PERKEMBANGAN TEORI ATOM

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

XII IPA 1

INDIKATORINDIKATOR

1. Sejarah Perkembangan Teori Atom

2. Teori-teori Inti Atom

3. Teori Kuantum Modern

4. Spectrum Atom Hidrogen

1. Sejarah Perkembangan Teori Atom

2. Teori-teori Inti Atom

3. Teori Kuantum Modern

4. Spectrum Atom Hidrogen

Sejarah Perkembangan Teori Atom

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnya tentang atom.

Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts).

Sejarah Perkembangan Teori Atom

Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu berikut: 

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi 

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda 

3. Atom-atom bergabung tetap". Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen

4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Model Atom Dalton

Model Atom Thomson

Model Atom Rutherford

Model Atom Bohr

Teori-teori Inti Atom

John DaltonJohn Dalton

MODEL ATOM DALTON

Konsep Model Atom Dalton:

1. Setiap benda (zat) tersusun atas partikel partikel terkecil yg tidak dapat dipisahkan lagi disebut atom.

2. Setiap benda (zat) mempunyai sifat yg sama dg atom- atom penyusunnya.

3. Bila sifat - sifat suatu zat berbeda dg lainnya, menunjukkan atom - atom penyusun zat-zat tersebut

berbeda pula.

MODEL ATOM DALTON

Konsep Model Atom Dalton:

4. Dalam peristiwa reaksi kimia pada hakekatnya merupakan penyusunan kembali atom dalam suatu zat

5. Pada peristiwa reaksi kimia jumlah atom2 yg terlibat dalam penyusunan zat punya perbandingan berupa bilangan bulat sederhana.

MODEL ATOM DALTON

Kelebihan dan Kekurangan Model Atom John Dalton

Kelebihan Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom

KelemahanTeori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik.Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik. 

Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan

selanjutnya disebut elektron..

J.J Thomson

MODEL ATOM THOMSON

Menghasilkan teori yaitu:1.Atom bukan sebagai partikel terkecil dari

suatu benda

2. Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat muatan listrik positif dan negative yang tersebar merata di seluruh bagian seperti roti kismis.

MODEL ATOM THOMSON

Menghasilkan teori yaitu:3. Pada atom netral jumlah muatan listrik

negatif sama dengan jumlah muatan listrik positif

4. Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan dengan masa atom Thompson melakukan percobaan lampu tabung.

MODEL ATOM THOMSON

Kelebihan dan kekurangan atom thomson

Kelebihan: Membuktikan adanya partiel lain yang bermuatan

negative dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Kelemahan: Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat

menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

MODEL ATOM RUTHERFORDMODEL ATOM RUTHERFORD RUTHERFORD mengajukan model atom

dengan ketentuan sebagai berikut :

Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif, dimana masa atom hampir seluruhnya berada pada inti atom.

RUTHERFORD mengajukan model atom dengan ketentuan sebagai berikut :

Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif, dimana masa atom hampir seluruhnya berada pada inti atom.

Ernest Rutherford

MODEL ATOM RUTHERFORDMODEL ATOM RUTHERFORD Muatan listrik negatif ( elektron ) terletak

sangat jauh dari inti. Untuk menjaga kestabilan jarak muatan

listrik negatif terhadap inti, maka muatan listrik negatif senantiasa bergerak mengelilingi inti.

Muatan listrik negatif ( elektron ) terletak sangat jauh dari inti.

Untuk menjaga kestabilan jarak muatan listrik negatif terhadap inti, maka muatan listrik negatif senantiasa bergerak mengelilingi inti.

Percobaan Rutherford

Bila berkas hamburan sinar α ditembakkan pada lempeng emas, maka sinar yg keluar dari lempeng mengalami hamburan. Dapat

diamati pada cahaya terang & gelap di layar pendar .

Percobaan Rutherford

1.Sebagian besar partikel sinar α dpt tembus karena melalui daerah hampa.

2.Partikel α yg mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

3.Partikel α yg menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif & sangat masif.

