Perkembangan Teori Atom

Demokritus Atom berasal dari kata “atomos” yang

berarti tidak dapat dibagi lagi. Konsep atom ini tidak didasari oleh eksperimen melainkan dengan pemikiran

Atom : bagian terkecil suatu elemen yang merupakan suatu partikel netral,dimana jumlah muatan listrik positif dan negatif sama.

MODEL ATOM

Jhon Dalton (1766-1844)J.J THOMSON ( 1910 )ERNEST RUTHERFORD ( 1911 )NIELS BOHR ( 1913 )

Mekanika Kuantum

Atom : bagian terkecil suatu elemen yang merupakan suatu partikel netral,dimana jumlah muatan listrik positif dan negatif sama.

MODEL ATOM

Jhon Dalton (1766-1844)J.J THOMSON ( 1910 )ERNEST RUTHERFORD ( 1911 )NIELS BOHR ( 1913 )

Mekanika Kuantum

ATOMATOM

TeoriAtom Dalton

1.Materi terdiri atas atom yang tak dapat dibagi lagi.2.Semua atom dari unsur kimia tertentu mempunyai massa yang sama begitu pula semua sifat lainnya.3.Unsur kimia lain akan memiliki jenis atom yang berbeda; terutama, massa atomnya yang berbeda.4.Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu tetap selama reaksi kimia.5.Suatu senyawa terbentuk dari unsur

ModelAtom Dalton

Berlaku Hukum Proust

Berlaku Hukum Kekalan Massa

Bagian terkecil Dari unsur

Tidak dapat berubahMenjadi atom lain

Dapat membentukmolekul

Gambar di atas menunjukkan model atom Dalton. model ini dianggap sebagai model atom ilmiah yang pertama kali ditemukan, karena dilandasi fakta temuan eksperimen, yakni hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (Proust).

JJ. THOMSON

Atom seperti bola yg mengandung muatan positif tersebar secara merata di seluruh volume bola. Elektron yg bermuatan negatif berkeliaran di dalam bola yg bermuatan positif.

_ +

+++

+

+

+

+

+

+_

__

__

_

_

_ _

2 x 10-8 cm

ERNEST RUTHERFORD

Bagian luar dibatasi elektron sedangkan bagian tengah terdapat inti bermuatan positif.

Terdapat gaya tarik-menarik antara inti dan elektron

Bukti : penembakan lempeng logam dengan sinar radioaktif zat polonium, tampak ada peristiwa hamburan.

Diagram Percobaan Rutherford

Asumsi Rutherford:

• Partikel alpa dan inti emas berukuran sangat kecil

• Partikel alpa dan inti emas bermuatan positif

• Gaya listrik sebanding dengan 1/r2 menyebabkan partikel alpa terhambur

+

Model Rutherford

Gerak Elektron seperti model gerak planet

Model Atom Rutherford

• Atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh elektron• Inti bermuatan positif dan sebagian besar massa

terkonsentrasi pada inti• Jarak antara inti atom dengan elektron yang mengelilingi

relatif jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran inti• Dalam reaksi kimia hanya komposisi elektron-elektron

bagian luar saja yang mengalami perubahan sedang bagian inti tidak

• Karena inti bermuatan positif sedang elektron bermuatan negatif maka terdapat gaya elektrostatik yang bertindak sebagai gaya sentripental terhadap elektron

Kelemahan Teori Atom Rutherford

• Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom (energi elektron berkurang, jari-jari lintasan berkurang dan elektron jatuh ke inti)

• Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen

Model Atom Bohr

NIELS BOHR

• Hampir sama dgn Rutherford,berbeda dalam hal lintasan

1. Elektron dlm gerakannya mengelilingi inti hanya mungkin

apabila memiliki momentum sudut sebesar :nL n = bil kuantum dasar

= kons Planck 6,626x10-34 Js2. Elektron-elektron bergerak dlm lintasan stasioner tanpa memancarkan energi

3. Elektron dpt pindah dari satu ke lintasan lain sambil memancarkan atau menyerap energi berupa gelombang elektromagnetik sebesar

fhE E = Perbedaan energi ke-2 lintasan

f = frek gel elma

The Bohr Atom

Terdapat gaya Coulumbdan gaya sentripental

cs FF 2

22

r

ek

r

vm

v

ekrvm

2

rvm Momentum sudut elektron

2

2

221

r

ek

r

qqkFcoulumb

cs FF

r

ekmv

22

2

22

r

ek

r

vm

qVEp

eq

r

ekvmEk

22

2

1

2

1

r

ekEp

2

r

ekeEp )(

r

ek

r

qkV

r

keE

2

2

kp EEE

r

keE

2

2

Tanda negatif menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektron dari lintasan stasionernya diperlukan energi. Elektron pada

atom menempati lintasan stasioner tertentu yang disebut kulit atom.

