Materi Teori Atom dan Teori Kinetik
Sejak ribuan tahun lalu, orang Yunani kuno percaya bahwa setiap zat murni (misalnya emas murni, besi murni 😉 dll) terdiri dari atom‐atom. Menurut mereka, kalau sebuah zat murni dipotong menjadi kecil, lalu potongan kecil tersebut dipotong lagi, lalu di potong lagi… demikian seterusnya, maka akan ada potongan terkecil yang tidak bisa dipotong lagi. Potongan terkecil yang tidak bisa dipotong lagi itu disebut atom. Atom artinya “tidak dapat dibagi” (bahasa orang yunani)
Pada saat itu atom dianggap tidak bisa dibagi lagi. Tapi di kemudian hari beberapa ilmuwan menemukan elektron dan inti atom (proton dan neutron) sehingga anggapan bahwa atom tidak bisa dibagi lagi keliru. Jadi atom terdiri dari elektron (bermuatan negatif) dan inti atom. Elektron‐elektron mengitari inti atom. Di dalam inti atom terdapat proton (bermuatan positif) dan neutron (netral alias tidak bermuatan).
Ada teori lain, namanya teori kontinu (kontinu = berkelanjutan). Teori ini menyatakan bahwa zat murni bisa dibagi lagi sampai tak berhingga. Menurut teori ini tidak ada yang namanya potongan terkecil. Potongan terkecil masih bisa dipotong lagi menjadi lebih kecil. demikian seterusnya menjadi tak berhingga.
Dari kedua teori ini, mana yang benar ? Teori atom yang benar atau teori kontinu ?
Dalam ilmu fisika, setiap teori akan diakui secara ilmiah kalau teori tersebut bisa dibuktikan dalam eksperimen. Pada abad ke-18, 19 dan 20, melalui eksperimen yang dilakukan oleh ilmuwan, teori atom ternyata terbukti benar.
Terlebih dahulu pahami ulasan berikut ini. Unsur merupakan zat murni yang tidak dapat dibagi lagi menjadi zat lain secara kimia, misalnya emas (Au), besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), Natrium (Na), Calsium (Ca), klor (Cl), Nitrogen (N), oksigen (O), hidrogen (H) dkk. Selain unsur, ada juga yang namanya senyawa. Senyawa terdiri dari unsur‐unsur. Karena terdiri dari unsur‐unsur, maka senyawa masih bisa dibagi lagi menjadi unsur‐unsur. Contoh senyawa adalah air.
Bagian terkecil dari unsur adalah atom, sedangkan bagian terkecil dari senyawa adalah molekul. Molekul terdiri dari atom‐atom yang saling menempel. Emas murni merupakan salah satu contoh unsur. Emas murni sebenarnya terdiri dari atom‐atom emas (Au). Potongan besi juga merupakan salah satu contoh unsur. Besi terdiri dari atom‐atom besi (Fe). Jadi unsur merupakan zat murni yang terdiri dari atom‐atom sejenis.
Air yang sering dirimu lihat, pegang dan minum tuh terdiri dari molekul‐molekul air (rumus kimianya H 2 O). Molekul air terdiri dari dua atom Hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O).
Berikut ini beberapa pembuktian teori atom :
Pertama, hukum perbandingan tetap.
Hukum perbandingan tetap mengatakan bahwa apabila unsur‐unsur bergabung menjadi senyawa, maka senyawa yang terbentuk memiliki perbandingan massa yang sama. Contohnya garam… Garam yang kita lihat merupakan suatu senyawa yang terdiri dari molekul‐molekul garam (rumua kimianya NaCl). Secara alami, molekul garam selalu terbentuk dari 23 bagian natrium (Na) dan 35 bagian klor (Cl).
Teori kontinu tidak bisa menjelaskannya tetapi teori atom dapat menjelaskan. Menurut teori atom, atom merupakan bagian terkecil dari unsur sehingga atom mempunyai massa. Perbandingan massa unsur‐unsur yang membentuk suatu senyawa pasti berkaitan dengan massa relatif atom‐atom pembentuk unsur tersebut. Berdasarkan jumlah setiap unsur yang membentuk senyawa, ilmuwan menentukan massa relatif atom. Dikatakan relatif karena massa relatif atom suatu unsur dibandingkan dengan massa relatif atom unsur lain.
Hidrogen merupakan atom yang paling ringan, karenanya digunakan sebagai patokan. Massa relatif atom hidrogen (H) diberi nilai 1. Dengan menggunakan massa relatif atom hidrogen sebagai patokan, maka massa relatif atom karbon (C) diberi nilai 12, massa relatif atom oksigen (O) diberi nilai 16 dan seterusnya (lihat saja tabel periodik unsur). Massa relatif atom karbon = 12 artinya massa satu atom karbon 12 kali lebih besar dari massa satu atom hidrogen (H). Massa relatif atom oksigen = 16 itu artinya massa satu atom oksigen 16 kali lebih besar dari massa satu atom Hidrogen (H).