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :

1. Karena muatan listrik elektron berlawanan jenis dengan muatan listrik inti atom, sehingga elektron mengalami gaya tarik inti atom berupa gaya elektrostatik atau gaya coulumb sebesar

Dimana :

Fc : Gaya Coulumb ( N ) e : muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) Cεo : permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 ) r : jarak elektro terhadap inti ( meter )

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya

tarik inti diperhitungkan :

2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal sebagai gaya penyeimbang, sebesar :

Dimana : Fs = gaya sentrifugal (N)m = massa elektron (9,1 x 10-31 )v = kelajuan gerak elektron (m.s-1 )

Kelebihan dan kekurangan teori Rutherford Kelebihan:

Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong. Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat

massa atom.

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

atom. Energi total akan semakin kuat, elektron jatuh ke inti tetapi

kenyataannya tidak pernah Spektrum atom kontinu, padahal terputus / diskrit

MODEL ATOM BOHRMODEL ATOM BOHR

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat atom. Teori atom Bohr pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum Planck dan teori atom dari Rutherford yang dikemukakan pada tahun 1911.

Neils Bohr

MODEL ATOM BOHRMODEL ATOM BOHR Model atom Bohr dinyatakan dalam

postulat-postulat berikut : Elektron mengelilingi inti dalam orbit

berbentuk lingkaran dibawah pengaruh gaya Coulomb.

Elektron mengelilingi inti melalui lintasan stasioner.

Elektron tidak mengorbit mengelilingi inti melalui sembarang lintasan , melainkan hanya melalui lintasan tertentu dengan momentum anguler tertentu tanpa membebaskan energi. Lintasan ini disebut lintasan stasioner dan memiliki energi tertentu .

Keterangan :

m = massa elektron (kg)

V = kecepatan linear elektron (m/s)

r = jari-jari lintasan electron (m)

n = nomor kulit atau bilangan kuantum utama (n=1,2,3…)

h = konstanta Planck = 6,62.10-34 J.s

momentum anguler elektron selama mengelilingi inti atom harus berupa bilangan bulat

positif h :

Pada lintasan stasioner, elektron mengorbit tanpa memancarkan energi.

• Elektron bisa berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Apabila elektron berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan sebaliknya akan menyerap energi.

Maka energi yang dibebaskan dapat ditulis:

• Keterangan :

EA = energi elektron pada lintasan dengan bilangan kuantum A (joule)Eb =energi elektron pada lintasan dengan bilangan kuantum B (joule)f = frekuensi yang dipancarkan atau diserap (Hz)

Kelebihan dan kekurangan teori Bohr

Kelebihan: Atom terdiri dari beberapa kulit/subkulit

untuk tempat berpindahnya electron dan atom membentuk suatu orbit dimana inti atom merupakan positif dan disekelilingnya terdapat elektron.

Kelemahan: Model atom ini tidak bisa menjelaskan

spektrum warna dari atom berelektron banyak

Teori Kuantum Modern MODEL ATOM MODERN (MEKANIKA

KUANTUM)

Menurut Bohr, electron dalam mengelilingi inti berada pada lintasan dengan jarak tertentu dari inti. Lintasan elektron ini disebut orbit. Teori modern ini dikembangkan berdasarkan mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang.

1. Bilangan Kuantum Menurut teori atom modern, electron berada dalam orbital dan setiap

orbital mempunyai tingkat energi atau bentuk tertentu. Satu atau beberapa orbital yang memiliki tingkat energi sama membentuk subkulit.

Untuk menentukan tingkat energi dari electron serta menyatakan kedudukan electron pada suatu orbital digunakan bilangan kuantum.

Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu : bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan

kuantum magnetic (m).

Ketiga bilangan kuantum ini merupakan bilangan bulat dan sederhana yang memberi petunjuk kebolehjadian diketemukannya electron dalam atom. Sedangkan untuk menyatakan arah perputaran elektron pada sumbunya para ahli menggunakan bilangan kuantum spin (s).

a. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama, diberi lambang dengan huruf n memiliki nilai 1,2,3, …n. Bilangan kuantum ini menyatakan letak suatu electron pada suatu kulit atau lintasannya (nomor kulit).

Jika electron terletak di kulit K, maka bilangan kuantum utama, n = 1

Jika electron terletak di kulit L, maka bilangan kuantum utama, n = 2

Jika electron terletak di kulit M, maka bilangan kuantum utama, n = 3, dan seterusnya.

