STRUKTUR ATOM

BAB V

STRUKTUR ATOMPerkembangan teori atomTeori atom Dalton dan teori atom ThomsonStruktur inti dan teori atom RutherfordModel atom Bohr Teori atom modern dan mekanika kuantumKonfigurasi elektron

2

Perkembangan Teori Atom

3

Leukippos, Demokritos, dan Epikouros mengemukan bahwa atom merupakan:

DEFINISI ATOM

Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, dimana partikel-partikel itu tidak bisa dibagi lebih lanjut.A : Tidak, Tomos : memotong. Dinamakan atom karena dianggap tidak dapat dipecah lagiBentuk dan ukuran atom tergantung dari sifat materinyaAtom memiliki massa

Teori Atom Dalton (1803)

4

…….Perkembangan Teori Atom

Pencetus teori atom modern. Teorinya dilandasi oleh kejadian kimiawi dan data kuantitatif. Teori Dalton ditunjang juga oleh 2 percobaan (oleh Lavoisier&Prost) dan 2 hukum alam (Kekekalan massa dan Perbandingan tetap)

1. Materi tersusun dari partikel-partikel kecil yang tak dapat dipecah lagi dan disebut atom

2. Atom dari unsur-unsur yang sama mempunyai sifat kimia dan fisika yang sama, sifat unsur yang satu berbeda dengan dari unsur lainnya.

3. Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu tetap selama reaksi kimia

4. Perubahan kimia terjadi karena penggabungan antara atom, penguraian senyawa-senyawa menjadi atom-atom atau pertukaran tepat antara atom-atom

5. Senyawa kimia dibentuk oleh atom-atom unsurnya dalam suatu perbandingan tetap.

Model Atom J. J. Thomson, 1879         

5

…….Perkembangan Teori Atom

“Atom merupakan sebuah bola kecil bermuatan positif dan dipermukaannya tersebar elektron yang bermuatan negatif”

Model ini disebut juga model roti kismis, roti digambarkan sebagai atom bermuatan positif dan kismis sebagai elektronnya.

- - - - -

-

--- - - -------

+++

a. b.

a. dilihat dari luar b. penampangnya

Penemuan Elektron

6

•Michael Faraday, 1832

melanjutkan kerja Faraday, dimana unit dari muatan listrik yang diberikan terkait dengan atom, yang kemudian disimpulkan sebagai elektron. Percobaan yang dilakukan dengan menggunakan tabung sinar katoda

menentukan hubungan antara jumlah listrik yang digunakan dengan jumlah reaksi kimia yang terjadi. •George Stoney, 1874

• Robert Milikan, 1909

…….Perkembangan Teori Atom

dengan percobaan tetes minyak berhasil menentukan muatan dari elektron

Penemuan proton

dengan mempelajari tabung sinar katoda berhasil menemukan adanya aliran muatan positif yang menuju katoda, kemudian dikenal sebagai proton

7

…….Perkembangan Teori Atom

Eugen Goldstein, 1886;

PENEMUAN INTI ATOM

8

mempelajari partikel alfa () sebagai partikel yangbermuatan positif •mengembangkan model atom: Atom terdiri dari bagian-bagian yang sangat kecil,

yaitu inti yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh awan elektron pada jarak tertentu dari inti.

Rutherford received the Nobel Prize in Chemistry for his pioneering work in nuclear chemistry.

Ernest Rutherford, 1909

• jumlah proton dalam inti merupakan nomor atom.

…….Perkembangan Teori Atom

Penemuan neutron

9

• melakukan percobaan dengan memborbardir berilium dengan partikel alfa berenergi tinggi, yang menghasilkan neutron

• neutron merupakan partikel yang tidak bermuatan dengan massa jauh lebih ringan dari proton.

