MASSA ATOM, JUMLAH PARTIKEL, DAN MOL

        Dalam kehidupan sehari-hari, satuan yang biasa dipakai untuk menyatakan ukuran suatu benda beragam. Misalnya, mengukur air dengan satuan liter, mengukur kain dengan satuan meter, dan menakar berat dengan satuan gram atau kilogram. Penggunaan satuan yang biasa dipakai, jika diterapkan untuk mengukur massa atau volume suatu atom dan molekul tampaknya tidak efisien karena atom berukuran sangat kecil.

       Oleh sebab itu, para pakar berupaya mencari solusi yang dapat menghubungkan antara ukuran partikel seperti atom atau molekul dengan ukuran yang dapat ditentukan secara laboratorium seperti gram atau liter. Hasilnya adalah massa relatif suatu atom dan konsep mol yang dapat menghubungkan satuan relatif atom dengan satuan yang dapat diukur secara laboratorium.

1. Massa Atom

         Sampai saat ini belum ada alat yang mampu menakar massa isotop atom, isotop adalah atom yang memiliki nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa yang berbeda. Namun demikian, hal itu tidak menjadikan rintangan bagi para pakar sains untuk mencari cara yang dapat menentukan massa suatu isotop atom. Ini dibuktikan dengan telah berhasilnya para pakar dalam menetapkan massa isotop atom. Penentuan massa isotop atom dilakukan dengan cara membandingkan massa isotop atom yang akan ditentukan terhadap massa isotop atom unsur tertentu yang massanya telah ditetapkan. Dengan cara ini, massa isotop atom setiap unsur dapat ditentukan.

• Standar Satuan Massa Atom

         Pada awalnya, massa atom suatu unsur ditentukan dengan cara mengukur massa salah satu unsur yang bersenyawa dengan unsur lain. Misalnya dari hasil analisis terhadap komposisi air diperoleh data massa unsur hidrogen 11,17% dan massa unsur oksigen 88,17%. Berdasarkan data persen komposisi air, massa atom oksigen yang bersenyawa dengan hidrogen adalah :

         Jika dalam molekul air hanya terdapat satu atom oksigen yang bersenyawa dengan satu atom hidrogen, maka massa satu atom oksigen sama dengan 7,953 kali satuan massa atom hidrogen, tetapi fakta menunjukkan bahwa molekul air terdiri dari satu atom oksigen dan dua atom hidrogen sehingga masa satu atom oksigen sama dengan 2 x 7,953 x massa atom hidrogen atau 15,905 kali massa satu atom hidrogen.

• Spektrometer dan Isotop

      Penemuan massa atom secara instrumentasi mulai dilakukan pada awal abad ke-19, sejak ditemukannya teknik spektrometer yang dilakukan oleh Thompson, Aston, dan para peneliti lainnya. Prinsip kerja spektrometer massa adalah : atom diionisasi sehingga dihasilkan spesi bermuatan positif. Selanjutnya, ion yang terbentuk dipercepat oleh medan listrik dan dilewatkan melalui suatu magnet pengurai. Jejak partikel yang dihasilkan membentuk suatu lengkungan, ini disebabkan oleh defleksi magnet pengurai yang mempengaruhi ion bermuatan positif. Ukuran lengkungan bergantung pada angka banding massa muatan partikel (e/m), akibatnya berkas partikel yang menumbuk detektor bergantung pada angka banding e/m ion-ion yang terbentuk.

• Massa Atom Relatif

       Massa atom sangat kecil sekali jika kita hitung menggunakan satuan kilogram atau gram, oleh sebab itu, untuk lebih mudahnya massa atom dikonversikan kedalam satuan massa atom (sma), dimana 

      Massa atom relatif (Ar) suatu unsur didefinisikan sebagai jumlah total massa isotop dikalikan kelimpahannya di alam. rumusnya sebagai berikut :

       Oleh karena massa atom relatif sudah mempertimbangkan jumlah isotop dan kelimpahannya, maka untuk perhitungan dan pengukuran massa unsur-unsur dalam suatu zat di laboratorium didasarkan pada massa atom relatif ini. Dengan kata lain, tidak didasarkan pada massa salah satu isotop.

• Massa Molekul Relatif dan Massa Rumus Relatif

        Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa adalah jumlah total dari massa atom relatif unsur-unsur penyebutnya. untuk penggunaan rumus tidak jauh berbeda dengan rumus massa atom relatif (Ar) sebagai berikut : 

      Pada tahun 1858, Stanislao Cannizaro menemukan bahwa teori Avogadro tentang "konsep molekul" dapat digunakan sebagai dasar penentuan massa molekul berbagai gas. Jika dua macam gas yang volumnya (V) sama diukur pada suhu (T) dan tekanan (P) yang sama, maka masing-masing gas dapat ditentukan dari massa jenisnya.


      2. Konsep Mol
      Untuk mengetahui hubungan antara massa zat dalam satuan gram dengan Ar atau Mr zat itu memerlukan besaran lain, dinamakan mol. Mol adalah  suatu satuan zat yang dapat menjembatani antara massa (dalam satuan gram), jumplah partikel, dan Ar atau Mr zat itu. Hubungan antara massa dan jumlah partikel dapat dipelajari melalui teori Avogadaro tentang konsep molekul.

• Tetapan Avogadro

        Untuk mengetahui jumlah partikel suatu zat dalam massa tertentu dapat ditentukan dengan berbagai cara, salah satunya adalah melakukan pengukuran jumlah partikel alfa yang dipancarkan oleh unsur radioaktif. Unsur radioaktif adalah unsur yang dapat memancarkan partikel alfa, beta, dan gamma dengan sendirinya. Contohnya Uranium (U), Radium (Ra), Polonium (Po), dan Radon (Rn).
         Menurut Konvensi IUPAC, bilangan avogadro diberi lambang L. Lambang ini diambil dari huruf pertama nama Loschmidt, seorang pakar fisika Austria yang berhasil menentukan tetapan Avogadro pertama kali secara laboratorium, yaitu pada tahun 1865. Jadi tetapan Avogadro adalah :

Menurut Avogadro "pada suhu dan tekanan sama, setiap gas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul sama". Makna dari teori ini adalah, gas apa saja selama suhu, tekanan, dan volume sama akan mengandung jumlah partikel sama banyak.

• Pengertian Mol

      mol adalah suatu satuan jumlah zat yang menyatakan banyaknya partikel zat itu. Gagasan para pakar menggunakan mol sebagai satuan untuk menyatakan jumlah partikel dalam suatu zat merupakan gagasan bijaksana. Seperti halnya dalam kehidupan sehari-hari, untuk menyaakan 12 buah benda dipakai satuan lusin, untuk menyatakan banyaknya kertas dipakai satuan rim (500 lembar). Berdasarkan kesepakatan para pakar kimia, untuk partikel yang jumlahnya sama sebanyak bilangan Avogadro dinyatakan sama dengan satu mol. Dengan kata lain, satu mol setiap zat mengandung sebanyak bilangan Avogadro partikel penyusun zat itu, baik atom, molekul, maupun ion.
Contoh :

• Massa Molar

       Berat zat yang harganya sama dengan  massa atom atau massa molekul relatif dinyatakan sebagai massa molar. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa, massa (gram) suatu zat yang besarnya sama dengan massa atom relatif untuk zat berupa atom, atau sebesar massa molekul relatif untuk zat berupa molekul atau senyawa ion adalah besarnya massa (gram) untuk satu mol zat. Masa atau mol zat dinamakan massa molar disingkat Mm.