Atom adalah bagian yang sangat kecil dari segala sesuatu di alam semesta/materi, yang terdiri atasinti atom sertaelektron-elektron yang mengelilingi inti atom. Inti atom terdiri atasneutron danproton. Jumlah proton dalam atom menentukanjenis dari tiap atom, contohnya atomkarbon terdiri dari 6 proton, atomnitrogen terdiri dari 7 proton dan atomoksigen terdiri dari 8 proton). Jika jumlah proton dalam atom diubah, maka atom itu akan berubah menjadi jenis atom lain dengan sifat atom yang sangat berbeda dari atom asalnya. Dengan kata lain kita dapat mengubah atom sepertiatom timbal menjadiatom emas untuk menghasilkan emas. Namun pengubahan jumlah proton ini memerlukan tahapan yang sangat rumit, keadaan ekstrem seperti energi tinggi agar dapat memecah atau menyatukan inti atom, sehingga memerlukan biaya yang sangat besar dan tidak sebanding dengan jumlah emas yang akan dihasilkan, ditambah perubahan timbal jadi emas ini hanya berlangsung sepersekian detik. Dengan teknologi yang semakin maju di masa depan, tidak menutup kemungkinan manusia dapat mengubah benda menjadi benda lain seperti emas, nikel, plutonium, dan rodium.
Selain proton, inti atom juga terdiri darineutron. Neutron tidakbermuatan listrik, tidak seperti proton yang bermuatan listrik positif dan elektron yang bermuatan listrik negatif. Semua atom mempunyai neutron dalam intinya, satu-satunya pengecualian adalah atomhidrogen, lebih rincinyaisotopHidrogen-1 yang merupakan jenis hidrogen yang paling banyak di alam semesta, menyumbang 99.98% dari semua jenis hidrogen.
Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom olehgaya elektromagnetik di mana proton yang bermuatan positif di inti atom menarik elektron yang bermuatan negatif di sekelilingnya (ibarat magnet yang menarik magnet yang lain).
Atom-atom bisa berikatan satu sama lain melaluiikatan kimia yang mana atom-atom berikatan itu kemudian dinamakanmolekul. Sebuah molekul bisa terdiri dari atom dengan jenis yang sama (contohnya sebuah atom oksigen berikatan dengan satu atom oksigen yang lain untuk membentuk molekuloksigen/O2, contoh lainnya molekulozon/O3 dan molekulnitrogen/N2), molekul juga bisa terdiri dari atom-atom dengan jenis yang berbeda dan disebutsenyawa (contohnya sebuah atom oksigen berikatan dengan 2 buah atom hidrogen untuk membentuk molekul/senyawaair/H2O, contoh lainnya molekul/senyawakarbon dioksida/CO2, dan molekul/senyawaglukosa/C6H12O6).
Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral secara muatan listriknya, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagaiion. Jumlah proton pada atom menentukan jenis dari atom/unsur, dan jumlahneutron menentukan jenisisotop dari atom.
Istilah atom berasal dari kata sifatBahasa Yunani ἄτομος (átomos, "tak terbagi”) sehingga atom berarti sesuatu yang tidak dapat dipotong atau dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsufIndia danYunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, parakimiawan 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, parafisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsipmekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.[1]
Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus sepertimikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom,[catatan 1] dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalamipeluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkantransmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti.[2] Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlaharas energi, ataupunorbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkanfoton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifatmagnetis atom tersebut.
Konsep bahwamateri terdiri dari satuan-satuan terpisah yang tidak dapat dibagi lagi menjadi satuan yang lebih kecil telah ada selama satumilenium. Namun, pemikiran tersebut masihlah bersifat abstrak dan filosofis, daripada berdasarkan pengamatanempiris daneksperimen. Secara filosofis, deskripsi sifat-sifat atom bervariasi tergantung pada budaya dan aliran filosofi tersebut, dan sering kali pula mengandung unsur-unsur spiritual di dalamnya. Walaupun demikian, pemikiran dasar mengenai atom dapat diterima oleh para ilmuwan ribuan tahun kemudian, karena ia secara elegan dapat menjelaskan penemuan-penemuan baru pada bidang kimia.[3]
Referensi paling awal mengenai konsep atom dapat ditilik kembali kepada zamanIndia kuno pada tahun 800 sebelum masehi,[4] yang dijelaskan dalam naskah filsafatJainisme sebagaianu danparamanu.[4][5] Aliran mazhabNyaya danVaisesika mengembangkan teori yang menjelaskan bagaimana atom-atom bergabung menjadi benda-benda yang lebih kompleks.[6] Satu abad kemudian muncul Referensi mengenai atom di dunia Barat olehLeukippos, yang kemudian oleh muridnyaDemokritos pandangan tersebut disistematiskan. Kira-kira pada tahun 450SM, Demokritos menciptakan istilahátomos (bahasa Yunani:ἄτομος), yang berarti "tidak dapat dipotong" ataupun "tidak dapat dibagi-bagi lagi". Teori Demokritos mengenai atom bukanlah usaha untuk menjabarkan suatu fenomena fisis secara rinci, melainkan suatu filosofi yang mencoba untuk memberikan jawaban atas perubahan-perubahan yang terjadi pada alam.[1] Filosofi serupa juga terjadi di India, tetapi demikian ilmu pengetahuan modern memutuskan untuk menggunakan istilah "atom" yang dicetuskan oleh Demokritos.[3] Demokritos juga mengatakan bahwa atom dalam air sangat licin sehingga air bisa mengalir ke mana-mana sementara atom dalam garam ditutupi duri-duri tajam sehingga terasa asin dilidah.
