muatan listrikyang berlawanan. Sehingga, positron adalah antielektron yang bermuatan positif, dan antiprotonadalah proton yang bermuatan negatif, Ketika materi dan antimateri bertemu, keduanya akansaling memusnahkan. Terdapat ketidakseimbangan antara jumlah partikel materi dan antimateri.Ketidakseimbangan ini masih belum dipahami secara menyeluruh, walaupun terdapat teoribariogenesis yang memberikan penjelasan yang memungkinkan. Antimateri tidak pernahditemukan secara alami.[121][122] Namun, pada tahun 1996, antihidrogen berhasil disintesis dilaboratorium CERN di Jenewa.[123][124]Terdapat pula atom-atom langka lainnya yang dibuat dengan menggantikan satu proton, neutron,ataupun elektron dengan partikel lain yang bermuatan sama. Sebagai contoh, elektron dapatdigantikan dengan muon yang lebih berat, membentuk atom muon. Jenis atom ini dapatdigunakan untuk menguji prediksi fisika.[125][126][127]Tabel periodikTabel periodik unsur-unsur kimia adalah tampilan unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel.Unsur-unsur tersebut diatur berdasarkan struktur elektronnya sehingga sifat kimia unsur-unsurtersebut berubah-ubah secara teratur sepanjang tabel. Setiap unsur didaftarkan berdasarkannomor atom dan lambang unsurnya.Tabel periodik standar memberikan informasi dasar mengenai suatu unsur. Ada juga cara lainuntuk menampilkan unsur-unsur kimia dengan memuat keterangan lebih atau dari persepektifyang berbeda.Tabel periodik (standar)Ini adalah tampilan sederhana dari tabel periodik unsur-unsur dan berisi nomor atom dansimbol tiap unsur. Tabel periodik unsur-unsur kimia adalah tabel yang dibuat untukmengelompokkan unsur-unsur berdasarkan sifat-sifatnya. Walaupun sudah ada perintis tabel ini,tapi penemuan ini umumnya ditemukan oleh Dmitry Mendeleyev pada tahun 1869. Mendeleyevmemaksudkan tabelnya agar dapat menggambarkan kecenderungan sifat unsur-unsur secaraberulang ("periodik")TabelGolongan # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Periode 1 2 1 H He
    • 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Li Be B C N O F Ne 11 12 13 14 15 16 17 18 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 55 56 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 * Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 87 88 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 (117) 118 7 ** Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh (Uus) Uuo 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 * Lantanida La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 ** Aktinida Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Warna dalam tabel periodik memperlihatkan kategori unsur Logam Nonlogam Logam Logam Logam transisi dalam Logam Logam Metaloid Nonlogam Gas Halogen alkali alkali tanah transisi lain lain mulia Lantanida Aktinida (Tipe tidak diketahui) Border memperlihatkan persediaan di alamWarna nomor atom memperlihatkan wujud Primordial materi saat STP (0 °C dan 1 atm) (sudah ada Dari sejak (Belum Tidak peluluhan Sintetis Padat Cair Gas sebelum ditemukan) diketahui