Struktur Atom dan Filosofinya

Ketika mendengar nama atom dan nuklir (nuklir = inti atom), sebagian besar orang langsung berpikir ke bom atom atau bom nuklir. Hal ini disebabkan oleh serangkaian peristiwa dalam sejarah yang menyebabkan ribuan orang terpapar radiasi akibat bencana atom dan nuklir baik yang disebabkan oleh ledakan bom maupun akibat kecelakaan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Namun, atom dan nuklir sebenarnya berada di sekeliling kita. Atom merupakan penyusun terkecil dari sebuah materi, sedangkan nuklir adalah bagian dari atom atau biasa disebut dengan inti atom. Tulisan ini akan mendeskripsikan tentang atom dan komponen yang membangun atom khususnya tentang tingkatan energi yang ada di dalam atom. Melalui penjelasan itu, kita akan mengambil banyak pelajaran untuk menumbuhkan rasa optimis dan semangat dalam kehidupan kita.

Sekilas Tentang Atom

Batu besar yang ditumbuk akan menghasilkan kerikil-kerikil. Kerikil yang ditumbuk akan menjadi partikel-partikel yang kecil. Jika ditumbuk akan menjadi partikel yang lebih kecil lagi, ia akan seperti debu dengan ukuran diameter kira-kira 1 mikrometer (1 mikro = 0,000001 m). Partikel yang paling kecil tersebut jika diamati menggunakan mikroskop dengan perbesaran 1 milyar kali (1.000.000.000 kali), akan tampak titik-titik kecil yang saling berikatan menyusun partikel debu. Titik-titik tersebut dinamakan dengan atom dan ikatan-ikatan antaratom disebut dengan molekul.

Kata atom berasal dari bahasa Yunani “atomos” yang berarti sesuatu yang tidak dapat dibagi lagi. Maksud dari “tidak dapat dibagi” lagi adalah partikel terkecil tersebut masih mempunyai sifat-sifat kimiawi yang sama dengan partikel-partikel besarnya. Misalnya, oksigen dengan massa 1 ton, 100 kg, 1 kg, 1 g, 1 mg, dan massa terkecil 1 μg (berukuran 1 titik debu) mempunyai sifat-sifat kimiawi yang sama sebagai oksigen walaupun mempunyai perbedaan massa. Jadi, 1 titik debu tersebut masih mempunyai sifat-sifat kimiawi yang sama dengan oksigen dengan massa 1 ton.

Meskipun atom merupakan partikel yang tidak dapat dipecah lagi, atom masih tersusun atas partikel-partikel kecil yang disebut dengan elektron, proton, dan neutron. Proton dan neutron terletak di pusat atom dan lebih umum disebut dengan inti atom, sedangkan elektron terletak pada bagian luar atom yang mengelilingi inti atom. Elektron merupakan partikel yang sangat kecil dan bermuatan negatif dengan ukuran massa 9,10938188 × 10^-31 kg. Proton mempunyai massa yang lebih besar dengan ukuran 1,67262158 × 10^-27 kg dan muatannya berlawanan dengan elektron, yaitu bermuatan positif. Neutron, merupakan partikel yang mirip dengan proton untuk ukuran massanya. Namun, neutron tidak bermuatan sebagaimana elektron dan proton.

Tingkat Energi (Energy Level)

Tingkat energi atom dibangun oleh energi potensial elektron dan juga gaya-gaya yang melibatkan orbital dan momentum sudut (angular momentum). Ilustrasi model tingkat energi dapat dilihat pada gambar. Garis-garis n = 1, 2, 3, 4, dan seterusnya menunjukkan tingkatan energi yang semakin naik. Atom hidrogen mempunyai tingkat energi yang berbeda dengan atom oksigen, nitrogen, ataupun atom-atom lainnya. Jadi, tingkat energi ini merupakan representasi dari atom tersebut. Dengan mengetahui tingkat energi atom, kita akan mengetahui jenis atom di dalam sebuah materi. Misalnya, di kursi yang sedang kita duduki saat ini, kita bisa mengetahui kandungan atomnya jika kita mengetahui tingkatan energi atom di dalamnya.

