Atom adalah unit dasar materi yang terdiri dari inti atom dan elektron. Inti atom mengandung proton dan neutron, sementara elektron menentukan sifat kimia suatu unsur. Sejarah atom dimulai dari pemikiran filosofis hingga penemuan subpartikel dan teori mekanika kuantum yang menjelaskan struktur dan perilaku atom.

1. Atom
Atom adalah satuan dasar materi yang terdiri
dari inti atom beserta awan elektron
bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti
atom mengandung campuran proton yang
bermuatan positif dan neutron yang
bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1
yang tidak memiliki neutron). Elektron-
elektron pada sebuah atom terikat pada inti
atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian
pula sekumpulan atom dapat berikatan satu
sama lainnya 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
merupakan ion. Atom dikelompokkan
berdasarkan jumlah proton dan neutron pada
inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom
menentukan unsur kimia atom tersebut, dan
jumlah neutron menentukan 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 pada fisikawan kemudian
berhasil memodelkan atom.
Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa
yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti
mikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope). 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 mempengaruhi sifat-sifat
magnetis atom tersebut.
Atom helium
Ilustrasi atom helium yang memperlihatkan inti atom
(merah muda) dan distribusi awan elektron (hitam). Inti
atom (kanan atas) berbentuk simetris bulat, walaupun
untuk inti atom yang lebih rumit ia tidaklah selalu
demikian.
Klasifikasi
Satuan terkecil unsur kimia
Sifat-sifat
Kisaran
massa:
1,67 × 10−27 sampai dengan
4,52 × 10−25 kg
Muatan
listrik:
nol (netral) ataupun muatan
ion
Kisaran
diameter:
62 pm (He) sampai dengan
520 pm (Cs)
Komponen:
Elektron dan inti atom yang
terdiri dari proton dan neutron

2. Sejarah
Konsep bahwa materi terdiri dari satuan-satuan diskret yang tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi
satuan yang lebih kecil telah ada selama satu milenium. Namun, pemikiran ini masihlah bersifat
abstrak dan filosofis daripada berdasarkan pengamatan empiris dan eksperimen. Secara filosofis,
deskripsi sifat-sifat atom bervariasi tergantung pada budaya dan aliran filosofi tersebut, dan
seringkali pula mengandung unsur-unsur spiritual di dalamnya. Walaupun demikian, pemikiran
dasar mengenai atom diterima oleh para ilmuwan ribuan tahun kemudian karena ia secara elegan
menjelaskan penemuan-penemuan yang baru pada bidang kimia.
Rujukan paling awal mengenai konsep atom dapat ditilik kembali ke India kuno pada abad ke-6
sebelum masehi. Aliran sekolah Nyaya dan Vaisheshika mengembangkan teori yang
menjelaskan bagaimana atom-atom bergabung menjadi benda-benda yang lebih kompleks.
Rujukan mengenai atom di dunia Barat muncul satu abad kemudian oleh Leukippos, yang
kemudian oleh muridnya, Demokritus mensistematis pandangan ini. Kira-kira pada tahun
450 SM, Demokritus menciptakan istilah átomos (bahasa Yunani: ἄτομος), yang berarti "tidak
dapat dipotong" ataupun "partikel terkecil materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi". Walaupun
konsep dari India dan Yunani mengenai atom secara murni hanya didasarkan pada ilmu filosofi,
ilmu pengetahuan modern masih menggunakan istilah "atom" yang dicetuskan oleh Demokritus
tersebut.
Kemajuan lebih jauh pada pemahaman kita mengenai atom dimulai dengan berkembangnya
ilmu kimia. Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku The Sceptical Chymist yang
berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi "corpuscules"
ataupun atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik bahwa materi terdiri
dari unsur udara, tanah, api, dan air. Pada tahun 1789, istilah element (unsur) didefinisikan oleh
seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak
dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.
Berbagai atom dan molekul yang digambarkan pada buku John Dalton, A New System of
Chemical 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 tertentu
lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan bahwa setiap unsur
mengandung atom-atom tunggal unik yang dapat kemudian lebih jauh bergabung menjadi
senyawa-senyawa kimia.[9][10]

3. Teori partikel ini kemudian dikonfirmasi lebih jauh pada tahun 1827, ketika seorang botanis
Robert Brown menggunakan mikroskop untuk mengamati debu-debu yang mengambang di air
dan menemukan bahwa debu-debu tersebut bergerak secara acak. Fenomena ini kemudian
dikenal sebagai "Gerak Brown". Pada tahun 1877, J. Desaulx mengajukan bahwa fenomena ini
disebabkan oleh gerak termal molekul air, dan pada tahun 1905, Albert Einstein membuat
analisis matematika gerak ini.[11][12][13] Fisikawan Perancis, Jean Perrin, kemudian menggunakan
hasil kerja Einstein untuk secara eksperimen menentukan massa dan dimensi atom, yang
kemudian secara konklusif memverifikasi teori atom Dalton.[14]
Melalui hasil kerjanya pada sinar katoda pada tahun 1897, J. J. Thomson menemukan elektron
dan sifat-sifat subatomiknya. Hal ini meruntuhkan konsep atom sebagai satuan yang tidak dapat
dibagi-bagi lagi.[15] Thomson percaya bahwa elektron-elektron terdistribusi secara merata di
seluruh 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 ion
helium ke lembaran tipis emas dan menemukan bahwa sebagian kecil ion tersebut dipantulkan
dengan sudut pantulan yang lebih tajam dari yang apa yang diprediksi oleh teori Thomson.
Rutherford kemudian mengajukan bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massanya
terkonsentrasi pada inti atom pada pusat atom dengan elektron-elektron mengitari inti atom
seperti planet mengitari matahari. Muatan positif ion helium yang melewati inti padat ini
haruslah dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam. Pada tahun 1913, ketika
bereksperimen dengan hasil proses peluruhan radioaktif, Frederick Soddy menemukan bahwa
terdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap posisi tabel periodik.[16] Istilah isotop kemudian
diciptakan oleh Margaret Todd sebagai nama yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namun
merupakan 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 dan
memancarkan energi foton dengan frekuensi tertentu.
Sementara itu, pada tahun 1913, fisikawan Niels Bohr mengkaji ulang model atom Rutherford
dan mengajukan bahwa elektron-elektron terletak pada orbit-orbit yang terkuantisasi dan dapat
meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, namun tidak dapat dengan bebas berputar spiral ke
dalam maupun keluar dalam keadaan transisi.[18] Elektron haruslah menyerap ataupun
memancarkan sejumlah energi tertentu untuk melakukan transisi antara orbit-orbit yang tetap
ini. Ketika cahaya dari materi yang dipanaskan memancar melalui prisma, ia dapat
menghasilkan spektrum multiwarna. Penampakan garis-garis spektrum tertentu ini berhasil
dijelaskan oleh teori transisi orbital ini.[19]
Pada tahun 1916, ikatan kimia antar atom kemudian dijelaskan oleh Gilbert Newton Lewis
sebagai interaksi antara elektron-elektron atom tersebut.[20] Karena sifat-sifat kimiawi unsur-
unsur secara garis besar memiliki periodisitas,[21] pada tahun 1919 Irving Langmuir mengajukan
bahwa hal ini dapat dijelaskan apabila elektron-elektron pada sebuah atom saling berhubungan
atau berkumpul dalam bentuk-bentuk tertentu. Sekelompok elektron diperkirakan menduduki
satu set kelopak elektron di sekitar inti atom.

