Annisa Miftahul JannahDesi AfriantiDewi AngrainiNurul HanifahTeja Pratama Putra

KIMIA DASAR

Analisis Perkembangan Model Atom

Teori Atom

RutherfordDalton

Thomson

Mekanika Kuantum

Bohr

John Dalton

John Dalton (6 September 1766-1844) adalah seorang fisikawan dari Inggris, lahir di Eaglesfield. Ia terkenal dengan teori atom. Namun dia bukanlah orang yang pertama beranggapan bahwa semua objek material terdiri dari sejumlah besar partikel yang teramat kecil dan tak terusakkan yang disebut atom.

Pendapat ini sudah pernah diajukan oleh filosof Yunani kuno, Democritus (sekitar 360-370 SM). Hipotesa itu diterima oleh Epicurus (filosof Yunani lainnya), dan dikedepankan secara brilian oleh penulis Romawi, Lucretius dalam syairnya yang terkenal “De rerum natura” (Tentang hakikat benda).

Postulat Dasar Dari Teori Atom Dalton

1. Setiap materi terdiri atas partikel yang disebut atom.2. Unsur adalah materi yang terdiri atas sejenis atom.3. Atom suatu unsur adalah identik tetapi berbeda dengan atom unsur lain

(mempunyai massa yang berbeda).4. Senyawa adalah materi yang terdiri atas 2 atau lebih jenis atom dengan

perbandingan tertentu.5. Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dan tidak dapat diubah

menjadi atom lain melalui reaksi kimia biasa. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang (reorganisasi) atom-atom yang terlibat dalam reaksi tersebut.

Hipotesa Dalton tersebut kemudian hari terbukti ada teorinya yang perlu ditinjau kembali, walaupun begitu ia tetap dianggap sebagai Bapak Pencetus Teori Atom Modern, terlebih lagi karena teorinya tersebut mampu menerangkan Hukum kekekalan massa Lavoisier dan Hukum perbandingan tetap Proust.

Model Atom Menurut John Dalton

Model atom Dalton adalah gagasan tentang partikel materi yang menyatakan bahwa materi terdiri atas butiran-butiran yang sangat kecil, yaitu atom. Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur yang mempunyai sifat yang sama dengan unsur itu. Model atom dalton ini digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru.

Kelebihan Dari Teori Atom Dalton

Beberapa teori atom yang dinyatakan John Dalton memiliki beberapa kelebihan, diantaranya yaitu:

• Bahwa seperti kenyataannya, dua buah atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang sama maupun yang tidak sama dapat membentuk suatu molekul.

• Teori atom yang menyatakan bahwa atom-atom yang bersenyawa membentuk molekul mempunyai perbandingan tertentu, sehingga melahirkan hukum kekekalan massa Lavoiser (jumlah massa sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap).

• Memotivasi para ilmuwan yang lain untuk mengkaji lebih dalam tentang atom, sehingga muncullah teori-teori atom yang lebih lengkap

Kekurangan Dari Teori Atom Dalton

Dari teori-teori atom yang dinyatakan John Dalton selain memiliki kelebihan juga memiliki kekurangan, diantaranya yaitu:

• Menurut John Dalton atom merupakan bagian terkecil suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi, sedangkan pada kenyataannya atom masih dapat dibagi lagi menjadi sub-sub atom yang terdiri (proton, neutron, dan elektron) kenyataan ini dapat dibuktikan oleh Thomson melalui percobaannya.

• Dalam teori John Dalton belum dapat menjelaskan gagasan tentang inti atom seperti yang dinyatakan Rutherford, dari hasil percobaannya dengan menggunakan sumber partikel Alfa.

• Teori atom John Dalton belum bisa menjelaskan tentang adanya tingkat-tingkat energi (kulit-kulit) dalam atom, lintasan-lintasan stasioner dalam atom, dan pancaran atau penyerapan energi dari masing-masing lintasan dalam atom.

• Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi (hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik). Mereka adalah Sir Humphry Davy (1778-1892) dan Michael Faraday (1791-1867) yang membuktikan bahwa pendapat mereka lebih benar, mereka melakukan eksperimental perubahan kimia ketika arus listrik melewati larutan elektrolit, atau biasa disebut elektrolisis. Begitu menakjubkan, Faraday menemukan bahwa jumlah zat yang dihasilkan di elektroda-elektroda saat elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik. Pada tahun 1833, Faraday pun menemukan bahwa jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap (96,500 C). Hubungan ini disebut sebagai hukum elektrolisis Faraday. Berdasar pendapat temannya seorang ahli kimia, maka Ia menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, ada analog untuk kelistrikan. Ia pun memberi nama elektron pada satuan hipotetik ini. Sejak saat itu beberapa pernyataan teori atom Dalton pun gugur.

