Struktur Atom

MAKALAH IKATAN KIMIA

STRUKTUR ATOM

Disusun Oleh:

Kelompok I

1. Panji Mulyotomo 1112096000037

2. Henggar Wahyu Siswanti 1112096000038

3. Desi Iftalia 1112096000048

4. Ihya Sulthonuddin 1112096000055

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2015

i

KATA PENGANTAR

Assalammualaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh

Alhamdullillahhirobil alamin, segalah puji kita panjatkan kehadirat Allah SWT atas

segala rahmat dan hidayahnya tercurahkan kepada kita yang tak terhingga ini, sehingga

penulis dapat menyelesaikan makalah ikatan kimia ini tepat pada waktunya. Sholawat serta

salam kita panjatkan kepada junjungan Nabi besar kita Muhammad SAW dan keluarganya,

sahabatnya, beserta pengikutnya sampai akhir zaman amin ya robal alamin.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu dan pengetahuan

mengenai atom, materi, perkembangan teori atom serta mengetahui keberadaan suatu

elektrom dalam suatu unsur. Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak sedikit

hambatan yang penulis hadapi. Penulis menyadari penulisan makalah ini masih terdapat

banyak kekurangan, untuk itu penulis sangat mengaharapkan saran dan kritik yang

membangun demi kesempurnaan penulisan makalah ini. Semoga makalah ini dapat

memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca

khususnya para mahasiswa UIN Syarif hidayatullah.

Ciputat, April 2015

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................... i

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Tujuan .............................................................................................. 1

1.3 Rumusan Masalah ............................................................................. 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Struktur Atom .................................................................................... 2

2.1.1. Elektron ................................................................................... 2

2.1.2. Proton ...................................................................................... 3

2.1.3. Neutron .................................................................................... 3

2.2 Perkembangan Teori Atom ................................................................ 4

2.2.1. Pemikiran Tentang Atom Sebelum Dalton ............................... 4

2.2.2. Teori Atom Dalton ................................................................... 7

2.2.3. Teori Atom J.J. Thomson ......................................................... 8

2.2.4. Teori Atom Rutherford ............................................................ 9

2.2.5. Teori Atom Bohr...................................................................... 10

2.2.6. Teori Mekanika Kuantum ........................................................ 11

2.3 Bilangan Kuantum ............................................................................. 12

2.4 Asas Larangan Pauli .......................................................................... 15

LAMPIRAN .......................................................................................................... 16

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 20

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Ilmu kimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang materi dan perubahannya serta

perubahan energi yang menyertainya. Segala sesuatu yang ada di alam terdiri atas materi,

yang bentuknya bermacam-macam. Tiap materi tersusun atas unsur dan tiap unsur tersusun

atas atom. Atom adalah bagian terkecil dari unsur. Jika diteliti lebih dalam lagi, atom

terdiri atas elektron, neutron, dan proton. Berdasarkan pemahaman tersebut penjelasan

mengenai materi beserta struktur atom menjadi penting dan fundamental untuk

pembelajaran kimia.

Teori atom mengalami perkembangan dari massa ke massa. Istilah atom pertama kali

dikemukakan oleh Democritus. Atom berasal dari kata atomos (dalam bahasa Yunani a =

tidak, tomos = dibagi), jadi atom merupakan partikel yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

Menurut Dalton konsep atom Democritus ini tidak bertentangan dengan Hukum Kekekalan

Massa dan Hukum Kekekalan Energi, sehingga Dalton membuat teori tentang atom yang

salah satunya adalah materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi

lagi.

Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, penjelasan mengenai atom

mengalami penyempurnaan dari massa ke massa dan menghasilkan banyak teori-teori atom

yang baru dari hasil pemikiran dan percobaan para ilmuwan sehingga model atom

mengalami modifikasi menjadi model atom yang sekarang ini dikenal.

1.2.Tujuan

1. Memahami pengertian materi, atom, dan penyusunnya.

2. Mempelajari struktur atom dan perkembangan teori atom.

1.3.Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan atom?

2. Bagaimana penjelasan tentang teori atom serta perkembangannya dari massa ke

massa?

3. Bagaimana memprediksi keberadaan suatu elektron dalam atom?

2

BAB II

ISI

2.1. Struktur Atom

Atom adalah partikel terkecil penyusun materi. Atom terdiri atas beberapa partikel

dasar, yaitu elektron, proton, dan neutron. Adanya partikel-partikel inilah yang

menyebabkan atom mempunyai sifat listrik, sebab elektron bermuatan negatif, proton

bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan. Atom unsur yang satu berbeda dengan

atom unsur yang lain disebabkan adanya perbedaan susunan partikel subatom yang

menyusunnya.

2.1.1. Elektron

Tahun 1838, Michael Faraday mengemukakan bahwa atom mempunyai muatan listrik.

Atom-atom gas hanya dapat menghantarkan listrik dan menyala terang pada tekanan

rendah dan tegangan tinggi.

Tahun 1858, Heinrich Geissler dan Julius Plucker membuat percobaan dengan

mengunakan dua plat logam. Plat yang bermuatan positif disebut anode dan plat yang

bermuatan negatif disebut katode.Kedua plat kemudian ditempatkan dalam tabung gelas

yang dihampakan, dimana kemudian kedalamnya dimasukkan gas bertekanan rendah.