Kemajuan lebih jauh pada pemahaman mengenai atom dimulai dengan berkembangnya ilmukimia. Pada tahun 1661,Robert Boyle memublikasikan bukuThe Sceptical Chymist yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi"corpuscules", yaitu atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik yang berpendapat bahwa materi terdiri dari unsur-unsur udara, tanah, api, dan air.[7] Pada tahun 1789, istilahelement (unsur) didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Prancis,Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.[8]
Aristoteles mengatakan bahwa ada 4 elemen dasar dibumi dan bila semuanya digabungkan akan menjadi senyawa-senyawa yang kita lihat. Saat itu muridnya bertanya: "Apakah bisa kita membuat emas bila menggabungkan semua elemen dasar tadi?" Aristoteles menjawab "Iya". Itu membuat penasaran para ilmuwan semana 200 tahun setelah itu. Pada tahun 1669, ahli kimia JermanHennig Brand menyuling 60 ember air kencing karena ia mengira di dalamnya ada emas betulan (karena air kencing berwarna kuning keemasan) dan hasilnya peralatan kimianya perpendar dalam gelap. Dia menamainya Fosforus (Fosfor) yang diambil dari kata Yunani "Fosforos" yang berarti bintang senja. Dia adalah orang pertama pada era Masehi, yang sebelumya adalah penemuanArsenik 300 SM.[9]
Berbagai atom dan molekul yang digambarkan pada bukuJohn 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, serta mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan pendapat bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik, dan atom-atom tersebut selanjutnya dapat bergabung untuk membentuk senyawa-senyawa kimia.[10][11]
Teori partikel ini kemudian dikonfirmasikan lebih jauh lagi pada tahun 1827, yaitu ketikabotaniwanRobert Brown menggunakanmikroskop untuk mengamati debu-debu yang mengambang di atas air dan menemukan bahwa debu-debu tersebut bergerak secara acak. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai "Gerak Brown". Pada tahun 1877, J. Desaulx mengajukan pendapat bahwa fenomena ini disebabkan oleh gerak termal molekul air, dan pada tahun 1905Albert Einstein membuat analisis matematika terhadap gerak ini.[12][13][14] Fisikawan PrancisJean Perrin kemudian menggunakan hasil kerja Einstein untuk menentukan massa dan dimensi atom secara eksperimen, yang kemudian dengan pasti menjadi verifikasi atas teori atom Dalton.[15]
Berdasarkan hasil penelitiannya terhadapsinar katode, pada tahun 1897J. J. Thomson menemukan elektron dan sifat-sifat subatomiknya. Hal ini meruntuhkan konsep atom sebagai satuan yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.[16] Thomson percaya bahwa elektron-elektron terdistribusi secara merata di seluruh atom, dan muatan-muatannya diseimbangkan oleh keberadaan lautan muatan positif (model puding prem).
Namun pada tahun 1909, para peneliti di bawah arahanErnest 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 diprediksikan oleh teori Thomson. Rutherford kemudian mengajukan pendapat bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massanya terkonsentrasi pada inti atom, dengan elektron yang 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 prosespeluruhan radioaktif,Frederick Soddy menemukan bahwa terdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap posisi tabel periodik.[17] Istilahisotop kemudian diciptakan olehMargaret Todd sebagai nama yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namun merupakan satu unsur yang sama. J.J. Thomson selanjutnya menemukan teknik untuk memisahkan jenis-jenis atom tersebut melalui hasil kerjanya pada gas yang terionisasi.[18]
Model atom hidrogen Bohr yang menunjukkan loncatan elektron antara orbit-orbit tetap dan memancarkan energifoton dengan frekuensi tertentu.