inti bumi terbentuk)Daftar unsur menurut nomor atomBerikut adalah tabel unsur kimia yang disusun berdasarkan nomor atom dan kode warnamenurut tipe unsur. Setiap unsur ditampilkan informasi mengenai nama unsur, lambang unsur,golongan dan periode, massa atom (atau isotop yang paling stabil), massa jenis, titik lebur, titikdidih dan penemunya. Deret kimia tabel periodikLogam alkali Alkali tanah Lantanida Aktinida Logam transisi Logam Metaloid Nonlogam Halogen Gas muliaNo. Nama Lamban Periode, Massa Massa Titik Titik Tahun Penemu
    • jenis leburato Golonga (g/cm³) didih penemua g (g/Mol) m n pada 20° (°C) n (°C) C 1,00794(7)2 3 -259,1 Hidrogen H 1; 1 4 0,084 g/l -252,9 1766 Cavendish 1 4,002602(2)2 -272, Ramsay2 Helium He 1; 18 4 0,17 g/l -268,9 1895 2 dan Cleve3 Litium Li 2; 1 6,941(2)2 3 4 5 0,53 180,5 1317 1817 Arfwedson4 Berilium Be 2; 2 9,012182(3) 1,85 1278 2970 1797 Vauquelin Davy dan 2 3 45 Boron B 2; 13 10,811(7) 2,46 2300 2550 1808 Gay- Lussac prasejara tak6 Karbon C 2; 14 12,0107(8)2 4 3,51 3550 4827 h diketahui -209,7 Nitrogen N 2; 15 14,0067(2)2 4 1,17 g/l -195,8 1772 Rutherford 9 Priestly 2 4 -218,8 Oksigen O 2; 16 15,9994(3) 1,33 g/l -182,9 1774 dan 4 Scheele 18,9984032( -219,9 Fluor F 2; 17 1,58 g/l -188,1 1886 Moissan 5) 6 Ramsay 2 3 -248,10 Neon Ne 2; 18 20,1797(6) 0,84 g/l -246,1 1898 dan 7 Travers 22,9897692811 Natrium Na 3; 1 0,97 97,8 892 1807 Davy (2)12 Magnesium Mg 3; 2 24,3050(6) 1,74 648,8 1107 1755 Black
    • 26,9815386(13 Alumunium Al 3; 13 2,70 660,5 2467 1825 Oersted 8)14 Silikon Si 3; 14 28,0855(3)4 2,33 1410 2355 1824 Berzelius 44 280 (P15 Fosfor P 3; 15 30,973762(2) 1,82 1669 Brand (P4) 4) prasejara tak16 Belerang S 3; 16 32,065(5)2 4 2,06 113 444,7 h diketahui17 Klor Cl 3; 17 35,453(2)2 3 4 2,95 g/l -34,6 -101 1774 Scheele Ramsay 2 4 -189,18 Argon Ar 3; 18 39,948(1) 1,66 g/l -185,9 1894 dan 4 Rayleigh19 Kalium K 4; 1 39,0983(1) 0,86 63,7 774 1807 Davy20 Kalsium Ca 4; 2 40,078(4)2 1,54 839 1487 1808 Davy21 Skandium Sc 4; 3 44,955912(6) 2,99 1539 2832 1879 Nilson Gregor dan22 Titanium Ti 4; 4 47,867(1) 4,51 1660 3260 1791 Klaproth23 Vanadium V 4; 5 50,9415(1) 6,09 1890 3380 1801 del Río24 Krom Cr 4; 6 51,9961(6) 7,14 1857 2482 1797 Vauquelin25 Mangan Mn 4; 7 54,938045(5) 7,44 1244 2097 1774 Gahn prasejara tak26 Besi Fe 4; 8 55,845(2) 7,87 1535 2750 h diketahui27 Kobalt Co 4; 9 58,933195(5) 8,89 1495 2870 1735 Brandt28 Nikel Ni 4; 10 58,6934(2) 8,91 1453 2732 1751 Cronstedt
    • 1083, prasejara tak29 Tembaga Cu 4; 11 63,546(3)4 8,92 2595 5 h diketahui prasejara tak30 Seng Zn 4; 12 65,409(4) 7,14 419,6 907 h diketahui Lecoq de31 Galium Ga 4; 13 69,723(1) 5,91 29,8 2403 1875 Boisbaudr an32 Germanium Ge 4; 14 72,64(1) 5,32 937,4 2830 1886 Winkler 613 Albertus33 Arsen As 4; 15 74,92160(2) 5,72 613 ca, 1250 (subl,) Magnus34 Selenium Se 4; 16 78,96(3)4 4,82 217 685 1817 Berzelius35 Brom Br 4; 17 79,904(1) 3,14 -7,3 58,8 1826 Balard Ramsay -156,36 Kripton Kr 4; 18 83,798(2)2 3 3,48 g/l -152,3 1898 dan 6 Travers Bunsen 237 Rubidium Rb 5; 1 85,4678(3) 1,53 39 688 1861 dan Kirchhoff38 Strontium Sr 5; 2 87,62(1)2 4 2,63 769 1384 1790 Crawford39 Itrium Y 5; 3 88,90585(2) 4,47 1523 3337 1794 Gadolin40 Zirkonium Zr 5; 4 91,224(2)2 6,51 1852 4377 1789 Klaproth41 Niobium Nb 5; 5 92,906 38(2) 8,58 2468 4927 1801 Hatchett42 Molibden Mo 5; 6 95,94(2)2 10,28 2617 5560 1778 Scheele Perrier dan43 Teknetium Tc 5; 7 [98,9063]1 11,49 2172 5030 1937 Segrè