Ketika dihubungkan dengan listrik tegangan tinggi, maka timbullah pancaran sinar dari

katode menuju anode. Sinar itulah yang disebut sinar katode.

Pada tahun 1891, George J. Stoney menamakan partikel sinar katode dengan nama

elektron.

Selanjutnya pada tahun 1897, Joseph John Thomson mengganti katode yang

digunakan Geissler dan Plucker dengan berbagai macam logam yang ternyata

menghasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa memang betul bahwa

elektron merupakan partikel penyusun atom.. J.J Thomson juga berhasil menemukan

perbandingan antara muatan dengan massa elektron yaitu C g-1. Hasil eksperimen

Thomson ditindak lanjuti oleh Robert Andrew Millikan pada tahun 1908 yang dikenal

dengan Model Percobaan Tetes Minyak Millikan, yang berhasil menemukan muatan

elektron yaitu sebesar 1,6.10-19

Coulumb. Berdasarkan ekperimen tersebut di atas,

Sehingga massa elektron adalah 9,11.10-28

gram, harga ini kira-kira massa atom hidrogen.

3

Dari beberapa percobaan yang dilakukan diketahui beberapa sifat sinar katode yaitu

sebagai berikut :

1) Dipancarkan oleh plat bermuatan negatif dalam tabung hampa apabila dilewati listrik

bertegangan tinggi.

2) Berjalan dalam garis lurus

3) Dapat memendarkan berbagai jenis zat termasuk gelas

4) Bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet

5) Memiliki sifat cahaya dan sifat materi

6) Tidak tergantung pada jenis gas dan jenis elektrode.

2.1.2. Proton

Tahun 1886, Eugene Goldstein membuat percobaan yang sama seperti yang dilakukan

J.J Thomson, tetapi dengan memberi lubang pada katode dan mengisi tabung dengan gas

hidrogen. Dari percobaan ini didapat sinar yang diteruskan merupakan radiasi partikel yang

bermuatan positif (dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif) yang disebut sinar

anode. Sinar anode yang bermuatan positif ini selanjutnya disebut proton. Beberapa sifat

sinar anode yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :

1) Dibelokkan dalam medan listrik dan medan magnet

2) Merupakan radiasi partikel

3) Bermuatan positif

4) Bergantung pada jenis gas dalam tabung

Apabila muatan proton adalah 1,6022.10-19 C, maka massa proton = 1,6726.10-24 g

Sehingga massa proton adalah 1,6726.10-24 gram, harga ini kira-kira 1.836 x massa

elektron =1,007276.

2.1.3. Neutron

Tahun 1932, James Chadwick melakukan ekperimen/percobaan dengan menembakkan

partikel alfa (a) pada lempeng berilium (Be), ternyata setelah ditembakkan dengan partikel

tersebut, berilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus besar dan tidak

dipengaruhi oleh medan listrik, hal ini membuktikan bahwa ada partikel inti yang

4

massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan sehingga partile itu ia beri

nama sebagai neutron. Proton dan elektron adalah partikel penyusun inti atom yang dikenal

dengan istilah nukleon.

2.2. Perkembangan Teori Atom

Pemikiran tentang hakikat materi,telah menjadi bagian penting dalam perkembangan

ilmu pengetahuan. Dalam setiap masa, selalu muncul pemikir-pemikir yang berusaha untuk

menyikap rahasia di balik materi alam semesta ini. Karenanya perkembangan pemahaman

manusia tentang atom, sebagai unit pembangun materi, memperlihatkana suatu pola

keteraturan yang luar biasa, sesuai dengan perkembangan daya piker manusia dan

teknologi perangkat penyelidikan.

Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang materi dan perubahannya serta

perubahan energy yang menyertainnya. Karena itu materi menjadi subjek utama dalam

bidang ini. Sehingga pemahaman seseorang mengenai materi adalah prasyarat untuk dapat

memahami perubahan yang terjadi padanya. Dari sini dapat disimpulkan bahwa konsep

struktur atom adalah penting dan fundamental.

Untuk dapat memahami struktur atom secara benar, maka mengikuti perkembangan

pemahamn manusia tentang atom itu sendiri akan sangat bermanfaat. Bagaimana

penyelidikan keberadaan atom dari masa kem masa dapat dirangkum sebagai berikut:

2.2.1 Pemikiran tentang Atom Sebelum Dalton

Era panjang sebelum lahirnya teori atom Dalton, yang dianggap sebagai teori atom

modern utama, berlangsung dari era pemikiran metafisik Yunani sampai zaman

renaissance. Teori atom Dalton dipandang sebagai teori atom modern yang pertama karena

merupakan hasil kesimpulan dari berbagai gejala yang terjadi pada materi. Daltoon juga

meneliti massa relative dari atom-atom dengan membandingkannya dengan massa atom

hydrogen yang diberi massa atom satu, sesuatu yang baru dalam pentelidikan materi.

Walupun beberapa pemikiran sebelumnya juga tidak semata-mata bersifat metafisis, tetapi

teori Dalton-lah yang dapat digunakan untuk menjelaskan berbagai gejala yang terjadi

pada materi. Juga teori Dalton-lah yang disusun berdasarkan fakta empiris hasil

eksperimen. Karena itu teori Dalton dianggap sebagai teori modern.

