STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

1.    Partikel Dasar Penyusun Atom

Atom adalah bagian yang sangat kecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur tersebut.

2.    Eksperimen Penemuan Partikel Dasar Penyusun Atom

a.    Penemuan Elektron

1.       Penemuan elektron dilakukan dengan Percobaan Sinar Katode

2.     Percobaan tabung sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes(1875). Hasil eksperimennya yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode.

3.      Joseph John Thomson(1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu membuktikan pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katode

b.       Penemuan Proton

Eugene Goldstein(1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang dan diberi muatan listrik.

            

Hasil eksperimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melewati lubang pada katode. Sinar ini kemudian disebut proton.

Penemuan Goldstein ini dikuatkan lagi oleh penemuan Ernest Rutherford. Rutherford bersama 2 orang muridnya (Hans Geiger & Ernest Marsden) melakukan percobaan hamburan sinar α terhadap lempeng tipis emas. Partikel alfa (α) bermuatan positif, bergerak lurus dan berdaya tembus tinggi sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan Rutherford dijelaskan dengan gambar berikut:

Keterangan:

1.     Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa, partikel α diteruskan (panah a).

2.   Di dalam atom terdapat suatu bagian yang sangat kecil dan padat yang disebut inti atom, partikel α dipantulkan kembali oleh inti atom (panah b).

3.   Muatan inti atom dan partikel α sejenis yaitu positif,  sebagian kecil partikel α dibelokkan (panah b).

Rutherford menyatakan hipotesisnya : Bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral.

 

c.    Penemuan Neutron

1. Dari percobaan yang dilakukan Rutherford, ia menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel positif agar tidak saling tolak-menolak

2.   Dugaan tersebut dibuktikan oleh James Chadwidck pada tahun 1932.

3. Chadwidck menembakkan atom berilium dengan sinar alfa. Dari penembakan tersebut terdeteksi adanya partikel tidak bermuatan yang mempunyai massa hampir sama dengan proton. Karena sifatnya yang netral, maka partikel tersebut dinamakan neutron.

3.    Perkembangan Model Atom

a.         Model Atom Dalton

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

2.    Suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.

3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atas 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.

Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti bola tolak peluru

b.         Model Atom Thomson

Atom adalah bola padat bermuatan positif dan di permukaannya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Model atom ini digambarkan seperti roti kismis.

c.       Model Atom Rutherford

Atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.

                

4.    Model Atom Niels Bohr

a.    Atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

b.    Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan energi.

c.    Kedudukan elektron-elektron pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit-kulit elektron.

Atom oleh Niels Bohr digambarkan sebagai berikut:

        

        Jumlah elektron maksimal dalam setiap kulit dapat dihitung dengan persamaan : 

                                    2n²

        Dengan n = kulit

•     Kulit 1 à Kulit K à n = 1 à Jlh max e^- = 2(1)² = 2 e^-

•     Kulit 2 à Kulit L à n = 2 à Jlh max e^- = 2(2)² = 8 e^-

•     Kulit 3 à Kulit Mà n = 3 à Jlh max e^- = 2(3)² = 18 e^-

•     Kulit 4 à Kulit N à n = 4 à Jlh max e^- = 2(4)² = 32 e^-

•     Kulit 5 à Kulit O à n = 5 à Jlh max e^- = 2(5)² = 50 e

5.    Model Atom Mekanika Kuantum

a. Kulit-kulit elektron bukan kedudukan yang pasti dari suatu elektron, tetapi hanyalah suatu kebolehjadian saja.

b.  Teori atom Bohr dapat dijelaskan  oleh de Broglie melalui teori dualisme partikel gelombang: elektron mempunyai sifat sebagai partikel sekaligus sebagai gelombang.

c.    Heisenberg  mengungkapkan: posisi sekaligus kecepatan elektron tidak dapat ditentukan secara pasti.

d.   Erwin Schrodinger menyatakan: meskipun elektron memiliki tingkat energi tertentu, posisinya tidak dapat dipastikan. Elektron-elektron berada dalam orbital tertentu dalam kulit atom, yaitu daerah dengan peluang terbesar menemukan elektron.

e.  Kedudukan suatu orbital ditentukan oleh bilangan kuantum

   ^6.  Menentukan Jumlah Proton, Elektron dan Neutron

    Lambang atom suatu unsur sama dengan lambang unsurnya.

