taufiqdp/Indo4B huggingface dataset:
produksi dari senyawa-senyawa kimia yang tidak terdapat secara alami di bumi telah lama dicoba oleh para ilmuwan, seperti sintesis dari asam sulfat dan asam nitrat oleh alkemis jābir ibn hayyān.
proses ini dilakukan dengan cara memanaskan mineral-mineral sulfat dan nitrat, seperti tembaga sulfat, alum dan kalium nitrat.
pada abad ke-17, johann rudolph glauber memproduksi asam klorida dan natrium sulfat dengan mereaksikan asam sulfat dengan natrium klorida.
dengan adanya pengembangan "lead chamber process" pada tahun 1746 dan proses leblanc, sehingga memungkinkan adanya produksi asam sulfat dan natrium karbonat dalam jumlah besar, maka reaksi kimia dapat diaplikasikan dalam industri.
teknologi asam sulfat yang semakin maju akhirnya menghasilkan proses kontak pada tahun 1880-an, dan proses haber dikembangkan pada tahun 1909–1910 untuk sintesis amonia.
dari abad ke-16, sejumlah peneliti seperti jan baptist van helmont, robert boyle dan isaac newton mencoba untuk menemukan teori-teori dari transformasi-transformasi kimia yang sudah dieksperimenkan.
teori plogiston dicetuskan pada tahun 1667 oleh johann joachim becher.
teori itu mempostulatkan adanya elemen seperti api yang disebut "plogiston", yang terdapat dalam benda-benda yang dapat terbakar dan dilepaskan selama pembakaran.
teori ini dibuktikan salah pada tahun 1785 oleh antoine lavoisier, yang akhirnya memberikan penjelasan yang benar tentang pembakaran.
pada bagian kimia organik, telah lama dipercaya bahwa senyawa yang terdapat pada organisme yang hidup itu terlalu kompleks untuk bisa didapatkan melalui sintesis kimia.
menurut konsep vitalisme, senyawa organik dilengkapi dengan "kemampuan vital" sehingga "berbeda" dari material-material inorganik.
tapi pada akhirnya, konsep ini pun berhasil dipatahkan setelah friedrich wöhler berhasil mensintesis urea pada tahun 1828.
kimiawan lainnya yang memiliki kontribusi terhadap ilmu kimia organik di antaranya alexander william williamson dengan sintesis eter yang dilakukannya dan christopher kelk ingold yang menemukan mekanisme dari reaksi substitusi.
persamaan reaksi digunakan untuk menggambarkan reaksi kimia.
persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan.
antara produk dan reaktan dipisahkan dengan tanda panah (→) yang menunjukkan arah dan tipe reaksi.
ujung dari tanda panah tersebut menunjukkan reaksinya bergerak ke arah mana.
tanda panah ganda (), yang mempunyai dua ujung tanda panah yang berbeda arah, digunakan pada reaksi kesetimbangan.
persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri, jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur di sebelah kanan.
penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan "a, b, c" dan "d" di diagram skema di bawah) dengan angka kecil ("a, b, c" dan "d") di depannya.
reaksi yang lebih rumit digambarkan dengan skema reaksi, tujuannya adalah untuk mengetahui senyawa awal atau akhir, atau juga untuk menunjukkan fase transisi.
beberapa reaksi kimia juga bisa ditambahkan tulisan di atas tanda panahnya; contohnya penambahan air, panas, iluminasi, katalisasi, dsb. juga, beberapa produk minor dapat ditempatkan di bawah tanda panah.
reaksi elementer adalah reaksi pemecahan paling sederhana dan hasil dari reaksi ini tidak memiliki produk sampingan.
kebanyakan reaksi yang berhasil ditemukan saat ini adalah pengembangan dari reaksi elementer yang munculnya secara secara paralel atau berurutan.
sebuah reaksi elementer biasanya hanya terdiri dari beberapa molekul, biasanya hanya satu atau dua, karena kemungkinannya kecil untuk banyak molekul bergabung bersama.
reaksi paling penting dalam reaksi elementer adalah reaksi unimolekuler dan bimolekuler.
reaksi unimolekuler hanya terdiri dari satu molekul yang terbentuk dari transformasi atau diasosiasi satu atau beberapa molekul lain.
beberapa reaksi ini membutuhkan energi dari cahaya atau panas.
sebuah contoh dari reaksi unimolekuler adalah isomerisasi cis–trans, di mana sebuah senyawa bentuk cis akan berubah menjadi bentuk trans.
dalam reaksi disosiasi, ikatan di dalam sebuah molekul akan terpecah menjadi 2 fragmen molekul.
pemecahan ini dapat berupa homolitik ataupun heterolitik.
dalam pemecahan homolitik, ikatan akan terpecah sehingga setiap produknya tetap mempunyai satu elektron sehingga menjadi radikal netral.
dalam pemecahan heterolitik, kedua elektron dari ikatan kimia akan tersisa pada salah satu produknya, sehingga akan menghasilkan ion yang bermuatan.
reaksi disosiasi memegang peranan penting dalam reaksi berantai, seperti contohnya hidrogen-oksigen atau reaksi polimerisasi.
kemungkinan reaksi yang lain adalah sebagian dari sebuah molekul berpindah ke molekul lainnya.
reaksi tipe seperti ini, contohnya adalah reaksi redoks dan reaksi asam-basa.
pada reaksi redoks partikel yang berpindah adalah elektron, sedangkan pada reaksi asam-basa yang berpindah adalah proton.
reaksi seperti ini juga disebut dengan reaksi metatesis.
reaksi eksotermik terjadi apabila δh bernilai negatif dan energi dilepaskan.
contoh reaksi eksotermik adalah presipitasi dan kristalisasi, di mana sebuah padatan terbentuk dari gas atau cairan.
kebalikannya, dalam reaksi endotermik, panas diambil dari lingkungan.
hal ini dapat dilakukan dengan meningkatkan entropi sistem.
karena kenaikan entropi berbanding lurus dengan suhunya, maka kebanyakan reaksi endotermik dilakukan pada suhu tinggi.
kebalikannya, kebanyakan reaksi eksotermik dilakukan pada suhu yang rendah.
perubahan temperatur kadang-kadang dapat mengubah arah reaksi, seperti contohnya pada reaksi boudouard:
reaksi redoks dapat dipahami sebagai transfer elektron dari salah satu senyawa (disebut reduktor) ke senyawa lainnya (disebut oksidator).
dalam proses ini, senyawa yang satu akan teroksidasi dan senyawa lainnya akan tereduksi, oleh karena itu disebut "redoks".
oksidasi sendiri dimengerti sebagai kenaikan bilangan oksidasi, dan reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi.
dalam praktiknya, transfer dari elektron ini akan selalu mengubah bilangan oksidasinya, tetapi banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai reaksi redoks walaupun sebenarnya tidak ada elektron yang berpindah (seperti yang melibatkan ikatan kovalen).