Di dalam tingkat energi di atas, pada kondisi biasa ruangan (suhu 27 derajat Celcius), partikel elektron selalu berada di tingkatan yang paling rendah atau tingkatan dasar yang biasa disebut dengan ground state. Elektron-elektron yang ada di tingkatan dasar tersebut akan akan naik ke tingkatan 2 atau 3 atau 4, jika sebuah energi (misalnya energi panas dengan suhu lebih dari 2000 derajat Celcius) diberikan ke sebuah atom. Elektron yang sudah naik ke tingkatan yang lebih tinggi hanya akan tinggal dalam beberapa mikrodetik untuk kemudian segera turun kembali ke tingkatan dasar dengan memancarkan foton atau cahaya yang dihasilkan dari atom.

Setiap atom akan memancarkan cahaya yang berbeda warna karena setiap atom mempunyai tingkatan energi yang berbeda-beda. Misalnya, garam (NaCl) yang dipanasi dengan lilin akan menghasilkan cahaya kuning yang sangat terang karena atom sodium atau natrium (Na) memberikan warna kuning jika elektron di dalamnya kembali dari tingkatan energi yang lebih tinggi ke tingkatan energi dasar. Jadi, tingkat energi atom tersebut merupakan salah satu dari karakteristik-karakteristik atom yang bisa digunakan untuk mengidentifikasi jenis atom dalam sebuah benda. Perlu diketahui juga bahwa semakin banyak elektron yang naik dari tingkatan dasar ke tingkatan yang lebih tinggi, semakin besar dan kuat cahaya yang dipancarkan oleh atom ketika kembali dari tingkatan energi tinggi ke tingkatan energi dasar.

Fenomena tingkat energi dalam atom ini memberikan banyak pelajaran yang bisa digunakan dalam menapaki kehidupan. Kita akan bahas beberapa di antaranya.

1. Setiap individu mempunyai karakteristik dan sifat yang khusus dan unik

Sebagaimana dijelaskan di atas bahwa setiap atom mempunyai tingkat energi yang berbeda antara satu dengan yang lainnya dan tidak ada satu atom pun yang sama persis tingkat energinya. Fenomena ini mengingatkan kepada kita bahwa tidak ada manusia yang mempunyai sama persis karakter dan sifat antar satu dengan yang lainnya. Tidak hanya sifat-sifat hereditas saja yang terkadang mempunyai perbedaan, bakat, dan juga kecapakan juga terkadang sangat berbeda walaupun masih dalam satu keluarga.

Dengan memahami kondisi seperti itu, sudah sepatutnya bagi setiap orang tua ataupun para pendidik serta orang-orang yang terlibat dalam memahami karakter manusia, untuk tidak menyamakan dalam memberikan perlakuan atau solusi antara satu anak dengan yang lainnya. Terkadang masih sering dijumpai para orang tua yang memaksakan keinginan kepada anaknya dalam hal cita-cita atau angan-angan ke depannya agar sesuai dengan permintaan orang tuanya.

Fenomena tingkat energi atom ini juga memberitahukan kepada kita bahwa setiap manusia mempunyai sifat-sifat yang unik yang bisa menjadikannya sukses apabila benar-benar mampu memahami dan mengenali potensi yang dimilikinya. Jika kemampuan dan potensi itu mampu dikenali sejak dini, kemungkinan seseorang untuk sukses dalam berkarya akan semakin besar. Oleh karena itu, alangkah lebih baiknya bagi kita untuk memulai memahami potensi, bakat dan kemampuan yang kita miliki untuk bisa berkarya yang lebih optimal dan maksimal. Setelah itu, kita mencoba untuk memahami karakter setiap manusia agar bisa menjalin komunikasi dan persahabatan dengan baik tanpa merendahkan potensi dan kemampuan seseorang.

