Struktur Atom

KIMIA DASAR

STRUKTUR ATOM

Jaya Hardi, S.Si., M.Si.

Palu, 12 September 2015

DEFINISI• Filosof Yunani Demicritus (460-370SM) benda dapat

dipecah menjadi partikel-partikel yang begerak tetap tetapi dapat bergabung menjadi gabungan yang stabil.

• Sekitar abad 18, ada 2 kelompok:

1. Kelompok percaya bahwa pembelahan setiap benda terus-menerus sampai tak terhingga

2. Kelompok yang menyatakan proses pemecahan mempunyai batas akhir (kelompok atomis)

• Benda yang dipecah menjadi bagian yang lebih kecil akan berhenti manakala mencapai akhirnya, yaitu ATOM

• Atom berasal dari kata atomos (a : tidak + tomos: dipecah) = tidak dapat dipecah/ tidak dapat dibagi

PARTIKEL DASAR ATOM

• PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM adalah proton, neutron dan elektron.

• Inti atom terdiri dari proton dan neutron dikelilingi elektron yang terletak pada kulit atom

• Atom bersifat netral berarti jumlah proton (muatan positif) sama dengan jumlah elektron (muatan negatif)

PARTIKEL DASAR ATOM

• Proton : partikel pembentuk atom yang mempunyai massa sama dengan satu sma dan bermuatan +1.

• Neutron : partikel pembentuk atom yang bermassa satu sma dan netral.

• Elektron : partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan bermuatan -1.

Kenapa neutron harus ada di inti???

PARTIKEL DASAR ATOM

NOMOR MASSA DAN NOMOR ATOM

Contoh :1. Tentukan jumlah elektron, proton den neutron dari unsur 26

56 Fe !Jawab :Jumlah elektron = jumlah proton = nomor atom = 26Jumlah neutron = bilangan massa - nomor atom = 56 - 26 = 30

• Atom tak netral : atom yang bermuatan listrik karena kelebihan atau kekurangan elektron bila dibandingkan dengan atom netralnya.

• Atom bermuatan positif bila kekurangan elektron, disebut kation.

• Atom bermuatan negatif bila kelebihan elektron, disebut anion.

• Contoh:

- Na+ : kation dengan kekurangan 1 elektron

- Mg2+ : kation dengan kekurangan 2 elektron

- Cl- : anion dengan kelebihan 1 elektron

- O2- : anion dengan kelebihan 2 elektron

ATOM TIDAK NETRAL

• Isotop ialah atom dari unsur yang sama tetapi berbeda massanya.

Contoh:

6C12 : 6 proton, 6 elektron, 6 neutron

6C13 : 6 proton, 6 elektron, 7 neutron

Perbedaan massa pada isotop disebabkan perbedaan jumlah neutron.

• Isobar ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai nomor massa yang sama.

Contoh: 614C dengan 7

14N; 1124Na dengan 12

24Mg

• Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai jumlah neutron sama.

Contoh : 1531P dengan 16

32S

ISOTOP, ISOBAR, & ISOTON

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

• Teori atom Dalton berkembang pada 1803-1808 dengan anggapan:

1. Semua benda terbentuk dari atom

2. Atom-atom tidak dapat dibagi menjadi bagian lain

3. Atom tidak diciptakan maupun dihancurkan

4. Atom-atom dari unsur tertentu adalah identik satu terhadap lainnya terhadap ukuran, massa, dan sifat-sifat lain

• Kelemahan teori atom Dalton: Atom ternyata bukan partikel yang terkecil. Teori Dalton juga tidak menerapkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik

TEORI ATOM DALTON


• Ternyata atom terdiri dari struktur yang rumit yang terdiri dari partikel-partikel penyusun atom

• J.J Thomson (1897) mengemukakan:

1. Atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron (muatan negatif) seperti kismis.

2. Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral

Kelemahan: tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut

TEORI ATOM THOMSON


Teori Thomson disempurnakan Rutherford

1. atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan muatan positif yang massanya merupakan massa atom tersebut

2. elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti tersebut

3. banyaknya elektron dalam atom sama dengan banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai dengan nomor atomnya

Kelemahan: Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom

TEORI ATOM RUTHERFORD


Tahun 1913 Neils Bohr memperbaiki teori Rutherford dengan percobaan spektrum hidrogen:

1. elektron-elektron dalam mengelilingi inti berada pada tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi

2. elektron dapat berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam dengan memancarkan energi, atau sebaliknya

TEORI ATOM BOHR

Menurut model atom Bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

PERKEMBANGAN TEORI ATOMTEORI ATOM BOHR

Kelemahan: Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.


