Massa Atom Relatif
Semua senyawa di alam ini terbentuk
dari atom-atomnya dengan perbandingan massa atom yang tetap. Sebagai contoh
dalam kehidupan sehari-hari massa sebuah anggur adalah 1 g, dan sebuah jeruk
massanya tiga kali massa anggur tersebut. Dapat dikatakan bahwa massa jeruk
adalah 3 g. Dengan demikian kita telah menemukan massa relatif dari anggur dan
jeruk.
Bila hidrogen dan klor membentuk
senyawa hidrogen klorida dengan rumus HCl, dalam senyawa ini selalu ditemukan
bahwa massa atom klor 35,5 x massa atom hidrogen. Karena atom-atomnya berada
dalam jumlah yang sama, maka dapat disimpulkan bahwa tiap atom klor harus 35,5
x lebih berat dari atom hidrogen. Karena itu kita telah menemukan massa relatif
dari atom hidrogen dan klor.
Gambar 1. Massa relatif besi dan
karbon. Massa atom besi 4,65 x massa atom karbon, hal ini berarti massa enam
atom besi 4,65 x massa 6 atom karbon.
Berdasarkan contoh diatas, kita
dapat melihat bahwa dengan diketahui rumus dari suatu senyawa dan mengukur
perbandingan massa dari unsuru-nsurnya, dapat ditentukan massa dari
atom-atomnya. Bila massa dari salah satu atom unsurnya diketahui, maka massa
atom lain dari molekul dapat ditentukan, sehingga harus dicari suatu atom
sebagai massa standar. Perbandingan massa satu atom dengan massa atom standar
disebut massa atom relatif (Ar).
Karena atom sangat ringan, maka tidak dapat
digunakan satuan g dan kg untuk massa atom, maka digunakan satuan massa atom
(s. m. a) (Simbol SI adalah u). Pada mulanya dipilih hidrogen sebagai standar
karena merupakan atom teringan. Kemudian diganti dengan oksigen karena dapat
bersenyawa dengan hampir semua unsur lain. Jika atom hidrogen ditetapkan
mempunyai massa 1 s. m. a (satuan massa atom), maka oksigen mempunyai massa 16
s. m. a. Dengan demikian yang disebut massa atom relatif (Ar) dari unsur X
adalah :
Salah
satu syarat massa standar adalah stabil dan murni. Tetapi karena oksigen yang
terdapat di alam merupakan campuran dari tiga isotop 16O, 17O dan 18O dengan
kelimpahan masing-masing 99,76%, 0,04%, dan 0,20%, akhirnya pada tahun 1960
berdasarkan kesepakatan internasional ditetapkan karbon-12 atau 12C sebagai
standar dan mempunyai massa atom 12 s. m. a. Karena setiap unsur terdiri dari
beberapa isotop, maka definisi massa atom relatif (Ar) diubah menjadi
perbandingan massa rata-rata satu atom unsur terhadap massa atom 12C.
Dan 12C ditetapkan mempunyai massa
12 s. m. a. Setelah diteliti dengan cermat, 1 s. m. a = 1,66 x 10-24 g dan
massa isotop 12C= 1,99 x 10-23g.
Perlu dicatat bahwa massa atom
relatif (Ar) merupakan perbandingan massa, sehingga tidak mempunyai satuan.
Massa atom relatif sangat penting dalam ilmu kimia untuk mengetahui sifat unsur
dan senyawa. Yang menjadi masalah, bagaimana menentukannya secara tepat dan
benar.
Saat ini penentuan massa atom
relatif dan massa molekul relatif dilakukan dengan menggunakan spektrometer
massa (Gambar 2). Dengan alat ini, ternyata diketahui bahwa atom suatu unsur
dapat memiliki massa yang berbeda-beda (disebut isotop). Pertama kali
spektrometer massa dikembangkan oleh ahli fisika dari Inggris F. W. Aston pada
tahun 1920. Dengan menggunakan alat tersebut, Aston menemukan 3 isotop neon di
alam yaitu 90,92% 20Ne dengan massa 19,9924 sma; 0,26% 21Ne dengan massa
20,9940 sma; dan 8,82% 22Ne dengan massa 21,9914 sma (Gambar 3)
Gambar 2. Diagram skema salah satu
jenis spektrometer massa
Gambar 3. Spektrum massa dari tiga
isotop neon
Ada
20 unsur (Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr, Tb, Ho, Tm,
Au, dan Bi) yang merupakan monoisotop. Sedangkan unsur-unsur yang lain mempunyai
dua atau lebih isotop. Untuk unsur-unsur ini, massa atom relatif (Ar) merupakan
nilai rata-rata massa dari setiap massa isotop atom dalam unsur tersebut dengan
memperhitungkan kelimpahannya. Misalnya, untuk suatu unsur mempunyai dua macam
isotop, berlaku rumus:
Sebagai contoh yang baik adalah
klor, yang mempunyai dua isotop yaitu, 35Cl dan 37Cl. Di alam 75,77% atom dalam
keadaan 35Cl mempunyai massa 34,968852 sma dan 24,23% adalah 37Cl yang massa
atom 36,965903. Sehingga massa atom sama dengan 0,7577 (34,968852) + 0,2423
(36,965903) = 26,496 + 8,957 = 35,453 Untuk unsur yang memiliki lebih dari dua
isotop, rumus tersebut dapat disesuaikan.
Tahun 1961, IUPAC menetapkan standar
penetapan massa atom relatif terhadap massa isotop karbon-12 (12C). Massa beberapa
isotop ditunjukkan dalam Tabel.