    • 44 Ruthenium Ru 5; 8 101,07(2)2 12,45 2310 3900 1844 Klaus45 Rodium Rh 5; 9 102,90550(2) 12,41 1966 3727 1803 Wollaston46 Paladium Pd 5; 10 106,42(1)2 12,02 1552 3140 1803 Wollaston prasejara tak47 Perak Ag 5; 11 107,8682(2)2 10,49 961,9 2212 h diketahui Strohmeye48 Kadmium Cd 5; 12 112,411(8)2 8,64 321 765 1817 r dan Hermann Reich dan49 Indium In 5; 13 114,818(3) 7,31 156,2 2080 1863 Richter prasejara tak50 Timah Sn 5; 14 118,710(7)2 7,29 232 2270 h diketahui prasejara tak51 Antimon Sb 5; 15 121,760(1)2 6,69 630,7 1750 h diketahui von52 Telurium Te 5; 16 127,60(3)2 6,25 449,6 990 1782 Reichenste in53 Yodium I 5; 17 126,90447(3) 4,94 113,5 184,4 1811 Courtois Ramsay 2 3 -111,54 Xenon Xe 5; 18 131,293(6) 4,49 g/l -107 1898 dan 9 Travers Kirchhoff 132,905451955 Sesium Cs 6; 1 1,90 28,4 690 1860 dan (2) Bunsen56 Barium Ba 6; 2 137,327(7) 3,65 725 1640 1808 Davy 138,90547(7)57 Lantanum La 6 2 6,16 920 3454 1839 Mosander
    • von Hisinger58 Serium Ce 6 140,116(1)2 6,77 798 3257 1803 dan Berzelius Praseodimiu von59 Pr 6 140,90765(2) 6,48 931 3212 1895 m Welsbach von60 Neodimium Nd 6 144,242(3)2 7,00 1010 3127 1895 Welsbach Marinsky61 Prometium Pm 6 [146,9151]1 7,22 1080 2730 1945 dan Glendenin Lecoq de 262 Samarium Sm 6 150,36(2) 7,54 1072 1778 1879 Boisbaudr an63 Europium Eu 6 151,964(1)2 5,25 822 1597 1901 Demarçay de64 Gadolinium Gd 6 157,25(3)2 7,89 1311 3233 1880 Marignac65 Terbium Tb 6 158,92535(2) 8,25 1360 3041 1843 Mosander Lecoq de66 Disprosium Dy 6 162,500(1)2 8,56 1409 2335 1886 Boisbaudr an67 Holmium Ho 6 164,93032(2) 8,78 1470 2720 1878 Soret68 Erbium Er 6 167,259(3)2 9,05 1522 2510 1842 Mosander69 Tulium Tm 6 168,93421(2) 9,32 1545 1727 1879 Cleve de70 Iterbium Yb 6 173,04(3)2 6,97 824 1193 1878 Marignac71 Lutetium Lu 6; 3 174,967(1)2 9,84 1656 3315 1907 Urbain
    • Coster dan72 Hafnium Hf 6; 4 178,49(2) 13,31 2150 5400 1923 de Hevesy73 Tantalum Ta 6; 5 180,9479(1) 16,68 2996 5425 1802 Ekeberg74 Tungsten W 6; 6 183,84(1) 19,26 3407 5927 1783 Elhuyar Noddack;75 Renium Re 6; 7 186,207(1) 21,03 3180 5627 1925 Tacke dan Berg76 Osmium Os 6; 8 190,23(3)2 22,61 3045 5027 1803 Tennant77 Iridium Ir 6; 9 192,217(3) 22,65 2410 4130 1803 Tennant78 Platina Pt 6; 10 195,084(9) 21,45 1772 3827 1557 Scaliger 196,966569( 1064, prasejara tak79 Emas Au 6; 11 19,32 2940 4) 4 h diketahui prasejara tak80 Raksa Hg 6; 12 200,59(2) 13,55 -38,9 356,6 h diketahui81 Talium Tl 6; 13 204,3833(2) 11,85 303,6 1457 1861 Crookes prasejara tak82 Timbal Pb 6; 14 207,2(1)2 4 11,34 327,5 1740 h diketahui83 Bismut Bi 6; 15 208,98040(1) 9,80 271,4 1560 1540 Geoffroy Marie and84 Polonium Po 6; 16 [208,9824]1 9,20 254 962 1898 Pierre Curie Corson dan85 Astatin At 6; 17 [209,9871]1 302 337 1940 MacKenzi e86 Radon Rn 6; 18 [222,0176]1 9,23 g/l -71 -61,8 1900 Dorn