• Disebut jg model atom mekanika kuantum atau model atommekanika gelombang, dikemukakan oleh Erwin Schrodinger (1926)

• Teori ini menyempurnakan teori atom Bohr• Berbunyi:

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

TEORI ATOM MODERN


Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital.

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. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

PE

RK

EM

BA

NG

AN

T

EO

RI A

TO

M

Spektrum Atom Hidrogen• Menurut Bohr, cahaya akan diserap atau diemisikan

dengan frekuensi tertentu (sesuai persamaan Planck) melalui peralihan elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain.

c = v . λ dimana c = kecepatan cahaya (3 . 108 m/s)

v = frekuensi (s-1)

λ = panjang gelombang (m)

persamaan Planck,

E = hvh = tetapan Planck (6,625 x 10-34 J s)

• Jika atom hidrogen menyerap energi dalam bentuk cahaya maka elektron akan beralih ke tingkat energi yang lebih tinggi.

• Sebaliknya, jika atom hidrogen mengemisikan cahaya maka elektron akan beralih ke tingkat energi yang lebih rendah.

Spektrum Atom Hidrogen

Spektrum Atom Hidrogen• Pada keadaan stabil, atom hidrogen memiliki energi

terendah, yakni elektron berada pada tingkat energi dasar (n=1). Jika elektron menghuni n>1, dinamakan keadaan tereksitasi.

• Atom hidrogen pada keadaan tereksitasi tidak stabil sehingga energi yang diserap akan diemisikan kembali menghasilkan garis-garis spektrum. Kemudian, elektron akan turun ke tingkat energi yang lebih rendah.

Spektrum Atom Hidrogen• Nilai energi yang diserap atau diemisikan dalam transisi

elektron bergantung pada transisi antartingkat energi elektron.

• Persamaannya dirumuskan sebagai berikut:

Spektrum Atom Hidrogen

Bilangan Kuantum

• Bilangan kuantum adalah bilangan yang menentukan letak keberadaan elektron suatu atom

• Bilangan kuantum teridiri atas:

1. Bilangan kuantum utama

2. Bilangan kuantum azimut

3. Bilangan kuatum magnetik

4. Bilangan kuantum spin

Bilangan Kuantum1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama adalah bilangan kuantum yang menunjukkan di kulit apa elektron itu berada. Bilangan bulat positif, harga : 1,2,3,4 ….dst• Harga n sesuai dengan nomor kulit atom.

– Kulit 1 disebut kulit K, dengan nilai n = 1– Kulit 2 disebut kulit L, dengan nilai n = 2– Kulit 3 sisebut kulit M, dengan nilai n = 3– Dan seterusnya.

Bilangan Kuantum• Contoh kulit atom

Bilangan Kuantum

2. Bilangan Kuantum Azimuth (l)Bilangan kuantum azimuth adalah bilangan kuantum yang menunjukkan subtingkat energi atau bentuk geometris orbital yang ditempati elektron.

Harga l = 0, 1, 2, . . ., (n-1).

Jika, n = 1, maka l = 0.

n = 2, maka l = 0 dan 1.

n = 3, maka l = 0, 1 dan 2.

n = 4, maka l = 0, 1, 2 dan 3.

Bilangan Kuantum

• Setiap harga l dinyatakan dengan:

• l = 0 disebut subkulit s (sharp)• l = 1 disebut subkulit p (principle)• l = 2 disebut subkulit d (diffuse)• l = 3 disebut subkulit f (fundamental)

Bilangan Kuantum

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetik adalah bilangan kuantum yang menunjukkan di orbital mana elektron itu berada

Harga m = (+), (-), dan 0, misal: -1, 0, +1s l = 0 m = 0

p l = 1 m = -1, 0, +1n≥ 2

d l = 2 m = -2, -1, 0, +1, +2n≥ 3

f l = 3 m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3n≥ 4

Bilangan Kuantum

4. Bilangan Kuantum Spin (ms)

Bilangan kuantum spin adalah bilangan kuantum yang menunjukkan arah rotasi elektron

ms = + ½ jika searah jarum jam. (arah panah menghadap ke atas)

ms = - ½ jika berlawanan arah jarum jam. (arah panah menghadap ke bawah)

Bilangan Kuantum

Elektron Spin Tahun 1928, ditemukan bahwa elektron memiliki

momentum sudut intrinsik, atau spin.

Dalam medan magnet, rotasi sumbu hanya memiliki 2 kemungkinan orientasi.