4. Percobaan Stern-Gerlach pada tahun 1922 memberikan bukti lebih jauh mengenai sifat-sifat
kuantum atom. Ketika seberkas atom perak ditembakkan melalui medan magnet, berkas tersebut
terpisah-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 ini
terbagi menjadi dua bagian, tergantung dari apakah spin atom tersebut berorientasi ke atas
ataupun ke bawah.[22]
Pada tahun 1926, dengan menggunakan pemikiran Louis de Broglie bahwa partikel berperilaku
seperti gelombang, Erwin Schrödinger mengembangkan suatu model atom matematis yang
menggambarkan elektron sebagai gelombang tiga dimensi daripada sebagai titik-titik partikel.
Konsekuensi penggunaan bentuk gelombang untuk menjelaskan elektron ini adalah bahwa
adalah tidak mungkin untuk secara matematis menghitung posisi dan momentum partikel secara
bersamaan. Hal ini kemudian dikenal sebagai prinsip ketidakpastian, yang dirumuskan oleh
Werner Heisenberg pada 1926. Menurut konsep ini, untuk setiap pengukuran suatu posisi,
seseorang hanya bisa mendapatkan kisaran nilai-nilai probabilitas momentum, demikian pula
sebaliknya. Walaupun model ini sulit untuk divisualisasikan, ia dapat dengan baik menjelaskan
sifat-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 planet
mengitari matahari digugurkan dan digantikan oleh model orbital atom di sekitar inti di mana
elektron 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 dan
banyaknya defleksi ditentukan dengan rasio massa atom terhadap muatannya. Kimiawan Francis
William Aston menggunakan peralatan ini untuk menunjukkan bahwa isotop mempunyai massa
yang berbeda. Perbedaan massa antar isotop ini berupa bilangan bulat, dan ia disebut sebagai
kaidah bilangan bulat.[25] Penjelasan pada perbedaan massa isotop ini berhasil dipecahkan
setelah ditemukannya neutron, yakni partikel bermuatan netral dengan massa yang hampir sama
dengan proton, oleh James Chadwick pada tahun 1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai
unsur dengan jumlah proton yang sama, namun memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam
inti atom.[26]
Pada tahun 1950-an, perkembangan pemercepat partikel dan detektor partikel mengijinkan para
ilmuwan mempelajari dampak-dampak dari atom yang bergerak dengan energi yang tinggi.[27]
Neutron dan proton kemudian diketahui sebagai hardon, yaitu komposit partikel-partikel kecil
yang disebut sebagai kuark. Model-model standar fisika nuklir kemudian dikembangkan untuk
menjelaskan sifat-sifat inti atom dalam hal interaksi partikel subatom ini.[28]

5. Sekitar tahun 1985, Steven Chu dkk. di Bell Labs mengembangkan sebuah teknik untuk
menurunkan temperatur atom menggunakan laser. Pada tahun yang sama, sekelompok ilmuwan
yang diketuai oleh William D. Phillips berhasil memerangkap atom natrium dalam perangkap
magnet. Claude Cohen-Tannoudji kemudian menggabungkan kedua teknik tersebut untuk
mendinginkan sejumlah kecil atom sampai beberapa mickokelvin. Hal ini mengijinkan ilmuwan
mempelajari atom dengan presisi yang sangat tinggi, yang pada akhirnya membawa para
ilmuwan 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 yang
dihubungkan dengan ligan-ligan organik (transistor elektron tunggal) telah dibuat.[30] Berbagai
penelitian telah dilakukan untuk memerangkap dan memperlambat laju atom menggunakan
pendinginan laser untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai sifat-sifat atom.[31]
Komponen-komponen atom
Partikel subatom
Walaupun awalnya kata atom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagi
menjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusun
atas berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalah elektron, proton, dan
neutron. Namun hidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula halnya pada ion hidrogen
positif H+.
Dari kesemua partikel subatom ini, elektron adalah yang paling ringan, dengan massa elektron
sebesar 9,11 × 10−31 kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran elektron sangatlah kecil
sedemikiannya 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 massa
elektron[33] or (1,6929 × 10−27 kg).
Dalam model standar fisika, baik proton dan neutron terdiri dari partikel elementer yang disebut
kuark. Kuark termasuk kedalah golongan partikel fermion dan merupakan salah satu dari dua
bahan 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 terdiri
dari dua kuark naik (up quark) dan satu kuark turun (down quark), manakala neutron terdiri dari
satu kuark naik dan dua kuark turun. Perbedaan komposisi kuark ini mempengaruhi perbedaan
massa dan muatan antara dua partikel tersebut. Kuark terikat bersama oleh gaya nuklir kuat yang
diperantarai oleh gluon. Gluon merupakan anggota dari boson gauge yang memerantarai gaya-
gaya fisika.[34][35]
Inti atom

6. Energi 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 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.[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, sedangkan
jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, dengan
isotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.[38]
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.[39]
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.[39]
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.[40] Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi.
Pada fisi nulir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui
peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom

7. berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akan
berubah unsurnya.[41][42]
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.[43]
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.[44] 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.[39]
Awan elektron
Sumur 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 berarti
bawah energi luar diperlukan agar elektron dapat lolos dari atom. Semakin dekat suatu elektron
dalan inti, semakin besar gaya atraksinya, sehingga elektron yang berada dekat dengan pusat
sumur 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 di
mana tiap-tiap elektron menghasilkan sejenis gelombang diam (yaitu gelombang yang tidak
bergerak relatif terhadap inti) tiga dimensi. Perilaku ini ditentukan oleh orbital atom, yakni suatu
fungsi matematika yang menghitung probabilitas suatu elektron akan muncul pada suatu lokasi
tertentu ketika posisinya diukur.[45] Hanya akan ada satu himpunan orbital tertentu yang berada
disekitar inti, karena pola-pola gelombang lainnya akan dengan cepat meluruh menjadi bentuk
yang lebih stabil.[46]
Fungsi gelombang dari lima orbital atom pertama. Tiga orbital 2p memperlihatkan satu biidang
simpul.
Tiap-tiap orbital atom berkoresponden terhadap aras energi elektron tertentu. Elektron dapat
berubah keadaannya ke aras energi yang lebih tinggi dengan menyerap sebuah foton. Selain
dapat naik menuju aras energi yang lebih tinggi, suatu elektron dapat pula turun ke keadaan
energi yang lebih rendah dengan memancarkan energi yang berlebih sebagai foton.[46]

8. Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron (energi pengikatan
elektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon. Sebagai contohnya, hanya
diperlukan 13,6 eV untuk melepaskan elektron dari atom hidrogen.[47] Bandingkan dengan
energi sebesar 2,3 MeV yang diperlukan untuk memecah inti deuterium.[48] Atom bermuatan
listrik netral oleh karena jumlah proton dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan
ataupun kelebihan elektron disebut sebagai ion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat
ditransfer ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat saling
berikatan membentuk molekul.[49]
Sifat-sifat
Sifat-sifat nuklir
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk ke
dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah neutron
berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua
hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki
neutron (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 disebut
sebagai protium.[50] Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat
radioaktife.[51][52]
Sekitar 339 nuklida yang terbentuk secara alami di Bumi, 269 di antaranya belum pernah
terpantau meluruh.[53] Pada unsur kimia, 80 dari unsur yang diketahui memiliki satu atau lebih
isotop 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 yang
paling banyak terpantau pada unsur timah dengan 10 jenis isotop stabil.[54]
Massa
Karena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini
dalam atom disebut sebagai bilangan massa. Massa atom pada keadaan diam sering
diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan ini
didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar
1,66 × 10−27 kg.[55] Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom
1,007825 u.[56] Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan bilangan massanya dikalikan
satuan massa atom.[57] Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208,[51] dengan massa
sebesar 207,9766521 u.[58]
Para kimiawan biasanya menggunakan satuan mol untuk menyatakan jumlah atom. Satu mol
didefinisikan sebagai jumlah atom yang terdapat pada 12 gram persis karbon-12. Jumlah ini
adalah sekitar 6,022 × 1023, yang dikenal pula dengan nama tetapan Avogadro. Dengan
demikian suatu unsur dengan massa atom 1 u akan memiliki satu mol atom yang bermassa 0,001
kg. Sebagai contohnya, Karbon memiliki massa atom 12 u, sehingga satu mol karbon atom
memiliki massa 0,012 kg.[55]
Ukuran
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.[59] 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 meningkatnya nomor golongan (kiri ke kanan).[60] Oleh
karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar
adalah sesium dengan jari-jari 225 pm.[61] Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada

9. gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop
optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop penerowongan payaran.
Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung
sekitar 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 akan
terlihat sebesar ukuran apel asli tersebut.[64]
Peluruhan radioaktif
Diagram ini menunjukkan waktu paruh (T½) beberapa isotop dengan jumlah proton Z dan
jumlah proton N (dalam satuan detik).
Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhan
radioaktif, menyebabkan inti melepaskan partikel ataupun radiasi elektromagnetik.
Radioaktivitas dapat terjadi ketika jari-jari inti sangat besar dibandingkan dengan jari-jari gaya
kuat (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.

10. Jenis-jenis peluruhan radioaktif lainnya yang lebih jarang meliputi pelepasan neutron dan proton
dari inti, emisi lebih dari satu partikel beta, ataupun peluruhan yang mengakibatkan produksi
elektron berkecepatan tinggi yang bukan sinar beta, dan produksi foton berenergi tinggi yang
bukan sinar gama
Tiap-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 akan
tersisa 25% isotop.[65]
Momen magnetik
Setiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengan
nama spin. Spin beranalogi dengan momentum sudut suatu objek yang berputar pada pusat
massanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalam
satuan tetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memiliki
spin ½ ħ, atau "spin-½". Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitar inti atom selain memiliki
spin juga memiliki momentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudut
pula oleh karena spin nuklirnya sendiri.[68]
Medan magnet yang dihasilkan oleh suatu atom (disebut momen magnetik) ditentukan oleh
kombinasi berbagai macam momentum sudut ini. Namun, kontribusi yang terbesar tetap berasal
dari spin. Oleh karena elektron mematuhi asas pengecualian Pauli, yakni tiada dua elektron yang
dapat ditemukan pada keadaan kuantum yang sama, pasangan elektron yang terikat satu sama
lainnya memiliki spin yang berlawanan, dengan satu berspin naik, dan yang satunya lagi berspin
turun. Kedua spin yang berlawanan ini akan saling menetralkan, sehingga momen dipol
magnetik totalnya menjadi nol pada beberapa atom berjumlah elektron genap.[69]
Pada atom berelektron ganjil seperti besi, adanya keberadaan elektron yang tak berpasangan
menyebabkan atom tersebut bersifat feromagnetik. Orbital-orbital atom di sekeliling atom
tersebut saling bertumpang tindih dan penurunan keadaan energi dicapai ketika spin elektron
yang tak berpasangan tersusun saling berjajar. Proses ini disebut sebagai interaksi pertukaran.
Ketika momen magnetik atom feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atom
ini dapat menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi. Bahan-bahan yang bersifat
paramagnetik memiliki atom dengan momen magnetik yang tersusun acak, sehingga tiada
medan magnet yang dihasilkan. Namun, momen magnetik tiap-tiap atom individu tersebut akan
tersusun berjajar ketika diberikan medan magnet.[69][70]
Inti atom juga dapat memiliki spin. Biasanya spin inti tersusun secara acak oleh karena
kesetimbangan termal. Namun, untuk unsur-unsur tertentu (seperti xenon-129), adalah mungkin
untuk memolarisasi keadaan spin nuklir secara signifikan sehingga spin-spin tersebut tersusun
berjajar dengan arah yang sama. Kondisi ini disebut sebagai hiperpolarisasi. Fenomena ini
memiliki aplikasi yang penting dalam pencitraan resonansi magnetik.[71][72]
Aras-aras energi
Ketika suatu elektron terikat pada sebuah atom, ia memiliki energi potensial yang berbanding
terbalik terhadap jarak elektron terhadap inti. Hal ini diukur oleh besarnya energi yang
diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom dan biasanya diekspresikan dengan satuan
elektronvolt (eV). Dalam model mekanika kuantum, elektron-elektron yang terikat hanya dapat
menduduki satu set keadaan yang berpusat pada inti, dan tiap-tiap keadaan berkorespondensi
terhadap aras energi tertentu. Keadaan energi terendah suatu elektron yang terikat disebut
sebagai keadaan dasar, manakala keadaan energi yang lebih tinggi disebut sebagai keadaan
tereksitasi.[73]