Dalam Sistem Internasional (SI) kita mempunyai standar massa, yakni sebuah platina iridium yang disimpan di lembaga berat dan ukuran internasional (Perancis). Berdasarkan perjanjian internasional, massa platina iridium tersebut adalah 1 kg. Ini merupakan kilogram standar. Dalam skala atomik, kita juga mempunyai standar massa kedua, yakni atom karbon 12 C. Berdasarkan perjanjian internasional, massa 1 atom karbon 12 C adalah 12,0000 satuan massa atom terpadu (unified atomic mass units, disingkat u).
1 u = 1,66 x 10‐27 kg.
Massa 1 atom Carbon (C) = 12,0000 u, massa 1 atom Hidrogen (H) = 1,0078 u, massa 1 atom Oksigen (O) = 15,9994 u, massa 1 atom Natrium = 22,9897 u dan seterusnya. Mengenai massa atom, selengkapnya bisa dilihat pada tabel periodik unsur.
Selain massa atom, ada juga yang namanya massa molekul. Massa molekul merupakan jumlah total massa atom‐atom yang membentuk suatu molekul. Misalnya massa molekul garam (NaCl) = massa satu atom Natrium (Na) + massa satu atom Klor (Cl). Massa molekul air (H2O) = massa 2 atom hidrogen (H) + massa satu atom oksigen (O).
Kedua, gerak brown
Pada jaman dahulu kala, hiduplah seorang ahli biologi berkebangsaan Inggris yang bernama Robert Brown. Ia sedang meneliti serbuk sari yang dimasukkan ke dalam air (Tahun 1827). Air dan serbuk sari dilihat menggunakan mikroskop. 
Robert Brown merasa aneh setelah melihat serbuk sari bergerak sendiri. Aneh karena air sedang diam, mengapa serbuk sari bergerak. Arah gerakan serbuk sari sembarang saja tapi berkelanjutan. Ia menduga bahwa gerakan tersebut merupakan suatu bentuk kehidupan, di mana serbuk sari hidup sehingga bisa bergerak. Tapi dugaannya keliru karena partikel tak organik yang berukuran kecil seperti serbuk sari juga bergerak ketika dimasukkan ke dalam air. Gerakan seperti ini dinamakan gerak Brown.
Penemuan ini belum bisa dijelaskan sampai dikembangkannya teori kinetik.
Teori kinetik
Kinetik artinya bergerak (bahasa Yunani). Teori kinetik mengatakan bahwa setiap zat terdiri dari atom‐atom atau molekul‐molekul dan atom‐atom atau molekul‐molekul tersebut bergerak terus menerus secara sembarangan.
Ketika bergerak, atom atau molekul mempunyai kecepatan. Atom atau molekul juga mempunyai massa. Karena mempunyai massa (m) dan kecepatan (v), maka atom atau molekul mempunyai energi kinetik (EK) dan momentum (p). Energi kinetik : EK = 1⁄2 m v2. Sedangkan momentum : p = m v. Selain momentum, terdapat gaya. Ketika bergerak, pasti ada kemungkinan terjadi tumbukan. Jadi gaya muncul karena adanya perubahan momentum ketika terjadi tumbukan.
Kita bisa mengatakan bahwa teori kinetik sebenarnya didasarkan pada energi kinetik, momentum dan gaya. Ketiga hal ini yang dipelajari pada pokok bahasan dinamika gerak (hukum newton, impuls dan momentum). Bedanya, pada teori kinetik kita menerapkan ilmu dinamika pada tingkat atom atau molekul. Teori kinetik dikembangkan oleh Boyle (1627‐1691), Daniel Bernoulli (1700‐1782), Joule (1818‐1889), Kronig (1822‐1879), Rudolph Clausius (1822‐1888) dan Clerk Maxwell (1831‐1879).
Adanya teori kinetik ini bisa menjelaskan penemuan Brown. Menurut teori kinetik, serbuk sari bergerak karena didorong oleh molekul‐molekul air yang bergerak dengan cepat. Jumlah molekul air sangat banyak, karenanya serbuk sari didorong dari berbagai arah.
Berdasarkan hukum perbandingan tetap dan adanya penemuan gerak brown, teori atom semakin diyakini oleh para ilmuwan. Atom merupakan potongan terkecil dari setiap zat. Dengan demikian atom mempunyai ukuran. Berapa ukuran atom ?
Pada tahun 1905, Einstein menyelidiki ukuran atom secara teoritis. Berdasarkan teori atom, teori kinetik dan data yang diperoleh melalui eksperimen, Ia menemukan bahwa diameter atom sekitar 10‐10 m. Jadi diameter atom diperoleh melalui perhitungan. Ukuran atom telah ditemukan, sehingga teori atom diakui, demikian juga teori kinetik.