contoh reaksi redoks adalah:
untuk mengetahui reaktan mana yang akan menjadi agen pereduksi dan mana yang akan menjadi agen teroksidasi dapat diketahui dari keelektronegatifan elemen tersebut.
elemen yang mempunyai nilai keelektronegatifan yang rendah, seperti kebanyakan unsur logam, maka akan dengan mudah memberikan elektron mereka dan teroksidasi - elemen ini menjadi reduktor.
kebalikannya, banyak ion mempunyai bilangan oksidasi tinggi, seperti , , , , ) dapat memperoleh satu atau lebih tambahan elektron, sehingga disebut oksidator.
jumlah elektron yang diberikan atau diterima pada reaksi redoks dapat diketahui dari konfigurasi elektronn elemen reaktannya.
setiap elemen akan berusaha untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti konfigurasi elemen gas mulia.
logam alkali dan halogen akan memberikan dan menerima satu elektron.
elemen gas alam sendiri sebenarnya tidak aktif secara kimiawi.
salah satu bagian penting dalam reaksi redoks adalah reaksi elektrokimia, di mana elektron dari sumber listrik digunakan sebagai reduktor.
reaksi ini penting untuk pembuatan elemen-elemen kimia, seperti klorin atau aluminium.
proses kebalikan di mana reaksi redoks digunakan untuk menghasilkan listrik juga ada dan prinsip ini digunakan pada baterai.
hasil dari transfer proton ini adalah asam konjugasi dan basa konjugasi.
reaksi kesetimbangan (bolak-balik) juga ada, dan karena itu asam/basa dan asam/basa konjugasinya selalu dalam kesetimbangan.
reaksi kesetimbangan ini ditandai dengan adanya konstanta diasosiasi asam dan basa ("k" dan "k") dari setiap substansinya.
sebuah reaksi yang khusus dari reaksi asam-basa adalah netralisasi di mana asam dan basa dalam jumlah yang sama akan membentuk garam yang sifatnya netral.
presipitasi adalah proses reaksi terbentuknya padatan (endapan) di dalam sebuah larutan sebagai hasil dari reaksi kimia.
presipitasi ini biasanya terbentuk ketika konsentrasi ion yang larut telah mencapai batas kelarutan dan hasilnya adalah membentuk garam.
reaksi ini dapat dipercepat dengan menambahkan agen presipitasi atau mengurangi pelarutnya.
reaksi presipitasi yang cepat akan menghasilkan residu mikrokristalin dan proses yang lambat akan menghasilkan kristal tunggal.
kristal tunggal juga dapat diperoleh dari rekristalisasi dari garam mikrokristalin.
reaksi dapat terjadi di antara dua benda padat.
meski begitu, karena tingkat difusi pada zat padat sangat rendah, maka reaksi kimia yang berlangsung terjadi sangat lambat.
reaksi dapat dipercepat dengan cara meningkatkan suhu sehingga akan memecah reaktan, sehingga luas permukaan kontak menjadi lebih besar.
dalam reaksi fotokimia, atom dan molekul akan menyerap energi (foton) dari cahaya dan mengubahnya ke eksitasi.
atom dan molekul ini lalu dapat melepaskan energi dengan memecahkan ikatan kimia, maka menghasilkan radikal.
reaksi ang termasuk ke dalam reaksi fotokimia di antaranya reaksi hidrogen-oksigen, polimerisasi radikal, reaksi berantai dan reaksi penataan ulang.
banyak proses-proses penting menggunakan fotokimia.
contoh yang paling umum adalah fotosintesis, di mana tanaman menggunakan energi matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen sebagai hasil samping.
manusia mengandalkan fotokimia dalam pembentukan vitamin d, dan persepsi visual dihasilkan dari reaksi fotokimia di rhodopsin.
pada kunang-kunang, sebuah enzim pada abdomen mengkatalisasi reaksi yang menghasilkan bioluminesensi.
banyak reaksi fotokimia, seperti pembentukan ozon, terjadi di atmosfer bumi yang merupakan bagian dari kimia atmosfer.
pada katalisis, reaksinya tidak berlangsung secara spontan, tetapi melalui substansi ketiga yang disebut dengan katalis.
tidak seperti reagen lainnya yang ikut dalam reaksi kimia, katalis tidak ikut serta dalam reaksi itu sendiri, tetapi dapat menghambat, mematikan, atau menghancurkan melalui proses sekunder.
katalis dapat digunakan pada fase yang berbeda (katalis heterogen) maupun pada fase yang sama (katalis homogen) sebagai reaktan.
fungsi katalis hanyalah mempercepat reaksi - zat kimia yang memperlambat reaksi disebut dengan inhibitor.
substansi yang meningkatkan aktivitas katalis disebut promoter, dan substansi yang mematikan katalis disebut racun katalis.
sebuah reaksi kimia yang semestinya tidak bisa berlangsung karena energi aktivasinya terlalu tinggi, bisa menjadi berlangsung karena kehadiran katalis ini.
katalis heterogen biasanya padat dan berbentuk bubuk agar dapat memaksimalkan luas permukaan yang bereaksi.
zat-zat yang penting pada katalisis heterogen di antaranya logam-logam grup platinum dan logam transisi lainnya.
zat-zat ini biasanya digunakan pada hidrogenasi, pembentukan katalitik dan sintesis dari senyawa-senyawa kimia seperti asam nitrat dan amonia.
asam adalah contoh dari katalis homogen, mereka meningkatkan nukleofilitas dari karbonil.
kelebihan dari katalis homogen adalah mudah untuk dicampurkan dengan reaktannya, tetapi kekurangannya adalah susah dipisahkan dari produk akhirnya.
oleh karena itu, katalis heterogen lebih dipilih di banyak proses industri.
pada tipe yang pertama, nukleofil, atom atau molekul yang memiliki kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif, akan menggantikan atom lainnya atau bagian lainnya dari molekul "substrat".
pasangan elektron nukleofil akan bersatu dengan substrat membentuk ikatan baru, sedangkan gugus lepas akan lepas bersamaan dengan sebuah pasangan elektron.
nukleofil sendiri dapat bermuatan netral atau positif, sedangkan substrat biasanya bermuatan positif atau netral.
contoh nukleofil adalah ion hidroksida, alkoksida, amina, dan halida.
reaksi semacam ini biasanya ditemukan pada hidrokarbon alifatik dan jarang ditemukan pada hidrokarbon aromatik.
hidrokarbon aromatik memiliki rapatan elektron yang tingi dan hanya bisa melangsungkan substitusi aromatik nukleofilik hanya dengan gugus penarik elektron yang sangat kuat.
substitusi nukleofilik dapat berlangsung melalui 2 mekanisme, reaksi s1 dan s2.
menurut namanya, s singkatan dari substitusi, n singkatan dai nukleofilik, dan, dan angka menunjukkan ordo kinetik reaksi, unimolekuler atau bimolekuler.
