ATOMPresentasi Fisika

• Atom merupakan partikel paling kecil yang masihmempunyai sirat unsur. Menurut para ahli fisika, jari-jari suatu atom sekitar 3-15 nm(1nm = 10⁻⁹ meter). Belum ada alat yang dapat memperbesar atom sehingga dapat diamati secara jelas.

• Para ahli membuat perkiraan gambaran mengenaiatom berdasarkan data eksperimen dan kajianteoretis yang dilakukannya. Perkiraan tentanggambaran atom tersebut dinamakan model atom. Itulah sebabnya mengapa model atom telahbeberapa kali mengalami perubahan sesuai denganperkembangan ilmu pengetahuan

• Garis besar

•Model Teori Atom

•Teori Atom DaltonTeori atom pertama kali dikemukakan oleh John Dalton

pada tahun 1803. Berdasarkan penelitiannya Dalton menyatakan hal-hal sebagai berikut:

a. Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapatdibagi lagi.

b. Atom suatu unsur sama segala sifatnya, sedangkanatom dari unsur yang berbeda memiliki massa dansifat yang berbeda pula.

c. Senyawa terbentuk bila atom bergabung satu samalain.

d. Reaksi kimia hanya melibatkan penata ulanganatom-atom sehingga tidak ada atom yang berubahakibat reaksi kimia.

e. Atom-atom dari unsur-unsur yang berlainanmelakukan ikatan dengan perbandingan angkasederhana.

Kelemahan dari teori ini adalah tidak dapatmenerangkan adanya proton, neutron, dan elektron.

•Teori atom J.J. Thomson Model atom selanjutnya dikemukakan oleh J.J.

Thomson pada tahun 1897. Dalam teorinya

Thomson menyatakan hal-hal sebagai berikut:

a. Atom merupakan bola padat bermuatan

positif dengan elektron terbesar di

permukaannya sehingga teori ini juga banyak

dikenal sebagai teori roti kismis.

b. Secara keseluruhan atom bersifat netral.

Kelemahan dari teori ini adalah tidak

menyatakan gerakan elektron dalam atom.

•Teori atom RutherfordModel atom dikemukakan oleh Ernest Rutherford

pada tahun 1920. Pada teorinya, pernyataanyang dikemukakan yaitu:

a. Atom tersusun dari inti atom yang bermuatanpositif (sebagai pusat massa) dan elektron-elektron bermuatan negatif yang beredarmengelilingi inti.

b. Inti atom bermuatan positif karena mengandungproton. Atom bersifat netral karena jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti.

c. Sebagian besar volume atom merupakan ruangkosong. Hampir semua massa atom positifberpusat pada inti atom yang sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10⁻⁹ m sedangkan jari-jari intiatom sekitar 10⁻¹⁵ m.

• Kelemahan dari teori ini adalahbertentangan dengan hukum fisika klasikyang menyatakan materi yang bergerakakan kehilangan energi dalam bentukgelombang elektromagnetik.

• Elektron adalah materi, sehingga ketika iabergerak mengelilingi inti atom, elektron akankehilangan energi, akibatnya semakin lama energi elektron semakin habis dan akhirnyajatuh ke inti. Jika elektron jatuh ke inti, berartiatom hancur. Padahal kenyataannya tidakdemikian.

•Teori atom Niels BohrMemperbaiki kelemahan Rutherford dengan mendasarkan

pada teori atom Rutherford dan teori kuantum, dalamteorinya Niels Bohr menyatakan bahwa:

1. Elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan stasionerdengan tingkat energi tertentu tanpa disertaipemancaran atau penyerapan energi. Lintasan inidisebut kulit atom, yaitu orbit berbentuk lingkaran denganjari-jari tertentu. Tiap lintasan ditandai dengan satubilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n) mulai dari 1, 2, 3 dan seterusnya dan diberi lambang K, L, M, dan seterusnya.

2. Elektron dapat berpindah dari lintasan berenergi rendah(lintasan lebih dalam) ke lintasan berenergi lebih tinggi(lintasan lebih luas) dengan menyerap energi darilingkungannya. Sebaliknya, elektron-elektron berpindahdari lintasan lebih luar ke lintasan lebih dalam, maka akanmelepaskan energi.

Dalam model atom Bohr dikenal istilah-istilah:

a. Konfigurasi elektron Yaitu susunan elektron padamasing-masing kulit. Konfigurasi elektron dinyatakandengan nomor atom unsur atau jumlah elektrondalam atom unsur tersebut.

b. Elektron valensi Yaitu elektron pada kulit terluar. Susunan elektron valensi sangat menentukan sifat-sifat kimia suatu atom dan berperan penting dalammembentuk ikatan dengan atom lain.

Kelemahan dari teori ini adalah hanya berhasilmenjelaskan spektrum gas hidrogen dan spesi lain berelektron tunggal seperti He dan Li, sedangkan ion berelektron banyak tidak dapat dijelaskan denganmodel atom ini.

