Partikel Penyusun Benda dan Makhluk Hidup

A. Partikel Dalam Benda dan Makhluk Hidup 

Setiap benda dan makhluk hidup tersusun oleh molekul-molekul. Molekul ini tersusun atas partikel yang lebih kecil yaitu atom. Molekul glukosa (C6H12O6) mempunyai atom-atom penyusun yaitu  

• karbon (C), 
• hidrogen (H),
• oksigen (O). 

Atom-atom penyusun molekul glukosa tersebut sama seperti atom-atom yang terdapat dalam molekul karbon dioksida (CO2) dan air (H2O).
Atom tersusun atas partikel subatom yaitu proton yang memiliki muatan positif, elektron yang memiliki muatan negatif, dan neutron yang tidak bermuatan.

Dua atom atau lebih yang bergabung melalui proses kimia akan membentuk molekul. Ikatan antara dua atom dalam molekul disebut ikatan kimia (perhatikan Gambar) Pada molekul CO2 terdapat satu atom C yang mengikat dua atom O. Jadi pada molekul CO2 terdapat dua ikatan kimia antara atom C dan atom O. 

B. Atom Dan Partikel Penyusunnya 
1. Partikel Sub Atom 


contoh pemanfaatan partikel sub atom dalam kehidupan antara lain sinar x, mikroskop elektron dll. 

2. Nomor Atom dan Nomor Massa



ISOTOP 


 ISOBAR 


ISOTON


MOLEKUL 
Molekul senyawa 

Dua atom atau lebih akan bergabung membentuk molekul. Molekul terbagi menjadi dua yaitu molekul unsur dan molekul senyawa
Artinya ketika berbicara molekul maka yang dibayangkan adalah gabungan atom2 (bukan 1 atom). Molekul adalah partikel terkecil dari suatu unsur/senyawa

Molekul unsur   

Prinsip Pembentukan Molekul dan Ion 

Elektron menempati kulit atom dan bergerak cepat mengelilingi inti atom sehingga membentuk awan elektron.
Pada atom netral, jumlah proton sama dengan jumlah elektron


1. Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron adalah susunan atau persebaran elekton suatu atom dalam kulit-kulit atom yang memenuhi aturan tertentu. Elektron bergerak mengelilingi inti atom menurut tingkat energi tertentu yang disebut sebagai kulit-kulit atom. Tingkat energi dalam suatu atom berturut-turut dilambangkan dengan K untuk kulit atom pertama (n=1), L untuk kulit atom kedua (n=2), M untuk kulit atom ke tiga (n=3), dan seterusnya.

suatu atom akan mempunyai kulit K, kulit L, kulit M, dan seterusnya. Tiap-tiap kulit atom ditempati oleh sejumlah elektron. Setiap kulit mempunyai jumlah maksimum elektron yang dapat menempatinya. Misalnya kulit K, maksimum hanya dapat ditempati oleh 2 elektron. Apabila atom tersebut mempunyai elektron lebih dari 2 maka elektron berikutnya akan menempati kulit yang berikutnya. Posisi elektron pada kulit-kulit atom dimulai dari kulit terdalam atau yang mempunyai energi paling rendah.

Perhatikan beberapa contoh konfigurasi elektron beberapa atom berikut :

Posisi elektron secara berurutan dimulai dari kulit K, kemudian ke kulit atom yang lebih tinggi. Pada contoh di atas, atom helium (He), natrium (Na), dan klor (Cl), mempunyai konfigurasi elektron 118 sesuai dengan urutan jumlah elektron yang dapat menempati kulit K, L, dan M. 

Pada atom Ca yang mempunyai 20 elektron, kulit atom K dan L berturut-turut ditempati oleh 2 dan 8 elektron sehingga tersisa 10 elektron. Walaupun kulit M dapat ditempati 18 elektron, tetapi jumlah elektron yang tersisa hanya 10, maka sebanyak 8 elektron akan menempati kulit M terlebih dahulu dan 2 elektron akan menempati kulit N. Hal ini disebabkan penempatan 8 elektron pada kulit M dan 2 elektron pada kulit N lebih stabil dibandingkan penempatan 10 elektron sekaligus pada kulit M. Apabila jumlah elektron yang tersisa setelah K dan L lebih dari 18 elektron maka kulit atom M akan ditempati 18 elektron. Perhatikan contoh konfigurasi atom bromin dan kripton. Intinya, elektron akan berada pada setiap kulit hingga membentuk susunan yang paling stabil.

2. Ion dan Ikatan Ion 

• Ion adalah atom atau molekul yang bermuatan listrik, dapat positif maupun negatif. 

• Ion bermuatan negatif disebut anion, terjadi karena atom atau molekul menangkap elektron, satu atau lebih. 