Kekurangan Dari Teori Atom Dalton

J. J. Thomson

Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson, eksperimen yang dilakukannya dengan menggunakan tabung sinar katode. Hasil eksperimennya menyatakan terdapat partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron. Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif elektron tersebut.

Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom Dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai teori atom Thomson. Pada tahun 1904, J. J. Thomson mengemukakan suatu model atom yang berbeda dengan teori atom Dalton.

Model Atom Thomson

Menurut Thomson, atom merupakan bola padat dan mempunyai muatan positif yang terbagi rata ke seluruh atom. Muatan ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang juga tersebar mengelilingi atom. Model atom Thomson disebut juga sebagai model puddding Thomson atau model roti kismis.

Kelebihan Model Atom Thomson

Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Kelemahan Model Atom Thomson

Belum ada bagian-bagian atom atau dengan kata lain tidak ada pemisahan antara elektron dan proton, karena kedua tersebar merata ke seluruh atom.

Kelebihan dan Kekurangan Atom Thomson

Rutherford

Atom yang bermuatan positif menjadi fokus Rutherford untuk dikaji. Eksperimen yang dilakukan Rutherford adalah menembakan partikel alpha pada sebuah lempeng tipis dari emas. Hasil pengamatan Rutherford adalah partikel alpha yang ditembakan ada yang diteruskan, dan ada yang dibelokkan.

Rutherford

Berdasarkan eksperimennya, dapat diketahui bahwa:

Masih ada ruang kosong didalam atom, dan ada partikel yang bermuatan positif (proton) dan negatif.

Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan yang berbentuk lingkaran atau elips

Model dan Teori Atom Rutherford

Muatan positif sebagai inti atom dan elektron bergerak mengengelilingi inti.

Teori Atom Rutherford:

• Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.

• Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.

• 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. maka ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Kelebihan Teori Atom Rutherford

• Bahwa atom memiliki inti atom yang bermuatan positif dan disekelilingnya terdapat elektron yang mengelilinya.

• Dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas.

• Jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditemukan.

• Sudah dapat menerangkan/menentukan bentuk lintasan elektron yang mengelilingi inti atom.

• Dapat menggambarkan gerak elektron disekitar inti.

• Elektron dapat bergerak dalam lintasan apapun, dari lintasan yang tak terhingga jumlahnya.

Kekurangan Atom Rutherford

• Model atom Rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.

• Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.

• Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom Hidrogen (H).

• Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengelilingi inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

Neils Bohr

Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom.

Model dan Teori Atom Bohr

Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan Planck, ΔE = hv.

Model dan Teori Atom Rutherford

4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau n h/2∏ dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan Planck.

Menurut model atom Bbohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelebihan Dan Kekurangan Teori Atom Bohr

• Kelebihan

Atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

• Kelemahan

Model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.

Sejarah Penemuan Teori Mekanika Kuantum

Teori Mekanika Klasik

Ilmuan yang berpengaruh yaitu Newton sehingga teori ini lebih dikenal dengan Hukum II Newton atau Hukum Gerak Newton.

Hukum ini menjelaskan pergerakan suatu materi baik translasi, rotasi ataupun vibrasi. Namun faktanya, teori ini gagal menjelaskan pergerakan elektron disebabkan oleh massa yang dimilikinya sangat kecil hingga dapat dianggap tidak berpengaruh (me = 9, 109. 10-31 kg).

Mekanika Kuantum

Teori Radiasi Benda Hitam

Menurut teorinya, benda hitam merupakan benda yang memiliki kemampuan untuk menyerap semua cahaya, sehingga radiasi dari benda hitam ini akan menghasilkan suatu spektrum warna yang kontinyu. Tetapi fakta eksperimen menyebutkan bahwa, radiasi benda hitam tidak menghasilkan spektrum cahaya yang terletak pada panjang gelombang pendek. Fakta ini berusaha dijelaskan melalui teori Hukum Pergeseran Wien dan Hukum Rayleig-Jeans. Tetapi ternyata, masih belum berhasil dengan baik.

Perilaku benda hitam baru dapat dijelaskan oleh hipotesis Max Plank yang dikolaborasikan dengan teori Einstein. Max plank menyebutkan bahwa benda hitam hanya mampu memancar atau menyerap radiasi elektromagnetik dalam ukuran atau paket-paket kecil sebesar hν.