L

N

M

K

Tentukan hubungan energi yang dimiliki elektron pada kulit L dengan energi yang

dimiliki elektron pada kulit K! Kesimpulanapa yang Anda peroleh?

Elektron dapat pindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Jika elektron pindah dari orbit (lintasan) yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam maka elektron akan melepaskan energi sebesar . Jika elektron pindah dari yang lebih dalam ke orbit yang lebih luar maka elektron akan menyerap energi sebesar

fh

fh

Misalkan elektron berpindah dari kulit m ke kulit n

nm EEfh

mm r

ke

r

kech

22

22

mn rr

kech

11

2

2

22

111

mnR

mn rrhc

ke 11

2

1 2

Persamaan ini mirip dengan rumus Rydberg (spektrum atom hidrogen)

Orbit-orbit yang diperkenankan ditempati elektron adalah orbit-orbit yang momentum sudutnya

merupakan kelipatan bulat 2

h

2

hnmvr

n = nomor kulitK n=1L n=2

dst

Persamaan jari-jari orbit elektron

2

hnmvr

222

222

42 rm

hnvatau

mr

nhv

r

ekmvEk

22

2

1

2

1

22

22

4 kem

hnr

r

ke

rm

hnm

242

1 2

222

22

22

22

4 kem

hnrn

Persamaan energi elektron pada satu orbit

r

keEn 2

2

22

4224

2

1

hn

emkEn

eVn

En 2

6,13

JeV

Jsh

Je

Kgm

SIk

19

34

19

31

9

106,11

10662,6

106,1

101,9

)(109

14,3

Kelemahan Model Atom Bohr

• Lintasan elektron yang mengelilingi inti ternyata sangat rumit, lintasannya bukan berupa lingkaran saja

• Hanya menerangkan model atom hidrogen saja, sedang untuk atom elektron banyak mempunyai perhitungan sangat sukar

• Tidak dapat menrangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom, hal ini dapat diterangkan oleh Zeeman (efek zeeman)

• Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik

The Bohr Atom

F k(Ze)(e)

r2ma m

v2

r

kZe2

rn2

mv2

rn

L mvrn nh

2

v nh2mrn

rn kZe2 4 2mrn

2

n2h2

rn n2h2

4 2mkZe2

The Bohr Atom

r1 0.52910 10

rn n2

Zr1

PE eV kZe2

r

En 12

mv2 kZe2

rn

En 2 2Z 2e4mk2

n2h2

E1 13.6 eV

Model Mekanika Kuantum

Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger, seorang ilmuwan dari Austria, mengemukakan teori atom yang disebut teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang. teori tersebut dapat diterima para ahli hingga sekarang.

Teori mekanika kuantum mempunyai persamaan dengan teori atom Niels Bohr dalam hal tingkat-tingkat energi atau kulit-kulit atom, tetapi berbeda dalam hal bentuk lintasan atau orbit tersebut. dalam teori atom mekanika kuantum, posisi elektron adalah tidak pasti. hal yang dapat ditentukan mangenai keberadaan elektron di dalam atom adalah daerah dengan peluang terbesar untuk menemukan elektron tersebut. daerah dengan peluang terbesar itu disebut orbital. gambaran sederhana dari model atom mekanika kuantum seperti di bawah ini

I N T IBagian Atom :

Elektron Proton Netron

Jumlah proton (Z) sama dgn jumlah elektronJumlah netron (N)Jumlah Nukleon A = Z + N

atau

Jenis-jenis atomIsotop : Jumlah proton sama tapi netron berbeda

Ex. deutrium ( 1H2 ) dan tritium (1H3 )