11. Agar suatu elektron dapat meloncat dari satu keadaan ke keadaan lainnya, ia haruslah menyerap
ataupun memancarkan foton pada energi yang sesuai dengan perbedaan energi potensial antar
dua aras tersebut. Energi foton yang dipancarkan adalah sebanding dengan frekuensinya.[74]
Tiap-tiap unsur memiliki spektrum karakteristiknya masing-masing. Hal ini bergantung pada
muatan 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 yang
tereksitasi akan secara spontan memancarkan energi ini sebagai foton dan jatuh kembali ke aras
energi yang lebih rendah. Oleh karena itu, atom berperilaku seperti bahan penyaring yang akan
membentuk sederetan pita absorpsi. Pengukuran spektroskopi terhadap kekuatan dan lebar pita
spektrum mengijinkan penentuan komposisi dan sifat-sifat fisika suatu zat.[76]
Pemantauan cermat pada garis-garis spektrum menunjukkan bahwa beberapa memperlihatkan
adanya pemisahan halus. Hal ini terjadi karena kopling spin-orbit yang merupakan interaksi
antara spin dengan gerak elektron terluar.[77] Ketika suatu atom berada dalam medan magnet
eksternal, garis-garis spektrum terpisah menjadi tiga atau lebih komponen. Hal ini disebut
sebagai efek Zeeman. Efek Zeeman disebabkan oleh interaksi medan magnet dengan momen
magnetik atom dan elektronnya. Beberapa atom dapat memiliki banyak konfigurasi elektron
dengan aras energi yang sama, sehingga akan tampak sebagai satu garis spektrum. Interaksi
medan magnet dengan atom akan menggeser konfigurasi-konfigurasi elektron menuju aras
energi yang sedikit berbeda, menyebabkan garis spektrum berganda.[78] Keberadaan medan
listrik eksternal dapat menyebabkan pemisahan dan pergeseran garis spektrum dengan
mengubah aras energi elektron. Fenomena ini disebut sebagai efek Stark.[79]
Valensi dan perilaku ikatan
Kelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebut
sebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebut elektron valensi. Jumlah
elektron valensi menentukan perilaku ikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atom
cenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektron
valensi terluar atom.[80] Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom ke
atom lainnya, seperti yang terpantau pada natrium klorida dan garam-garam ionik lainnya.
Namun, banyak pula unsur yang menunjukkan perilaku valensi berganda, atau kecenderungan
membagi elektron dengan jumlah yang berbeda pada senyawa yang berbeda. Sehingga, ikatan
kimia 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 kimia
suatu unsur yang berpola. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang sama
dikelompokkan secara vertikel (disebut golongan). Unsur-unsur pada bagian terkanan tabel
memiliki kelopak terluarnya terisi penuh, menyebabkan unsur-unsur tersebut cenderung bersifat
inert (gas mulia).[82][83]
Keadaan

12. Cuplikan yang menggambarkan pembentukan kondensat Bose-Einstein.
Sejumlah atom ditemukan dalam keadaan materi yang berbeda-beda tergantung pada kondisi
fisik 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 pula
materi dapat memiliki berbagai fase. Sebagai contohnya pada karbon padat, ia dapat berupa
grafit maupun intan.[85]
Pada suhu mendekati nol mutlak, atom dapat membentuk kondensat Bose-Einstein, di mana
efek-efek mekanika kuantum yang biasanya hanya terpantau pada skala atom terpantau secara
makroskopis.[86][87] Kumpulan atom-atom yang dilewat-dinginkan ini berperilaku seperti satu
atom super.[88]
Identifikasi
Citra mikroskop penerowongan payaran yang menunjukkan atom-atom individu pada
permukaan emas (100).
Mikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope) adalah suatu mikroskop
yang digunakan untuk melihat permukaan suatu benda pada tingkat atom. Alat ini menggunakan
fenomena penerowongan kuantum yang mengijinkan partikel-partikel menembus sawar yang
biasanya tidak dapat dilewati.
Sebuah atom dapat diionisasi dengan melepaskan satu elektronnya. Muatan yang ada
menyebabkan trayektori atom melengkung ketika ia melalui sebuah medan magnet. Jari-jari
trayektori ion tersebut ditentukan oleh massa atom. Spektrometer massa menggunakan prinsip
ini untuk menghitung rasio massa terhadap muatan ion. Apabila sampel tersebut mengandung
sejumlah isotop, spektrometer massa dapat menentukan proporsi tiap-tiap isotop dengan
mengukur intensitas berkas ion yang berbeda. Teknik untuk menguapkan atom meliputi
spektroskopi emisi atomik plasma gandeng induktif (inductively coupled plasma atomic
emission spectroscopy) dan spektrometri massa plasma gandeng induktif (inductively coupled

13. plasma mass spectrometry), keduanya menggunakan plasma untuk menguapkan sampel
analisis.[89]
Metode lainnya yang lebih selektif adalah spektroskopi pelepasan energi elektron (electron
energy loss spectroscopy), yang mengukur pelepasan energi berkas elektron dalam suatu
mikroskop elektron transmisi ketika ia berinteraksi dengan sampel. Tomografi kuar atom
memiliki 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 yang
jauh. Panjang gelombang cahaya tertentu yang dipancarkan oleh bintang dapat dipisahkan dan
dicocokkan dengan transisi terkuantisasi atom gas bebas. Warna bintang kemudian dapat
direplikasi menggunakan lampu lucutan gas yang mengandung unsur yang sama.[91] Helium
pada Matahari ditemukan dengan menggunakan cara ini 23 tahun sebelum ia ditemukan di
Bumi.[92]
Asal usul dan kondisi sekarang
Atom 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 memiliki
konsentrasi yang lebih tinggi, dengan densitas materi dalam medium antarbintang berkisar
antara 105 sampai dengan 109 atom/m3.[94] Matahari sendiri dipercayai berada dalam Gelembung
Lokal, yaitu suatu daerah yang mengadung banyak gas ion, sehingga denistas pada sekelilingnya
adalah sekitar 103 atom/m3.[95] Bintang membentuk awan-awan padat dalam medium
antarbintang, dan proses evolusioner bintang akan menyebabkan peningkatan kandungan unsur
yang lebih berat daripada hidrogen dan helium dalam medium antarbintang. Sampai dengan
95% atom Bima Sakti terkonsentrasi dalam bintang-bintang, dan massa total atom ini
membentuk sekitar 10% massa galaksi.[96] (Massa sisanya adalah materi gelap yang tidak
diketahui dengan jelas.[97])
Nukleosintesis
Proton dan elektron yang stabil muncul satu detik setelah kejadian Dentuman Besar. Dalam
masa waktu tiga menit sesudahnya, nukleosintesis Dentuman Besar kebanyakan menghasilkan
helium, litium, dan deuterium, dan mungkin juga beberapa berilium dan boron.[98][99][100] Atom
pertama (dengan elektron yang terikat dengannya) secara teoritis tercipta 380.000 tahun sesudah
Dentuman Besar, yaitu ketika alam semesta yang mengembang cukup dingin untuk mengijinkan
elektron-elektron terikat pada inti atom.[101] Sejak saat itulah, inti atom mulai bergabung dalam
bintang-bintang melalui proses fusi nuklir dan menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat
sampai dengan besi.[102]
Isotop seperti litium-6 dihasilkan di ruang angkasa melalui spalasi sinar kosmis.[103] Hal ini
terjadi ketika sebuah proton berenergi tinggi menumbuk inti atom, menyebabkan sejumlah besar
nukleon berhamburan. Unsur yang lebih berat daripada besi dihasilkan di supernova melalui
proses r dan di bintang-bintang AGB melalui proses s. Kedua-duanya melibatkan penangkapan
neutron oleh inti atom.[104] Unsur-unsur seperti timbal kebanyakan dibentuk melalui peluruhan
radioaktif unsur-unsur lain yang lebih berat.[105]
Bumi
Kebanyakan atom yang menyusun Bumi dan termasuk pula seluruh makhluk hidupnya pernah
berada dalam bentuk yang sekarang di nebula yang runtuh dari awan molekul dan membentuk
Tata Surya. Sisanya merupakan akibat dari peluruhan radioaktif dan proporsinya dapat
digunakan untuk menentukan usia Bumi melalui penanggalan radiometrik.[106][107] Kebanyakan
helium dalam kerak Bumi merupakan produk peluruhan alfa.[108]