Sementara itu, pada tahun 1913 fisikawanNiels Bohr mengkaji ulang model atom Rutherford dan mengajukan pendapat bahwa elektron-elektron terletak pada orbit-orbit yang terkuantisasi serta dapat meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, meskipun demikian tidak dapat dengan bebas berputar spiral ke dalam maupun keluar dalam keadaan transisi.[19] Suatu elektron haruslah menyerap ataupun memancarkan sejumlah energi tertentu untuk dapat melakukan transisi antara orbit-orbit yang tetap ini. Apabilacahaya dari materi yang dipanaskan memancar melalui prisma, ia menghasilkan suatuspektrum multiwarna. Penampakan garis-garis spektrum tertentu ini berhasil dijelaskan oleh teori transisi orbital ini.[20]
Ikatan kimia antar atom kemudian pada tahun 1916 dijelaskan olehGilbert Newton Lewis sebagai interaksi antara elektron-elektron atom tersebut.[21] Atas adanya keteraturan sifat-sifat kimiawi dalam tabel periode kimia,[22] kimiawan AmerikaIrving Langmuir tahun 1919 berpendapat bahwa hal ini dapat dijelaskan apabila elektron-elektron pada sebuah atom saling berhubungan atau berkumpul dalam bentuk-bentuk tertentu. Sekelompok elektron diperkirakan menduduki satu setkelopak elektron di sekitar inti atom.
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.[23]
Pada tahun 1926, dengan menggunakan pemikiranLouis de Broglie bahwa partikel berperilaku seperti gelombang, Erwin Schrödinger mengembangkan suatu model atom matematis yang menggambarkan elektron sebagaigelombang tiga dimensi daripada sebagai titik-titik partikel. Konsekuensi penggunaan bentuk gelombang untuk menjelaskan elektron ini adalah bahwa adalah tidak mungkin untuk secara matematis menghitungposisi danmomentum partikel secara bersamaan. Hal ini kemudian dikenal sebagaiprinsip 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 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 modelorbital atom di sekitar inti di mana elektron paling berkemungkinan berada.[24][25]
Diagram skema spetrometer massa sederhana.
Perkembangan padaspektrometri massa mengizinkan dilakukannya pengukuran massa atom secara tepat. Peralatan spektrometer ini menggunakan magnet untuk membelokkan trayektori berkas ion, dan banyaknya defleksi ditentukan dengan rasio massa atom terhadap muatannya. KimiawanFrancis William Aston menggunakan peralatan ini untuk menunjukkan bahwa isotop mempunyai massa yang berbeda. Perbedaan massa antar isotop ini berupa bilangan bulat, dan ia disebut sebagaikaidah bilangan bulat.[26] Penjelasan pada perbedaan massa isotop ini berhasil dipecahkan setelah ditemukannyaneutron, suatu partikel bermuatan netral dengan massa yang hampir sama denganproton, yaitu olehJames Chadwick pada tahun 1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai unsur dengan jumlah proton yang sama, tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam inti atom.[27]
Pada tahun 1950-an, perkembanganpemercepat partikel dandetektor partikel mengizinkan para ilmuwan mempelajari dampak-dampak dari atom yang bergerak dengan energi yang tinggi.[28] Neutron dan proton kemudian diketahui sebagaihadron, yaitu komposit partikel-partikel kecil yang disebut sebagaikuark. Model-model standar fisika nuklir kemudian dikembangkan untuk menjelaskan sifat-sifat inti atom dalam hal interaksi partikel subatom ini.[29]
Sekitar tahun 1985,Steven Chu dkk. diBell Labs mengembangkan sebuah teknik untuk menurunkan temperatur atom menggunakanlaser. Pada tahun yang sama, sekelompok ilmuwan yang diketuai olehWilliam D. Phillips berhasil memerangkap atom natrium dalamperangkap magnet.Claude Cohen-Tannoudji kemudian menggabungkan kedua teknik tersebut untuk mendinginkan sejumlah kecil atom sampai beberapamikrokelvin. Hal ini mengizinkan ilmuwan mempelajari atom dengan presisi yang sangat tinggi, yang pada akhirnya membawa para ilmuwan menemukankondensasi Bose-Einstein.[30]
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 denganligan-ligan organik (transistor elektron tunggal) telah dibuat.[31] Berbagai penelitian telah dilakukan untuk memerangkap dan memperlambat laju atom menggunakanpendinginan laser untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai sifat-sifat atom.[32]
Walaupun awalnya kataatom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagi menjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusun atas berbagaipartikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalahelektron,proton, danneutron. Namunhidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula halnya padaion hidrogen positif H+.
Dari kesemua partikel subatom ini, elektron adalah yang paling ringan, dengan massa elektron sebesar 9,11×10−31kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran elektron sangatlah kecil sedemikiannya tiada teknik pengukuran yang dapat digunakan untuk mengukur ukurannya.[33] Proton memiliki muatan positif dan massa 1.836 kali lebih berat daripada elektron (1,6726×10−27kg). Neutron tidak bermuatan listrik dan bermassa bebas 1.839 kali massa elektron[34] atau (1,6929×10−27kg).
