Assalamualaikum

TEORI ATOM

DOSENDR. MAWARDI, M.Si

MIMI HERMANPUSWITA SEPTIA USMAN

SAKDIMAHANNISA USH SHOLIHAH

Democritus proposes

the 1st atomic theory

460 – 370 BC

History of the Atom - Timeline Antoine Lavoisier

makes a substantial number of

contributions to the field of Chemistry

1766 – 1844

John Dalton proposes his

atomic theory in 18031743 – 1794

0

1856 – 1940

J.J. Thomson discovers the electron and proposes the Plum Pudding Model in 18971871 – 1937

Ernest Rutherford performs the Gold Foil Experiment in 1909

1885 – 1962

Niels Bohr proposes the Bohr Model in

19131887 – 1961

Erwin Schrodinger describes

the electron cloud in

1926

1891 – 1974

James Chadwick

discovered the neutron in in 1932

1700

s18

00s

1900

s

Click on picture for more information

Democritus(460 BC – 370 BC)

• Semua materi terdiri dari atom yang kecil, keras, tidak dapat dibagi, tidak dapat dihancurkan, berbentuk dan berukuran berbeda

• Terdapat ruang kosong diantara atom-atom

• Atom berwujud padat• Atom bersifat homogen dan tidak

punya struktur internal• Atom memiliki bentuk, ukuran da

berat yang berbeda• Berdasarkan Observasi pada

pasir yang terdapat di pantaiImage taken from: https://reich-

chemistry.wikispaces.com/T.+Glenn+Time+Line+Project

John Dalton (1766 – 1844)

1. Materi terdiri dari partikel kecil disebut ATOM2. Atom tidak bisa dihancurkan. Pada reaksi kimia, atom ditata ulang tetapi

tidak dipecah3. Pada unsur murni, atom identik pada massa dan sifatnya4. Atom yang berbeda memiliki massa dan sifat yang berbeda5. Ketika atom dari unsur yang berbeda dikombinasikan membentuk

senyawa, terbentuk senyawa baru dengan perbandingan bulat dan sederhana

1. HUKUM KEKALAN MASSA2. HUKUM PERBANDINGAN TETAP

1. Ketidakterpisahan atom terbukti salah, karena, atom dapat dibagi lagi menjadi proton, neutron dan elektron.

2. Atom-atom dari unsur yang sama tidak sama dalam segala hal dan unsur yang berbeda juga tidak berbeda dalam segala hal. Hal ini ditunjukkan dengan adanya isotop dan isobar.

3. Unsur yang berbeda tidak selalu bergabung dalam rasio nomor sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa contohnya C12H22O11

4. Teori ini gagal untuk menjelaskan keberadaan alotrop. Perbedaan sifat arang, grafit, berlian tidak dapat dijelaskan karena ketiganya terdiri dari atom yang sama yaitu karbon.

KELEMAHAN

J.J. Thomson (1856 – 1940)

1. Atom bukan sebagai partikel terkecil dari suatu benda

2. Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat muatan listrik positif dan negative yang tersebar merata di seluruh bagian seperti roti kismis

3. Pada atom netral jumlah muatan listrik negatif sama dengan jumlah muatan listrik positif

4. Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan dengan masa atom

EKSPERIMENT

Sinar katoda tersusun dari partikel-partikel yang bermuatan listrik, energetic (memiliki energi kinetik). Partikel ini adalah penyusun (building block) materi DAN partikel dasar

(fundamental particle) yang disebut ELECTRON

KELEMAHAN

Tidak dapat menjelaskan kedudukan elektron dalam atom.

Tidak dapat menjelaskan fenomena elektron lepas jika diberi energi seperti tegangan listrik.

Ernest Rutherford (1871 – 1937)

-

-

-

1. Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif, dimana masa atom hampir seluruhnya berada pada inti atom.

2. Muatan listrik negatif ( elektron ) terletak sangat jauh dari inti.

3. Untuk menjaga kestabilan jarak muatan listrik negatif terhadap inti, maka muatan listrik negatif senantiasa bergerak mengelilingi inti.

EKSPERIMENT

Sinar alfaDiteruskan

Dibelokkan

Dipantulkan

Atom Logam

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :

1. Karena muatan listrik elektron berlawanan jenis dengan muatan listrik inti atom, sehingga elektron mengalami gaya tarik inti atom berupa gaya elektrost atau gaya coulumb sebesar

Dimana :Fc : Gaya Coulumb ( N ) e : muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) Cεo : permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 ) r : jarak elektro terhadap inti ( meter )

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :

2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal sebagai gaya penyeimbang, sebesar :

Dimana : Fs = gaya sentrifugal (N)m = massa elektron (9,1 x 10-31 )v = kelajuan gerak elektron (m.s-1 )

KELEMAHAN

1. Teori atom Rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.

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

3. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

4. 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.

Niels Bohr (1885 – 1962)

1. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

2. Elektron yang bergerak tidak melepas dan tidak menyerap energi.

3. Elektron bergerak pada lintasan tertentu dan lintasannya diberi nomor 1, 2, 3, ….. Dan diberi lambang K, L, M, …..

4. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain dengan cara melepas dan menyerap energi.

ATOMIC THEORY 2008 BY FARID 19

n3

+ n2n1E1E2E3

M L K

E1 < E2 < E3Gambar Model Atom

Niels-Bohr

Besarnya energi yang diperlukan atau dipancarkan sebesar :

h = tetapan Planck = 6,6.10-34 Jsf = frekuensi foton (Hz)c = cepat rambat cahaya = 3.108 m/s λ = panjang gelombang foton (m)

KELEMAHAN

• Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.

• Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah.

• Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.

• Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra. • Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis

spektra yang baik. • Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.

• Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi empiris dari 4 garis spektrum atom hidrogen.

R = konstanta Ryberg

• Setelah Balmer, banyak ahli fisika ygberhasil melakukan percobaan, shg tersusunlah formulasi deret-deret sbb:

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )

2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)

3. Deret Paschen (Deret inframerah I)

4. Deret Brackett(Deret inframerah II)

5. Deret Pfund (Deret inframerah III)

Hipotesis de BroglieHipotesis de Broglie

Azaz ketidakpastianAzaz ketidakpastian(Werner Heisenberg)(Werner Heisenberg)

Teori Atom Mekanika Teori Atom Mekanika KuantumKuantum

(Erwin Schrodinger)(Erwin Schrodinger)

““Jika cahaya memiliki sifat pertikel, maka Jika cahaya memiliki sifat pertikel, maka partikel juga memiliki sifat gelombang.”partikel juga memiliki sifat gelombang.”

““Tidaklah mungkin menentukan posisi dan Tidaklah mungkin menentukan posisi dan momentum suatu elektron secara momentum suatu elektron secara

bersamaan dengan ketelitian tinggi.”bersamaan dengan ketelitian tinggi.”

““Tidaklah mungkin menentukan posisi dan Tidaklah mungkin menentukan posisi dan momentum suatu elektron secara momentum suatu elektron secara

bersamaan dengan ketelitian tinggi, bersamaan dengan ketelitian tinggi, namun yang dapat di tentukan hanyalah namun yang dapat di tentukan hanyalah kebolehjadian (probability) menemukan kebolehjadian (probability) menemukan

elektron.”elektron.”

MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG

DASAR MEKANIKA

GELOMBANG

Dualisme partikel materi de Broglie (1924)

Persamaan gelombang Schrodinger (1927)

Prinsip ketidakpastian oleh Heisenberg (1927).

MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG

TEORI ATOM MEKANIKA GELOMBANG

• Elektron berada di daerah yang disebut orbital (awan elektron)

Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama

atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub

kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital.

BILANGAN KUANTUM

Orbital atom umumnya dideskripsikan sebagai fungsi gelombang dengan bilangan kuantum n, l, m yang berkorespondensi dengan energi, momentum sudut, dan arah momentum sudut pasangan elektron secara berurutan.

Tiap-tiap orbital ditentukan oleh sehimpunan bilangan kuantum yang unik yang secara maksimal hanya dapat menampung dua elektron

• n : bilangan kuantum utama menunjukkan tingkat energi elektron; kadang-kadang disebut kulit atom, nilainya selalu positif ; 1,2,3,…

• l : bilangan kuantum azimut menggambarkan momentum angular/sudut elektron; nilainya dari 0 – (n-1): 0, 1, 2, 3, ….(n-1)

Nama Kulit K L M N O

Bilangan kuantum utama (n) 1 2 3 4 5

Gabungan bilangan kuantum n dan l menunjukkan keadaan atomik

Hubungan n dan l

Orbital s maksimal diisi oleh 2 e p 6 e

d 10 ef 14 e

Nama sub kulit s p d f

Bilangan kuantum azimut (l) 0 1 2 3

l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 l = 4n = 1n = 2 n = 3 n = 4

1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d

• Bilangan kuantum magnetik (m) menunjukkan arah dari momentum sudut

elektron terhadap intiNilai : - l sampai +lHubungan l dan m

Bilangan kuantum azimut

nama orbital

Bilangan kuantum magnetik

Jumlah orbital

0 s 0 1

1 p -1,0,+1 3

2 d -2,-1,0,1,2 5

3 f -3,-2,-1,0,1,2,3 7

• Bilangan kuantum spin menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunyaDalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2.

BENTUK ORBITAL

BENTUK ORBITAL

KONFIGURASI ELEKTRON

• Konfigurasi elektron adalah susunan seluruh elektron yang dimiliki oleh suatu atom di dalam orbital

• Konfigurasi elektron ini disusun berdasarkan bilangan kuantumnya

Jumlah kandungan elektron pada setiap sub kulit

Tingkat energi n

Kandungan elektron Jumlah e tiap

tingkat n

Jumlah e sampai

tingkat ns p d f

1 2 2 2

2 2 6 8 10

3 2 6 10 18 28

4 2 6 10 14 32 60

PRINSIP AUFBAU• Elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan

tingkat energi terendah• Orbital yang memenuhi tingkat energi yang

paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya

• Atom C : mempunyai 6 elektron,

konfigurasinya 1s2 2s2 2p2

PRINSIP PAULI• Tidak mungkin di dalam atom terdapat 2

elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama.

• Hal ini berarti, bila ada dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik yang sama, maka bilangan kuantum spinnya harus berlawanan.

PRINSIP HUNDCara pengisian elektron dalam orbital pada suatu

sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron

Contoh:

Atom C dengan nomor atom 6, berarti memiliki 6 elektron dan cara Pengisian orbitalnya adalah:

Berdasarkan prinsip Hund, maka 1 elektron dari lintasan 2s akan berpindah ke lintasan 2pz, sehingga sekarang ada 4 elektron yang tidak berpasangan. Oleh karena itu agar semua orbitalnya penuh, maka atom karbon berikatan dengan unsur yang dapat memberikan 4 elektron. Sehingga di alam terdapat senyawa CH4 atau CCl4,

TERIMA KASIH