14. Terdapat sekelumit atom di Bumi yang pada awal pembentukannya tidak ada dan juga bukan
merupakan akibat dari peluruhan radioaktif. Karbon-14 secara berkesinambungan dihasilkan
oleh sinar kosmik di atmosfer.[109] Beberapa atom di Bumi secara buatan dihasilkan oleh reaktor
ataupun senjata nuklir.[110][111] Dari semua Unsur-unsur transuranium yang bernomor atom lebih
besar 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
daripada umur Bumi[114], sehingga unsur-unsur ini telah lama meluruh. Pengecualian terdapat
pada plutonium-244 yang kemungkinan tersimpan dalam debu kosmik.[106] Kandungan alami
plutonium dan neptunium dihasilkan dari penangkapan neutron dalam bijih uranium.[115]
Bumi mengandung sekitar 1,33 × 1050 atom.[116] Pada atmosfer planet, terdapat sejumlah kecil
atom gas mulia seperti argon dan neon. Sisa 99% atom pada atmosfer bumi terikat dalam bentuk
molekul, 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 dari
molekul, contohnya kristal dan logam padat ataupun cair.[117][118]
Bentuk teoritis dan bentuk langka
Manakala isotop dengan nomor atom lebih tinggi daripada timbal (62) bersifat radioaktif,
terdapat suatu "pulau stabilitas" yang diajukan untuk beberapa unsur dengan nomor atom di atas
103. Unsur-unsur super berat ini kemungkinan memiliki inti yang secara relatif stabil terhadap
peluruhan radioaktif.[119] Atom super berat yang stabil ini kemungkinan besar adalah
unbiheksium, dengan 126 proton 184 neutron.[120]
Tiap-tiap partikel materi memiliki partikel antimaterinya masing-masing dengan muatan listrik
yang berlawanan. Sehingga, positron adalah antielektron yang bermuatan positif, dan antiproton
adalah proton yang bermuatan negatif, Ketika materi dan antimateri bertemu, keduanya akan
saling memusnahkan. Terdapat ketidakseimbangan antara jumlah partikel materi dan antimateri.
Ketidakseimbangan ini masih belum dipahami secara menyeluruh, walaupun terdapat teori
bariogenesis yang memberikan penjelasan yang memungkinkan. Antimateri tidak pernah
ditemukan secara alami.[121][122] Namun, pada tahun 1996, antihidrogen berhasil disintesis di
laboratorium 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 dapat
digantikan dengan muon yang lebih berat, membentuk atom muon. Jenis atom ini dapat
digunakan untuk menguji prediksi fisika.[125][126][127]
Tabel periodik
Tabel periodik unsur-unsur kimia adalah tampilan unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel.
Unsur-unsur tersebut diatur berdasarkan struktur elektronnya sehingga sifat kimia unsur-unsur
tersebut berubah-ubah secara teratur sepanjang tabel. Setiap unsur didaftarkan berdasarkan
nomor atom dan lambang unsurnya.
Tabel periodik standar memberikan informasi dasar mengenai suatu unsur. Ada juga cara lain
untuk menampilkan unsur-unsur kimia dengan memuat keterangan lebih atau dari persepektif
yang berbeda.
Tabel periodik (standar)
Ini adalah tampilan sederhana dari tabel periodik unsur-unsur dan berisi nomor atom dan
simbol tiap unsur. Tabel periodik unsur-unsur kimia adalah tabel yang dibuat untuk
mengelompokkan unsur-unsur berdasarkan sifat-sifatnya. Walaupun sudah ada perintis tabel ini,

15. tapi penemuan ini umumnya ditemukan oleh Dmitry Mendeleyev pada tahun 1869. Mendeleyev
memaksudkan tabelnya agar dapat menggambarkan kecenderungan sifat unsur-unsur secara
berulang ("periodik")
Tabel
Golongan # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Periode
1
1
H
2
He
2
3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4
19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5
37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6
55
Cs
56
Ba
*
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7
87
Fr
88
Ra
**
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Uub
113
Uut
114
Uuq
115
Uup
116
Uuh
(117)
(Uus)
118
Uuo
* Lantanida
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
** Aktinida
89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr
Warna dalam tabel periodik memperlihatkan kategori unsur
Logam
Metaloid
Nonlogam
Logam
alkali
Logam
alkali tanah
Logam
transisi dalam
Logam
transisi
Logam
lain
Nonlogam
lain
Halogen
Gas
mulia
Lantanida
Aktinida (Tipe tidak diketahui)
Warna nomor atom memperlihatkan
wujud materi saat STP (0 °C dan 1 atm)
Padat Cair Gas
Tidak
diketahui
Border memperlihatkan persediaan di
alam
Primordial
(sudah
ada sejak
sebelum
bumi
terbentuk)
Dari
peluluhan
inti
Sintetis
(Belum
ditemukan)
Daftar unsur menurut nomor atom
Berikut adalah tabel unsur kimia yang disusun berdasarkan nomor atom dan kode warna
menurut tipe unsur. Setiap unsur ditampilkan informasi mengenai nama unsur, lambang unsur,