…….Perkembangan Teori Atom

James Chadwick, 1932;

Partikel subatomik

10

partikel simbol muatan massa, kgmassa, daltons

electron e- -1 9,10953×10-31 0,000548

proton p+ +1 1,67265×10-27 1,007276

neutron n 0 1,67495×10-27 1,008665

1 amu (aka 1 dalton) = 1/12 massa dari inti atom karbon-12 1 dalton = 1.67 x 10-24 g

XAZ

Dimana: A adalah nomor massa; jumlah proton dan neutron

A = Z + N Z adalah nomor atom; jumlah proton N adalah jumlah neutron

Struktur elektronik atom

11

mengapa unsur yang berbeda menunjukan sifat kimia dan fisika yang berbeda

mengapa bisa terjadi ikatan kimia, mengapa setiap unsur menyerap atau memancarkan

cahaya pada karakteristik warna tertentu.

Model atom yang dikembangkan Rutherford tidak menjelaskan tentang:

Untuk memahami hal tersebut, dipelajari susunan elektron dalam atom atau konfigurasi elektron.

Radiasi elektromagnetik

12

Digunakan untuk mempelajari sifat elektron dalam atom. Radiasi elektromagnetik memiliki sifat partikel dan sifat gelombang.

emisi spektrum atompanjang gelombang () adalah jarak terdekat atar

puncak gelombang, frekuensi () adalah jumlah gelombang per unit satuan waktu

= c = 3,00 x 108 m/s

Emisi Spektrum

13

Max Planck merumuskan energi foton cahaya:

hE atau

hcE

dimana h adalah konstanta Planckh= 6,6262 x 10-34 J.s

Efek fotolistrik

14

Saat radiasi elektromagnetik dari permukaan yang memiliki energi minimum menghantam permukaaan logan (elektroda negatif) yang berada dalam tabung kosong, maka elektron akan terlepas dari logam menghasilkan muatan listrik.

Efek fotolistrik banyak digunakan sebagai sensor pada pintu supermaket atau lift yang otomatis terbuka saat ada bayangan orang melewati melewati pancaran cahaya.

15

Model Atom Bohr (1913) Mengusulkan bahwa elektron

harus memiliki energi yang cukup untuk menjaga pergerakannya konstan disekitar inti.

Gerakan elektron dapat dianalogkan seperti gerakan planet-planet mengelilingi matahari.

Model atom Bohr hanya model satu dimensi, dimana setiap lingkaran hanya ditentukan oleh jari-jari, r. Sehingga hanya satu koordinat yang diperoleh untuk orbit pada model Bohr. Faktanya elektron bukanlah partikel yang bisa dibatasi pada satu dimensi orbit, elektron dapat bersifat sebagai gelombang dan menempati ruang tiga dimensi

1. Atom terdiri atas inti bermuatan positif2. Elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu3. Elektron dalam lintasannya tidak menyerap atau memancarkan energi, karena tiap lintasannya mempunyai tingkat energi tertentu4. Jika elektron pindah lintasan, maka terjadi perubahan energi sebesar E = E2 – E1

E1 dan E2 adalah energi lintasan pada tingkat rendah dan tinggiEnergi yang diserap atau dipancarkan atom akibat perpindahan

elektron adalah energi cahaya sehingga E = h v

………Model Atom Bohr (1913)

17

Teori Atom Modernde Broglie dan Erwin Schrödinger mengembangkan teori mekanika gelombang dan kuantum. Model atom yang dikembangkan menempatkan elektron sebagai gelombang dan menempati ruang tiga dimensi.

Orbital Atom adalah daerah yang kemungkinan ditemukannya elektron paling tinggiBentuk orbital menggambarkan distribusi elektron dalam ruang

Bilangan kuantum menggambarkan tingkat energi dari elektron dan

Bilangan kuantum utama (n)Menunjukkan tingkat energi orbital n = 1,2,3,….n = ukuran orbital, semakin besar n semakin besar pula orbitalnya.Menurut Bohr, bilangan kuantum n dapat pula melambangkan kulit elektron n = 1 (K), n = 2 (L), n = 3 (M)

Bilangan kuantum azimut ( l )

Menentukan harga momentum sudut dan bentuk dari orbitall = 0, 1, 2, 3,…..