• ion yang bermuatan positif disebut kation, terjadi karena atom atau molekul melepaskan satu atau lebih elektron. 

• Ion yang terdiri dari satu atom disebut ion tunggal, dan ion yang terdiri dari dua atom atau lebih disebut ion poliatom.

Ion tunggal dan poliatom
Kation		Anion
Tunggal	Poliatom	Tunggal	Poliatom
Na+	NH4+	Cl -	NO3-
K+	-	Br -	SO42-
Mg2+	-	S2 -	PO43-
Al3+	-	S3 -	OH
H+	-	-	CO3-
Ca+	-	-	-

Perhatikan contoh berikut : 
Pembentukan senyawa ion 

D. Sifat Zat, Hubungannya dengan Partikel Penyusun Dan strukturnya

1. Sifat Fisika 

a. Kerapatan (Densitas/ Massa Jenis)

Adalah massa zat dalam satuan volume tertentu. Satuan kerapatan adalah kg/m  atau g/ml. Misalnya udara memiliki kerapatan 1,205 kg/m sedangkan gas asetilen atau gas karbid  memiliki kerapatan 1,092 kg/ . 

Jika dibandingkan, massa jenis gas asetilen lebih kecil daripada massa jenis udara. Dasar perbedaan disebabkan karena perbedaan massa atom  partikel penyusun zat. Massa jenis gas  asetilen lebih kecil dari udara, sehingga gas asetilan banyak dimanfaatkan untuk mengisi balon, agar balon dapat terbang di udara.

b. Kekerasan

Kekerasan merupakan ukuran untuk menentukan keras atau lunaknya suatu zat. Kekerasan diukur dengan skala Mohs, menggunakan alat yang disebut sklerometer.  Semakin besar skala Mohs suatu zat, semakin keras pula zat tersebut.

Elastisitas 

merupakan kemampuan suatu benda untuk mempertahankan  diri ketika terkena tarikan atau dorongan (gaya) dan mampu untuk kembali ke ukuran serta bentuk awal ketika gaya tersebut dihilangkan. Contohnya penerapan elastisitas benda adalah Skok kendaraan. Umumnya terbuat dari baja, dipilih baja karena memiliki elastisitas yang tinggi. Oleh karena itu, ketika skok diberi tarikan atau dorongan akibat melewati jalanan yang berlubang, skok dapat dengan mudah kembali ke ukuran dan bentuk awal. Kemampuan ini disebabkan baja memiliki kisi-kisi atau pola geometris susunan atom yang unik, pola geometris susunan atom ini akan mengalami perubahan ukuran ketika diberi gaya. Ketika gaya dihilangkan, pola geometris susunan atom akan kembali ke keadaan semula. Setiap zat memiliki elastisitas tertentu. Zat seperti es batu, kayu, dan gelas memiliki elastisitas yang rendah. 

d. Daya Hantar

Daya hantar adalah kemampuan suatu zat untuk menghantarkan panas atau listrik. Berdasarkan sifat ini, benda dapat dibedakan menjadi konduktor, isolator, dan semikonduktor.

• konduktor yaitu bahan yang terbuat dari zat yang mampu menghantarkan elektron dengan mudah, misalnya besi, tembaga emas, dan perak.
• isolator zat yang memiliki kemampuan rendah dalam  menghantarkan elektron, seperti plastik dan kayu
• semikonduktor adalah bahan yang jika berada pada suhu rendah bersifat sebagai isolator, dan pada suhu tinggi bersifat sebagai konduktor, contohnya silikon dan germanium. Bahan semikonduktor banyak digunakan sebagai komponen dalam alatelektronik, misalnya Integrated Circuit (IC) atau processor komputer.

e. Kemagnetan

Kemampuan suatu zat untuk dapat dipengaruhi oleh medan magnet disebut dengan sifat kemagnetan. Sifat kemagnetan dibedakan menjadi tiga, yaitu feromagnetik, paramagnetik,  dan  diamagnetik. Benda-benda yang  dapat ditarik kuat oleh magnet digolongkan pada kelompok feromagnetik, misalnya besi, baja, kobalt, dan nikel. Bendabenda yang ditarik lemah oleh magnet digolongkan pada kelompok paramagnetik, misalnya magnesium, molibdenum, dan lithium. Benda-benda yang tidak ditarik oleh magnet termasuk kelompokdiamagnetik, misalnya perak, emas, tembaga, dan bismut.