dalam mekanisme s2, nukleofil akan membentuk tahap transisi dengan molekul yang lepas saja yang terlekang.
kedua mekanisme ini berbeda pada hasil stereokimianya.
reaksi s1 menghasilkan adisi non-stereospesifik dan tidak menghasilkan pusat "chiral", melainkan dalam bentuk isomer geometri ("cis/trans").
kebalikannya, inversi warden-lah yang diamati pada mekanisme s2.
substitusi elektrofilik merupakan kebalikan dari substitusi nukleofilik di mana atom atau molekul yang melepas, atau elektrofilnya, mempunyai kerapatan elektron yang rendah sehingga bermuatan positif.
biasanya elektrofil ini adalah atom karbon dari gugus karbonil, karbokation atau sulfur atau kation nitronium.
reaksi ini berlangsung pada hidrokarbon aromatik saja, sehingga disebut substitusi aromatik elektrofilik.
serangan elektrofil akan menciptakan kompleks yang disebut sebagai σ-compleks, sebuah fase transisi di mana sistem aromatiknya hilang.
lalu, gugus lepas (biasanya proton), akan terpisah dan sifat kearomatikannya kembali.
alternatif lain untuk substitusi aromatik adalah substitusi alifatik elektrofilik.
substitusi ini mirip dengan substitusi aromatik elektrofilik dan juga mempunyai 2 tipe utama yaitu s1 dan s2
adisi dan pasangannya eliminasi merupakan reaksi yang mengubah jumlah substituen dalam atom karbon, dan membentuk ikatan kovalen.
ikatan ganda dan tiga dapat dihasilkan dengan mengeliminasi gugus lepas yang cocok.
seperti substitusi nukleofilik, ada beberapa mekanisme reaksi yang mungkin terjadi.
dalam mekanisme e1, gugus lepas terlebih dahulu melepas dan membentuk karbokation.
selanjutnya, pembentukan ikatan ganda terjadi melalui eliminasi proton (deprotonasi).
dalam mekanisme e1cb, urutan pelepasan terbalik: proton dieliminasi terlebih dahulu.
dalam mekanisme ini keterlibatan suatu basa harus ada.
reaksi dalam eliminasi e1 maupun e1cb selalu bersaing dengan substitusi s1 karena memiliki kondisi reaksi kondisi yang sama.
mekanisme e2 juga memerlukan basa.
akan tetapi, pergantian posisi basa dan eliminasi gugus lepas berlangsung secara serentak dan tidak menghasilkan zat antara ionik.
berbeda dengan eliminasi e1, konfigurasi stereokimia yang berbeda dapat dihasilkan dalam reaksi yang memiliki mekanisme e2 karena basa akan lebih memfavoritkan eleminasi proton yang berada pada posisi-anti terhadap gugus lepas.
oleh karena kondisi dan reagen reaksi yang mirip, eliminasi e2 selalu bersaing dengan substitusi s2.
kebalikan dari reaksi eliminasi adalah reaksi adisi.
pada reaksi adisi, ikatan rangkap dua atau rangkap tiga diubah menjadi ikatan rangkap tunggal.
mirip dengan reaksi substitusi, ada beberapa tipe dari adisi yang dibedakan dari partikel yang mengadisi.
contohnya, pada adisi elektrofilik hidrogen bromida, sebuah elektrofil (proton) akan mengganti ikatan rangkap ganda dan membentuk karbokation, lalu kemudian bereaksi dengan nukleofil (bromin).
karbokation dapat terbentuk di salah satu ikatan rangkap tergantung dari gugus yang melekat di akhir.
konfigurasi yang lebih tepat dapat diprediksikan dengan aturan markovnikov.
aturan markovnikov mengatakan: "pada adisi heterolitik dari sebuuah molekul polar pada alkena atau alkuna, atom yang mempunyai keelektronegatifan yang besar, maka akan terikat pada atom karbon yang mengikat atom hidrogen yang lebih sedikit."
pada reaksi penataan ulang, kerangka karbon dari sebuah molekul disusun ulang sehingga membentuk isomer struktur dari molekul aslinya.
reaksi ini termasuk dengan reaksi sigmatropik seperti penataan ulang wagner-meerwein, di mana gugus hidrogen, alkil, atau aril berpindah-pindah tempat dari suatu atom karbon ke atom karbon lainnya.
kebanyakan reaksi penataan ulang adalah pemutusan dan pembentukan ikatan karbon-karbon baru.
contoh lain dari reaksi ini adalah penataan ulang cope.
laju reaksi suatu reaksi kimia merupakan pengukuran bagaimana konsentrasi ataupun tekanan zat-zat yang terlibat dalam reaksi berubah seiring dengan berjalannya waktu.
analisis laju reaksi sangatlah penting dan memiliki banyak kegunaan, misalnya dalam teknik kimia dan kajian kesetimbangan kimia.
laju reaksi secara mendasar tergantung pada:
laju reaksi berhubungan dengan konsentrasi zat-zat yang terlibat dalam reaksi.
hubungan ini ditentukan oleh persamaan laju tiap-tiap reaksi.
perlu diperhatikan bahwa beberapa reaksi memiliki kelajuan yang "tidak tergantung" pada konsentrasi reaksi.
hal ini disebut sebagai reaksi orde nol.
reaksi biokimia pada umumnya dikendalikan oleh enzim.
protein-protein ini hanya dapat mengkatalis satu jenis reaksi yang spesifik, sehingga reaksinya benar-benar dapat dikontrol.
reaksi ini berlangsung pada sisi aktif dari substrat.
reaksi katalisasi enzim ini bergantung pada banyak hal, di antaranya adalah bentuk enzimnya, jenis ikatannya, interaksi elektrostatik, pemberian dan penerimaan proton (pada reaksi asam/basa), dan lainnya.
reaksi kimia yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup biasanya juga dikenal dengan sebutan metabolisme.
di antarasemua reaksi-reaksi ini, reaksi yang paling penting adalah reaksi anabolisme, di mana dna dan enzim-terkontrol memproses pembentukan protein dan karbohidrat dari senyawa-senyawa yang lebih kecil.
bioenergitika mempelajari sumber energi untuk reaksi biokimia.
sumber energi yang paling penting dalam reaksi ini adalah glukosa, yang diproduksi tanaman melalui proses fotosintesis.
semua organisme membutuhkan glukosa untuk memproduksi adenosin trifosfat (atp), yang digunakan makhluk hidup untuk menjalankan aktivitasnya.
reaksi kimia sangat sering digunakan oleh para ahli teknik kimia untuk mensintesis senyawa baru dari sumber daya alam mentah di alam, seperti minyak bumi dan bijih-bijih mineral.
merupakan suatu hal yang penting untuk membuat reaksi yang seefisien mungkin, memaksimalkan hasil yang bisa diperoleh dan meminimalkan reagen yang dipakai, energi masuk dan energi keluar.
katalis biasanya digunakan untuk mengurangi energi aktivasi sehingga meningkatkan laju reaksinya.
beberapa reaksi yang spesifik mempunyai penggunaan yang khusus.
misalnya, reaksi termit dipakai untuk menghasilkan cahaya dan panas pada piroteknik dan pengelasan.
meskipun reaksi ini lebih agak sulit dikontrol daripada reaksi-reaksi sebelumnya, tetapi alat-alat yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dan sampai saat ini masih digunakan untuk memperbaiki jalur-jalur kereta api di tempat-tempat terpelosok.
ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil.
penjelasan mengenai gaya tarik menarik ini sangatlah rumit dan dijelaskan oleh elektrodinamika kuantum.
dalam praktiknya, para kimiawan biasanya bergantung pada teori kuantum atau penjelasan kualitatif yang kurang kaku (namun lebih mudah untuk dijelaskan) dalam menjelaskan ikatan kimia.
secara umum, ikatan kimia yang kuat diasosiasikan dengan transfer elektron antara dua atom yang berpartisipasi.
ikatan kimia menjaga molekul-molekul, kristal, dan gas-gas diatomik untuk tetap bersama.
selain itu ikatan kimia juga menentukan struktur suatu zat.
kekuatan ikatan-ikatan kimia sangatlah bervariasi.
pada umumnya, ikatan kovalen dan ikatan ion dianggap sebagai ikatan "kuat", sedangkan ikatan hidrogen dan ikatan van der waals dianggap sebagai ikatan "lemah".
hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa ikatan "lemah" yang paling kuat dapat lebih kuat daripada ikatan "kuat" yang paling lemah.
dalam gambaran yang paling sederhana dari ikatan "non-polar" atau ikatan "kovalen", satu atau lebih elektron, biasanya berpasangan, ditarik menuju sebuah wilayah di antara dua inti atom.
gaya ini dapat mengatasi gaya tolak menolak antara dua inti atom yang positif, sehingga atraksi ini menjaga kedua atom untuk tetap bersama, walaupun keduanya masih akan tetap bergetar dalam keadaan kesetimbangan.
ringkasnya, ikatan kovalen melibatkan elektron-elektron yang dibagi dan dua atau lebih inti atom yang bermuatan positif secara bersamaan menarik elektron-elektron bermuatan negatif yang dibagi.
dalam gambaran ikatan "ion" yang disederhanakan, inti atom yang bermuatan positif secara dominan melebihi muatan positif inti atom lainnya, sehingga secara efektif menyebabkan satu atom mentransfer elektronnya ke atom yang lain.
hal ini menyebabkan satu atom bermuatan positif dan yang lainnya bermuatan negatif secara keseluruhan. "
ikatan" ini dihasilkan dari atraksi elektrostatik di antara atom-atom dan atom-atom tersebut menjadi ion-ion yang bermuatan.
semua bentuk ikatan dapat dijelaskan dengan teori kuantum, tetapi dalam praktiknya, kaidah-kaidah yang disederhanakan mengizinkan para kimiawan untuk memprediksikan kekuatan, arah, dan polaritas sebuah ikatan.
kaidah oktet (bahasa inggris: "octet rule") dan teori vsepr adalah dua contoh kaidah yang disederhanakan tersebut.
ada pula teori-teori yang lebih canggih, yaitu teori ikatan valens yang meliputi hibridisasi orbital dan resonans, dan metode orbital molekul kombinasi linear orbital atom (bahasa inggris: "linear combination of atomic orbitals molecular orbital method") yang meliputi teori medan ligan.
elektrostatika digunakan untuk menjelaskan polaritas ikatan dan efek-efeknya terhadap zat-zat kimia.
spekulasi awal dari sifat-sifat "ikatan kimia" yang berawal dari abad ke-12 mengganggap spesi kimia tertentu disatukan oleh sejenis afinitas kimia.
pada tahun 1704, isaac newton menggarisbesarkan teori ikatan atomnya pada ""query 31"" buku opticksnya dengan mengatakan atom-atom disatukan satu sama lain oleh "gaya" tertentu.
pada tahun 1819, setelah penemuan tumpukan volta, jöns jakob berzelius mengembangkan sebuah teori kombinasi kimia yang menekankan sifat-sifat elektrogenativitas dan elektropositif dari atom-atom yang bergabung.
pada pertengahan abad ke-19 edward frankland, f.a.
kekule, a.s. couper, a.m.
butlerov, dan hermann kolbe, beranjak pada teori radikal, mengembangkan teori valensi yang pada awalnya disebut "kekuatan penggabung".
teori ini mengatakan sebuah senyawa tergabung berdasarkan atraksi kutub positif dan kutub negatif.
pada tahun 1916, kimiawan gilbert n. lewis mengembangkan konsep ikatan elektron berpasangan.
konsep ini mengatakan dua atom dapat berkongsi satu sampai enam elektron, membentuk ikatan elektron tunggal, ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap tiga.
dalam kata-kata lewis sendiri:
pada tahun yang sama, walther kossel juga mengajukan sebuah teori yang mirip dengan teori lewis, tetapi model teorinya mengasumsikan transfer elektron yang penuh antara atom-atom.
teori ini merupakan model ikatan polar.
baik lewis dan kossel membangun model ikatan mereka berdasarkan kaidah abegg (1904).
pada tahun 1927, untuk pertama kalinya penjelasan matematika kuantum yang penuh atas ikatan kimia yang sederhana berhasil diturunkan oleh fisikawan denmark oyvind burrau.
hasil kerja ini menunjukkan bahwa pendekatan kuantum terhadap ikatan kimia dapat secara mendasar dan kuantitatif tepat.
namun metode ini tidak mampu dikembangkan lebih jauh untuk menjelaskan molekul yang memiliki lebih dari satu elektron.
pendekatan yang lebih praktis namun kurang kuantitatif dikembangkan pada tahun yang sama oleh walter heitler and fritz london.
metode heitler-london menjadi dasar dari teori ikatan valensi.
pada tahun 1929, metode orbital molekul kombinasi linear orbital atom (bahasa inggris: "linear combination of atomic orbitals molecular orbital method"), disingkat lcao, diperkenalkan oleh sir john lennard-jones yang bertujuan menurunkan struktur elektronik dari molekul f (fluorin) dan o (oksigen) berdasarkan prinsip-prinsip dasar kuantum.
teori orbital molekul ini mewakilkan ikatan kovalen sebagai orbital yang dibentuk oleh orbital-orbital atom mekanika kuantum schrödinger yang telah dihipotesiskan untuk atom berelektron tunggal.
persamaan ikatan elektron pada multielektron tidak dapat diselesaikan secara analitik, tetapi dapat dilakukan pendekatan yang memberikan hasil dan prediksi yang secara kualitatif cukup baik.
kebanyakan perhitungan kuantitatif pada kimia kuantum modern menggunakan baik teori ikatan valensi maupun teori orbital molekul sebagai titik awal, walaupun pendekatan ketiga, teori fungsional rapatan (bahasa inggris: "density functional theory"), mulai mendapatkan perhatian yang lebih akhir-akhir ini.