Pandangan manusia tentang atom dan kekosongan diawali oleh Leucippus, lahir 500

tahun sebelum masehi dan rekannya, Democritus, yang lahir 460 tahun sebelum masehi.

5

Democritus memperluas teori yang dikemukakan Leucippus dan mempostulatkan

penerapannya. Leucippus dikenal hanya menulis sedikit karya dan pandangannya tentang

atom termuat dalam The Great World System. Democritus lebih produktif dalam menulis

dengan sekitar lima puluh dua karya tulis dengan beberapa diantaranya merupakan naskah

pendek. Termauk dalam karyanya itu dia memperluas pandangan Leucippus tentang atom

dan kekosongan, dan delapan karya tentang etik. (Woshnigel,2004)

Teori Leucippus merupakan reaksi terhadap teori Parmenides dan Zeno, dua pemikir

Yunani yang lain merupakan kompromi antara akal sehat dan prinsip. Parmenides dan

muridnya, Zeno, percaya bahwa unsur pembentuk alam semesta adalah yang maha esa,

yang tidak terbatas, meliputi segalanya, massa yang tidak bergerak yang tidak berisi ruang

kosong.

Leucippus menyatakan bahwa teori ini bisa jadi tidak benar, karena pikiran sehat kita

menunjukan bahwa ada gerakan. Ia mendalikan kekosongan itu, ketidakhadiran dari semua

yang ad, adalah hal penting bagi gerakan. Ia juga mendalikan bahwa suatu jumlah tanpa

batas partikel yang disebut atom, yang membentuk segala sesuatu yang ada dan

pengahancuran/pemutusan atom-atom menyebabkan kerusakan materi.

Democritus mengembangkan teori Leucippus dengan mendeduksi Cosmogony, suatu

metode terbentuknya semesta, dengan berpikir bahwa semua materi terdiri dari atom, dan

atom memiliki densitas yang berbeda-beda. Atom-atom akan bergabung membentuk suatu

pusaran atom. Materi yang lebih berat, karena pengaruh gravitasi akan mengumpul dipusat

dan membentuk bumi. Yang lebih ringan, dan lebih baik akan terlempar pada bagian luar

pusaran dan meningkatkan kecepatan revolusi, kemudian membentukheavenly bodies.

Teori ini jelas salah karena memandang bumi sebagai pusat (geosentris), tetapi satu hal

penting dari Leucippus dan Democritu adalah adanya ruang kosong (void), seuatu yang

kemudian akan dibuktikan oleh Ernest Rutherford. Walaupun konsepruang kosong

keduanya berbeda; Leucippus dan Democritus mengatakan ruang kosong harus ada di

antara atom-atom, sedangkan ruang kosong Rutherford berada dalam atom, sebagian besar

volume atom itulah ruang kosong.

Jika dirangkum, maka pandangan Leucippus dan Democritu tentang atom adalah

sebagi berikut :

1. Semua materi terusun atas atom-atom, yang terlalu kecil untuk dapat dilihat. Atom-

atom ini tidak dapat dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil. Alasan Democritus

menyatakan bahwa bagian terkecil dari materi adalah atom yang tidak dapat dibagi

6

lagi, karena jika pembagian dapat berlangsung terus-menerus, maka materi yang telah

terpisah-pisah tidak dapat disusun kembali,, dan kenyataanya tidak demikian. Suatu

proses dapat bersifat reversible.

2. Terdapat ruang-ruang kosong diantara atom-atom. Kaena adanya ruang kosong ini

menyebabkan atom-atom dapat bergerak. Bergeraknya atom-atom nilah yang

menyebabkan dapat terjadinya perubahan materi dan sifat-sifat materi. Jika tidak ada

ruang kosong (vacuum)maka atom-atom tidak dapat bergerak, dan tidak akan terjadi

perubahan materi.

3. Atom berwujud padat, dan didalamnya sama sekali tidak terdapat ruang kosong

4. Atom-atom bersifat homogeny dan tidak mempunyai struktur internal. Pandangan ini

praktis baru terbantahkan pada saat J.J Thomson menemukan elektron

5. Atom-atom memiliki ukuran, bentuk dan berat yang berbeda-beda.

Konsep ini kalah popular dengan konsep kontinuitas materi yang dikemukakan oleh

Aristoteles. Menurut Aristoteles, atom hanyalah sebuah khayalan semata-mata, unsur

sebagai penyusun materi haruslah bisa dinala oleh indra manusia. Karena itu Aristoteles

menyatakan aada empat unsure penyusun materi yaitu air, tanah, udara dan api yang

tersusun atas empat kualitas yang berlawanan: panas-dingin dan basah-kering. Bahkan

kemudian gereja katolik menguatkan pandangan Aristoteles dan menyamakan ide

atomistic sebagai Godlessness. Akibatnya sungguh dahsyat, pemikiran tentang atom

terhenti sampai abad pertengahan. Sebagai gantinya teori empat unsur dari Aristoteles

lebih banyak dirujuk dan suatu berkah dibalik bencana teori empat unsure melahirkan

cikal-bakal-al-kimia.