MomenMagnet

Arah medan magnet

S

N

Bilangan Kuantum spin

ms = ±½

Bilangan Kuantum

n l m orbital Spin

1 0 0 1s ±½2 0 0 2s ±½2 1 -1,0,1 2p ±½3 0 0 3s ±½3 1 -1,0,1 3p ±½3 2 -2,-1,0,1,2 3d ±½

Bentuk Orbital

• Orbital s

Bentuk orbital digambarkan dalam bentuk diagram Kontur

Bentuk orbital s = spheris

Bentuk Orbital

• Orbital pOrbital p (l = 1) mempunyai 2 tonjolan yang terletak sepanjang sumbu x, y, atau z . Dengan nilai ml = -1,0,1, maka orbital ditandai px, py, dan pz.

Bentuk Orbital• Orbital d dan f

Orbital- orbital ini memiliki bentuk rumit

Bentuk Orbital

Konfigurasi Elektron

• Konfigurasi Elektron adalah penempatan elektron dalam suatu atom menurut urutan tertentu sesuai dengan energi elektron bersangkutan.

• Pengisian elektron dimulai dari energi rendah ke energi tinggi

• Subkulit yang berbeda memiliki energi yang berbeda, betambah sesuai aturan: s < p < d < f


KULIT HARGA

nHARGA

lHarga m(2 l + 1)

Orbital

JumlahOrbital

(n2)

Elektron(2n2)

KL

M

N

12

3

4

0010120123

00

-1, 0, +1 0

-1, 0, +1-2, -1, 0, +1, +2

0-1, 0, +1

-2, -1, 0, +1, +2-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

sspspdspdf

1131351357

2

4

9

16

8

18

32


Konfigurasi elektron : didasarkan atas nomor atom.

Atom 1H : 1s1 Bilok : +1

Atom 11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 biloks : + 1

Atom 19K : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 biloks : +1

Atom 21Sc : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

kulit terluar adalah nomor kulit yang terbesar

kulit terluar


Prinsip Aufbau

Prinsip Aufbau : untuk mengatur pengisian elektron dan menggambarkan konfigurasi elektronnya

Pengisian dimulai dari orbital dengan tingkat energi terendah ke tertinggi.

1s 2s

Konfigurasi elektron hanya memperlihatkan jumlah elektron yang menempati tiap subkulit

Li: atau [He]2s

Li: 1s2 2s1 or [He] 2s1


Urutan Pengisian Elektron

URUTAN PENGISIAN ELEKTRON4f

4d4p3d

4s3p

3s2p2s

1s

n =4

n = 3

n = 2

n = 1

Konfigurasi ElektronAzas Larangan Pauli

• Berapa banyak elektron dapat terikat, atau menempati suatu orbital?

• Prinsip Larangan Pauli menyatakan: tidak ada 2 elektron dalam suatu atom dapat memiliki ke-4 bilangan kuantum sama. Artinya tiap orbital hanya ditempati maksimal 2 e-.

• Helium pada keadaan dasar memiliki 2 elektron dalam orbital 1s, tetapi dengan spin yang berlawanan

n l ml ms

elektron 1 1 0 0 +½

elektron 2 1 0 0 -½

Konfigurasi ElektronAturan Hund:

Pengisian elektron ke dalam orbital yang tingkat energinya sama (mis: ketiga orbital-p atau kelima orbital-d) sebanyak mungkin elektron berada dalam keadaan tidak berpasangan.

Karbon:

1s 2s 2p

1s 2s 2p

Energi lebih tinggi

Energi lebih rendah

Konfigurasi Elektron• Contoh:

Sifat-Sifat Atom• Atom stabil adalah atom yang memiliki muatan listrik

netral. • Atom memiliki sifat kimia yang memungkinkan terjadinya

ikatan antar atom. • Atom memancarkan dan mengemisikan gelombang

elektromagnetik dengan energi dan momentum yang diskrit.

• Hasil eksperimen menunjukan bahwa massa atom terkonsentrasi pada inti yang bermuatan positif.

• Atom memiliki momentum sudut dan sifat magnetik.

Atom

1H2He3Li4Be

Atom

1H2He3Li4Be

Shells1S 2S 2P 3S

Shells1S 2S 2P 3S

Atom

5B6C7N8O

Atom

5B6C7N8O

Shells1S 2S 2P 3S

Shells1S 2S 2P 3S

Atom

9F10Ne

Atom

9F10Ne

Shells1S 2S 2P 3S

Shells1S 2S 2P 3S

Atom

11Na12Mg

Atom

11Na12Mg

Shells1S 2S 2P 3S

Shells1S 2S 2P 3S

Atom

20Ca33As17Cl49In

Atom

20Ca33As17Cl49In

??

Struktur Atom

Documents

Transcript of Struktur Atom