    • 87 Fransium Fr 7; 1 [223,0197]1 27 677 1939 Perey Marie dan88 Radium Ra 7; 2 [226,0254]1 5,50 700 1140 1898 Pierre Curie89 Aktinium Ac 7 [227,0278]1 10,07 1047 3197 1899 Debierne 232,03806(2)90 Torium Th 7 1 2 11,72 1750 4787 1829 Berzelius Soddy; Protaktiniu 231,03588(2)91 Pa 7 1 15,37 1554 4030 1917 Cranston m dan Hahn 238,02891(3) 1132,92 Uranium U 7 1 2 3 18,97 3818 1789 Klaproth 4 McMillan 193 Neptunium Np 7 [237,0482] 20,48 640 3902 1940 dan Abelson94 Plutonium Pu 7 [244,0642]1 19,74 641 3327 1940 Seaborg95 Amerisium Am 7 [243,0614]1 13,67 994 2607 1944 Seaborg96 Curium Cm 7 [247,0703]1 13,51 1340 1944 Seaborg97 Berkelium Bk 7 [247,0703]1 13,25 986 1949 Seaborg98 Kalifornium Cf 7 [251,0796]1 15,1 900 1950 Seaborg99 Einsteinium Es 7 [252,0829]1 860 1952 Seaborg100 Fermium Fm 7 [257,0951]1 1952 Seaborg
    • Mendeleviu101 Md 7 [258,0986]1 1955 Seaborg m102 Nobelium No 7 [259,1009]1 1958 Seaborg103 Lawrensium Lr 7; 3 [260,1053]1 1961 Ghiorso Rutherfordi104 Rf 7; 4 [261,1087]1 1964/69 Flerov um105 Dubnium Db 7; 5 [262,1138]1 1967/70 Flerov106 Seaborgium Sg 7; 6 [263,1182]1 1974 Flerov Oganessia107 Bohrium Bh 7; 7 [262,1229]1 1976 n108 Hassium Hs 7; 8 [265]1 1984 GSI (*)109 Meitnerium Mt 7; 9 [266]1 1982 GSI Darmstadtiu110 Ds 7; 10 [269]1 1994 GSI m Roentgeniu111 Rg 7; 11 [272]1 1994 GSI m112 Ununbium Uub 7; 12 [285]1 1996 GSI JINR (*);113 Ununtrium Uut 7; 13 [284]1 2004 LLNL (*) Ununquadiu114 Uuq 7; 14 [289]1 1999 JINR m Ununpentiu JINR;115 Uup 7; 15 [288]1 2004 m LLNL
    • Ununhexiu116 Uuh 7; 16 [292]1 1999 LBNL (*) m tak Ununseptiu 1117 Uus 7; 17 ditemuka m n tak 1118 Ununoctium Uuo 7; 18 ditemuka n Deret kimia tabel periodikLogam alkali Alkali tanah Lantanida Aktinida Logam transisi Logam Metaloid Nonlogam Halogen Gas muliaPenjelasan struktur tabel periodikJumlah kulit elektron yang dimiliki sebuah atom menentukan periode atom tersebut. Setiap kulitmemiliki beberapa subkulit, yang terisi menurut urutan berikut ini, seiring dengan bertambahnyanomor atom:1s2s 2p3s 3p4s 3d 4p5s 4d 5p6s 4f 5d 6p7s 5f 6d 7p8s 5g 6f 7d 8p...Berdasarkan hal inilah struktur tabel disusun. Karena elektron terluar menentukan sifat kimiasuatu unsur, unsur-unsur yang segolongan umumnya mempunyai sifat kimia yang mirip. Unsur-unsur segolongan yang berdekatan mempunyai sifat fisika yang mirip, meskipun massa merekajauh berbeda. Unsur-unsur seperiode yang berdekatan mempunyai massa yang hampir sama,tetapi sifat yang berbeda.Sebagai contoh, dalam periode kedua, yang berdekatan dengan Nitrogen (N) adalah Karbon (C)dan Oksigen (O). Meskipun massa unsur-unsur tersebut hampir sama (massanya hanya selisihbeberapa satuan massa atom), mereka mempunyai sifat yang jauh berbeda, sebagaimana bisadilihat dengan melihat alotrop mereka: oksigen diatomik adalah gas yang dapat terbakar,nitrogen diatomik adalah gas yang tak dapat terbakar, dan karbon adalah zat padat yang dapatterbakar (ya, berlian pun dapat terbakar!).Sebaliknya, yang berdekatan dengan unsur Klorin (Cl) di tabel periodik, dalam golonganHalogen, adalah Fluorin (F) dan Bromin (Br). Meskipun massa unsur-unsur tersebut jauhberbeda, alotropnya mempunyai sifat yang sangat mirip: Semuanya bersifat sangat korosif(yakni mudah bercampur dengan logam membentuk garam logam halida); klorin dan fluorin