Setelah era keemasan Yunani menurun, pusat peradaban beralih ke timur, ilmuwan-

ilmuwan Arab menterjemahkan buku-buku Yunani, dan melanjutkan penyelidikan tentang

hakekat materi. Berdasarkan teori empat unsure dari Aristoteles mereka berusaha

mencampurkan satu unsur dengan unsure lain untuk menghasilkan emas. Ilmuwan Arab

berhasil mengembangkan teknik-teknik analitik seperti penyaringan, destilasi dan filtrasi.

Dari sini mereka menemukan bahwa tanah, ari dan api bukanlah zat dasar penyusun

materi. Sehingga mereka mengembangkan tiga kualita sebagai gantinya, yaitu belerang

yang mewakili sifat mengkilap dan garam sebagai hasil yang selalu terjadi ketika dua zat

dicampurkan (Wospakrik,2005).

Konsep atomos muncul kembali saat Pierre Gassendi (1592-1655) berhasil

memisahkan konsep atomisme dengan atheism. Ini menyebabkan atomisme dapat diterima

7

ecara lebih luas. Saat itu, tahun 1624, parlemen Perancis telah menyatakan bahwa siapapun

yang mengajarkan paham yang bertentangan dengan Aristoteles, akan dihukum mati. Pada

tahun 1649, Gassendi mempublikasikan karyanya, Syntagma hilosphiae Epicuri, yang

terbagi menjadi tiga bagian; yaitu Logic, Physic dan Ethics.

Sebelum mendiskusikan tentang atom, terdapat tiga bab dalam buku Gassendi yang

menjelaskan pentingnya ruang kosong. Baru kemudian diikuti penjelasna tentang teori

atom Yunani; bahwa atom tidak dapat diciptakan dan atau dimusnahkan, bahwa atom

berwujud padat, bahwa atom memiliki berat/massa, dan bahwa atom tidak dapat dibagi

lagi. Gassendi juga yakin,bahwa atom bukan hanya suatu pemberhentian geometris

belaka, tetapi atom memiliki ukuran tertentu, walaupun itu sangat kecil.

Suatu perbedaan dengan konsep atom Yunani., dan ini yang menyebabkan dia dapat

memisahkannya dari atheism adalah bahwa menurutnya atom tidak kekal eksistensinya,

tetapi diciptakan oleh Tuhan. Pergerakan ato tidaklah asepipsi (atas kemauannya sendiri)

tetapi dei gratia, merupakan pemberian Tuhan. Menurut Gassendi atom-atom juga dapat

bergabuung membentuk moleculae atau corpuscular. Atom-atom itu bergabung bukan

karena adanya gaya mekanik seperti kancing dan lubangnya (Park,1998)

Terdapat rentang sekitar 150 tahun dari massa Gassendi untuk mrmunculkan John

Dalton dari Inggris.

2.2.2. Teori Atom Dalton

Gambar 1. John Dalton dan teori atom Dalton

Model atom Dalton dianggap sebagai model atom pertama yang cukup ilmiah. Dalton

menyempurnakan pendapat mengenai model atom yang dikemukakan oleh Leucippos dan

Democritus, yang menyatakan atom merupakan materi yang tak terbagi.

8

Atom menurut Dalton adalah sebagai berikut :

1) Materi terdiri atas partikel terkecil yang disebut atom. Atom tidak dapat dibagi dan

tidak dapat dicipta atau dimusnahkan.

2) Atom suatu unsur mempunyai sifat yang sama dalam segala hal (ukuran, bentuk, dan

massa) tetapi berbeda sifat-sifatnya dari atom unsur lain.

3) Reaksi kimia adalah penggabungan, pemisahan, atau penyusunan kembali atom-atom.

4) Atom suatu unsur dapat bergabung dengan atom unsur lain membentuk senyawa

dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana.

Jika ditinjau dari teori modern terdapat beberapa kelemahan teori atom Dalton, yaitu :

1) Dalton menyatakan bahwa atom tidak dapat dibagi lagi. Kini telah dibuktikan bahwa

atom terbentuk dari partikel dasar yakni proton, elektron, dan neutron.

2) Menurut Dalton, atom tidak dapat dicipta atau dimusnahkan. Ternyata dengan reaksi

nuklir satu atom dapat diubah menjadi atom unsur lain.

3) Dalton menyatakan bahwa atom suatu unsur sama dalam segala hal. Sekarang ternyata

ada isotop, yaitu unsur yang sama tetapi massanya berbeda.

4) Perbandingan unsur dalam suatu senyawa menurut Dalton adalah bilangan bulat dan

sederhana. Tetapi kini semakin banyak ditemukan senyawa dengan perbandingan yang

tidak sederhana, misalnya C18H35O2Na.

Teori atom Dalton ditunjang oleh dua hukum alam yaitu hukum Lavoiser dan hukum

Proust.

2.2.3. Teori Atom J.J. Thomson

Gambar 2. J.J Thomson dan model atom Thomson

9

Pada percobaan Goldstein, timbul pertanyaan dari mana asal dan bagaimana cara

terbentuknya sinar positif. Thomson menduga sinar itu dari atom gas dalam tabung.