Viskositas (Kekentalan)

Viskositas adalah ukuran kekentalan fluida (zat cair dan gas) yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas suatu fluida, maka semakin sulit suatu fluida mengalir dan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi (gaya tarik menarik) antara molekul-molekul zat cair. Sementara pada gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul-molekul gas. Contoh fluida yang memiliki viskositas tinggi adalah madu dan oli. Air merupakan contoh zat  yang memiliki viskositas rendah.

g. Titik Didih

Titik didih adalah suhu saat zat cair mulai berubah menjadi uap pada tekanan tertentu. Zat cair dapat berubah menjadi uap karena tekanan uap lebih besar dari tekanan luar yang menahan zat cair. Misalnya air, pada suhu 100 C akan berubah menjadi uap. Ini berarti, air memiliki titik didih sebesar 100

h. Titik Beku

Titik beku merupakan suhu pada tekanan tertentu saat zat cair mulai berubah menjadi padat ketika suhu suatu zat diturunkan. Misalnya air pada suhu 27oC pada tekanan 1 atmosfer (atm) berwujud  cair, tetapi saat suhu air diturunkan menjadi 0 C, air akan berubah wujud menjadi padat. Peristiwa tersebut menunjukkan bahwa titik beku air adalah 0C. Pada suhu ini tentu air akan membeku, termasuk air yang digunakan sebagai pendingin kendaraan bermotor, sehingga dapat merusak mesin kendaraan. Oleh sebab itu, perlu adanya cairan pendingin yang mampu mempertahankanwujudnya dalam bentuk cair meskipun pada suhu yang sangat rendah.  Zat cair yang memenuhi syarat tersebut adalah senyawa etilen glikol, propilen glikol, dan gliserol sebagai pendingin mesin kendaraan bermotor. Molekul gliserol mampu membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan molekul air, sehingga titik beku campuran lebihrendah dari pada titik beku air. Campuran tersebut mampu mencegah pembentukan kristal es, meskipun suhu diturunkan hingga mencapai -37,8 C. Karena itu, ketiga zat tersebut dikenal sebagai zat anti beku “antifreeze”.

Selain pada kendaraan bermotor, zat anti beku juga dibutuhkan oleh banyak makhluk hidup yang tinggal di daerah yang suhunya sangat rendah. Zat anti beku diperlukan agar cairan dalam sel dan dalam jaringan tubuh tidak membeku. Zat anti beku pada makhluk hidup misalnya gliserol atau dimetilsulfoksida pada serangga, trehalosa pada cacing nematoda dan rotifera,  serta protein antibeku “anti freeze protein (AFP)” pada ikan-ikan yang hidup di Antartika.

i. Titik Leleh

Titik leleh adalah suhu pada tekanan tertentu saat zat padat mulai berubah menjadi cair. 

2. Sifat Kimia 

Sifat kimia adalah sifat yang tampak pada suatu zat ketika zat tersebut mengalami perubahan atau reaksi menjadi zat lain. Sifat kimia menunjukkan mekanisme suatu zat berubah atau  bereaksi menjadi zat lain. 
sifat kimia suatu zat adalah sebagai berikut : 

a. Kestabilan

styrofoam tidak stabil terhadap panas

Kestabilan adalah kemampuan suatu zat untuk mempertahankan diri  dari perubahan atau dekomposisi di lingkungan alamiahnya atau ketika terkena udara, panas, cahaya, tekanan, kondisi alami lain, atau akibat adanya reaksi alami yang dapat terjadi pada zat tersebut. Kestabilan juga dapat didefinisikan sebagai mudah tidaknya suatu zat atau bahan rusak. Styrofoam merupakan salah satu contoh yang memiliki kestabilan rendah terhadap panas, artinya jika plastik ini terkena panas yang cukup tinggi, maka plastik akan rusak. zat yang terurai bersama makanan akan memicu kanker

c. Korosif

HCl atau asam klorida merupakan salah satu senyawa yang memiliki korrosifitas tinggi . Senyawa ini mampu mengikis kotoran, jaringan tumbuhan, jaringan hewan, jaringan manusia, bahkan mampu mengikis logam dan membuat logam cepat berkarat. Dengan sifatnya yang demikian, asam klorida disebut memiliki korosifitas yang tinggi. 
Asam sulfat merupakan contoh lain dari zat korosif., banyak digunakan sebagai cairan elektrolit pada aki. Baik asam klorida maupun asam sulfat dapat melukai kulit. Oleh karena itu, kita harus berhati-hati ketika menggunakan senyawa tersebut.

D. Kereaktifan 

Reaktivitas merupakan ukuran yang menunjukkan mudah tidaknya suatu zat  bereaksi dengan zat lain. contoh zat tersebut adalah karbid, Karbid adalah suatu senyawa kimia dengan rumus kimia CaC. karbid mudah bereaksi dengan zat lain misalnya air, karenanya karbid dikatakan memiliki reaktivitas yang tinggi.  Ketika karbid dimasukkan dalam air, karbid akan langsung bereaksi dengan air menghasilkan panas dan gas asetilen. Gas asetilen ini mudah terbakar dan dimanfaatkan dalam proses pengelasan logam.