16. golongan dan periode, massa atom (atau isotop yang paling stabil), massa jenis, titik lebur, titik
didih dan penemunya.
Deret kimia tabel periodik
Logam alkali Alkali tanah Lantanida Aktinida Logam transisi
Logam Metaloid Nonlogam Halogen Gas mulia
No.
ato
m
Nama
Lamba
ng
Periode
,
Golong
an
Massa
(g/Mol)
Massa
jenis
(g/cm³)
pada 20
°C
Titik
lebu
r
(°C)
Titik
didih
(°C)
Tahun
penemu
an
Penemu
1 Hidrogen H 1; 1
1,00794(7)2
3 4 0,084 g/l
-
259,
1
-252,9 1766
Cavendis
h
2 Helium He 1; 18
4,002602(2)
2 4 0,17 g/l
-
272,
2
-268,9 1895
Ramsay
dan Cleve
3 Litium Li 2; 1
6,941(2)2 3 4
5 0,53
180,
5
1317 1817
Arfwedso
n
4 Berilium Be 2; 2 9,012182(3) 1,85 1278 2970 1797 Vauquelin
5 Boron B 2; 13
10,811(7)2 3
4 2,46 2300 2550 1808
Davy dan
Gay-
Lussac
6 Karbon C 2; 14
12,0107(8)2
4 3,51 3550 4827
prasejara
h
tak
diketahui
7 Nitrogen N 2; 15
14,0067(2)2
4 1,17 g/l
-
209,
9
-195,8 1772
Rutherfor
d
8 Oksigen O 2; 16
15,9994(3)2
4 1,33 g/l
-
218,
4
-182,9 1774
Priestly
dan
Scheele

17. 9 Fluor F 2; 17
18,9984032(
5)
1,58 g/l
-
219,
6
-188,1 1886 Moissan
10 Neon Ne 2; 18
20,1797(6)2
3 0,84 g/l
-
248,
7
-246,1 1898
Ramsay
dan
Travers
11 Natrium Na 3; 1
22,9897692
8(2)
0,97 97,8 892 1807 Davy
12 Magnesium Mg 3; 2 24,3050(6) 1,74
648,
8
1107 1755 Black
13 Alumunium Al 3; 13
26,9815386(
8)
2,70
660,
5
2467 1825 Oersted
14 Silikon Si 3; 14 28,0855(3)4 2,33 1410 2355 1824 Berzelius
15 Fosfor P 3; 15
30,973762(2
)
1,82
44
(P4)
280 (P
4)
1669 Brand
16 Belerang S 3; 16 32,065(5)2 4 2,06 113 444,7
prasejara
h
tak
diketahui
17 Klor Cl 3; 17
35,453(2)2 3
4 2,95 g/l -34,6 -101 1774 Scheele
18 Argon Ar 3; 18 39,948(1)2 4 1,66 g/l
-
189,
4
-185,9 1894
Ramsay
dan
Rayleigh
19 Kalium K 4; 1 39,0983(1) 0,86 63,7 774 1807 Davy
20 Kalsium Ca 4; 2 40,078(4)2 1,54 839 1487 1808 Davy
21 Skandium Sc 4; 3
44,955912(6
)
2,99 1539 2832 1879 Nilson
22 Titanium Ti 4; 4 47,867(1) 4,51 1660 3260 1791 Gregor
dan

18. Klaproth
23 Vanadium V 4; 5 50,9415(1) 6,09 1890 3380 1801 del Río
24 Krom Cr 4; 6 51,9961(6) 7,14 1857 2482 1797 Vauquelin
25 Mangan Mn 4; 7
54,938045(5
)
7,44 1244 2097 1774 Gahn
26 Besi Fe 4; 8 55,845(2) 7,87 1535 2750
prasejara
h
tak
diketahui
27 Kobalt Co 4; 9
58,933195(5
)
8,89 1495 2870 1735 Brandt
28 Nikel Ni 4; 10 58,6934(2) 8,91 1453 2732 1751 Cronstedt
29 Tembaga Cu 4; 11 63,546(3)4 8,92
1083
,5
2595
prasejara
h
tak
diketahui
30 Seng Zn 4; 12 65,409(4) 7,14
419,
6
907
prasejara
h
tak
diketahui
31 Galium Ga 4; 13 69,723(1) 5,91 29,8 2403 1875
Lecoq de
Boisbaudr
an
32 Germanium Ge 4; 14 72,64(1) 5,32
937,
4
2830 1886 Winkler
33 Arsen As 4; 15 74,92160(2) 5,72 613
613
(subl,)
ca, 1250
Albertus
Magnus
34 Selenium Se 4; 16 78,96(3)4 4,82 217 685 1817 Berzelius
35 Brom Br 4; 17 79,904(1) 3,14 -7,3 58,8 1826 Balard
36 Kripton Kr 4; 18 83,798(2)2 3 3,48 g/l
-
156,
6
-152,3 1898
Ramsay
dan
Travers

19. 37 Rubidium Rb 5; 1 85,4678(3)2 1,53 39 688 1861
Bunsen
dan
Kirchhoff
38 Strontium Sr 5; 2 87,62(1)2 4 2,63 769 1384 1790 Crawford
39 Itrium Y 5; 3 88,90585(2) 4,47 1523 3337 1794 Gadolin
40 Zirkonium Zr 5; 4 91,224(2)2 6,51 1852 4377 1789 Klaproth
41 Niobium Nb 5; 5 92,906 38(2) 8,58 2468 4927 1801 Hatchett
42 Molibden Mo 5; 6 95,94(2)2 10,28 2617 5560 1778 Scheele
43 Teknetium Tc 5; 7 [98,9063]1 11,49 2172 5030 1937
Perrier
dan Segrè
44 Ruthenium Ru 5; 8 101,07(2)2 12,45 2310 3900 1844 Klaus
45 Rodium Rh 5; 9
102,90550(2
)
12,41 1966 3727 1803 Wollaston
46 Paladium Pd 5; 10 106,42(1)2 12,02 1552 3140 1803 Wollaston
47 Perak Ag 5; 11
107,8682(2)
2 10,49
961,
9
2212
prasejara
h
tak
diketahui
48 Kadmium Cd 5; 12 112,411(8)2 8,64 321 765 1817
Strohmey
er dan
Hermann
49 Indium In 5; 13 114,818(3) 7,31
156,
2
2080 1863
Reich dan
Richter
50 Timah Sn 5; 14 118,710(7)2 7,29 232 2270
prasejara
h
tak
diketahui
51 Antimon Sb 5; 15 121,760(1)2 6,69
630,
7
1750
prasejara
h
tak
diketahui