•Model atom mekanika

gelombang

a. Berdasarkan hipotesis Louis de Broglie (prinsip

dualisme gelombang), Heisenberg mengemukakan

prinsip ketidakpastiannya bahwa kedudukan

elektron di sekeliling inti adalah kebolehjadian untuk

mendapatkan elektron disebut orbital.

b. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh

Erwin Schrodinger.

•Konfigurasi Elektron

Dalam penulisan konfigurasi elektron dan diagram

orbital perlu berlandaskan pada tiga prinsip utama

yaitu prinsip aufbau, aturan Hund dan aturan penuh

setengah penuh.

•Asas Aufbau

Azas Aufbau menyatakan bahwa :“Pengisian elektrondimulai dari subkulit yang berenergi paling rendahdilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggienerginya”. Dalam setiap sub kulit mempunyaibatasan elektron yang dapat diisikan yakni :

Subkulit s maksimal berisi 2 elektron

Subkulit p maksimal berisi 6 elektron

Subkulit d maksimal berisi 10 elektron

Subkulit f maksimal berisi 14 elektron

Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan

pengisian (kofigurasi) elektron mengikuti tanda

panah pada gambar berikut!

Konfigurasi elektron dalam atom selain diungkapkan

dengan diagram curah hujan, seringkali

diungkapkan dalam diagram orbital. Ungkapan

yang kedua akan bermanfaat dalam menentukan

bentuk molekul dan teori hibridisasi.

Yang harus diperhatikan dalam pembuatan diagram

orbital :

1. Orbital-orbital dilambangkan dengan kotak

2. Elektron dilambangkan sebagai tanda panah

dalam kotak

3. Banyaknya kotak ditentukan berdasarkan bilangan

kuantum magnetik

4. Untuk orbital-orbital yang berenergi sama

dilambangkan dengan sekelompok kotak yang

bersisian, sedangkan orbital dengan tingkat

energi berbeda digambarkan dengan kotak

yang terpisah.

5. Satu kotak orbital berisi 2 elektron, satu tanda

panah mengarah ke atas dan satu lagi

mengarah ke bawah. Pengisan elektron dalam

kotak-kotak orbital menggunakan aturan Hund.

•Aturan Hund

Friedrich Hund (1927), seorang ahli fisika dari

Jerman mengemukakan aturan pengisian

elektron pada orbital yaitu :

“orbital-orbital dengan energi yang sama, masing-

masing diisi lebih dulu oleh satu elektron arah

(spin) yang sama dahulu kemudian elektron

akan memasuki orbital-orbital secara urut

dengan arah (spin) berlawanan atau dengan

kata lain dalam subkulit yang sama semua orbital

masing-masing terisi satu elektron terlebih

dengan arah panah yang sama kemudian sisa

elektronnya baru diisikan sebagai elektron

pasangannya dengan arah panah sebaliknya”.

• Pada pengisian diagram orbital unsur S padakonfigurasi 3p4, 3 elektron diisikan terlebih dahuludengan gambar tanda panah ke atas baru sisanya 1 elektron digambar dengan tanda panah ke bawah.

•Aturan Penuh

Setengah Penuh

Aturan ini menyatakan bahwa : “suatu elektron

mempunyai kecenderungan untuk berpindah orbital

apabila dapat membentuk susunan elektron yang

lebih stabil.....untuk konfigurasi elektron yang

berakhiran pada sub kulit d berlaku aturan penuh

setengah penuh. Perhatikan contoh di bawah ini :

24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

menjadi

24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

•Penentuan Periode dan

Golongan Suatu UnsurPeriode ditentukan oleh kulit terbesar electron

tersebut.

24Cr = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Nomor kulit terbesarnya adalah 4 (dalam 4s1) makaCr terletak dalam periode 4

Bila subkulit terakhirnya pada s atau p makadigolongkan dalam golongan A

(utama) sedangkan bila subkulit

terakhirnya pada d maka

digolongkan dalam

golongan B (transisi).

•Bilangan Kuantum

Bilangan Kuantum

untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam

atom, digunakan 4 bilangan kuantum.

1. Bilangan kuantum utama (n)

2. Bilangan kuantum azimuth (l)

3. Bilangan kuantum magnetic (m)

4. Bilangan kuantum spin (s)

•Bilangan kuantum utama

menggambarkan lintasan elektron atau tingkat energi

utama yang dinotasikan dengan n. Semakin besar

nilai n, semakin besar pula nilai rata-rata energi kulit

tersebut. Karena semakin jauh letak elektron dari inti

atom, energinya semakin besar. Dengan kata lain,

semakin besar nilai n, letak elektron semakin jauh dari

inti atom. Lintasan tersebut dalam konfigurasi

elektron dikenal sebagai kulit.