pada tahun 1935, h. h. james dan a. s. coolidge melakukan perhitungan pada molekul dihidrogen.berbeda dengan perhitungan-perhitungan sebelumnya yang hanya menggunakan fungsi-fungsi jarak antara elektron dengan inti atom, mereka juga menggunakan fungsi yang secara eksplisit memperhitungkan jarak antara dua elektron.
dengan 13 parameter yang dapat diatur, mereka mendapatkan hasil yang sangat mendekati hasil yang didapatkan secara eksperimen dalam hal energi disosiasi.
perluasan selanjutnya menggunakan 54 parameter dan memberikan hasil yang sangat sesuai denganhasil eksperimen.
perhitungan ini meyakinkan komunitas sains bahwa teori kuantum dapat memberikan hasil yang sesuai dengan hasil eksperimen.
namun pendekatan ini tidak dapat memberikan gambaran fisik seperti yang terdapat pada teori ikatan valensi dan teori orbital molekul.
selain itu, ia juga sangat sulit diperluas untuk perhitungan molekul-molekul yang lebih besar.
pada tahun 1927, teori ikatan valensi dikembangkan atas dasar argumen bahwa sebuah ikatan kimia terbentuk ketika dua valensi elektron bekerja dan menjaga dua inti atom bersama oleh karena efek penurunan energi sistem.
pada tahun 1931, beranjak dari teori ini, kimawan linus pauling mempublikasikan jurnal ilmiah yang dianggap sebagai jurnal paling penting dalam sejarah kimia: "on the nature of the chemical bond".
dalam jurnal ini, berdasarkan hasil kerja lewis dan teori valensi ikatan heitler dan london, dia mewakilkan enam aturan pada ikatan elektron berpasangan:
buku teks tahun 1939 pauling: "on the nature of chemical bond" menjadi apa yang banyak orang sebut sebagai "kitab suci" kimia modern.
buku ini membantu kimiawan eksperimental untuk memahami dampak teori kuantum pada kimia.
namun, edisi 1959 selanjutnya gagal untuk mengalamatkan masalah yang lebih mudah dimengerti menggunakan teori orbital molekul.
dampak dari teori valensi ini berkurang sekitar tahun 1960-an dan 1970-an ketika popularitas teori orbital molekul meningkat dan diimplementasikan pada beberapa progam komputer yang besar.
sejak tahun 1980-an, masalah implementasi teori ikatan valensi yang lebih sulit pada program-program komputer telah hampir dipecahkan dan teori ini beranjak bangkit kembali.
teori orbital molekul (bahasa inggris: "molecular orbital theory"), disingkat mo.
dala teori ini menyebutkan bahwa interaksi yang terjadi antara atom pusat dengan ligan melibatkan interaksi elektrostatik dan interaksi kovalen.
teori ini muncul untuk menyempurnakan teori sebelumnya yaitu teori medan kristal.
pada teori medan kristal menyebutkan bawa interaksi yang terjadi antara atom pusat dengan ligan berupa ineraksi elektrostatik saja.
padahal dari fakta eksperimental ditemukan bahwa terdapat kompleks dengan ligan netral namun stabil.
dan juga melakui eksperimen resonansi spin ditemukan bahwa terdapat pemakaian bersama sepasang elektron oleh loga dan ligan.
hal ini berarti terdapat juga interaksi kovalen.
teori ini meruapakan teori paling lengkap dari teori-teori sebelumnya, namapun juga yang paling rumit.
menggunakan kombinasi linear orbital-orbital atom untuk membentuk orbital-orbital molekul yang menrangkumi seluruh molekul.
semuanya ini sering kali dibagi menjadi orbital ikat, orbital antiikat, dan orbital bukan-ikatan.
orbital molekul hanyalah sebuah orbital schrödinger yang melibatkan beberapa inti atom.
jika orbital ini merupakan tipe orbital yang elektron-elektronnya memiliki kebolehjadian lebih tinggi berada di "antara" dua inti daripada di lokasi lainnya, maka orbital ini adalah orbital ikat dan akan cenderung menjaga kedua inti bersama.
jika elektron-elektron cenderung berada di orbital molekul yang berada di lokasi lainnya, maka orbital ini adalah orbital antiikat dan akan melemahkan ikatan.
elektron-elektron yang berada pada orbital bukan-ikatan cenderung berada pada orbital yang paling dalam (hampir sama dengan orbital atom), dan diasosiasikan secara keseluruhan pada satu inti.
elektron-elektron ini tidak menguatkan maupun melemahkan kekuatan ikatan.
pada beberapa bidang, teori ikatan valensi lebih baik daripada teori orbital molekul.
ketika diaplikasikan pada molekul berelektron dua, h, teori ikatan valensi, bahkan dengan pendekatan heitler-london yang paling sederhana, memberikan pendekatan energi ikatan yang lebih dekat dan representasi yang lebih akurat pada tingkah laku elektron ketika ikatan kimia terbentuk dan terputus.
sebaliknya, teori orbital molekul memprediksikan bahwa molekul hidrogen akan berdisosiasi menjadi superposisi linear dari hidrogen atom dan ion hidrogen positif dan negatif.
prediksi ini tidak sesuai dengan gambaran fisik.
hal ini secara sebagian menjelaskan mengapa kurva energi total terhadap jarak antar atom pada metode ikatan valensi berada di atas kurva yang menggunakan metode orbital molekul.
situasi ini terjadi pada semua molekul diatomik homonuklir dan tampak dengan jelas pada f ketika energi minimum pada kurva yang menggunakan teori orbital molekul masih lebih tinggi dari energi dua atom f.
konsep hibridisasi sangatlah berguna dan variabilitas pada ikatan di kebanyakan senyawa organik sangatlah rendah, menyebabkan teori ini masih menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kimia organik.
namun, hasil kerja friedrich hund, robert mulliken, dan gerhard herzberg menunjukkan bahwa teori orbital molekul memberikan deskripsi yang lebih tepat pada spektrokopi, ionisasi, dan sifat-sifat magnetik molekul.
kekurangan teori ikatan valensi menjadi lebih jelas pada molekul yang berhipervalensi (contohnya pf) ketika molekul ini dijelaskan tanpa menggunakan orbital-orbital d yang sangat krusial dalam hibridisasi ikatan yang diajukan oleh pauling.
logam kompleks dan senyawa yang kurang elektron (seperti diborana) dijelaskan dengan sangat baik oleh teori orbital molekul, walaupun penjelasan yang menggunakan teori ikatan valensi juga telah dibuat.
pada tahun 1930, dua metode ini saling bersaing sampai disadari bahwa keduanya hanyalah merupakan pendekatan pada teori yang lebih baik.
jika kita mengambil struktur ikatan valensi yang sederhana dan menggabungkan semua struktur kovalen dan ion yang dimungkinkan pada sekelompok orbital atom, kita mendapatkan apa yang disebut sebagai fungsi gelombang interaksi konfigurasi penuh.