    • adalah gas, sementara bromin adalah cairan bertitik didih yang rendah; sedikitnya, klorin danbromin sangat berwarna.KlasifikasiGolonganKolom dalam tabel periodik disebut golongan. Ada 18 golongan dalam tabel periodik baku.Unsur-unsur yang segolongan mempunyai konfigurasi elektron valensi yang mirip, sehinggamempunyai sifat yang mirip pula. Ada tiga sistem pemberian nomor golongan. Sistem pertamamemakai angka Arab dan dua sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angkaRomawi adalah nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah sistemtatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan untuk menggantikan kedua sistem lamayang menggunakan angka Romawi karena kedua sistem tersebut membingungkan,menggunakan satu nama untuk beberapa hal yang berbeda.Golongan bisa dianggap sebagai cara yang paling penting dari mengklasifikasi unsur. Padabeberapa golongan, unsur-unsurnya ada yang sangat mirip sifatnya dan memiliki kecenderungansifat yang jelas jika ditelusuri menurun di dalam kolom. Golongan-golongan ini sering diberinama umum (tak sistematis) sebagai contoh: logam alkali, logam alkali tanah, halogen,khalkogen, dan gas mulia. Beberapa golongan lainnya dalam tabel tidak menampilkan sebanyakpersamaan maupun kecenderungan sifat secara vertikal (sebagai contoh Kelompok 14 dan 15),golongan ini tidak memiliki nama umum.PeriodeBaris dalam tabel periodik disebut periode. Walaupun golongan adalah cara yang paling umumuntuk mengklasifikasi unsur, ada beberapa bagian di tabel unsur yang kecenderungan sifatnyasecara horisontal dan kesamaan sifatnya lebih penting dan mencolok daripada kecenderunganvertikal. Fenomena ini terjadi di blok-d (atau "logam transisi"), dan terutama blok-f, dimanalantinida dan aktinida menunjukan sifat berurutan yang sangat mencolok.Periodisitas Sifat KimiaNilai utama dari tabel periodik adalah kemampuan untuk memprediksi sifat kimia dari sebuahunsur berdasarkan lokasi di tabel. Perlu dicatat bahwa sifat kimia berubah banyak jika bergeraksecara vertikal di sepanjang kolom di dalam tabel dibandingkan secara horizontal sepanjangbaris.Kecenderungan Periodisitas dalam GolonganKecenderungan periodisas dari energi ionisasi
    • Teori struktur atom mekanika kuantum modern menjelaskan kecenderungan golongan denganmemproposisikan bahwa unsur dalam golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron yangsama dalam kulit terluarnya, yang merupakan faktor terpenting penyebab sifat kimia yang mirip.Unsur-unsur dalam golongan yang sama juga menunjukkan pola jari-jari atom, energi ionisasi,dan elektronegativitas. Dari urutan atas ke bawah dalam golongan, jari-jari atom