Makin besar harga n, berarti makin jauh letaknya dari inti atom, sehingga tingkat energinya makin tinggi.

b. Bilangan Kuantum Azimut (l).

Bilangan kuantum azimut, diberi lambing dengan huruf l. Bilangan kuantum azimut adalah bilangan kuantum yang menyatakan letak suatu electron pada orbital atau subkulit.

Harga yang dibolehkan untuk bilangan kuantum azimuth adalah, l. = n – 1. Karena nilai n merupakan bilangan bulat dan paling kecil sama dengan satu, maka harga l. juga merupakan bilangan bulat mulai dari 0, 1, 2, 3…, (n-l).

Jika l. = 0, maka elektron terletak di subkulit s

l. = 1, maka elektron terletak di subkulit p

l. = 2, maka elektron terletak di subkulit d

l. = 3, maka elektron terletak di subkulit f

Jika n = 1, maka harga l. = 0

n = 2, maka harga l. = 0 dan atau 1

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

c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Bilangan kuantum magnetic (m) menggambarkan orientasi orbital dalam ruang atau orientasi subkulit dalam kulit, atau dengan kata lain menyatakan jumlah orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetik memiliki harga berupa deret bilangan bulat dari –m melalui 0 sampai dengan +m, dimana hubungan antara m dan l dapat dinyatakan dengan rumus : m = -l s.d. +l.

Contoh: untuk harga l. = 0, maka terdiri dari satu harga m (1 orbital), yaitu 0

untuk harga l. = 1, maka terdiri dari tiga harga m (3 orbital), yaitu -1, 0, +1

untuk harga l. = 2, maka terdiri dari lima harga m(5 orbital), yaitu -2, -1, 0, +1, +2

untuk harga l. = 3, maka terdiri dari tujuh harga m (7 orbital), yaitu -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

dan seterusnya.

d. Bilangan Kuantum Spin (s).

Bilangan kuantum spin dilambangkan dengan huruf s. Bilangan kuantum ini muncul dari hasil pengamatan terhadap sinar dari uap atom-atom perak yang dilewatkan melalui medan magnet yang dilakukan oleh O. Stren dan W. Gerlach.

Dari percobaan dapat diketahui bahwa bilangan kuantum spin (s) menyatakan arah perputaran electron pada sumbu orbital, dimana perputaran electron ini akan menimbulkan medan magnet.

Jika 2 (dua) electron dalam satu orbital berputar dengan arah yang berlawanan, maka medan magnet yang ditimbulkan akan saling meniadakan, sehingga hanya ada 2 kemungkinan harga bilangan kuantum spin, yaitu + ½ untuk perputaran electron yang searah dengan jarum jam, dan – ½ untuk perputaran electron yang berlawanan dengan arah jarum jam. Sehingga tiap orbital hanya dapat ditempati maksimum oleh 2 buah electron.

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi empiris dari 4 garis

spektrum atom hidrogen.

R = konstanta Ryberg

Pada prinsipnya, jika kita meletakkan atom hidrogen pada suatu keadaan stasioner, seharusnya akan berada di situ selamanya. Bagaimanapun juga, jika kamu mengganggunya sedikit (menumbukkan dengan atom lain, atau dengan menyinarkan cahaya padanya), maka atom mungkin akan berpindah ke keadaan stasioner lain, salah satunya dengan menyerap energi dan bergerak menuju keadaan energi yang lebih tinggi, atau dengan melepaskan energi (biasanya dalam bentuk radiasi elektromagnetik) dan bergerak menuju keadaan energi yang lebih rendah. Dalam prakteknya seperti gangguan selalu ada, transisi (atau yang biasa dinamakan dengan “lompatan kuantum”) pasti akan terjadi, dan hasilnya adalah bahwa sekumpulan atom hidrogen melepaskan cahaya (foton)

1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )

2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)

3. Deret Paschen (Deret inframerah I)

Setelah Balmer, banyak ahli fisika yg berhasil melakukan percobaan, sehingga tersusunlah formulasi deret-deret sbb:

4. Deret Brackett (Deret inframerah II)

5. Deret Pfund (Deret inframerah III)