Percobaan telah menunjukkan bahwa setiap atom mengandung elektron. Jika atom

kehilangan elektron yang bermuatan negatif tentu yang tinggal bermuatan positif. Jumlah

muatan positif yang tinggal tentu sama dengan jumlah muatan elektron yang keluar, karena

pada mulanya atom itu netral.

Elektron sangat ringan sehingga dapat meninggalkan atom jika diberi energi, misalnya

diberi tegangan listrik. Oleh karena itu, diduga elektron berada di bagian luar atom.

Berdasarkan penalaran seperti ini, akhirnya Thomson merumuskan teori yang disebut teori

atom Thomson, yang meyebutkan bahwa atom merupakan sebuah bola kecil bermuatan

positif dan di permukaannya tersebar elektron yang bermuatan negatif (gambar 3). Model

ini juga disebut model roti kismis. Roti digambarkan sebagai atom bermuatan positif dan

kismis sebagai elektronnya. Kelemahan teori atom Thomson ini adalah ia tidak

menjelaskan kedudukan elektron dalam atom, hanya menyatakan berada di permukaan,

karena ditarik oleh muatan positifnya. Mengapa elektron bisa lepas bila diberi energi tidak

dapat dijelaskan oleh Thomson.

2.2.4. Teori Atom Rutherford

Gambar 3. Ernest Rutherford dan model atom Rutherford

Ernest Rutherford dan kawan-kawannya melakukan percobaan melewatkan

sinar dalam tabung yang berisi gas. Ternyata sinar bergerak lurus tanpa dipengaruhi oleh

gas. Mereka menduga bahwa molekul gas tidak bermuatan dan tidak mengubah arah

sinar yang bermuatan positif. Berdasarkan hal ini Rutherford berhipotesis bahwa

partikel dalam padatan akan berubah arah, karena dalam atom terdapat muatan positif.

Hipotesis ini dibuktikan oleh Geiger dan Marsden, yang menembakkan sinar pada

10

selempeng platina tipis (gambar 4). Hasilnya ditangkap dengan layar yang terbuat dari ZnS

yang dapat berfluoresensi bila kena sinar .

Hasil pengamatan menunjukkan bahwa sinar yang ditembakkan itu ada yang tembus,

membelok, dan memantul. Sinar yang tembus merupakan bagian terbesar, sedangkan yang

membelok sedikit, dan yang memantul sedikit sekali. Gejala ini dijelaskan oleh Rutherford,

bahwa partikel banyak yang tembus disebabkan oleh atom yang mengandung banyak

ruang hampa. Di pusat atom terdapat sebuah partikel bermuatan positif yang disebut inti.

Sinar akan membelok bila mendekati inti, karena saling tolak menolak. Kejadian ini

sedikit jumlahnya karena ukuran inti atom sangat kecil dibandingkan ukuran ruang

hampanya. Jika ada partikel yang menabrak inti, maka akan memantul walaupun tidak

1800. Tumbukan langsung ini sangat kecil kemungkinannya, maka jumlah yang memantul

kecil sekali.

Di luar inti tidak hanya kosong, tetapi terdapat elektron yang berputar

mengelilinginya. Elektron tidak mempengaruhi arah sinar karena elektron sangat kecil dan

ringan. Dengan penalaran seperti itulah Rutherford menggambarkan atom terdiri dari inti

yang bermuatan positif yang merupakan terpusatnya massa, dan di sekitar inti terdapat

elektron yang bergerak mengelilinginya dalam ruang hampa.

Kelemahan teori Rutherford ini adalah ketidakmampuannya menerangkan mengapa

elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatik inti terhadap elektron.

2.2.5. Teori Atom Bohr

Gambar 4. Niels Bohr dan model atom Bohr

Penyempurnaan model atom Rutherford yang berkaitan dengan lintasan elektron

dilakukan oleh murid Rutherford sendiri, yang bernama Niels Bohr.

11

Bohr memiliki pendapat sebagai berikut :

1. Elektron beredar mengelilingi inti atom dengan tingkat-tingkat energi tertentu.

Semakin dekat ke inti atom, tingkat energi semakin rendah. Dan sebaliknya, semakin

jauh dari inti atom, tingkat energi semakin tinggi. Tingkat-tingkat energi ini

membentuk lintasan elektron yang berupa lingkaran. Peredaran elektron dalam

lintasannya tersebut tidak membebaskan atu menyerap energi, sehingga bersifat stabil.

2. Perpindahan elektron dapat terjadi dengan cara :

a. Menyerap energi sehingga elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih

tinggi atau lintasan yang lebih luar.

b. Membebaskan energi sehingga elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang

lebih rendah atau lintasan yang lebih dalam.

Energi yang dibebaskan saat elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih rendah

dapat diamati sebagai pancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu . Spektrum

cahaya atau gelombang elektromagnetik pada atom hidrogen dijadikan bukti oleh Bohr

untuk mendukung teorinya.

Kelemahan teori atom Bohr adalah hanya dapat menerangkan spektrum atom dari

atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau

ion berelektron banyak.