Dalam model standar fisika, baik proton dan neutron terdiri daripartikel elementer yang disebutkuark. Kuark termasuk ke dalam golongan partikelfermion dan merupakan salah satu dari dua bahan penyusun materi dasar (yang lainnya adalahlepton). Terdapat enam jenis kuark dan tiap-tiap kuark tersebut memiliki muatan listrik pecahan sebesar +2/3 ataupun −1/3. Proton terdiri dari duakuark naik dan satukuark turun, manakala neutron terdiri dari satu kuark naik dan dua kuark turun. Perbedaan komposisi kuark ini memengaruhi perbedaan massa dan muatan antara dua partikel tersebut. Kuark terikat bersama olehgaya nuklir kuat yang diperantarai olehgluon. Gluon adalah anggota dariboson tolok yang merupakan perantara gaya-gaya fisika.[35][36]
Energi pengikatan yang diperlukan oleh nukleon untuk lolos dari inti pada berbagai isotop.
Inti atom terdiri atasproton danneutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif, proton dan neutron tersebut disebut sebagainukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10−15 hingga 10−14 m.[37] Jari-jari inti diperkirakan sama denganfm, denganA adalah jumlah nukleon.[38] Hal ini sangatlah kecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gaya tarik-menarik potensial yang disebutgaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripadagaya elektrostatik yang menyebabkan proton saling tolak menolak.[39]
Atom dariunsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebutnomor atom. Inti atom yang mempunyai nomor atom, nomor massa, dan waktu paruh tertentu disebutnuklida. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagaiisotop.Isobar adalah unsur-unsur yang mempunyai nomor massa sama tetapi nomor atom berbeda.Isoton unsur-unsur yang mempunyai jumlah elektron yang sama tetapi nomor massa dan nomor atom berbeda. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukannuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, dengan isotop unsur tertentu akan menjalankanpeluruhan radioaktif.[40]
Neutron dan proton adalah dua jenisfermion yang berbeda.Asas pengecualian Pauli melarang adanya keberadaan fermion yangidentik (seperti misalnya proton berganda) menduduki suatu keadaan fisik kuantum yang sama pada waktu yang sama. Oleh karena itu, setiapproton 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.[41]
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.[41]
Gambaran proses fusi nuklir yang menghasilkan inti deuterium (terdiri dari satu proton dan satu neutron). Satupositron (e+) dipancarkan bersamaan denganneutrino 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.[42]Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akan berubah unsurnya.[43][44]
Jika massa inti setelah terjadinya reaksi fusi lebih kecil daripada jumlah massa partikel awal penyusunnya, maka perbedaan ini disebabkan oleh pelepasan pancaran energi (misalnyasinar gama), sebagaimana yang ditemukan pada rumuskesetaraan massa-energiEinstein,E=mc2, denganm adalah massa yang hilang danc adalahkecepatan cahaya. Defisit ini merupakan bagian darienergi pengikatan inti yang baru.[45]
Fusi dua inti yang menghasilkan inti yang lebih besar dengan nomor atom lebih rendah daripadabesi dannikel (jumlah total nukleon sama dengan 60) biasanya bersifateksotermik, yang berarti bahwa proses ini melepaskan energi.[46] Adalah proses pelepasan energi inilah yang membuat fusi nuklir padabintang dapat dipertahankan. Untuk inti yang lebih berat, energi pengikatan pernukleon dalam inti mulai menurun. Ini berarti bahwa proses fusi akan bersifatendotermik.[41]
Sumur potensial yang menunjukkan energi minimumV(x) yang diperlukan untuk mencapai tiap-tiap posisix. Suatu partikel dengan energiE dibatasi pada kisaran posisi antarax1 danx2.
Elektron dalam suatu atom ditarik oleh proton dalam inti atom melaluigaya elektromagnetik. Gaya ini mengikat elektron dalam sumur potensi elektrostatik di sekitar inti. Hal ini berarti bahwa energi luar diperlukan agar elektron dapat lolos dari atom. Semakin dekat suatu elektron dalam 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 olehorbital atom, yakni suatu fungsi matematika yang menghitung probabilitas suatu elektron akan muncul pada suatu lokasi tertentu ketika posisinya diukur.[47] Hanya akan ada satu himpunan orbital tertentu yang berada di sekitar inti, karena pola-pola gelombang lainnya akan dengan cepat meluruh menjadi bentuk yang lebih stabil.[48]
Fungsi gelombang dari lima orbital atom pertama. Tiga orbital 2p memperlihatkan satu biidang simpul.
