Bab 2

Struktur Atom

2.1 Partikel penyusun atom

• Teori atom Dalton (1803) disusun berdasarkan 3 asumsi pokok :

1. Tiap unsur kimia tersusun atas partikel terkecil yang disebut atom. Selama perubahan kimia, atom tidak bisa diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan

2. Semua atom dari suatu unsur memiliki massa (berat) dan sifat yang sama. Atom-atom dari unsur yang berbeda memiliki massa dan sifat yang berlainan

Lanjutan

3. Dalam senyawa kimia, atom-atom dari unsur berlainan melakukan ikatan dengan perbandingan numerik sederhana

Namun, akhir tahun 1800, teori atom Dalton tumbang dengan penemuan sinar X (1895), radioaktif (1896) dan elektron (1897) menunjukkan atom merupakan struktur yang rumit dan dibangun oleh partikel-partikel penyusun atom

Lanjutan

Michael Faraday menyampaikan hasil kuantitatif mengenai penelitian elektrolisa yang dilakukannya.

Arus listrik penguraian (elektrolisa), menunjukkan adanya hubungan antara arus listrik dan zat. Zat/materi terdiri dari atom-atom, maka atom pasti terdiri dari struktur yang bersifat listrik

Lanjutan

• Benda bermuatan listrik adalah :1. Suatu arus listrik adalah partikel bermuatan

dalam suatu penghantar2. Partikel dengan muatan berlawanan akan saling

tolak menolak sedangkan yang muatannya berlawanan akan saling tarik menarik

3. Partikel bermuatan dapat bergerak dalam kawat atau lempeng bermuatan yang disebut elektroda. Elektroda bermuatan positif disebut anoda, dan yang bermuatan negatif disebut katoda.

Lanjutan

• Penemuan elektronDidasarkan pada eksperimen yang dilakukan pada tabung hampa udara atau tabung sinar katoda yang dibuat oleh Sir William Crookes.Eksperimennya : jika dua kawat dialiri arus listrik dgn potensial yg tinggi dan didekatkan, akan terjadi loncatan bunga api. Bila ujung kawat dimasukkan ke dalam tabung sinar hampa, maka akan terlihat adanya bara hijau kekuningan dari arah katoda, hingga disebut sinar katoda.

Lanjutan

• Plucker, Hittorf, Crockes dn Thomson merumuskan sifat-sifat sinar katoda sbb :

1. Sinar katoda dipancarkan oleh katoda dlam sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik

2. Sinar katoda berjalan dalam garis lurus

3. Sinar katoda bila membentur gelas atau benda tertentu akan mengeluarkan cahaya sehingga dapat disebutkan sinar katoda terdiri dari partikel-partikela

Lanjutan

4. Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnet ke arah partikel yang diketahui bermuatan negatif.

5. Sifat sinar katoda tidak dipengaruhi oleh bahan elektroda (besi, platina, dan lain-lain).

Kesimpulan : sinar elektroda terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan negatif yang diberi nama elektron oleh J.J Thomson.

Lanjutan

• Penemuan proton

Thn 1896, Eugene Goldstein menggunakan tabung sinar elektroda yang sama dan melubangi anodanya, dapat mengamati sinar yang menembus lubang-lubang tersebut dan mengamati sinar yang menembus lubang-lubang tersebut. Sinar ini disebut sinar saluran, dan terdiri atas partikel-partikel bermuatan positif.

Penemuan neutron

• James Chadwick menemukan partikel neutron

Nama partikel Berat partikel (g)

Elektron 9,1 x 10 -28

Proton 1.670 x 10 -24

Neutron 1.674 x 10 -24

Perkembangan model atom

• Model atom Thomson

Model atom JJ Thomson (roti kismis) : Atom adalah bola bermuatan positif dan didalamnya pada tempat tertentu terdapat elektron, sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral

• Model atom Rutherford

Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif, dan bergerak mengelilingi lintasa berbentuk elips

Lanjutan perkembangan teori atom

• Kelemahan teori atom Rutherford

1. Lintasan akan berbentuk spiral

Dari fisika klasik, jika benda bermuatan mengelilingi inti dalam suatu lintasan, maka energinya akan berkurang. Suatu saat akan jatuh ke inti dan inti menjadi tdk stabil padahal atom stabil

2. Tidak dapat menerangkan spektrum hidrogen. Menurut Rutherford, spektrum atom adalah kontinyu padahal spektrum atom berbentuk garis yang akan menghasilkan warna-warna tertentu.

Lanjutan perkembangan teori atom

3. Model atom Bohr

Memperbaiki teori Thomson dan Rutherford. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan tertentu sehingga sesuai dengan lintasannya. Elektron dapat berpindah lintasan yang satu ke yang lainnya dengan memancarkan atau menyerap energi. Selama elektron berada dalam lintasannya, tidak terjadi penyerapan atau pemancaran energi. Model atom Bohr dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yg berupa garis tp tdk dapat menjelaskan spektrum atom yg lbh rumit.