20. 52 Telurium Te 5; 16 127,60(3)2 6,25
449,
6
990 1782
von
Reichenst
ein
53 Yodium I 5; 17
126,90447(3
)
4,94
113,
5
184,4 1811 Courtois
54 Xenon Xe 5; 18
131,293(6)2
3 4,49 g/l
-
111,
9
-107 1898
Ramsay
dan
Travers
55 Sesium Cs 6; 1
132,905451
9(2)
1,90 28,4 690 1860
Kirchhoff
dan
Bunsen
56 Barium Ba 6; 2 137,327(7) 3,65 725 1640 1808 Davy
57 Lantanum La 6
138,90547(7
)2 6,16 920 3454 1839 Mosander
58 Serium Ce 6 140,116(1)2 6,77 798 3257 1803
von
Hisinger
dan
Berzelius
59
Praseodimi
um
Pr 6
140,90765(2
)
6,48 931 3212 1895
von
Welsbach
60 Neodimium Nd 6 144,242(3)2 7,00 1010 3127 1895
von
Welsbach
61 Prometium Pm 6 [146,9151]1 7,22 1080 2730 1945
Marinsky
dan
Glendenin
62 Samarium Sm 6 150,36(2)2 7,54 1072 1778 1879
Lecoq de
Boisbaudr
an
63 Europium Eu 6 151,964(1)2 5,25 822 1597 1901 Demarçay

21. 64 Gadolinium Gd 6 157,25(3)2 7,89 1311 3233 1880
de
Marignac
65 Terbium Tb 6
158,92535(2
)
8,25 1360 3041 1843 Mosander
66 Disprosium Dy 6 162,500(1)2 8,56 1409 2335 1886
Lecoq de
Boisbaudr
an
67 Holmium Ho 6
164,93032(2
)
8,78 1470 2720 1878 Soret
68 Erbium Er 6 167,259(3)2 9,05 1522 2510 1842 Mosander
69 Tulium Tm 6
168,93421(2
)
9,32 1545 1727 1879 Cleve
70 Iterbium Yb 6 173,04(3)2 6,97 824 1193 1878
de
Marignac
71 Lutetium Lu 6; 3 174,967(1)2 9,84 1656 3315 1907 Urbain
72 Hafnium Hf 6; 4 178,49(2) 13,31 2150 5400 1923
Coster
dan de
Hevesy
73 Tantalum Ta 6; 5 180,9479(1) 16,68 2996 5425 1802 Ekeberg
74 Tungsten W 6; 6 183,84(1) 19,26 3407 5927 1783 Elhuyar
75 Renium Re 6; 7 186,207(1) 21,03 3180 5627 1925
Noddack;
Tacke dan
Berg
76 Osmium Os 6; 8 190,23(3)2 22,61 3045 5027 1803 Tennant
77 Iridium Ir 6; 9 192,217(3) 22,65 2410 4130 1803 Tennant

22. 78 Platina Pt 6; 10 195,084(9) 21,45 1772 3827 1557 Scaliger
79 Emas Au 6; 11
196,966569(
4)
19,32
1064
,4
2940
prasejara
h
tak
diketahui
80 Raksa Hg 6; 12 200,59(2) 13,55 -38,9 356,6
prasejara
h
tak
diketahui
81 Talium Tl 6; 13 204,3833(2) 11,85
303,
6
1457 1861 Crookes
82 Timbal Pb 6; 14 207,2(1)2 4 11,34
327,
5
1740
prasejara
h
tak
diketahui
83 Bismut Bi 6; 15
208,98040(1
)
9,80
271,
4
1560 1540 Geoffroy
84 Polonium Po 6; 16 [208,9824]1 9,20 254 962 1898
Marie and
Pierre
Curie
85 Astatin At 6; 17 [209,9871]1 302 337 1940
Corson
dan
MacKenzi
e
86 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
88 Radium Ra 7; 2 [226,0254]1 5,50 700 1140 1898
Marie dan
Pierre
Curie
89 Aktinium Ac 7 [227,0278]1 10,07 1047 3197 1899 Debierne
90 Torium Th 7
232,03806(2
)1 2 11,72 1750 4787 1829 Berzelius
91
Protaktiniu
Pa 7
231,03588(2
15,37 1554 4030 1917 Soddy;
Cranston

23. m )1 dan Hahn
92 Uranium U 7
238,02891(3
)1 2 3 18,97
1132
,4
3818 1789 Klaproth
93 Neptunium Np 7 [237,0482]1 20,48 640 3902 1940
McMillan
dan
Abelson
94 Plutonium Pu 7 [244,0642]1 19,74 641 3327 1940 Seaborg
95 Amerisium Am 7 [243,0614]1 13,67 994 2607 1944 Seaborg
96 Curium Cm 7 [247,0703]1 13,51 1340 1944 Seaborg
97 Berkelium Bk 7 [247,0703]1 13,25 986 1949 Seaborg
98
Kaliforniu
m
Cf 7 [251,0796]1 15,1 900 1950 Seaborg
99 Einsteinium Es 7 [252,0829]1 860 1952 Seaborg
100 Fermium Fm 7 [257,0951]1 1952 Seaborg
101
Mendeleviu
m
Md 7 [258,0986]1 1955 Seaborg
102 Nobelium No 7 [259,1009]1 1958 Seaborg
103
Lawrensiu
m
Lr 7; 3 [260,1053]1 1961 Ghiorso
104
Rutherfordi
um
Rf 7; 4 [261,1087]1 1964/69 Flerov
105 Dubnium Db 7; 5 [262,1138]1 1967/70 Flerov
106 Seaborgium Sg 7; 6 [263,1182]1 1974 Flerov

24. 107 Bohrium Bh 7; 7 [262,1229]1 1976
Oganessia
n
108 Hassium Hs 7; 8 [265]1 1984 GSI (*)
109 Meitnerium Mt 7; 9 [266]1 1982 GSI
110
Darmstadti
um
Ds 7; 10 [269]1 1994 GSI
111
Roentgeniu
m
Rg 7; 11 [272]1 1994 GSI
112 Ununbium Uub 7; 12 [285]1 1996 GSI
113 Ununtrium Uut 7; 13 [284]1 2004
JINR (*);
LLNL (*)
114
Ununquadi
um
Uuq 7; 14 [289]1 1999 JINR
115
Ununpentiu
m
Uup 7; 15 [288]1 2004
JINR;
LLNL
116
Ununhexiu
m
Uuh 7; 16 [292]1 1999 LBNL (*)
117
Ununseptiu
m
Uus 7; 17 1
tak
ditemuk
an
118
Ununoctiu
m
Uuo 7; 18 1
tak
ditemuk
an
Deret kimia tabel periodik
Logam alkali Alkali tanah Lantanida Aktinida Logam transisi
Logam Metaloid Nonlogam Halogen Gas mulia

