Uraian Materi a Bagian-bagian Atom
10
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
2 Molekul
Molekul adalah bagian terkecil dari benda yang masih dapat dibagi- bagi lagi dan masih tetap mengandung unsur kimiawi dari bendanya.
3 Atom
Atom adalah satuan yang amat kecil dalam setiap bahan yang ada di sekitar kita. Atom terdiri atas tiga jenis partikel sub atom:
elektron, yang memiliki muatan negatif;
proton, yang memiliki muatan positif;
netron, yang tidak bermuatan
Gambar 2.1 Model Atom Setiap unsur adalah unik yang dibedakan oleh jumlah proton yang
terdapat dalam atom dari unsur tersebut. Setiap atom memiliki jumlah elektron yang sama dengan jumlah proton; bila ada perbedaan atom tersebut disebut
ion. Banyak unsur lain yang diciptakan manusia, namun mereka biasanya
tidak stabil dan dengan spontan berubah menjadi unsur kimia natural yang stabil melalui proses radioaktifitas.
Meskipun hanya terdapat 91 unsur di alam, tetapi atom-atom tersebut dapat terjadi ikatan satu sama lain menjadi molekul dan jenis senyawa kimia
lainnya. Molekul terbentuk dari banyak atom. Molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen.
11
BAB II - Pembelajaran
b Inti Atom dan Elektron 1 Inti Atom
Pusat dari atom disebut inti atom atau nucleus lihat gmbar 2.1. Inti
atom terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom, dan menentukan berupa elemen apakah atom itu.
Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir sama sekali
tidak ada sumbangan dari elektron. Proton dan netron memiliki massa yang hampir sama, dan jumlah dari
kedua massa tersebut disebut nomor massa, dan beratnya hampir sama dengan. Massa dari elektron sangat kecil dan tidak menyumbang banyak
kepada massa atom. Jumlah proton dan netron menentukan tipe dari nukleus atau inti
atom. Proton dan neutron hampir memiliki massa yang sama, dan kombinasi jumlah, jumlah massa, rata-rata sama dengan massa atomik sebuah atom.
Kombinasi massa dari elektron sangat kecil secara perbandingan terhadap massa nukleus, di karenakan berat dari proton dan neutron hamper 2000 kali
massa elektron.
2 Neutron
Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan netral danmemiliki massa 1.6749 × 10
-27
kg, sedikit lebih berat dari proton. Inti atom dari kebanyakan atom terdiri dari proton dan neutron.
Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih
terbelakang, dan sangat menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat penting sebagai agen dalam perubahan
nuklir.
12
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
3 Proton Dalam fisika, proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif
sebesar 1.6 × 10
-19
coulomb dan massa 1.6726231 × 10
-27
kg, atau sekitar 1800 kali massa sebuah elektron.
Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang berada di bagian inti tengah atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi
inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan
menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nuklei, nukleus, atau nukleon bhs Inggris: nucleon, dan reaksi yang terjadi atau
berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.
4 Elektron Elektron pertama kali ditemukan oleh J.J. Thomson di Laboratorium
Cavendish, Universitas Cambridge, pada tahun 1897, pada saat beliau sedang mempelajari sinar katoda. Elektron adalah partikel subatomik. Memiliki
muatan listrik negatif sebesar -1.6 × 10
-19
coulomb, dan massanya 9.10 × 10
-31
kg.
Elektron umumnya ditulis sebagai e. Elektron memiliki partikel lawan
yang dikenal sebagai positron, yang identik dengan dirinya namun bermuatan positif.
Atom tersusun dari inti berupa proton dan neutron serta elektron- elektron yang mengelilingi inti tadi. Elektron sangat ringan jika dibandingkan
dengan proton dan neutron.Sebutir proton sekitar 1800 kali lebih berat daripada elektron.
c Elektron Valensi
Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron dalam atom. Di bawah ini kita akan mempelajari tentang penentuan konfigurasi elektron dari
unsur dan menentukan elektron valensi dari konfigurasi elektron tersebut.
13
BAB II - Pembelajaran
Gambar 2.2 Konfigurasi Kulit Elektron Elektron-elektron dalam inti bergerak mengelilingi inti pada lintasan
tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit atom. Setiap kulit diberi nomor dan nama. Penomoran dan penamaan kulit dimulai dari yang terdekat dari inti.
Kulit pertama dinamai kulit K, kulit kedua, ketiga, keempat, kelima, keenam, dan ketujuh masing- masing berurutan L, M, N, O, P,dan Q. Unsur- unsur di alam
paling banyak punya empat kulit. Aturan pengisisan: 1.
Jumlah maksimum elektron tiap kulit adalah 2n
2
n= nomor kulit Kulit K = n = 1 = 2n
2
= 2 . 1
2
= 2 elektron Kulit L = n = 2 = 2n
2
= 2 . 2
2
= 8 elektron Kulit M = n = 3 = 2n
2
= 2 . 3
2
= 18 elektron Kulit N = n = 4 = 2n
2
= 2 . 4
2
= 32 elektron Dan seterusnya.