unsurbertambah besar. Karena lebih banyak susunan energi yang terisi, elektron valensi terletak lebihjauh dari inti. Dari urutan atas, setiap unsur memiliki energi ionisasi yang lebih rendah dariunsur sebelumnya karena lebih mudahnya sebuah elektron terlepas karena elektron terluarnyayang semakin jauh dari inti. Demikian pula, suatu golongan juga menampilkan penurunanelektronegativitas dari urutan atas ke bawah karena peningkatan jarak antara elektron valensidan inti. Kecenderungan Periodisasi PeriodeUnsur-unsur dalam periode yang sama memiliki kecenderungan dalam jari-jari atom, energiionisasi, afinitas elektron dan elektronegativitas. Dari kiri ke kanan, jari-jari atom biasanyamenurun. Hal ini terjadi karena setiap unsur mendapat tambahan proton dan elektron yangmenyebabkan elektron tertarik lebih dekat ke inti. Penurunan jari-jari atom ini jugamenyebabkan meningkatnya energi ionisasi jika bergerak dari urutan kiri ke kanan. Semakinrapat terikatnya suatu unsur, semakin banyak energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuahelektron. Demikian juga elektronegativitas, yang meningkat bersamaan dengan energi ionisasikarena tarikan oleh inti pada elektron. Afinitas elektron juga mempunyai kecenderungan, walautidak semenyolok pada sebuah periode. Logam (bagian kiri dari perioda) pada umumnyamemiliki afinitas elektron yang lebih rendah dibandingkan dengan unsur nonmetal (periodesebelah kanan), dengan pengecualian gas mulia.SejarahTabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom: jika unsur-unsurdiurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antarabeberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atauperiodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenaliketeraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang padatahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama. Beberapa triade Unsur Massa atom KepadatanKlorin 35,5 0,00156 g/cm3Bromin 79,9 0,00312 g/cm3Iodin 126,9 0,00495 g/cm3Kalsium 40,1 1,55 g/cm3Stronsium 87,6 2,6 g/cm3Barium 137 3,5 g/cm3Temuan ini kemudian diikuti oleh ahli kimia Inggris, yaitu John Alexander Reina Newlands,yang pada tahun 1865 memperhatikan bahwa unsur-unsur yang bersifat mirip ini berulang dalaminterval delapan, yang ia persamakan dengan oktaf musik, meskipun hukum oktaf-nya diejekoleh rekan sejawatnya. Akhirnya, pada tahun 1869, ahli kimia Jerman Lothar Meyer dan ahli
    • kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev hampir secara bersamaan mengembangkan tabelperiodik pertama, mengurutkan unsur-unsur berdasarkan massanya. Akan tetapi, Mendeleyevmeletakkan beberapa unsur menyimpang dari aturan urutan massa agar unsur-unsur tersebutcocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel, membetulkan kesalahan beberapa nilai massaatom, dan meramalkan keberadaan dan sifat-sifat beberapa unsur baru dalam sel-sel kosong ditabelnya. Keputusan Mendeleyev itu belakangan terbukti benar dengan ditemukannya strukturelektronik unsur-unsur pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20.