Untuk menentukan jumlah proton, elektron dan neutron perlu diperhatikan hal-hal berikut:

q  Nomor massa berbeda dengan nomor atom

q  Nomor atom = Jumlah proton = Jumlah elektron (pada atom netral)

q  N                  Nomor atom = jumlah proton = jumlah elektron (pada ion positif/negatif)

q  Jumlah neutron = A – Z

Contoh :

1. Tentukan jumlah proton, elektron dan neutron atom   !

Jawab :

P = 19              e = 19              n = 39 - 19 = 20

2. Tentukan jumlah proton, elektron dan neutron dari  !

Jawab :

P = 20              e = 18              n = 40 - 20 = 20

    7.    Menentukan Isotop, Isobar dan Isoton

    1.    Isotop adalah atom yang mempunyai nomor atom sama tetapi memiliki nomor massa berbeda.

    Contoh :

    

    2.      Isobar adalah unsur-unsur yang memiliki nomor atom berbeda tetapi nomor massa sama.

    Contoh :

    

   3.      Isoton adalah : Atom-atom yang mempunyai jumlah neutron yang sama.

    Contoh :

    

    8.    Konfigurasi Elektron dan Diagram Orbital

  a.    Konfigurasi Elektron Sederhana

Konfigurasi elektron adalah: Cara menggambarkan penyebaran elektron-elektron dalam kulit atom

Contoh :

Catatan : Penulisan elektron dalam setiap kulit tidak boleh melebihi jumlah elektron maksimal pada kulit bersangkutan

 

b.      Konfigurasi Elektron Per Sub Kulit

Konfigurasi elektron  adalah : Suatu cara penulisan yang menunjukkan distribusi elektron dalam orbital-orbital pada kulit

Konfigurasi elektron berdasarkan diagram orbital berikut:

    Urutan Kenaikan tingkat energi :

    1s -2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d- dst

    Untuk menuliskan konfigurasi elektron, ada beberapa aturan yang harus di perhatikan:

     1.    Prinsip Aufbau :

      “Elektron-elektron dalam suatu atom berusaha untuk menempati subkulit-subkulit yang            berenergi rendah, kemudian baru ke tingkat energi yang lebih tinggi”

       2.   Kaidah Hund :

     Elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan.     Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital     kosong.

        3.      Larangan Pauli :

         Tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan                     kuantum yang sama.

Contoh :

Tuliskan konfigurasi elektron dari atom ₂₀ Ca!

Jawab :

₂₀ Ca             : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

Atau

20    Ca : [Ar] 4s²

 

c.       Aturan Penuh & Setengah Penuh

Terdapat pada orbital subkulit d dan f, karena orbital yang setengah penuh (d⁵) atau penuh (d¹⁰) bersifat lebih stabil dibandingkan dengan orbital yang hampir setengah penuh (d⁴) atau hampir penuh (d⁹)

Contoh  Penerapan Aturan Penuh :

 

Unsur	Konfigurasi Elektron
	Teoritis	Kenyataan Eksperimen
47A g	[K r] 5s2 4d9	[Kr] 5s1  4d10
29 Cu	[A r] 4s2 3d9	[Ar] 4s1  3d10

 

    Contoh  Penerapan Aturan Setengah Penuh :

Unsur	Konfigurasi Elektron
	Teoritis	Kenyataan Eksperimen
42Mo	[Kr] 5s2 4d4	[Kr] 5s1 4d5
24 C r	[Ar] 4s2 3d4	[Ar] 4s1 3d5