25. Penjelasan struktur tabel periodik
Jumlah kulit elektron yang dimiliki sebuah atom menentukan periode atom tersebut. Setiap kulit
memiliki beberapa subkulit, yang terisi menurut urutan berikut ini, seiring dengan bertambahnya
nomor atom:
1s
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
5s 4d 5p
6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d 7p
8s 5g 6f 7d 8p
...
Berdasarkan hal inilah struktur tabel disusun. Karena elektron terluar menentukan sifat kimia
suatu unsur, unsur-unsur yang segolongan umumnya mempunyai sifat kimia yang mirip. Unsur-
unsur segolongan yang berdekatan mempunyai sifat fisika yang mirip, meskipun massa mereka
jauh 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 selisih
beberapa satuan massa atom), mereka mempunyai sifat yang jauh berbeda, sebagaimana bisa
dilihat 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 dapat
terbakar (ya, berlian pun dapat terbakar!).
Sebaliknya, yang berdekatan dengan unsur Klorin (Cl) di tabel periodik, dalam golongan
Halogen, adalah Fluorin (F) dan Bromin (Br). Meskipun massa unsur-unsur tersebut jauh
berbeda, 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 dan
bromin sangat berwarna.
Klasifikasi
Golongan
Kolom dalam tabel periodik disebut golongan. Ada 18 golongan dalam tabel periodik baku.
Unsur-unsur yang segolongan mempunyai konfigurasi elektron valensi yang mirip, sehingga
mempunyai sifat yang mirip pula. Ada tiga sistem pemberian nomor golongan. Sistem pertama
memakai angka Arab dan dua sistem lainnya memakai angka Romawi. Nama dengan angka
Romawi adalah nama golongan yang asli tradisional. Nama dengan angka Arab adalah sistem
tatanama baru yang disarankan oleh International Union of Pure and Applied Chemistry
(IUPAC). Sistem penamaan tersebut dikembangkan untuk menggantikan kedua sistem lama
yang 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. Pada
beberapa golongan, unsur-unsurnya ada yang sangat mirip sifatnya dan memiliki kecenderungan
sifat yang jelas jika ditelusuri menurun di dalam kolom. Golongan-golongan ini sering diberi
nama umum (tak sistematis) sebagai contoh: logam alkali, logam alkali tanah, halogen,
khalkogen, dan gas mulia. Beberapa golongan lainnya dalam tabel tidak menampilkan sebanyak

26. persamaan maupun kecenderungan sifat secara vertikal (sebagai contoh Kelompok 14 dan 15),
golongan ini tidak memiliki nama umum.
Periode
Baris dalam tabel periodik disebut periode. Walaupun golongan adalah cara yang paling umum
untuk mengklasifikasi unsur, ada beberapa bagian di tabel unsur yang kecenderungan sifatnya
secara horisontal dan kesamaan sifatnya lebih penting dan mencolok daripada kecenderungan
vertikal. Fenomena ini terjadi di blok-d (atau "logam transisi"), dan terutama blok-f, dimana
lantinida dan aktinida menunjukan sifat berurutan yang sangat mencolok.
Periodisitas Sifat Kimia
Nilai utama dari tabel periodik adalah kemampuan untuk memprediksi sifat kimia dari sebuah
unsur berdasarkan lokasi di tabel. Perlu dicatat bahwa sifat kimia berubah banyak jika bergerak
secara vertikal di sepanjang kolom di dalam tabel dibandingkan secara horizontal sepanjang
baris.
KecenderunganPeriodisitas dalamGolongan
Kecenderungan periodisasdari energiionisasi
Teori struktur atom mekanika kuantum modern menjelaskan kecenderungan golongan dengan
memproposisikan bahwa unsur dalam golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron yang
sama 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 unsur
bertambah besar. Karena lebih banyak susunan energi yang terisi, elektron valensi terletak lebih
jauh dari inti. Dari urutan atas, setiap unsur memiliki energi ionisasi yang lebih rendah dari
unsur sebelumnya karena lebih mudahnya sebuah elektron terlepas karena elektron terluarnya
yang semakin jauh dari inti. Demikian pula, suatu golongan juga menampilkan penurunan
elektronegativitas dari urutan atas ke bawah karena peningkatan jarak antara elektron valensi
dan inti.
Kecenderungan Periodisasi Periode
Unsur-unsur dalam periode yang sama memiliki kecenderungan dalam jari-jari atom, energi
ionisasi, afinitas elektron dan elektronegativitas. Dari kiri ke kanan, jari-jari atom biasanya
menurun. Hal ini terjadi karena setiap unsur mendapat tambahan proton dan elektron yang
menyebabkan elektron tertarik lebih dekat ke inti. Penurunan jari-jari atom ini juga
menyebabkan meningkatnya energi ionisasi jika bergerak dari urutan kiri ke kanan. Semakin
rapat terikatnya suatu unsur, semakin banyak energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah
elektron. Demikian juga elektronegativitas, yang meningkat bersamaan dengan energi ionisasi
karena tarikan oleh inti pada elektron. Afinitas elektron juga mempunyai kecenderungan, walau
tidak semenyolok pada sebuah periode. Logam (bagian kiri dari perioda) pada umumnya

27. memiliki afinitas elektron yang lebih rendah dibandingkan dengan unsur nonmetal (periode
sebelah kanan), dengan pengecualian gas mulia.
Sejarah
Tabel periodik pada mulanya diciptakan tanpa mengetahui struktur dalam atom: jika unsur-unsur
diurutkan berdasarkan massa atom lalu dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara
beberapa sifat tertentu dan massa atom unsur-unsur tersebut, akan terlihat suatu perulangan atau
periodisitas sifat-sifat tadi sebagai fungsi dari massa atom. Orang pertama yang mengenali
keteraturan tersebut adalah ahli kimia Jerman, yaitu Johann Wolfgang Döbereiner, yang pada
tahun 1829 memperhatikan adanya beberapa triade unsur-unsur yang hampir sama.
Beberapa triade
Unsur Massa atom Kepadatan
Klorin 35,5 0,00156 g/cm3
Bromin 79,9 0,00312 g/cm3
Iodin 126,9 0,00495 g/cm3
Kalsium 40,1 1,55 g/cm3
Stronsium 87,6 2,6 g/cm3
Barium 137 3,5 g/cm3
Temuan 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 dalam
interval delapan, yang ia persamakan dengan oktaf musik, meskipun hukum oktaf-nya diejek
oleh rekan sejawatnya. Akhirnya, pada tahun 1869, ahli kimia Jerman Lothar Meyer dan ahli
kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev hampir secara bersamaan mengembangkan tabel
periodik pertama, mengurutkan unsur-unsur berdasarkan massanya. Akan tetapi, Mendeleyev
meletakkan beberapa unsur menyimpang dari aturan urutan massa agar unsur-unsur tersebut
cocok dengan sifat-sifat tetangganya dalam tabel, membetulkan kesalahan beberapa nilai massa
atom, dan meramalkan keberadaan dan sifat-sifat beberapa unsur baru dalam sel-sel kosong di
tabelnya. Keputusan Mendeleyev itu belakangan terbukti benar dengan ditemukannya struktur
elektronik unsur-unsur pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20.