BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Atom dan Molekul
Definisi molekul yang sederhana yaitu bagian yang terkecil dari suatu zat yang masih mempunyai sifat yang sama dengan zat tersebut. Sebagai contoh, suatu molekul gula
adalah bagian yang terkecil dari zat gula, yang masih mempunyai sifat gula meskipun secara fisik tidak tampak seperti butiran gula. Contoh lain adalah molekul air. Seperti
zat lain, air tersusun atas molekul-molekul. Di dalam molekul, kita masih dapat menemukan bagian terkecil lagi yang tidak tampak dengan mata. Ada sekitar 100 jenis
bagian yang lebih kecil dari molekul yang disebut atom.
Gambar 2.1 Struktur atom dan molekul
Di alam semesta terdapat sekitar 105 jenis atom. Semua zat dan molekul terdiri dari satu atau lebih atom, karena atom-atom adalah bahan dasar dari suatu molekul
yang nantinya akan membentuk senyawa atau zat. Atom ini juga biasa disebut elemen atau unsur. Contoh bebrapa unsur, antara lain : Hidrogen H, Argon Ar, Nitrogen
N, Oksigen O, Besi Fe, dan sebagainya. Dua atom atau lebih atom yang sama atau berbeda bergabung membentuk molekul. Berdasarkan jenis atom pembentuknya,
Universitas Sumatera Utara
molekul dibedakan atas molekul unsur dan molekul senyawa. Molekul unsur adalah molekul yang terbentuk dari gabungan dua atom atau lebih atom –atom yang sejenis.
Molekul senyawa adalah molekul yang terbentuk dari atom –atom yang tidak sejenis. Misalnya H
2
O molekul air, CO
2
molekul karbon dioksida, molekul NH
3
Sebelum membahas lebih jauh tentang dinamika molekul, terlebih dahulu perlu didefenisikan pengertian dari sistem dan lingkungan karena dinamika molekul
pada dasarnya adalah mengamati perilaku molekul-molekul yang saling berinteraksi satu sama lain dan juga interaksi dalam suatu sistem terhadap lingkungannya. Sistem
adalah suatu keadaan yang menjadi pusat perhatian atau apa yang diamati, sedangkan Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem yang dapat
mempengaruhi keadaan sistem secara langsung. Pemisah antara sistem dan lingkungan disebut batas yang secara teoritis tidak memiliki massa maupun volume
yang signifikan. Apabila antara sistem dan lingkungan memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan energi, maka sistem tersebut merupakan sistem terbuka. Jika
hanya terbatas pada pertukaran energi sedangkan materi tidak dapat menembus batas maka sistem tersebut merupakan sistem tertutup. Sedangkan jika pertukaran materi
maupun energi tidak mungkin terjadi, maka sistem tersebut merupakan sistem terisolasi
, dan sebagainya.
Gambar 2.1 Sistem dan lingkungan
molekul Batas
Lingkungan
sistem
Universitas Sumatera Utara
Dalam sistem terdapat ensemble yang merupakan kumpulan dari keadaan sistem yang memiliki keadaan makroskopis sama tetapi memiliki keadaan
mikroskopis berbeda. Beberapa contoh ensemble yang sering digunakan dalam dinamika molekul adalah ensemble mikroknonikal, ensemble kanonikal, ensemble
isobarik-isotermal. Namun pada simulasi dinamika molekul ini hanya dibatasi pada ensemble mikrokanonikal yaitu ensemble yang memiliki karakteristik jumlah
molekul N dan volume V yang tidak berubah serta energi total yang tetap pula. Ensemble ini merupakan sistem terisolasi sehingga tidak ada interaksi antara sistem
dan lingkungan, dengan demikian energi tidak dapat keluar dan memasuki sistem dan energi totalnya akan tetap konstan.
Dari segi mikroskopik, didefenisikan bahwa suatu gas hanya dapat didekati dengan memakaikan hukum-hukum mekanika klasik secara statistik. Yang
merupakan deenisi mikroskopik tersebut adalah: 1.
Suatu gas terdiri partikel-pertikel, yang dinamakan molekul-molekul. Bergantung pada gas tersebut, maka setiap molekul terdiri dari sebuah
atom atau sekelompok atom. Jika gas tersebut merupakan sebuah elemen atau suatu persenyawaan dan berada dalam suatu keadaan stabil, maka kita
dapat meninjau semua molekulnya sebagai molekul-molekul yang identik. 2.
Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan menuruti hukum- hukum gerak Newton. Molekul-molekul bergerak di dalam semua arah dan
dengan berbagai laju. Di dalam menghitung sifat-sifat geraka, maka kita menganggapbahwa mekanika Newton dapat dipakai pada tingkat
mikroskopik. 3.
Jumlah seluruh molekul adalah besar. Arah dan laju gerakan dari setiap molekul dapat berubah secara tiba-tiba karena tumbukan dengan dinding
atau dengan molekul lain. Setiap molekul khas akan mengikuti sebuah jalan yang berliku-liku karena tumbukan-tumbukan ini. akan tetapi karena
banyaknya jumlah molekul yang terlibat maka kita menganggap bahwa jumlah besar tumbukan yang dihasilkan akan mempertahankan distribusi
kecepatan molecular secara keseluruhan dan keserampangan keacakan gerakan.
4. Volume molekul-molekul merupakan jumlah pecahan kecil yang dapat
diabaikan dari volume yang ditempati oleh gas tersebut
Universitas Sumatera Utara
5. Tidak ada gaya-gaya yang cukup besar appreciable forces yang beraksi
pada molekul-molekul kecuali selama tumbukan 6.
Tumbukan-tumbukan adalah elastic dan tumbukan-tumbukan terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Tumbukan antarmolekul dengan dinding
wadah akan mempertahankan kekekalan energy kinetik.
2.2 Dinamika Molekul
Kategori