2.2.6. Teori Mekanika Kuantum

Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger mengajukan teori atom yang disebut dengan teori

atom mekanika kuantum yang menyatakan bahwa kedudukan elektron dalam atom tidak

dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditentukan adalah probabilitas menemukan

elektron sebagai fungsi jarak dari inti atom. Daerah dengan probabilitas terbesar

menemukan elektron disebut dengan orbital. Schrodinger memperhitungkan dualisme sifat

elektron, yaitu sebagai partikel sekaligus sebagai gelombang. Temuan Schrodinger

memungkinkan kita untuk menentukan struktur elektronik atom, baik yang berelektron

tunggal maupun yang berelektron banyak.

Pada tahun yang sama, Werner Heisenberg menguatkan teori atom mekanika kuantum

dengan temuannya yang disebut dengan azas ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan

bahwa kedudukan partikel seperti elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti pada saat

yang sama. Orbital adalah suatu daerah dalam ruang berbentuk spesifik dan dalam daerah

12

ini besar kemungkinan ditemukannya elektron. Deangan teori mekanika kuantum, dapat

dibuktikan bahwa elektron yang dapat menempati kulit tertentu, jumlahnya terbatas.

Menurut teori ini, awan-awan elektron disekitar inti menunjukkan tempat

kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital

dengan tingkat energi yang sama akan membentuk subkulit dan beberapa subkulit

bergabung membentuk kulit. Oleh sebab itu, kulit terdiri dari beberapa subkulit dan

subkulit terdiri dari beberapa orbital. Meskipun posisi kulitnya sama tetapi posisi

orbitalnya belum tentu sama. Ciri khas model atom mekanika kuantum, adalah sebagai

berikut :

1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang sehingga lintasannya (orbitnya) tidak

stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi

gelombang.

2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya.

3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu

yang pasti, tetapi boleh jadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

Untuk menentukan lokasi dari suatu orbital dalam atom, diperlukan suatu keterangan

yang menyatakan kulit, subkulit, dan nomor orbital sehingga pada teori ini digunakan

bilangan gelombang yang hingga saat ini digunakan untuk mengetahui keberadaan atom

beserta tingkat energi elektron.

2.3. Bilangan Kuantum

Bilangan kuantum adalah bilangan yang menyatakan kedudukan atau posisi elektron

dalam atom. Hasil penjabaran persamaan Schrodinger untuk atom hidrogen menunjukkan

bahwa energi suatu elektron ditentukan oleh bilangan kuantum utama (n), bilangan

kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Penyelesaian informasi ini dapat

memberikan informasi mengenai orbital-orbital atom yaitu mengenai besarnya, bentuknya

dan kedudukannya dalam ruang. Selanjutnya, untuk membedakan elektron dalam suatu

orbital yakni berdasarkan arah putarannya dengan bilangan kuantum spin (s).

1. Bilangan Kuantum Utama (m)

Bilangan kuantum utama adalah bilangan bulat positif yang menggambarkan

kedudukan atau jarak relatif elektron terhadap intinya atau bilangan yang menunjukan kulit

atom. Bilangan kuantum utama biasanya menunjukan tingkat energi utama dimana

elektron itu berada. Bilangan kuantum utama biasanya disimbolkan dengan n. Semakin

13

besar harga nsemakin besar ukuran orbital yang dihuni oleh elektron. Kulit atom

dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, O, dan seterusnya.

Tabel 1. Tingkat energi tiap kulit berdasarkan bilangan kuantum utama

2. Bilangan Kuantum Azimut (l)

Bilangan kuantum azimut (l) menunjukkan sub kulit dimana elektron itu bergerak

sekaligus menunjukkan sub kulit yang merupakan penyusun suatu kulit.

Bilangan kuantum azimuth mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1) untuk setiap

n, dan menunjukan letak elektron dalam subkulit. Setiap kulit terdiri dari subkulit (jumlah

subkulit tidak sama untuk setiap elektron), dan setiap subkulit dilambangkan berdasarkan

pada harga bilangan kuantum azimut (l).

a. n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K

b. n = 2 ; l = 0, 1 ; sesuai kulit L

c. n = 3 ; l = 0, 1, 2 ; sesuai kulit M

d. n = 4 ; l = 0, 1, 2, 3 ; sesuai kulit N, dan seterusnya

Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus:

a. Subkulit yang mempunyai harga l = 0 ; diberi lambang s (s = sharp)

b. Subkulit yang mempunyai harga l = 1 ; diberi lambang p (p = principle)

c. Subkulit yang mempunyai harga l = 2 ; diberi lambang d (d = diffuse)

d. Subkulit yang mempunyai harga l = 3 ; diberi lambang f (f = fundamental)

Lambang s, p, d dan f diambil dari nama spektrum yang dihasilkan oleh logam alkali

dari Li sampai dengan Cs yang terdiri dari empat deret, yaitu tajam (sharp). Utama

(principal), kabur (diffuse) dan dasar (fundamental).

14

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik menyatakan orbital tempat ditemukannya elektron pada

subkulit tertentu dan arah momentum sudut elektron terhadap inti. Sehingga nilai bilangan

kuantum magnetik berhubungan dengan bilangan kuantum azimut dan bernilai dari - l

hingga + l (l = nilai bilangan kuantum azimutnya). Bilangan kuantum magnetik menentuka

arah orientasi dari orbital didalam ruang relatif terhadap orbital yang lain. Dengan

demikian untuk setiap satu subkulit terdapat beberapa orbital yang dicirikan dengan nilai

m.