Tiap-tiap orbital atom berkoresponden terhadaparas energi elektron tertentu. Elektron dapat berubah keadaannya ke aras energi yang lebih tinggi dengan menyerap sebuahfoton. 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.[48]
Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron (energi pengikatan elektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon. Sebagai contohnya, hanya diperlukan 13,6eV untuk melepaskan elektron dari atom hidrogen.[49] Bandingkan dengan energi sebesar 2,3MeV yang diperlukan untuk memecah intideuterium.[50] Atom bermuatan listrik netral oleh karena jumlah proton dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan ataupun kelebihan elektron disebut sebagaiion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat ditransfer ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat salingberikatan membentukmolekul.[51]
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlahproton yang identik dalam intinya termasuk ke dalamunsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama tetapi dengan jumlahneutron berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, tetapi 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.[52] Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.[53][54]
Dari sekitar 339 nuklida yang terbentuk secara alami diBumi, 269 di antaranya belum pernah terpantau meluruh.[55] Pada unsur kimia, 80 dari unsur yang diketahui memiliki satu atau lebihisotop stabil. Unsur43,63, dan semua unsur lebih tinggi dari83 tidak memiliki isotop stabil. Dua puluh tujuh unsur hanya memiliki satu isotop stabil, manakala jumlah isotop stabil yang paling banyak terpantau pada unsurtimah dengan 10 jenis isotop stabil.[56]
Karena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagainomor massa. Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakansatuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atomkarbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66×10−27kg.[57]Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom 1,007825u.[58] Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan nomor massanya dikalikan satuan massa atom.[59] Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208,[53] dengan massa sebesar 207,9766521u.[60]
Para kimiawan biasanya menggunakan satuanmol 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 namatetapan Avogadro. Dengan demikian 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 atom memiliki massa 0,012kg.[57]
Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalamikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom.[61] Padatabel 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 menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri).[62] Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32pm, manakala yang terbesar adalahsesium dengan jari-jari 225pm.[63] Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombangcahaya (400–700nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakanmikroskop gaya atom.
Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon.[64] Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 × 1021 atom oksigen.[65]Intan satu karat dengan massa 2×10-4kg mengandung sekitar 1022 atom karbon.[catatan 2] Jika sebuah apel diperbesar sampai seukuran besarnya Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel awal tersebut.[66]
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).[67]
Bentuk-bentuk peluruhan radioaktif yang paling umum adalah:[68][69]
Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengannomor atom yang lebih kecil.
Peluruhan beta, diatur olehgaya lemah, dan dihasilkan oleh transformasi neutron menjadi proton, ataupun proton menjadi neutron. Transformasi neutron menjadi proton akan diikuti oleh emisi satu elektron dan satuantineutrino, manakala transformasi proton menjadi neutron diikuti oleh emisi satupositron dan satuneutrino. 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-jenispeluruhan radioaktif lainnya yang lebih jarang meliputi pelepasan neutron dan proton dari inti, emisi lebih dari satupartikel 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.[67]
Setiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengan namaspin. Spin beranalogi denganmomentum sudut suatu objek yang berputar padapusat massanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalam satuantetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memiliki spin ½ħ, atau "spin-½". Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitarinti atom selain memilikispin juga memilikimomentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudut pula oleh karena spin nuklirnya sendiri.[70]
Medan magnet yang dihasilkan oleh suatu atom (disebutmomen magnetik) ditentukan oleh kombinasi berbagai macam momentum sudut ini. Namun, kontribusi yang terbesar tetap berasal dari spin. Oleh karena elektron mematuhiasas pengecualian Pauli, yakni tiada dua elektron yang dapat ditemukan padakeadaan 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.[71]
Pada atom berelektron ganjil sepertibesi, adanya keberadaan elektron yang tak berpasangan menyebabkan atom tersebut bersifatferomagnetik. 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 sebagaiinteraksi pertukaran. Ketika momen magnetik atom feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atom ini dapat menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi. Bahan-bahan yang bersifatparamagnetik 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.[71][72]