jika kita mengambil deskripsi orbital molekul sederhana pada keadaan dasar dan mengkombinasikan fungsi tersebut dengan fungsi-fungsi yang mendeskripsikan keseluruhan kemungkinan keadaan tereksitasi yang menggunakan orbital tak terisi dari sekelompok orbital atom yang sama, kita juga mendapatkan fungsi gelombang interaksi konfigurasi penuh.
terlihatlah bahwa pendekatan orbital molekul yang sederhana terlalu menitikberatkan pada struktur ion, sedangkan pendekatan teori valensi ikatan yang sederhana terlalu sedikit menitikberatkan pada struktur ion.
dapat kita katakan bahwa pendekatan orbital molekul terlalu ter-"delokalisasi", sedangkan pendekatan ikatan valensi terlalu ter-"lokalisasi".
sekarang kedua pendekatan tersebut dianggap sebagai saling memenuhi, masing-masing memberikan pandangannya sendiri terhadap masalah-masalah pada ikatan kimia.
perhitungan modern pada kimia kuantum biasanya dimulai dari (namun pada akhirnya menjauh) pendekatan orbital molekul daripada pendekatan ikatan valensi.
ini bukanlah karena pendekatan orbital molekul lebih akurat dari pendekatan teori ikatan valensi, melainkan karena pendekatan orbital molekul lebih memudahkan untuk diubah menjadi perhitungan numeris.
namun program-progam ikatan valensi yang lebih baik juga tersedia.
bentuk atom-atom dan molekul-molekul yang 3 dimensi sangatlah menyulitkan dalam menggunakan teknik tunggal yang mengindikasikan orbital-orbital dan ikatan-ikatan.
pada rumus molekul, ikatan kimia (orbital yang berikatan) diindikasikan menggunakan beberapa metode yang bebeda tergantung pada tipe diskusi.
kadang-kadang kesemuaannya dihiraukan.
sebagai contoh, pada kimia organik, kimiawan biasanya hanya peduli pada gugus fungsi molekul.
oleh karena itu, rumus molekul etanol dapat ditulis secara konformasi, 3-dimensi, 2-dimensi penuh (tanpa indikasi arah ikatan 3-dimensi), 2-dimensi yang disingkat (ch–ch–oh), memisahkan gugus fungsi dari bagian molekul lainnnya (choh), atau hanya dengan konstituen atomnya saja (cho).
kadang kala, bahkan kelopak valensi elektron non-ikatan (dengan pendekatan arah yang digambarkan secara 2-dimensi) juga ditandai.
beberapa kimiawan juga menandai orbital-orbital atom, sebagai contoh anion etena yang dihipotesiskan (c=c ) mengindikasikan kemungkinan pembentukan ikatan.sehingga terjadi ikatan rangkap dua.
ikatan-ikatan berikut adalah ikatan "intramolekul" yang mengikat atom-atom bersama menjadi molekul.
dalam pandangan yang sederhana dan terlokalisasikan, jumlah elektron yang berpartisipasi dalam suatu ikatan biasanya merupakan perkalian dari dua, empat, atau enam.
jumlah yang berangka genap umumnya dijumpai karena elektron akan memiliki keadaan energi yang lebih rendah jika berpasangan.
teori-teori ikatan yang lebih canggih menunjukkan bahwa kekuatan ikatan tidaklah selalu berupa angka bulat dan tergantung pada distribusi elektron pada setiap atom yang terlibat dalam sebuah ikatan.
sebagai contohnya, karbon-karbon dalam senyawa benzena dihubungkan satu sama lain oleh ikatan 1.5 dan dua atom dalam nitrogen monoksida no dihubungkan oleh ikatan 2,5.
keberadaan ikatan rangkap empat juga diketahui dengan baik.
jenis-jenis ikatan kuat bergantung pada perbedaan elektronegativitas dan distribusi orbital elektron yang tertarik pada suatu atom yang terlibat dalam ikatan.
semakin besar perbedaan elektronegativitasnya, semakin besar elektron-elektron tersebut tertarik pada atom yang berikat dan semakin bersifat ion pula ikatan tersebut.
semakin kecil perbedaan elektronegativitasnya, semakin bersifat kovalen ikatan tersebut.
ikatan kovalen adalah ikatan yang umumnya sering dijumpai, yaitu ikatan yang perbedaan elektronegativitas (negatif dan positif) di antara atom-atom yang berikat sangatlah kecil atau hampir tidak ada.
ikatan-ikatan yang terdapat pada kebanyakan senyawa organik dapat dikatakan sebagai ikatan kovalen.
lihat pula ikatan sigma dan ikatan pi untuk penjelasan lcao terhadap jenis ikatan ini.
ikatan ion merupakan sejenis interaksi elektrostatik antara dua atom yang memiliki perbedaan elektronegativitas yang besar.
tidaklah terdapat nilai-nilai yang pasti yang membedakan ikatan ion dan ikatan kovalen, tetapi perbedaan elektronegativitas yang lebih besar dari 2,0 bisanya disebut ikatan ion, sedangkan perbedaan yang lebih kecil dari 1,5 biasanya disebut ikatan kovalen.
ikatan ion menghasilkan ion-ion positif dan negatif yang berpisah.
muatan-muatan ion ini umumnya berkisar antara -3 e sampai dengan +3e.
ikatan kovalen koordinasi, kadang kala disebut sebagai ikatan datif, adalah sejenis ikatan kovalen yang keseluruhan elektron-elektron ikatannya hanya berasal dari salah satu atom, penderma pasangan elektron, ataupun basa lewis.
konsep ini mulai ditinggalkan oleh para kimiawan seiring dengan berkembangnya teori orbital molekul.
contoh ikatan kovalen koordinasi terjadi pada nitron dan ammonia borana.
susunan ikatan ini berbeda dengan ikatan ion pada perbedaan elektronegativitasnya yang kecil, sehingga menghasilkan ikatan yang kovalen.
ikatan ini biasanya ditandai dengan tanda panah.
ujung panah ini menunjuk pada akseptor elektron atau asam lewis dan ekor panah menunjuk pada penderma elektron atau basa lewis
dalam ikatan tiga-pusat dua-elektron, tiga atom saling berbagi dua elektron.
ikatan sejenis ini terjadi pada senyawa yang kekurangan elektron seperti pada diborana.
setiap ikatan mengandung sepasang elektron yang menghubungkan atom boron satu sama lainnya dalam bentuk pisang dengan sebuah proton (inti atom hidrogen) di tengah-tengah ikatan, dan berbagi elektron dengan kedua atom boron.
terdapat pula ikatan tiga-pusat empat-elektron yang menjelaskan ikatan pada molekul hipervalen.
ikatan-ikatan dengan satu atau tiga elektron dapat ditemukan pada spesi radikal yang memiliki jumlah elektron gasal (ganjil).