2. Jumlah maksimum elektron dalam kulit terluar adalah 8. jika lebih dari 8
maka kelebihan elektron dipindahkan ke kulit terluarnya. Menurut teori oktet, atom mempunyai kecenderungan untuk
membentuk konfigurasi yang stabil, yaitu konfigurasi elektron seperti unsur gas mulia dengan cara melepaskan elektron atau menangkap elektron. Unsur-
unsur gas mulia mempunyai elektron valensi 8, kecuali He yang hanya mempunyai 2 elektron. Konfigurasi elektron dari unsur- unsur gas mulia
adalah sebagai berikut:
14
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
2
He : 2
10
Ne : 2 8
18
Ar : 2 8 8
36
Kr : 2 8 18 8
54
Xe : 2 8 18 18 8
86
Rn : 2 8 18 32 18 8
Elektron yang berada di kulit terluar suatu atom disebut elektron valensi
. Elektron valensi suatu unsur menunjukkan golongan unsur tersebut dalam tabel periodik. Elektron valensi paling berperan dalam menentukan sifat
kimia unsur. Berikut ini adalah cara menentukan electron terluar dari beberapa unsur.
Atom Unsur Konfigurasi
elektron Elektron valensi
13AL 31GA
2-3 2-8-18-3
3 3
16S 34SE
2-8-6 2-8-18-6
6 6
9F 17Cl
2-7 2-8-7
7 7
10Ne 18Ar
2-8 2-8-8
8 8
d Arus Elektron
Jika elektron valensi bergerak, lepas bebas dari pengaruh inti atom, serta terdapat suatu aliran net flow, aliran ini dikenal sebagai arus listrik. Ini
dapat dibayangkan sebagai serombongan domba yang bergerak bersama- sama ke utara namun tanpa diikuti oleh penggembalanya. Muatan listrik dapat
diukur secara langsung menggunakan elektrometer. Arus listrik dapat diukur secara langsung menggunakan galvanometer.
Apa yang dikenal dengan listrik statis bukanlah aliran elektron sama sekali. Ini lebih tepat disebut sebagai sebuah muatan statik, mengacu pada
sebuah benda yang memiliki lebih banyak atau lebih sedikit elektron daripada
15
BAB II - Pembelajaran
si yang dibutuhkan untuk mengimbangi muatan positif sang inti. Jika terdapat
kelebihan elektron, maka benda tadi dikatakan sebagai ion negatif. Jika terdapat kekurangan elektron dibanding proton, benda tersebut dikatakan ion
positif. Jika jumlah elektron dan proton adalah sama, benda tersebut dikatakan netral.
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh suatu sumber listrik pada dasarnya akan memisahkan antara dua kutub yaitu kutub dengan muatan
positif dan negatif. Kutub negatif adalah mengandung banyak terlalu banyak elektron sedangkan kutub mengandung sedikit muatan elektron.
Gambar 2.3 Arah Aliran Elektron
Arah arus elektron menggambarkan arah arus dari kutub yang
bermuatan negatif ke kutub atau terminal positif. Kutub positif akan menarik elektron dari kutub yang bermuatan negatif sehingga terjadi arah arus elektron.
Perpindahan muatan listrik dikenal dengan nama arus listrik, besarnya diukur dalam ampere. Arus dapat terdiri dari partikel bermuatan apapun yang
berpindah; biasanya adalah elektron, namun muatan apapun yang berpindah menghasilkan arus.
Menurut konvensi lama, arus positif didefinisikan sebagai yang memiliki arah yang sama dari aliran muatan positif yang dikandungnya, atau
aliran dari bagian paling positif dari sirkuit ke bagian paling negatif. Saat ini disebut dengan arus konvensional. Gerakan elektron bermuatan negatif di
sekitar sirkuit listrik, maka dianggap positif pada arah berlawanan dari elektron tersebut. Meski begitu, tergantung kondisinya, arus listrik dapat terdiri
16
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
dari aliran partikel bermuatan dari salah satu arah, atau bahkan bersamaan dari kedua arah. Konvensi positif ke negatif digunakan luas untuk menyederhanakan
kondisi ini. Secara logika memang gaya menarik itu akan lebih besar dari gaya yang
tertarik dan arus pada beban juga bermuatan positif maka disepakati sebagai arah arus listrik akan mengalir dari terminal positif ke terminal negatif. Maka
berdasarkan kesepakatan Arus Listrik didefinisikan sebagai dari positif ke
negatif sampai hari ini.
e Bahan-bahan Listrik
Benda-benda yang ada didalam alam semesta ini pada dasarnya dapat dimanfaatkan dalam bidang kelistrikan,oleh karena itu sesuai
karakteristik dari benda tersebut dikelompokan dalam tiga bahan yaitu: 1 Bahan konduktor
Bahan konduktor adalah bahan yang mudah menghantar arus listrik. Fungsinya sebagai penghantar listrik yang baik.
Contoh: Tembaga, baja, besi, emas, platina dan lain-lain 2 Bahan semi konduktor
Bahan semi konduktor adalah bahan yang cukup bisa menghantarkan arus listrik namun kurang baik dibandingkan dengan bahan semi
konduktor. Fungsinya sanagat jarang digunakan namun khusus untuk tanah bisanaya digunakan sebagai pembumian grounding
Contoh: air, tanah, manusia, tumbuhan dan lain-lain 3 Bahan isolator
Bahan isolator adalah bahan yang tidak bisa sama sekali menghantarkan arus listrik. Fungsinya sebagai isolator atau
hambatan listrik. Contoh: Plastik, keramik, mika, kayu, kertas dan lain-lain
17
BAB II - Pembelajaran