Inti atom juga dapat memiliki spin. Biasanya spin inti tersusun secara acak oleh karenakesetimbangan termal. Namun, untuk unsur-unsur tertentu (sepertixenon-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 dalampencitraan resonansi magnetik.[73][74]
Ketika suatu elektron terikat pada sebuah atom, ia memilikienergi 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 satuanelektronvolt (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.[75]
Agar suatu elektron dapat meloncat dari satu keadaan ke keadaan lainnya, ia haruslah menyerap ataupun memancarkanfoton pada energi yang sesuai dengan perbedaan energi potensial antar dua aras tersebut. Energi foton yang dipancarkan adalah sebanding denganfrekuensinya.[76] 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.[77]
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 sederetanpita absorpsi. Pengukuranspektroskopi terhadap kekuatan dan lebarpita spektrum mengizinkan penentuan komposisi dan sifat-sifat fisika suatu zat.[78]
Pemantauan cermat pada garis-garis spektrum menunjukkan bahwa beberapa memperlihatkan adanya pemisahan halus. Hal ini terjadi karenakopling spin-orbit yang merupakan interaksi antara spin dengan gerak elektron terluar.[79] Ketika suatu atom berada dalam medan magnet eksternal, garis-garis spektrum terpisah menjadi tiga atau lebih komponen. Hal ini disebut sebagaiefek Zeeman. Efek Zeeman disebabkan oleh interaksi medan magnet dengan momen magnetik atom dan elektronnya. Beberapa atom dapat memiliki banyakkonfigurasi 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.[80] Keberadaanmedan listrik eksternal dapat menyebabkan pemisahan dan pergeseran garis spektrum dengan mengubah aras energi elektron. Fenomena ini disebut sebagaiefek Stark.[81]
Kelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebut sebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebutelektron valensi. Jumlah elektron valensi menentukan perilakuikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atom cenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektron valensi terluar atom.[82] Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom ke atom lainnya, seperti yang terpantau padanatrium 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 dalamsenyawa organik.[83]
Unsur-unsur kimia sering ditampilkan dalamtabel 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).[84][85]
Sejumlah atom ditemukan dalam keadaan materi yang berbeda-beda tergantung pada kondisi fisik benda, yaknisuhu dantekanan. Dengan mengubah kondisi tersebut, materi dapat berubah-ubah menjadi bentukpadat,cair,gas, danplasma.[86] Dalam tiap-tiap keadaan tersebut pula materi dapat memiliki berbagai fase. Sebagai contohnya pada karbon padat, ia dapat berupagrafit maupunintan.[87]
Pada suhu mendekatinol mutlak, atom dapat membentukkondensat Bose-Einstein, di mana efek-efek mekanika kuantum yang biasanya hanya terpantau pada skala atom terpantau secara makroskopis.[88][89] Kumpulan atom-atom yang dilewat-dinginkan ini berperilaku seperti satuatom super.[90]
Mikroskop penerowongan payaran (scanning tunneling microscope) adalah suatu mikroskop yang digunakan untuk melihat permukaan suatu benda pada tingkat atom. Alat ini menggunakan fenomenapenerowongan kuantum yang mengizinkan 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 sebuahmedan 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 meliputiplasma gandeng induktif-spektroskopi emisi atom (inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy, ICP-AES) danplasma gandeng induktif-spektrometri massa (inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS), keduanya menggunakan plasma untuk menguapkan sampel analisis.[91]
Spektrumkeadaan tereksitasi dapat digunakan untuk menganalisis komposisi atombintang 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 menggunakanlampu lucutan gas yang mengandung unsur yang sama.[93]Helium pada Matahari ditemukan dengan menggunakan cara ini 23 tahun sebelum ia ditemukan di Bumi.[94]
Asal-usul dan kondisi sekarang
Atom menduduki sekitar 4% densitas energi total yang ada dalamalam semesta terpantau, dengan densitas rata-rata sekitar 0,25atom/m3.[95] Dalam galaksiBima Sakti, atom memiliki konsentrasi yang lebih tinggi, dengan densitas materi dalammedium antarbintang berkisar antara 105 sampai dengan 109 atom/m3.[96] Matahari sendiri dipercayai berada dalamGelembung Lokal, yaitu suatu daerah yang mengandung banyak gas ion, sehingga densitas di sekelilingnya adalah sekitar 103 atom/m3.[97] 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.[98] Massa sisanya adalahmateri gelap yang tidak diketahui dengan jelas.[99]
Proton dan elektron yang stabil muncul satu detik setelah kejadianDentuman Besar. Dalam masa waktu tiga menit sesudahnya,nukleosintesis Dentuman Besar kebanyakan menghasilkanhelium,litium, dandeuterium, dan mungkin juga beberapaberilium danboron.[100][101][102] Atom pertama (dengan elektron yang terikat dengannya) secara teoretis tercipta 380.000 tahun sesudah Dentuman Besar, yaitu ketika alam semesta yang mengembang cukup dingin untuk mengizinkan elektron-elektron terikat pada inti atom.[103] Sejak saat itulah, inti atom mulai bergabung dalambintang-bintang melalui prosesfusi nuklir dan menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat sampai dengan besi.[104]