Besarnya ukuran atau paket radiasi yang dihasilkan ini dikenal sebagai Kuantum. Sedangkan Einstein menyebutkan bahwa radiasi elektromagnetik mempunyai sifat sebagai partikel, partikel ini disebut foton.

Mekanika Kuantum

Dihasilkan suatu persamaan:

Teori Max Plank-Einstein ini dianggap sebagai tonggak dimulainya pemikiran Mekanika Kuantum.

Mekanika Kuantum

Teori atom yang menerapkan gagasan persamaan Max plank-Einstein ini yaitu Teori Atom Bohr. Menurut Bohr elektron bergerak dalam lintasan yang terletak pada tingkat energi tertentu yang disebut dengan orbit. Ia juga menyebutkan elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.

Proses perpindahan elektron dari satu lintasan ke lintasan yang lain disebut dengan eksitasi elektron. Peristiwa ini hanya bersifat sementara.

Masalah baru hadir ketika teori ini tidak dapat digunakan untuk atom yang ber-elektron banyak, selain itu Bohr juga tidak dapat menjelaskan mengapa elektron hanya terdapat pada tingkatan-tingkatan energi tertentu saja.

Mekanika Kuantum

Pada perkembangan selanjutnya, seorang ilmuan Fisika yang berasal dari Prancis “Louis de Brouglie” berusaha menjelaskan alasan tingkatan energi yang dimiliki elektron. Ia berpendapat bahwa jika cahaya yang merupakan gelombang memiliki sifat partikel seperti yang telah dijelaskan Max Plank-Einstein pada fenomena radiasi benda hitam, maka partikel juga dapat berperilaku seperti gelombang. Teori ini dikenal dengan nama “Dualisme Gelombang-Partikel”.

Berkenaan dengan “Dualisme Gelombang-Partikel” yang berlaku pada elektron, Werner Heisenberg ahli Fisika asal jerman berpendapat bahwa posisi dan momentum elektron tidak mungkin dapat ditentukan bersamaan dengan ketelitian tinggi. Pendapat ini kemudian dikenal dengan “Prinsip Ketidakpastian Heisenberg”. Prinsip inilah yang dijadikan dasar pemikiran munculnya Teori Mekanika Kuantum.

Mekanika Kuantum

Berkaitan dengan dualisme sifat elektron itu, Werner Heisenberg menyimpulkan suatu keterbatasan dalam menentukan posisi dan momentum elektron dalam atom, yang dikenal sebagai Asas Ketidakpastian (Uncertainty Principle) pada tahun 1927. Heisenberg merumuskan Asas Ketidakpastian di Institut Niels Bohr di Copenhagen, sambil berpikir membuat fondasi matematika untuk Teori Atom Mekanika Kuntum.

Dualisme gelombang-partikel menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang.

Mekanika Kuantum

Seperangkat Bilangan Kuantum

Bil. Kuantum Utama (n)

Bil. Kuantum Magnetik(m)

Bil. Kuantum Spin (s)

Bil. Kuantum Azimuth (l)

Menganalisis Hubungan Konfigurasi Elektron Dengan

Nomor Atom

Nomor Atom

Suatu atom memiliki sifat yang khas satu sama lain. Dengan penemuan partikel penyusun aton dikenal istilah nomor atom (Z). Nomor atom menyatakan jumlah proton, karena atom bersifat netral maka nomor atom juga menyatakan jumlah elektron. Penulisan lambang atom unsur menyertakan nomor atom dan nomor massa.

Konfigurasi Elektron

Dalam kimia kuantum, konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya. Sama seperti partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantum. Secara formal, keadaan kuantum elektron tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Menurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi.

Konfigurasi elektron menggambarkan penataan/susunan elektron dalam atom.

Dalam menentukan konfigurasi elektron suatu atom, ada 3 aturan yang harus dipakai, yaitu:

• Aturan AufbauPengisian orbital dimulai dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang tinggi. Elektron mempunyai kecenderungan akan menempati dulu subkulit yang energinya rendah.

• Aturan PauliAturan ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli pada tahun 1926 yang menyatakan “Tidak boleh terdapat dua elektron dalam satu atom dengan empat bilangan kuantum yang sama”.

• Aturan HundAturan ini dikemukakan oleh Friedrick Hund Tahun 1930 yang menyatakan “Elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan”.