Lanjutan perkembangan teori atom

4. Model atom mekanika kuantum• Penyempurnaan dari teori atom Bohr.• Dualisme gelombang, yakni sbg partikel dan gelombang, prinsip

ketidakpastian, dan pandangan elektron sebagai gelombang materi.

• Model atom ini merupakan gambaran matematik mengenai hukum gerakan yang diaplikasikan pada partikel yang sangat kecil (elektron) yang dapat bersifat sbg partikel dan gelombang.

• Posisi elektron di dalam atom tdk dapat ditentukan dengan pasti. Hanya dapat diperkirakan kemungkinan ditemukannya elektron pada suatu tempat tertentu, yang disebut orbital.

Lanjutan teori perkembangan atom

• Elektron menempati beberapa tingkat energi yang disebut kulit di sekeliling inti.

• Tingkat energi memiliki sub tingkat energi (sub kulit

• Sub kulit terdiri dari satu atau lebih orbital

• Orbital adalah daerah atau ruang yang memiliki kemungkinan ditemukannya elektron.

Elektron dalam atom

• Kulit yang semakin dekat dgn inti diberi simbol K, selanjutnya mengikuti abjad (L,M,N,...)

• Tingkat energi jg semakin tinggi

• Setiap kulit tersusun dari sub kulit yang diberi simbol s, p, d, f.

• Sub kulit s memiliki energi lbh rendah dari p, dst.

• Setiap sub kulit terdiri dari satu atau lebih orbital, tingkat energi orbital sama. Banyaknya orbital dalam sub kulit tergantung macam kulitnya.

Lanjutan elektron di dalam atom

Kulit Sub kulit Jumlah orbital

K s 1

L s 1

p 3

M s 1

p 3

d 5

N s 1

p 3

d 5

f 7

Bilangan kuantum

• Bilangan kuantum utama (n)menentukan tingkat energi elektron atau menunjukkan besarnya orbital yang ditempati oleh elektron atau jaraknya dari inti, berupa bilangan bulat bukan nol.K, L, M, N,... = 1, 2, 3, 4,...

• Bilangan kuantum azimuth (l)menunjukkan sub tingkat energi atau bentuk geometris orbital yang ditempati oleh elektron. Angkanya n-1, dimulai dari 0,1,2,3.s,p,d,f = 0,1,2,3

Lanjutan bilangan kuantum

• Bilangan kuantum magnetik (m)

menunjukkan kedudukan orbital yang ditempati elektron. Harganya ditentukan oleh harga bilangan kuantum azimuth.

nilainya dari negatifnya(-x) hingga positifnya (+x)

• Bilagan kuantum spin

Menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbu. Jika searah jarum jam +1/2, jika berlawanan jarum jam -1/2

Konfigurasi elektron

• Gambaran penyebaran elektron ke dalam orbital konfigurasi elektron

1. Aturan Aufbau

Cara pengisian elektron dimulai dari urutan energi orbital yang rendah ke yang tinggi.

Konfigurasi elektron

• Pengecualian dalam pengisian orbital,a. Pada orbital 4f dan 5d

satu elektron masuk ke orbital 5d, kemudian masuk ke 4f sampai penuh. Misalnya pada unsur 57La.

b. Pada orbital 5f dan 6dPada unsur 92UHal ini disebabkan tingkat energi yang tinggi dan berdekatan sehingga tumpang tindih orbital terjadi

Lanjutan konfigurasi elektron

2. Aturan Hund

Jika sekumpulan orbital yang memiliki energi sama, maka masuknya elektron kedua ke dalam satu orbital tidak akan terjadi sebelum semua orbital pada sub kulit yang bersangkutan terisi masing-masing dengan satu elektron.

Elektron akan mencari orbital yang memiliki tingkat energi sama sebelum memenuhi orbital lain yang tingkat energinya lbh tinggi.

Lanjutan konfigurasi elektron

3. Prinsip larangan Pauli

Dalam satu orbital, tidak mungkin ada dua elektron dgn 4 bilangan kuantum yang sama.

Unsur-unsur kimia

• zXA

X= lambang unsur

Z= nomor massa

A= nomor atom

No atom yg menentukan perilaku kimianya, sehingga jenis atom dicirikan oleh nomor atomnya

Lanjutan no atom dan no massa

• No massa menunjukkan jumlah proton dan elektron di dalam inti.

untuk atom yang berubah menjadi ion, yang berubah adalah jumlah elektronnya, sementara jumlah proton dan neutronnya tetap.

• Isotop adalah atom-atom suatu unsur yang karena perbedaan jumlah neutron dalam intinya mengakibatkan perbedaan massa.