Isotop seperti litium-6 dihasilkan di ruang angkasa melaluispalasi sinar kosmis.[105] Hal ini terjadi ketika sebuah proton berenergi tinggi menumbuk inti atom, menyebabkan sejumlah besar nukleon berhamburan. Unsur yang lebih berat daripada besi dihasilkan disupernova melaluiproses r dan dibintang-bintang AGB melaluiproses s. Kedua-duanya melibatkan penangkapan neutron oleh inti atom.[106] Unsur-unsur sepertitimbal kebanyakan dibentuk melalui peluruhan radioaktif unsur-unsur lain yang lebih berat.[107]
Bumi
Kebanyakan atom yang menyusunBumi dan termasuk pula seluruh makhluk hidupnya pernah berada dalam bentuk yang sekarang dinebula yang runtuh dariawan molekul dan membentukTata Surya. Sisanya merupakan akibat dari peluruhan radioaktif dan proporsinya dapat digunakan untuk menentukanusia Bumi melaluipenanggalan radiometrik.[108][109] Kebanyakanhelium dalam kerak Bumi merupakan produkpeluruhan alfa.[110]
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.[111] Beberapa atom di Bumi secara buatan dihasilkan oleh reaktor ataupun senjata nuklir.[112][113] Dari semuaUnsur-unsur transuranium yang bernomor atom lebih besar daripada 92, hanyaplutonium danneptunium sajalah yang terdapat di Bumi secara alami.[114][115] Unsur-unsur transuranium memiliki waktu paruh radioaktif yang lebih pendek daripada umurBumi,[116] sehingga unsur-unsur ini telah lama meluruh. Pengecualian terdapat padaplutonium-244 yang kemungkinan tersimpan dalam debu kosmik.[108] Kandungan alami plutonium dan neptunium dihasilkan dari penangkapan neutron dalam bijih uranium.[117]
Bumi mengandung sekitar 1,33×1050atom.[118] Pada atmosfer planet, terdapat sejumlah kecil atomgas mulia sepertiargon danneon. Sisa 99% atom pada atmosfer bumi terikat dalam bentuk molekul, misalnyakarbon dioksida,oksigendiatomik, dannitrogen diatomik. Pada permukaan Bumi, atom-atom saling berikatan membentuk berbagai macam senyawa, meliputiair,garam,silikat, danoksida. Atom juga dapat bergabung membentuk bahan-bahan yang tidak terdiri dari molekul, contohnyakristal danlogam padat ataupun cair.[119][120]
Bentuk teoretis dan bentuk langka
Pencitraan 3-Dimensi keberadaan "Pulau stabilitas" di bagian paling kanan
Manakala isotop dengan nomor atom yang lebih tinggi daripadatimbal (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.[121] Atom super berat yang stabil ini kemungkinan besar adalahunbiheksium, dengan 126 proton 184 neutron.[122]
Tiap-tiap partikel materi memiliki partikelantimaterinya 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 teoribariogenesis yang memberikan penjelasan yang memungkinkan. Antimateri tidak pernah ditemukan secara alami.[123][124] Namun, pada tahun 1996,antihidrogen berhasil disintesis di laboratoriumCERN diJenewa.[125][126]
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 denganmuon yang lebih berat, membentukatom muon. Jenis atom ini dapat digunakan untuk menguji prediksi fisika.[127][128][129]
↑Kebanyakan isotop mempunyai jumlah nukleon lebih banyak dari jumlah elektron. Dalam kasus hydrogen-1, yang mempunyai satu elektron and satu nukleon, protonnya, atau 99,95% dari total massa atom.
↑Satu karat sama dengan 200 miligram. Berdasarkan definisi, karbon-12 memiliki 0,012 kg per mol.Tetapan Avogadro sekitar 6×1023atom per mol.
↑Staff (2007-08-01)."Radioactive Decays". Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University. Diarsipkan dariasli tanggal 2009-06-07. Diakses tanggal2007-01-02.
↑"Lavoisier's Elements of Chemistry".Elements and Atoms. Le Moyne College, Department of Chemistry. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-05-01. Diakses tanggal2007-12-18.
↑Thomson, Joseph John (1913)."Rays of positive electricity".Proceedings of the Royal Society.A 89:1–20. Diarsipkan dariasli tanggal 2019-03-08. Diakses tanggal2007-01-18.
↑Kullander, Sven (August 28, 2001)."Accelerators and Nobel Laureates". The Nobel Foundation. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-04-13. Diakses tanggal2008-01-31.
↑Particle Data Group (2002)."The Particle Adventure". Lawrence Berkeley Laboratory. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-01-04. Diakses tanggal2007-01-03.
↑Schombert, James (April 18, 2006)."Elementary Particles". University of Oregon. Diarsipkan dariasli tanggal 2011-08-30. Diakses tanggal2007-01-03.
↑(Inggris)Basic Knowledge of Radiation and Radioisotopes (Scientific Basis, Safe Handling of Radioisotopes and Radiation Protection). Japan Radioisotope Association. 2005.ISBN 4-89073-170-9 C2040.
↑Wenner, Jennifer M. (October 10, 2007)."How Does Radioactive Decay Work?". Carleton College. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-05-11. Diakses tanggal2008-01-09.
123Raymond, David (April 7, 2006)."Nuclear Binding Energies". New Mexico Tech. Diarsipkan dariasli tanggal 2002-12-01. Diakses tanggal2007-01-03.
↑Mihos, Chris (July 23, 2002)."Overcoming the Coulomb Barrier". Case Western Reserve University. Diarsipkan dariasli tanggal 2006-09-12. Diakses tanggal2008-02-13.