Isobar : Jumlah Nukleon sama

Ex. 1H3 dan 2H3

Isoton : Jumlah Netron sama

Ex 1H3 dan 2H3

MUATAN DAN MASSA BAGIAN ATOMMUATAN DAN MASSA BAGIAN ATOM

►Muatan Elektron : 4,8 x 10Muatan Elektron : 4,8 x 10-8-8 eV eV►Massa 1 elektron : 9,1 x 10Massa 1 elektron : 9,1 x 10-28-28 gram gram►Muatan 1 proton : muatan 1 elektronMuatan 1 proton : muatan 1 elektron►Massa 1 proton : 1,67 x 10Massa 1 proton : 1,67 x 10-24-24 gram gram►Muatan 1 netron : 0Muatan 1 netron : 0►Massa 1 netron : massa 1 protonMassa 1 netron : massa 1 proton

RADIOAKTIFRADIOAKTIF

Inti Radioaktif : Unsur inti atom yg mempunyai Inti Radioaktif : Unsur inti atom yg mempunyai sifat memancarkan salah satu partikel alfa, sifat memancarkan salah satu partikel alfa, beta atau gamma.beta atau gamma.

Sejarah :Sejarah :- 1896 Becquerel : Senyawa uranium yg memancarkan sinar 1896 Becquerel : Senyawa uranium yg memancarkan sinar

tampak yg dpt menembus bahan yg tdk tembus cahaya serta tampak yg dpt menembus bahan yg tdk tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi.mempengaruhi emulsi fotografi.

- 1896 Marie Curie : Bahwa inti uranium memancarkan suatu 1896 Marie Curie : Bahwa inti uranium memancarkan suatu aprtikel.aprtikel.

SINAR ALFA• Partikel yg terdiri dr 4 buah nukleon i.e 2 proton dan 2

netron Inti HeliumSifat :

1. Daya tembus di udara 4 cm,tdk tembus kertas.2. Partikel alfa tidak mengalami pembelokan karena massa

partikel alfa lebih besar dr massa elektron.3. Hubungan antara energi dan jarak tembus :

E = 2,12 x R2/3

SINAR BETA• Mrpkn partikel yg dilepas atau terbentuk pd suatu nekleon

inti,dpt berupa elektron bermuatan negatif (negatron),elektron bermuatan positif (positron) atau elektron cupture (penangkapan elektron).

Sifat :1. Daya tembus 100 X partikel alfa.2. Menyebabkan atom yg dilewati terionisasi.3. Energi 0,01 MeV – 3 MeV,hub energi dan jarak tembus :

R = 0,543 E – 0,160

NETRON• Mrpkn partikel tdk bermuatan listrik yg dihslkan dlm reaktor nuklir, tidak menimbulkan

ionisasi,namun menghasilkan energi.Pengurangan energi netron melalui interaksi dgn inti atom :1. Peristiwa hamburan (scattering).2. Reaksi inti (masuknya netron kedlm inti sehingga terbentuk sebuah inti yg berisotop.3. Reaksi fisi ( netron diserap inti,sehingga terbentuk 2 inti menengah dan beberapa netron serta energi )4. Peluruhan Inti (inti yg terbentuk akan melepaskan salah satu partikel alfa, proton, deutron atau triton).

Untuk pengobatan tumor dngan cairan Boron yg ditembak dgn netron.

PROTON• Inti suatu zat yang bermuatan positif. Dalam radioterapi untuk menghancurkan kelenjar

hipofisis.

SINAR GAMMASINAR GAMMAMerupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa Merupakan hasil disintegrasi inti atom yg memancarkan sinar alfa dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian dan terbentuk inti baru dgn tingkat energi agak tinggi,kemudian transisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gammatransisi ke tingkat energi yg lbh rendah dgn memancar sinar gamma

Inti mula2 1,48 MeV (27Co60) Inti baru 1,31 MeV

Inti 1,17 MeV

Jika menembus lapisan materi setebal X maka intensitas akan berkurangXeII 0

Waktu paruh :

2ln

21 t

SINAR X• Timbul karena ada perbedaan potensial arus searah yg besar

diantara kedua elektroda dlm sebuah tabung hampa,berkas elektron akan dipancarkan dari katoda ke anoda

A K

Perbedaaan tegangan katoda dan anoda 20 KeV – 100 KeV

Sifat sinar X :1. Menghitamkan pelat film2. Mengionisasi gas3. Menembus berbagai zat4. Menimbulkan fluorosensi5. Merusak jaringan