Seperti contohnya, subkulit s mempunyai nilai l = 0 maka bilangan kuantum

magnetiknya (m) = 0. Angka nol ini melambangkan satu-satunya orbital yang ada pada

subkulit s. Sub kulit p mempunyai nilai l = 1 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 1, 0,

+1. Angka-angka tersebut melambangkan 3 orbital yang ada pada subkulit p. Subkulit d

mempunyai nilai l = 2 maka bilangan kuantum magnetiknya = - 2, - 1, 0, + 1, + 2. Angka-

angka tersebut melambangkan 5 orbital yang ada pada subkulit d dan demikian seterusnya.

4. Bilangan Kuantum Spin (s)

Bilangan kuantum spin menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya. Dalam

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.

Bilangan kuantum spin bukan merupakan hasil dari penyelesaian persamaan

gelombang, tetapi didasarkan pada pengamatan Otto stern dan Walter Gerlach terhadap

spektrum yang dilewatkan pada medan magnet, dan ternyata didapatkan dua spektrum

yang terpisah dengan kerapatan yang sama. Kesimpulan yang diperoleh bahwa terjadinya

pemisahan garis spektrum oleh medan magnet dimungkinkan karena elektron-elektron

tersebut selama mengelilingi inti berputar pada sumbunya dengan arah yang berbeda.

Dapat dimisalkan bumi berotasi pada sumbunya selama mengelilingi matahari.

Berdasarkan hal tersebut diudulkan adanya bilngan kuantum spin untuk menandai arah

putaran (spin) elektron pada sumbunya. Setiap elektron dapat brputar pada sumbunya

sesuai dengan arah jarum jam atau berlawanan dengan jarum jam, maka probabilitas

elektron berputar searah jarum jam adalah , dan probabilitas berputar berlawanan dengan

jarum jam juga mempunyai harga . Untuk membedakan arah putarannya maka diberi

tanda negatif dan positif. Jadi, harga bilangan kuantum spin yaitu atau + .

15

2.4. Asas Larangan Pauli

Dengan adanya bilangan kuantum, suatu elektron mempunyai posisi ruang yang

berbeda dari yang lainnya. Pada tahun 1925, seorang Ilmuan dari Austria, Wolfgang Pauli

mengemukakan teori yang dikenal dengan nama azas larangan pauli.

Menurut azas larangan pauli, dalam suatu sistem, baik atom atau molekul, tidak

terdapat dua elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Hal ini

berarti bahwa setiap orbital maksimum hanya dapat ditempati oleh 2 elektron. Oleh sebab

itu W. Pauli (1924) mengemukakan Azas Larangan Pauli Tidak boleh ada elektron dalam

satu atom yang memiliki ke empat bilangan kuantum yang sama. Dalam hal ini, dua buah

elektron dapat mempunyai bilangan kuantum n, l, dan m yang sama, tetapi bilangan

kuantum s tidak mungkin sama sebab yang mungkin atau - . Sehingga, setiap orbital

dapat diisi oleh maksimal dua elektron (sepasang elektron).

16

LAMPIRAN

PERTANYAAN

1. Pertanyaan Rahma Dina Safitri

Aplikasi yang dijelasakan bahwa unsur Y, Nd, Sm dan Gd dapat berpengaruh

terhadap tetapan pembentukan kompleks jika direaksikan dengan ARS. Bagaimana

dengan unsur-unsur kimia yang lainnya?

Jawaban Ihya Sulthonuddin

Jurnal apalikasi yang telah dijelaskan hanya menjelaskan pembuktian pengaruh

nomor atom dari unsur lantanida (Y, Nd, Sm dan Gd) terhadap tetapan pembentukan

senyawa kompleks dengan ARS membentuk kompleks lantanida-ARS. Sebenarnya

sebelum jurnal aplikasi ini dilakukan oleh Samin (1996), sudah ada penelitian yang

dilakukan oleh Hulanicki (1983) mengenai pengaruh nomor atom dari unsur Y dan

Gd terhadap tetapan pembentukan senyawa kompleks dengan ARS.

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Samin (1996) menujukan nilai tetapan

pembentukan kompleks yang sama dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh

Hulanicki (1983). Ini menunjukan bahwa ada pengaruh nomor atom dengan tetapan

pembentukan senyawa kompleks.

Untuk unsur lain yang dapat membentuk senyawa kompleks lantanida-ARS adalah

unsur golongan lantanida itu sendiri. Dan unsur transisi lainnya dapat membentuk

kompleks dengan ARS.

2. Pertanyaan Pak Dede

Tolong jelaskan mengapa Y yang memiliki nomor atom lebih rendah justru memiliki

tetapan pembentukan kompleksnya lebih besar dibandingkan dengan Gd, Nd dan Sm

yang memiliki nomor atom lebih besar?


Y memiliki tetapan pembentukan kompleksnya lebih besar dibandingkan Gd, Nd dan

Sm dikarenakan konfigurasi elektron valensinya :

39Y : 4d

1, 5s

2

60Nd : 4f

4, 5d

0, 6s

2

62Sm : 4f

6, 5d

0, 6s

2

64Gd : 4f

7, 5d

l, 6s

2

17

Jadi jumlah elektron valensi yang terlibat pada pembentukan senyawa kompleks

dengan ARS, unsur Y paling banyak dan mudah bereaksi. Hal ini disebabkan bahwa

elektron pada orbital 4d1 lebih mudah lepas dan membentuk senyawa kompleks Y-

ARS dari pada orbital 5dl. Begitu pula selanjutnya dengan Sm dan Nd.