contoh paling sederhana dari ikatan satu elektron dapat ditemukan pada kation molekul hidrogen h. ikatan satu elektron sering kali memiliki energi ikat yang setengah kali dari ikatan dua elektron, sehingga ikatan ini disebut pula "ikatan setengah".
namun terdapat pengecualian pada kasus dilitium.
ikatan dilitium satu elektron, li, lebih kuat dari ikatan dilitium dua elektron li.
pengecualian ini dapat dijelaskan dengan hibridisasi dan efek kelopak dalam.
contoh sederhana dari ikatan tiga elektron dapat ditemukan pada kation dimer helium, he, dan dapat pula dianggap sebagai "ikatan setengah" karena menurut teori orbital molekul, elektron ke-tiganya merupakan orbital antiikat yang melemahkan ikatan dua elektron lainnya sebesar setengah.
molekul oksigen juga dapat dianggap memiliki dua ikatan tiga elektron dan satu ikatan dua elektron yang menjelaskan sifat paramagnetiknya.
pada benzena, 18 elektron ikatan mengikat 6 atom karbon bersama membentuk struktur cincin datar. "
orde" ikatan antara dua atom dapat dikatakan sebagai (18/6)/2=1,5 dan seluruh ikatan pada benzena tersebut adalah identik.
ikatan-ikatan ini dapat pula ditulis sebagai ikatan tunggal dan rangkap yang berselingan, tetapi hal ini kuranglah tepat mengingat ikatan rangkap dan ikatan tunggal memiliki kekuatan ikatan yang berbeda dan tidak identik.
pada ikatan logam, elektron-elektron ikatan terdelokalisasi pada kekisi ("lattice") atom.
berbeda dengan senyawa organik, lokasi elektron yang berikat dan muatannya adalah statik.
oleh karena delokalisai yang menyebabkan elektron-elektron dapat bergerak bebas, senyawa ini memiliki sifat-sifat mirip logam dalam hal konduktivitas, duktilitas, dan kekerasan.
ikatan hidrogen bisa dikatakan sebagai dipol permanen yang sangat kuat seperti yang dijelaskan di atas.
namun, pada ikatan hidrogen, proton hidrogen berada sangat dekat dengan atom penderma elektron dan mirip dengan ikatan tiga-pusat dua-elektron seperti pada diborana.
ikatan hidrogen menjelaskan titik didih zat cair yang relatif tinggi seperti air, ammonia, dan hidrogen fluorida jika dibandingkan dengan senyawa-senyawa yang lebih berat lainnya pada kolom tabel periodik yang sama.
dipol seketika ke dipol terimbas, atau gaya van der waals, adalah ikatan yang paling lemah, tetapi sering dijumpai di antara semua zat-zat kimia.
misalnya atom helium, pada satu titik waktu, awan elektronnya akan terlihat tidak seimbang dengan salah satu muatan negatif berada di sisi tertentu.
hal ini disebut sebagai dipol seketika (dwikutub seketika).
dipol ini dapat menarik maupun menolak elektron-elektron helium lainnya, dan menyebabkan dipol lainnya.
kedua atom akan seketika saling menarik sebelum muatannya diseimbangkan kembali untuk kemudian berpisah.
banyak senyawa-senyawa sederhana yang melibatkan ikatan-ikatan kovalen.
molekul-molekul ini memiliki struktur yang dapat diprediksi dengan menggunakan teori ikatan valensi, dan sifat-sfiat atom yang terlibat dapat dipahami menggunakan konsep bilangan oksidasi.
senyawa lain yang mempunyai struktur ion dapat dipahami dengan menggunakan teori-teori fisika klasik.
pada kasus ikatan ion, elektron pada umumnya terlokalisasi pada atom tertentu, dan elektron-elektron todal bergerak bebas di antara atom-atom.
setiap atom ditandai dengan muatan listrik keseluruhan untuk membantu pemahaman kita atas konsep distribusi orbital molekul.
gaya antara atom-atom secara garis besar dikarakterisasikan dengan potensial elektrostatik kontinum (malaran) isotropik.
sebaliknya pada ikatan kovalen, rapatan elektron pada sebuah ikatan tidak ditandai pada atom individual, tetapi terdelokalisasikan pada mo di antara atom-atom.
teori kombinasi linear orbital yang diterima secara umum membantu menjelaskan struktur orbital dan energi-energinya berdasarkan orbtial-orbital dari atom-atom molekul.
tidak seperti ikatan ion, ikatan kovalen bisa memiliki sifat-sifat anisotropik, dan masing-masing memiliki nama-nama tersendiri seperti ikatan sigma dan ikatan pi.
atom-atom juga dapat membentuk ikatan-ikatan yang memiliki sifat-sifat antara ikatan ion dan kovalen.
hal ini bisa terjadi karena definisi didasari pada delokalisasi elektron.
elektron-elektron dapat secara parsial terdelokalisasi di antara atom-atom.
ikatan sejenis ini biasanya disebut sebagai ikatan polar kovalen.
lihat pula elektronegativitas.
bilangan oksidasi ( biloks ) didefinisikan sebagai jumlah muatan negatif dan positif dalam atom, yang secara tidak langsung menandakan jumlah elektron yang telah diterima atau diserahkan.
atom yang menerima elektron akan bertanda negatif, atom yang melepaskan elektron bertanda positif.
tanda (+) dan (-) pada biloks ditulis sebelum angkanya, misalnya +2, atau +1; sedangkan pada muatan ditulis sesudah angkanya, misalnya 2+ atau 3+.
unsur bebas berbentuk atom.""
bilangan oksidasi c dalam c =
01
bilangan oksidasi ca dalam ca =
01
bilangan oksidasi cu dalam cu =
01
bilangan oksidasi na dalam na =
01
bilangan oksidasi fe dalam fe =
01
bilangan oksidasi al dalam al =
01
bilangan oksidasi ne dalam ne =
01
unsur
bebas berbentuk molekul.
bilangan oksidasi h dalam h = 02
bilangan oksidasi o dalam o = 00
bilangan oksidasi cl dalam cl = 0
bilangan oksidasi p dalam p = 0
jumlah netron dalam inti atom menentukan isotop elemen tersebut.
jumlah proton dan netron dalam inti atom saling berhubungan; biasanya dalam jumlah yang sama, dalam nukleus besar ada beberapa netron lebih.
kedua jumlah tersebut menentukan jenis nukleus.
proton dan netron memiliki masa yang hampir sama, dan jumlah dari kedua masa tersebut disebut nomor massa, dan beratnya hampir sama dengan massa atom (tiap isotop memiliki masa yang unik).
masa dari elektron sangat kecil dan tidak menyumbang banyak kepada masa atom.
sebuah inti atom terdiri dari proton dan neutron yang saling terikat sangat kuat.
gaya elektromagnet yang menyebabkan semacam arus (muatan), mencegah proton membentuk ikatan tanpa neutron (gaya elektromagnetik tersebut akan menghancurkan inti nuklir semacam itu - ikatan tanpa neutron).
