Jika Anda membaca artikel saya: Membantu Anak Mengembangkan Imajinasi dalam Ilmu Kimia, Anda bisa melihat apa yang saya maksudkan dengan "paling kesepian" pada judul artikel ini.
Dalam artikel: Oganesson, Unsur Ke-118 yang Sangat Unik, saya sudah memaparkan tentang unsur terberat yang pernah dibuat, namun pada temperatur kamar berbentuk gas mulia tak reaktif, memiliki nomor atom dan massa atom tertinggi dari semua unsur yang diketahui.
Sekarang akan saya paparkan tentang unsur yang paling ringan (wajar jika pada temperatur kamar berbentuk gas), dan memiliki nomor atom dan massa atom paling kecil dari semua unsur yang diketahui, yaitu Hidrogen.
Sejarah Hidrogen
Henry Cavendish FRS (10 Oktober 1731 - 24 Februari 1810) adalah seorang filsuf alam, ilmuwan, kimiawan, dan fisikawan eksperimental dan teoritis yang penting dari Inggris. Cavendish terkenal karena menemukan Hidrogen pada 1766, yang dia namakan "udara yang mudah terbakar." Cavendish menguraikan tentang kerapatan udara yang mudah terbakar itu, yang membentuk air pada pembakarannya.
Ilmuwan Perancis, Antoine-Laurent de Lavoisier, kemudian mengulang eksperimen Cavendish dan memberi nama unsur tersebut Hidrogen. Pada 1777, Lavoisier juga membuktikan bahwa belerang adalah sebuah unsur. Zat kuning ini sudah dikenal selama ribuan tahun, tetapi Lavoisier melakukan eksperimen untuk menunjukkan bahwa belerang adalah zat sederhana yang tidak bisa dibagi lagi.
Pada tahun yang sama, Lavoiser juga menemukan bahwa air bukanlah unsur, melainkan senyawa hidrogen dan oksigen.
Sifat-sifat Hidrogen
Pada tabel periodik unsur-unsur kimia, Hidrogen (H) adalah unsur pertama yang terletak di atas logam alkali pada kolom pertama. Namun, karena sangat berbeda dengan unsur-unsur di bawahnya, hidrogen tidak termasuk dalam golongan logam alkali.
Gas Hidrogen memiliki atom paling sederhana di antara semua unsur: hanya 1 elektron dan 1 proton. Ini membuat Hidrogen menjadi sangat reaktif dan bisa membentuk senyawa dengan banyak unsur dari jenis lainnya.
Planet terbesar, misalnya Jupiter, adalah sebuah bola besar Hidrogen yang bercampur dengan gas lain, misalnya Helium dan Metana. Di Bumi, Hidrogen umumnya ditemukan dalam air (senyawa dengan Oksigen yang disebutkan oleh Lavoiser di atas).
Meskipun jarang ditemukan di atmosfer bumi, Hidrogen adalah unsur paling umum di alam semesta. Bintang-bintang, misalnya Matahari, mengandung sejumlah besar Hidrogen. Di pusat dari sebuah bintang, atom unsur Hidrogen menyatu dan memancarkan panas dan cahaya.
Bintang-bintang baru terbentuk di dalam nebula-nebula, misalnya Nebula Orion. Bintang- bintang ini adalah awan gas Hidrogen yang mengumpul perlahan.
Gas Hidrogen adalah unsur paling ringan dari semuanya, dan jauh lebih ringan ketimbang udara. Itulah sebabnya mengapa balon yang berisi Hidrogen bisa terbang lebih tinggi ketimbang yang berisi udara.
Hidrogen cair superdingin digunakan sebagai bahan bakar roket. Atom-atom Hidrogen membentuk fusi nuklir dan menghasilkan banyak energi dalam ledakan bom Hidrogen. Hidrogen murni juga merupakan sumber bahan bakar bersih yang digunakan untuk menyalakan bus atau mobil.
Struktur Atom Hidrogen
Atom sebuah unsur terdiri dari nukleus (inti atom) yang dikelilingi oleh elektron. Partikel penyusun nukleus disebut nukleon, yang terdiri dari proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan (netral). Eh, tunggu dulu, netron? Ya netron, kecuali pada atom Hidrogen: Partikel penyusun nukleusnya hanya proton, tanpa netron sama sekali. Itulah alasannya kenapa saya katakan bahwa Hidrogen adalah unsur dengan inti atom yang paling kesepian.
Hidrogen tidak memerlukan netron karena protonnya cuma 1. Netron hanya diperlukan jika di dalam sebuah nukleus terdapat 2 atau lebih proton, dengan demikian mematuhi Hukum Coulomb bahwa 2 muatan sejenis akan tarik menarik, sehingga memerlukan netron untuk menetralkan gaya ini.
Jadi struktur atom unsur hidrogen menunjukkan 1 elektron yang bergerak mengelilingi inti yang terdiri dari 1 proton, itu saja.
Dalam buku-buku pembelajaran kimia di sekolah-sekolah, tidak pernah diajarkan tentang keberlindanan konsep unsur, atom dan struktur atom dengan konsep lainnya, misalnya teori asam-basa, dan di sinilah keberlindanan ini saya sajikan.
Teori Asam-Basa
Dalam teori asam-basa, asam dikatakan sebagai donor proton. Mengapa?
Kita lihat contoh paling sederhana:
HCl (aq) + NaOH → NaCl (aq) + H₂0 (l)
Reaksi ini terjadi dalam larutan berair (aquaeous solution), jadi sebelum direaksikan, kedua reaktan (HCl dan NaOH) dilarutkan atau diencerkan lebih dulu dalam air.
Untuk HCl yang mengandung unsur H:
HCl + H₂O → H₃O⁺ + OH⁻
atau:
H → H⁺ + e⁻
Jika diamati, atom H yang sudah melepaskan elektronnya hanya tinggal memiliki proton, jadi H⁺ = proton, dan itulah sebabnya mengapa dikatakan bahwa senyawa asam yang menyumbangkan H⁺ disebut donor proton, karena memang merupakan sebuah nukleon yang berisi 1 proton tanpa netron, yang dikelilingi oleh 1 elektron, lalu melepaskan elektron tersebut.
Jadi proton persis adalah ion Hidrogen yang bermuatan positif H⁺ atau sebuah atom unsur yang berubah menjadi ion atau partikel.
Inilah keberlindanan yang tidak dijelaskan dalam buku-buku karena konsepnya berbeda dan diajarkan terpisah, seperti yang saya katakan dalam artikel: Membantu Anak Mengembangkan Imajinasi dalam Ilmu Kimia.
Catatan:
Periodic Table Book - A Visual Encyclopedia diterbitkan oleh Dorling Kindersley Limited (Penguin Random House), Great Britain, 2017.
Jonggol, 18 Juni 2021
Johan Japardi