IONISASI• Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif karena energi radiasi

Jenis Radiasi1.Tidak menimbulkan radiasi

a. Sinar Ultra Ungub. Sinar infra merahc. Gelombang Ultrasonic

2. Menimbulkan ionisasia. Sinar Alfab. Sinar Betac. Sinar Gamad. Sinar Xe. Proton

Radiasi PengionRadiasi sinar-X atau sinar Gamma

Satuan dosis dlm radiasi pengion- 1 Roentgen : Banyaknya radiasi sinar-X atau Gamma yg menimbulkan ionisasi diudara pd 0,001293 grm udara sebanyak 1 satuan elektrostatis- Satuan rap (Roentgen area product) : radiasi sinar-X/gamma yg menge- nai area tertentu, 1 rap = 100 R cm2.- 1 rad : dosis penyerapan energi radiasi sebanyak 100 erg bagi setiap gram jaringan, 1 rad = 100 erg/g = 0,01 Joule/Kg jaringan.- 1 Gy (Gray) : dosis radiasi apa saja yg menyebabkan penyerapan energi 1 Joule pada 1 Kg penyerap. 1 Gy = 1 J/Kg

= 107 erg/Kg = 100 rad

Hubungan antara rad dan RoentgenRad = R x 0,87 x F, F = faktor yg nilainya tergantung pd enrgi radiasi1 Rad = 2,58 x 10-4 Coulomb/Kg udara

RBE( Rad biological Effectiveness) Perbandingan dosis sinar-X 250 KV dgn dosis radiasi lain yg memberikan efek biologis samaMisal : efek biologis dr 100 rad suatu radiasi sama dengan 300 rad 250 KV

sinar X,maka RBE suatu radiasi ialah 3.

REM( Rad Equivalent man )

Merupakan suatu unit untuk menyatakan banyaknya ekivalen dosis yg didefinisikan sebagai rad dikalikan faktor kualitas dr radiasi.

Dosis dalam rem = dosis dlm rad x RBE

Satuan rem diipakai dlm proteksi radiasi sedang RBE dlm radioteraphi

EFEK BIOLOGIS YG DITIMBULKAN OLEH RADIASI PENGION

• Dibagi menjadi 2 macam berdasar kerusakan sel:

1. Efek somatis

Terdapat 2 efek yg merusak :

a. Efek ionisasi

Pd sel yg terionisasi akan memancarkan elektron pd struktur ikatan kimia sehingga molekul2 akan terpeceh dan terjadi kerusakan sel.

b. Efek Biokimia’

Jaringan sebagian besar air,radiasi pengion menyebabkan air terpecah menjadi ion H+ dan OH- serta atom netal H dan OH

yg reaktif,jaringan terpecah ini menyebabkan kerusakan jaringan.

Berkaitan dgn besar radiasi yg diabsorpsi dan respon jaringan thdp absorpsi.

2. Efek genetik

EFEK SOMATISEFEK SOMATIS Terhadap kulitTerhadap kulit

1. 1. Timbul peradangan kulit akut.Timbul peradangan kulit akut.

2. Late effect dari dermatitis akut.2. Late effect dari dermatitis akut. Terdapat mataTerdapat mata

1. Menimbulkan keratitis.1. Menimbulkan keratitis.

2. Menimbulkan katarak pd penyinaran 400-500 rad.2. Menimbulkan katarak pd penyinaran 400-500 rad. Terhadap alat kelamin.Terhadap alat kelamin.

1. Dosis 600 rad menimbulkan sterilisasi.1. Dosis 600 rad menimbulkan sterilisasi.

2. Dosis rendah menimbulkan kelainan pd keturunan.2. Dosis rendah menimbulkan kelainan pd keturunan.

3. Pada wanita hamil menimbulkan kematian janin atau kelainan3. Pada wanita hamil menimbulkan kematian janin atau kelainan.. Terhadap paru-paruTerhadap paru-paru

Batuk, sesak nafas dan nyeri dada.Batuk, sesak nafas dan nyeri dada. Terhadap tulangTerhadap tulang

Menghambat pertumbuhan tulang dan osteoporosisMenghambat pertumbuhan tulang dan osteoporosis.. Terhadap syarafTerhadap syaraf

Timbul mielitis dan degenerasi jaringan otak.Timbul mielitis dan degenerasi jaringan otak.