Hubungan nilai n dan l adalah

Artinya n = 1 : l = 0n = 2 : l = 0 : l = 1

n = 3 : l = 0 : l = 1 : l = 2, dst….Hubungan bilangan kuantum azimut dengan bentuk orbital

l = 0 orbital s (sharp)l = 1 orbital p (principal)l = 2 orbital d (diffuse)l = 3 orbital f (fundamental)

Dng demikian s,p,d dan f merupakan subkulitK ; sL ; s pM ; s p dN ; s p d f dst….

l = 0, 1, 2, 3,….. (n – 1)

Bilangan kuantum magnetik (ml)Menentukan orientasi orbital didalam ruang.

Bernilai negatif, nol dan positif Hubungan nilai l dan ml

l = 0 ml = 0 orbital sl = 1 ml = -1, ml = 0, ml = +1 orbital Px, Py, Pzl = 2 ml = -2, ml = -1, ml = 0, ml = 1, ml = 2

orbital dx2-y2, dz2, dxy, dxz, dyz

Secara umum dapat dinyatakan bahwa jumlah ml disetiap l adalah (2l + 1) buah

Bilangan kuantum spin Menentukan arah spin yaitu searah jarum jam ( –1/2 ) atau berlawanan jarum jam ( +1/2 ) juga menunjukan bahwa dalam satu orbital maksimum hanya dapat diisi oleh dua elektron

ml = 0, 1, 2, 3,….

Bentuk orbital atom

22

Orbital atom

24

Distribusi elektron dalam atomSetiap atom netral jumlah elektron sama dengan jumlah proton dalam inti

atom. Setiap elektron menempati orbital atom berdasarkan bilangan kuantumnya

(n, ℓ dan mℓ. )Setiap orbital atom maksimum hanya bisa ditempati dua elektronKemungkinan kombinasi bilangan kuantum

21

n ℓ mℓ ms

1 0 (1s) 0 untuk setiap nilai mℓ2 0 (2s)

1(2p)0

-1,0,+1

3 0 (3s)1(3p)2 (3d)

0-1,0,+1

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

4 0 (4s)1(4p)2 (4d)3 (4f)

0-1,0,+1

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

Konfigurasi elektron

25

Susunan elektronik atomAdalah susunan elektron dalam atom,dengan aturan prinsip aufbau yaitu pengisian elektron harus dimulai dari orbital yang berenergi rendah menuju ke yang lebih tinggi energinya, dengan tiga ketentuan yaitu

A. aturan n + l1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5d, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s,

26

Contoh:

• Orbital s maksimum 2 elektron• Orbital p maksimum 6 elektron• Orbital d maksimum 10 elektron• Orbital f maksimum 14 elektron

B. Prinsip Larangan Pauli Tidak boleh dalam satu atom terdapat dua elektron yang

keempat bilangan kuantumnya sama.C. Aturan Hund1. Pengisian orbital yang mempunyai tingkat energi sama (p,d,f) harus sedemikian sehingga elektron sebanyak mungkin tidak berpasangan atau menyendiri2. Jika dua elektron atau lebih yang tidak berpasangan maka energi terendah adalah bila semua spinnya sejajar atau searah.

………..Konfigurasi elektron

27Konfigurasi elektron Li dapat ditulis sebagai: [He]2s1

Contoh : tentukan konfigurasi elektron dari fosfor, dan kobaltJawab

A. 15 P : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3

B. 27 Co : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d7

28

Konfigurasi elektron Na dapat ditulis sebagai: [Ne]3s1

Penyederhanaan penulisan konfigurasi elektron

Konfigurasi elektron dan tabel periodik

30