2. Tingkatan-tingkatan kualitas dalam kehidupan

Fenomena tingkat energi dalam atom juga memberikan pengetahuan kepada kita bahwa dalam kehidupan ini sebenarnya banyak terdapat tingkatan-tingkatan yang didasarkan pada kualitas seseorang. Sejak kecil, bangku pendidikan kita sudah mengenalkan kepada kita tingkatan-tingkatan kelas. Kualitas pelajaran yang diterima di bangku kelas 1 dan 2 sampai 6 di sekolah dasar memiliki tingkatan kualitas yang berbeda. Begitu juga kualitas pelajaran untuk sekolah dasar dan sekolah menengah juga berbeda.

3. Kesuksesan bisa diperoleh dengan usaha yang besar

Tingkatan energi atom bisa diibaratkan seperti gedung bertingkat yang terdiri dari beberapa lantai. Semakin tinggi lantai sebuah gedung, maka energi yang dibutuhkan akan semakin besar karena ketinggian gedung ini dipengaruhi oleh energi potensial atau energi yang disebabkan oleh ketinggian. Oleh karena itu, jika kita ingin naik ke lantai yang lebih tinggi, dibutuhkan energi yang lebih besar. Tingkat energi atom ini bisa menjadi pelajaran bagi kita ketika ingin sukses dalam kehidupan ini.

Sebagaimana telah disebutkan, semakin tinggi kualitas seseorang, maka akan semakin besar energi yang harus dikeluarkan untuk meraihnya. Begitu juga dengan kesuksesan baik kesuksesan dalam karir maupun kesuksesan dalam hidup. Untuk menjadi tenaga ahli di sebuah perusahaan atau institusi pemerintah, seseorang harus mengeluarkan tenaga, pikiran, dan materi dengan menapaki semua jenjang pendidikan yang sebidang dan mengeluarkan semua keterampilan yang sesuai dengan bidang profesional yang akan dikejar. Oleh karena itu, kesuksesan tanpa ada sebuah energi atau tenaga adalah hal yang mustahil karena secara alamiah kesuksesan membutuhkan pengorbanan energi seperti dalam tingkatan energi atom.

4. Ketika sudah berada di puncak tidak melupakan yang di bawah dan banyak memberikan kontribusi

Fenomena pancaran cahaya ketika elektron kembali ke tingkatan dasar mengajarkan kepada kita bahwa secara alamiah, ketika seseorang sudah mencapai puncak kesuksesan yakni berada di tingkatan atas, sudah sepatutnya tidak terlena dengan nikmat sukses yang dialaminya. Justru seseorang sudah sepatutnya memperhatikan golongan yang ada di bawahnya dengan memberikan banyak kontribusi yang bermanfaat kepada mereka.

5. Kebersamaan akan membawa efek yang lebih besar dalam kemanfaatan dan kebaikan

Di dalam atom, elektron akan terpopulasi (bersama-bersama menempati) tingkat energi atom yang dasar terlebih dahulu. Apabila diberi energi tertentu, barulah elektron bersama-sama akan naik ke tingkatan energi di atasnya dan kemudian turun kembali dengan memancarkan energi yang sebanding dengan banyaknya elektron yang turun ke tingkatan energi dasar. Semakin banyak elektron yang naik ke tingkatan energi yang lebih tinggi, semakin kuat cahaya yang dipancarkan oleh atom. Fenomena ini menyampaikan informasi kepada kita bahwa kebersamaan akan membuahkan hasil dan kemanfaatan yang lebih besar.

Inilah beberapa pelajaran yang bisa kita ambil dari fenomena ilmiah dalam atom. Masih banyak pelajaran yang bisa diambil dari fenomena-fenomena dalam sains yang bisa kita gunakan dalam kehidupan.

Source: Majalah 1000 Guru