ketika neutron dan proton berada dalam jarak yang sangat dekat, mereka ditahan oleh gaya nuklir kuat.
gaya nuklir kuat ini sangat sangat kuat bila dibandingkan dengan gaya gravitasi atau dengan gaya elektromagnet, akan tetapi karena gaya nuklir kuat ini hanya bekerja dalam jarak yang sangat pendek (berlawanan dengan gaya gravitasi dan elektromagnet yang mempunyai jangkauan tak terhingga) kita tidak dapat merasakannya dalam kehidupan sehari hari.
hidrogen adalah satu-satunya unsur yang tidak mempunyai neutron dalam intinya; inti hidrogen hanya terdiri 1 proton.
bentuk stabil dari helium, unsur teringan berikutnya, mempunyai 2 proton dan 2 neutron.
sebagian besar unsur ringan stabil ketika mempunyai jumlah neutron dan proton yang seimbang, tetapi semakin berat/besar suatu unsur ia akan membutuhkan lebih banyak neutron untuk tetap terikat bersama.
isotop suatu atom ditentukan oleh jumlah neutron di dalam intinya.
isotop yang berbeda dari satu unsur yang sama mempunyai sifat kimia yang sangat mirip karena reaksi kimia hampir tergantung seluruhnya pada jumlah elektron yang dimiliki sebuah atom.
isotop-isotop dari sampel dari unsur tertentu dapat dipisahkan dengan menggunakan sentrifugasi atau spektometer massa.
cara pertama digunakan untuk memproduksi uranium yang diperkaya dari sebuah sampel uranium biasa dan cara yang kedua digunakan dalam metode penanggalan karbon ("carbon dating").
jumlah proton dan netron menentukan tipe dari nukleus atau inti atom.
proton dan neutron hampir memiliki massa yang sama, dan kombinasi jumlah, jumlah massa, rata-rata sama dengan massa atomik sebuah atom.
kombinasi massa dari elektron sangat kecil secara perbandingan terhadap massa nukleus, di karenakan berat dari proton dan neutron hampir 2000 kali dari massa elektron.
jumlah dari nomor atom "z" dan jumlah neutron "n", memberikan nomor massa "a" dari sebuah atom.
karena proton dan neutron memiliki massa yang kira-kira sama (dan massa elektron diabaikan untuk banyak keperluan) dan energi ikatan nukleon selalu kecil dibandingkan dengan massa nukleon, ketika massa atom dari setiap atom dinyatakan dalam satuan massa atom terpadu (menjadi kuantitas yang disebut "massa isotop relatif"), bernilai kurang lebih 1% dari seluruh bilangan "a."
atom dengan nomor atom "z" yang sama tetapi nomor neutron "n" berbeda, dan karenanya memiliki massa atom yang berbeda, dikenal sebagai isotop.
lebih dari tiga perempat unsur yang ada di alam berada dalam kondisi campuran isotop, dan massa rata-rata isotop untuk campuran isotop dari suatu unsur (disebut massa atom relatif) dalam lingkungan di bumi, menentukan berat atom standar elemen.
secara historis, berat unsur-unsur atom ini (dibandingkan dengan hidrogen) merupakan jumlah yang dapat diukur oleh ahli kimia di abad ke-19.
simbol konvensional "z" berasal dari kata jerman "" yang berarti "nomor" yang mana di masa sebelum adanya sintesis ide-ide modern dari kimia dan fisika, hanya menunjukkan tempat numerik suatu unsur dalam tabel periodik, yang urutannya kira-kira (tetapi tidak sepenuhnya) konsisten dengan urutan unsur-unsur dengan bobot atom.
hanya setelah 1915, dengan saran dan bukti bahwa nomor "z" ini juga merupakan muatan nuklir dan karakteristik fisik atom, kata (dan "nomor atom" setara bahasa indonesia) mulai umum digunakan dalam konteks ini.
dmitri mendeleev mengklaim bahwa ialah yang pertama kalinya mengatur tabel periodik (pertama kali diterbitkan pada 6 maret 1869) dalam urutan massa atom (""atomgewicht"").
namun, dengan mempertimbangkan sifat-sifat kimia yang diamati unsur-unsur, ia mengubah urutan sedikit dan menempatkan telurium (berat atom 127,6) di depan yodium (berat atom 126,9).
penempatan ini konsisten dengan praktik modern pemesanan elemen dengan nomor proton "z", tetapi nomor itu tidak diketahui atau terduga pada saat itu.
namun, penomoran sederhana berdasarkan posisi tabel periodik tidak pernah sepenuhnya memuaskan berbagai pihak.
selain kasus yodium dan telurium, kemudian beberapa pasangan unsur lainnya (seperti argon dan kalium; kobalt dan nikel) diketahui memiliki bobot atom yang hampir sama atau terbalik, sehingga membutuhkan penempatannya dalam tabel periodik agar ditentukan oleh sifat bahan kimianya.
namun identifikasi bertahap unsur-unsur lantanida yang semakin mirip secara kimiawi - yang nomor atomnya tidak jelas, menyebabkan ketidakkonsistenan dan ketidakpastian dalam penomoran unsur secara periodik setidaknya dari lutetium (elemen 71) seterusnya (hafnium tidak diketahui saat ini).
pada tahun 1911, ernest rutherford mengusulkan sebuah model atom di mana inti pusat memegang sebagian besar massa atom dan muatan positif, yang dalam satuan muatan elektron, kira-kira sama dengan setengah dari berat atom atom, dinyatakan dalam jumlah atom hidrogen.
dengan demikian, muatan pusat ini kira-kira setengah dari berat atom (meskipun hampir 25% unsur berbeda dari jumlah atom emas , ), tapi itulah satu-satunya elemen yang digunakan rutherford untuk menebaknya).
namun demikian, terlepas dari perkiraan rutherford bahwa emas memiliki muatan pusat sekitar 100 (tetapi unsur pada tabel periodik), sebulan setelah kertas rutherford muncul, antonius van den broek pertama kali secara resmi menyarankan bahwa muatan pusat dan jumlah elektron dalam sebuah atom "persis" sama dengan tempatnya dalam tabel periodik (juga dikenal sebagai nomor elemen, nomor atom, dan dilambangkan "z").
ini akhirnya terbukti menjadi pokok permasalahannya.
posisi eksperimental meningkat secara dramatis setelah penelitian oleh henry moseley pada tahun 1913.
moseley, setelah berdiskusi dengan bohr yang berada di lab yang sama (dan yang menggunakan hipotesis van den broek dalam model atom bohrnya), memutuskan untuk menguji hipotesis van den broek dan bohr secara langsung, dengan melihat apakah garis spektrum dipancarkan dari atom yang tereksitasi tepat dengan teori bohr yang menyatakan bahwa frekuensi garis spektrum sebanding dengan kuadrat "z."