Di dalam sains, kita seringkali menemukan konstanta-konstanta yang biasanya tinggal dimasukkan ke rumus dan permasalahan selesai. Nah.. Salah satu yang mengusik rasa ingin tahuku, sebetulnya yakni bagiamana ilmuwan memilih konstanta-konstanta tersebut, diantaranya bagaimana cara mengukur massa atom.
Dulu sewaktu SD, saya sering tanya ke abahku kenapa rumus luas segi tiga itu $L = 1/2 a t$, kenapa ada 1/2, kenapa tidak 1/3? Pertanyaan lainnya yakni mengenai $\pi$ kenapa nilainya 3,14? Bagaimana orang menemukan 3,14? Semua itu dijelaskan dengan gampang oleh Abahku yang kebetulan guru matematika.
Namun sayangnya, tidak semua konstanta sanggup diperoleh dengan mudah. Ada beberapa konstanta yang sangat kompleks untuk dijelaskan, sehingga guru di sekolah tetapkan untuk sama sekali tidak membahasnya.
Setelah kuliah barulah saya berguru satu-persatu mengenai cara perhitungan-perhitungan konstanta tersebut. Salah satu diantaranya yakni bagaimana cara ilmuwan memilih massa atom. Kaprikornus saya mau tahu dari mana dasarnya.
Bagaimana Mengukur Massa Atom?
Pernahkah kalian berfikir untuk menimbang sebuah biji bunga matahari? Instrument apa yang akan kalian gunakan? Neraca O’haus? Neraca tiga lengan? Timbangan analitik digital?
Sekarang bagaimana bila untuk menimbang sebuah biji sawi? Apakah instrument yang kau gunakan sebelumnya itu sanggup digunakan?
Lebih jauh lagi bagaimana bila untuk menimbang atom? Suatu bahan yang tidak pernah sanggup di lihat oleh manusia.
Namun menyerupai yang telah kita ketahui bersama bahwa massa sebuah atom telah berhasil ditentukan oleh para ilmuwan.
Massa Atom Hidrogen yakni 1 Sekolah Menengan Atas atau $1.67 x 10^{−24}$ g, sedangkan Helium yakni 4 Sekolah Menengan Atas atau $6.68 x 10^{−24}$ g. Mungkin kalian sudah pernah membacanya di buku SMA.
Lalu muncul pertanyaan bagaimana cara memilih massa atom yang hanya nol koma nol nol nol nol…… sekian gram itu?
Apakah timbangan analitik masih memungkinkan untuk menimbang atom? atau neraca?
Tentu saja metode tradisional semacam itu tidak sanggup dilakukan untuk
menentukan massa sebuah atom.
Baca Juga: Cara Mengukur Berat Bumi
Spektrometer Massa
Untuk memilih massa sebuah atom dibutuhkan teknik khusus, teknik yang
lebih kompleks yang sanggup dipakai dalam memilih massa sebuah
atom.
Gambar di bawah ini merupakan instrument J.J. Thompson yang sanggup dipakai dalam memilih massa suatu atom.
 |
| Spectrometer Massa buatan J.J Thompson pada tahun 1912. |
Cara Kerja Spektometer Massa
Unsur yang akan ditentukan massa atomnya diuapkan sehingga berada dalam fasa gas. Kemudian gas ini ditembak dengan sinar khusus untuk membentuk ion(diradiasi).
Ion dalam bentuk gas ini lalu dimasukkan dalam tabung dan diberikan energi medan magnet dan medan listrik.
Gaya medan magnet dan medan listrik ini sanggup ditentukan secara proporsional terhadap ion, sehingga gaya yang bekerja pada sistem sanggup diketahui (F).
Karena dikenakan gaya medan magnet dan gaya medan listrik, ion akan mengalami percepatan(a).
Kemudian di bab ujung tabung terdapat Faraday Cup
Dengan menghitung kapan dan dimana ion-ion mengenai Faraday Cup, para saintis sanggup memilih besarnya percepatan(a) yang dialami ion.
Dengan mengetahui gaya (F) yang bekerja pada sistem, dan percepatan yang terjadi pada ion, maka massa suatu atom(dalam bentuk ion) sanggup ditentukan dengan aturan kedua Newton, yaitu;
$$\Sigma F = m.a \:\: \text{atau,} \: m= \frac{\Sigma F}{a}$$
dengan;
$\Sigma F =$ Total gaya dalam tabung spektrometer
$a =$ Percepatan yang dialami ion
$m = $ Massa dari ion.
Memang yang akan terukur yakni massa sebuah ion, sebagaimana konsep dari ion yakni atom yang kehilangan atau kelebihan beberapa elektronnya maka massa yang diperoleh akan mengabaikan massa beberapa elektron tersebut.
Baca Juga: Cara Menghitung Jari-jari Bumi
Sebelum Spektometer Ditemukan
Lalu bagaimana para ilmuwan memilih massa atom sebelum ditemukannya spektometer?
Para ilmuwan masa sebelumnya memang tidak sanggup mengukur besarnya massa sebuah atom. Mereka hanya memakai aturan perbandingan massa untuk membandingkan massa suatu atom.
Ini menurut pada aturan perbandingan tetap yang dikemukakan oleh Joseph Proust.
Jadi pada dasarnya, di masa itu, mereka tidak sanggup menyatakan berat atom dalam kg ataupun gram. Tetapi mereka sanggup menyatakan bahwa massa atom oksigen yakni delapan kali massa hidrogen.
Ini menurut dari perbandingan reaksi antara gas Hidrogen(H_2) dan Oksigen(O_2) dalam membentuk air (H_2O).
Yap! Itulah artikel ihwal cara mengukur massa atom. Kalau selama ini massa atom yang kau kenal yakni $\ce{^{12}C, ^{14}N, \text{ataupun,} ^{26}Fe}$ itu merupakan satuan Sekolah Menengan Atas (Satuan massa atom). Satuan yang dipakai untuk menyatakan massa atom menurut bilangan Avogadro. Berikutnya saya akan bahas darimana asal dari bilangan Avogadro.
That’s it! Thanks for reading.
Silahkan isi kolom komentar untuk bertanya dan berdiskusi.
Sumber https://mystupidtheory.com