•Bilangan Kuantum Azimut

menggambarkan subkulit atau subtingkat energi

utama yang dinotasikan dengan l.

Bilangan kuantum azimut menentukan bentuk orbital

dari elektron. Notasi huruf digunakan untuk

menunjukkan pelbagai nilai l.

•Bilangan kuantum magnetik

menyatakan orientasi orbital dalam subkulit yang

dinotasikan dengan m. Dengan demikian, setiap

orbital dalam subkulit tertentu dapat dibedakan

orientasi orbitalnya dengan bilangan magnetik.

Bilangan magnetik dinyatakan dengan bilangan

bulat. Perhatikan Tabel 1.2 berikut. Nilai = 0 sampai

(n-1)

•Bilangan kuantum spinmenggambarkan arah rotasi atau putaran elektron

dalam satu orbital yang dinotasikan dengan s.

Karena hanya ada 2 arah putaran yang mungkin

yaitu searah jarum jam dan berlawanan arah jarum

jam, maka setiap orbital memuat 2 elektron dengan

arah rotasi yang berlawanan. Arah rotasi pertama

ditunjukkan ke atas dengan notasi s = +½ atau rotasi

searah dengan arah putaran jarum jam. Sedangkan

arah ke bawah menunjukkan notasi s = -½ atau

berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

•SPEKTRUM ATOMIK DAN

TINGKAT ENERGILecutan listrik pada gas hidrogen memberikan

spektrum atom hidrogen yang berupa garis-garis

yang terang yang membentuk sebuah deret yang

terdiri dari 4 panjang gelombang pada daerah

cahaya tampak (400 ~ 800 nm)

Balmer menemukan rumus berikut (Rumus Balmer),

yang memenuhi panjang gelombang garis cahaya

terang dari spektra

• Spektrum kontinu

• Spektrum garis

•Spektrum kontinu

- Spektrum kontinu : radiasi yang dihasilkan oleh atom

yang tereksitasi yang terdiri dari berbagai warna

yang bersinambungan, yaitu ungu, biru, hijau,

kuning, jingga, merah.

Semakin besar panjang gelombang maka semakin

kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai

foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar

merah mempunyai foton dengan energi terkecil.

•Spektrum garis

Spektrum diskontinu atau spektrum

garis : radiasi yang dihasilkan oleh

atom yang tereksitasi yang hanya

terdiri dari beberapa warna garis yang

terputus putus; yaitu ungu, biru, merah.

Jika sebuah gas diletakkan di dalam

tabung kemudian arus listrik dialirkan ke

dalam tabung, gas akan

memancarkan cahaya. Cahaya yang

dipancarkan oleh setiap gas berbeda-

beda dan merupakan karakteristik gas

tersebut. Cahaya dipancarkan dalam

bentuk spektrum garis dan bukan

spektrum yang kontinu.

•Spektrum garis berbagai gas

Spektrum garis membentuk suatu deretanwarna cahaya dengan panjanggelombang berbeda. Untuk gas hidrogenyang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelombang initernyata mempunyai pola tertentu yang dapat dinyatakan dalam bentukpersamaan matematis.

Balmer menyatakan deret untuk gas hidrogen dengan persamaan berikutini:

Panjang gelombang dinyatakan dalamsatuan nanometer (nm).

Beberapa kemudian menemukan deret-deret yang lain; deret Lyman, deretPaschen, Bracket, dan Pfund.

Pola deret-deret ini serupa maka dapatdirangkum dalam satu persamaan.

Persamaan ini disebut deret spektrumhidrogen.

Dimana R adalah konstanta Rydberg yangnilainya 1,097 × 107 m−1.

•Deret spektrum

• Deret Lyman (m = 1) , Spektrum yang dihasilkancahaya ultra violet

dengan n = 2, 3, 4, …

• Deret Balmer (m = 2), Spektrum yang dihasilkancahaya tampak

dengan n = 3, 4, 5 ….

• Deret Paschen (m = 3), Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 1

• Deret Bracket (m = 4), Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 2

dengan n = 5, 6, 7, ….

dengan n = 4, 5, 6 ….

• Deret Pfund (m = 5), Spektrum yang dihasilkan cahaya infra merah 3

dengan n =, 7, 8 ….

Dengan demikian, setiap model atom

hidrogen dapat menerangkan keteraturan

aritmatik yang menarik ini dalam berbagai

spektrum.

Deret LymanElektron pindah ke n =1

Deret BalmerElektron pindah ke n = 2

Deret PaschenElektron pindahke n =3

Deret Bracket Elektron pindahke n =4

Deret Pfund : Elektron pindah ke n =5

1 1 1= R -

l n2

n’2

n = bilangan kwantum elektron pindah

n’ = bilangan kwantum elektron sebelum pindah

n = 2

n = 1

n = 3

n = 4

n = 5

n = 6

n = 7

THANK YOU