Mengapa dalam penulisan konfigurasi elektronnya demikian?

39Y : 4d

1, 5s

2

60Nd : 4f

4, 5d

0, 6s

2

62Sm : 4f

6, 5d

0, 6s

2

64Gd : 4f

7, 5d

l, 6s

2

Mengapa kulit atom sebelumnya tidak terisi penuh terlebih dahulu?


Penulisan konfigurasi elektron diatas telah disesuaikan dengan aturan yang berlaku

yakni aturan aufbau. Penulisan konfigurasi elektron diatas berdasarkan tingkatan

kulit atom.

Jika penulisan konfigurasi elektron berdasarkan tingkatan energi ikatannya maka

konfigurasi elektronnya sebagai berikut :

39Y : 5s

2, 4d

1

60Nd : 6s

2, 4f

4, 5d

0

62Sm : 6s

2, 4f

6, 5d

0

64Gd : 6s

2, 4f

7, 5d

l

Elektron yang terdapat dalam atom akan mengisi penuh orbital 6s terlebih dahulu

kemudian akan mengisi orbital 4f sesuai dengan tingkatan energi ikatannya. Orbital

6s memeliki tingkatan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan 4f dan 5d.


Mengapa konfigurasi elektron Gd seperti ini 64

Gd : 4f7, 5d

l, 6s

2?

Mengapa konfigurasi elektron Gd tidak seperti ini 64

Gd : 4f8, 5d

0, 6s

2 saja yang sama

dengan konfigurasi elektron Sm 62

Sm : 4f6, 5d

0, 6s

2


Konfigurasi elektron Gd seperti ini 64

Gd : 4f7, 5d

l, 6s

2 lebih menguntungkan dan

lebih stabil dibandingkan dengan 64

Gd : 4f8, 5d

0, 6s

2 dikarenakan pengisian penuh

elektron atau setengah penuh elektron pada setiap orbital lebih stabil dari pada tidak

18

terisi sama sekali. Pengisian setengah penuh elektron pada orbital 5dl lebih mudah

mengikat 4 seyawa untuk membetuk senyawa kompleks Gd-ARS.


Faktor apa saja yang mempengaruhi besarnya tetapan pembentukan kompleks ()

seperti yang telah dijelsakan dalam jurnal tersebut?


Faktor yang mempengaruhi besarnya tetapan pembentukan kompleks () adalah

konsentrasi ion akhir dan tetapan kesetimbangan ion kompleks. Ini sesuai dengan

persamaan :

Jadi

Besarnya tetapan pembentukan kompleks () berbandig lurus dengan tetapan

kesetimbangan ion kompleks.


Pada penjelasan proton. Eugene membuat percobaan yang sama seperti yang

dilakukan oleh Thomson, akan tetapi dengan memberi lubang pada katode dan

mengisi tabung dengan gas hidrogen. Lalu apa maksud dan tujuan Eugene memberi

lubang pada katode?

Jawaban Desi Iftalia

Pemberian lubang tersebut bertujuan untuk dapat melihat berkas sinar yang

dipantulkan oleh plat katode yang bermuatan positif. Ini artinya ada partikel-partikel

yang bermuatan positif yang sama dengan plat katode. Partikel tersebut tertampung

dalam tabung dibalik lubang katode. Partikel tersebut dinamai proton.


Bagaimana penjelasan mengenai atom suatu unsur dapat bergabung dengan atom

unsur lain membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana?

Jawaban Panji Mulyotomo

Sebagai contoh dari teori atom Dalton, molekul H2O tersusun atas unsur O dan H.

Untuk dapat berikatan membentuk senyawa, atom O akan mengikat 2 atom H

sehingga perbandingan kedua atom ini merupakan bilangan bulat sederhana yakni 1

atom O dan 2 atom H.

19


Mengenai bilangan kuantum. Jika suatu unsur memiliki nomor atom 8 maka

bagaimana penjelasan bilangan kuantumnya?

Jawaban Henggar Wahyu Siswanti

Konfigurasi elektronnya 1 s2, 2 s

2, 2 p

4

Bilangan kuantum utama (n) = 2

Bilangan kuantum azimut (l) = 1

Bilangan kuantum magnetik (m) = 1

Bilangan kuantum spin (s) = 1/2

20

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Hiskia dan Tupamalu. 1988. Struktur Atom dan Molekul Sistem Periodik.

Bandung: ITB Press.

Anonim. Struktur Atom. http://id.wikipedia.org/wiki/Struktur_atom diunduh pada 24 Maret

2015.

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti. Jakarta: Erlangga.

Keenan. 1989. Ilmu Kimia Untuk Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Samin, dkk. 1996. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah, ISSN 0216-3128. Pengaruh

Nomor Atom Terhadap Tetapan Pembentukan Kompleks Dengan Metode

Spektrofotometri Sinar Tampak. Yogyakarta: BATAN.

Struktur Atom

Documents

Transcript of Struktur Atom