↑Staff (March 30, 2007)."ABC's of Nuclear Science". Lawrence Berkeley National Laboratory. Diarsipkan dariasli tanggal 2006-12-05. Diakses tanggal2007-01-03.
↑Makhijani, Arjun (March 2, 2001)."Basics of Nuclear Physics and Fission". Institute for Energy and Environmental Research. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-01-16. Diakses tanggal2007-01-03.;
↑Matis, Howard S. (August 9, 2000)."The Isotopes of Hydrogen".Guide to the Nuclear Wall Chart. Lawrence Berkeley National Lab. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-12-18. Diakses tanggal2007-12-21.
↑Staff (2007)."Small Miracles: Harnessing nanotechnology". Oregon State University. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-12-04. Diakses tanggal2007-01-07.—describes the width of a human hair as 105nm and 10 carbon atoms as spanning 1nm.
↑Padillaet al. (2002:32)—"There are 2,000,000,000,000,000,000,000 (that's 2sextillion) atoms of oxygen in one drop of water—and twice as many atoms of hydrogen."
↑Firestone, Richard B. (May 22, 2000)."Radioactive Decay Modes". Berkeley Laboratory. Diarsipkan dariasli tanggal 2006-09-29. Diakses tanggal2007-01-07.
↑Hornak, J. P. (2006)."Chapter 3: Spin Physics".The Basics of NMR. Rochester Institute of Technology. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-02-03. Diakses tanggal2007-01-07.
12Schroeder, Paul A. (February 25, 2000)."Magnetic Properties". University of Georgia. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-04-29. Diakses tanggal2007-01-07.
↑Goebel, Greg (September 1, 2007)."[4.3] Magnetic Properties of the Atom".Elementary Quantum Physics. In The Public Domain website. Diarsipkan dariasli tanggal 2011-09-07. Diakses tanggal2007-01-07.
↑Yarris, Lynn (Spring 1997)."Talking Pictures".Berkeley Lab Research Review. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-01-13. Diakses tanggal2008-01-09.
↑Fitzpatrick, Richard (February 16, 2007)."Fine structure". University of Texas at Austin. Diarsipkan dariasli tanggal 2011-09-27. Diakses tanggal2008-02-14.
↑Weiss, Michael (2001)."The Zeeman Effect". University of California-Riverside. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-02-02. Diakses tanggal2008-02-06.
↑Husted, Robert; etal. (December 11, 2003)."Periodic Table of the Elements". Los Alamos National Laboratory. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-01-10. Diakses tanggal2008-01-11.;
↑Brazhkin, Vadim V. (2006). "Metastable phases, phase transformations, and phase diagrams in physics and chemistry".Physics-Uspekhi.49:719–24.doi:10.1070/PU2006v049n07ABEH006013.
↑Jakubowski, N. (1998). "Sector field mass spectrometers in ICP-MS".Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy.53 (13):1739–63.doi:10.1016/S0584-8547(98)00222-5.
↑Lochner, Jim (April 30, 2007)."What Do Spectra Tell Us?". NASA/Goddard Space Flight Center. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-01-16. Diakses tanggal2008-01-03.;
↑Winter, Mark (2007)."Helium". WebElements. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-12-30. Diakses tanggal2008-01-03.
↑Hinshaw, Gary (February 10, 2006)."What is the Universe Made Of?". NASA/WMAP. Diarsipkan dariasli tanggal 2007-12-31. Diakses tanggal2008-01-07.
↑Pidwirny, Michael."Fundamentals of Physical Geography". University of British Columbia Okanagan. Diarsipkan dariasli tanggal 2008-01-21. Diakses tanggal2008-01-16.
Dalton, J. (1808).A New System of Chemical Philosophy, Part 1. London and Manchester: S. Russell.
Demtröder, Wolfgang (2002).Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics (Edisi 1st). Springer.ISBN3540206310.OCLC181435713.
Fowles, Grant R. (1989).Introduction to Modern Optics. Courier Dover Publications.ISBN0486659577.OCLC18834711.
Gangopadhyaya, Mrinalkanti (1981).Indian Atomism: History and Sources. Atlantic Highlands, New Jersey: Humanities Press.ISBN0-391-02177-X.OCLC10916778.
Goodstein, David L. (2002).States of Matter. Courier Dover Publications.ISBN 0-486-49506-X.
Harrison, Edward Robert (2003).Masks of the Universe: Changing Ideas on the Nature of the Cosmos. Cambridge University Press.ISBN0521773512.OCLC50441595.
Padilla, Michael J. (2002).Prentice Hall Science Explorer: Chemical Building Blocks. Upper Saddle River, New Jersey USA: Prentice-Hall, Inc.ISBN0-13-054091-9.OCLC47925884.
