artikelkimia :)

Struktur Atom Kimia

PARTIKEL MATERI

Bagian terkecil dari materi disebut partikel.

Beberapa pendapat tentang partikel materi :

1.        Menurut Democritus, pembagian materi bersifat diskontinyu ( jika suatu materi dibagi dan terus dibagi maka akhirnya diperoleh partikel terkecil yang sudah tidak dapat dibagi lagi = disebut Atom )

2.        Menurut Plato dan Aristoteles, pembagian materi bersifat kontinyu ( pembagian dapat berlanjut tanpa batas )

Postulat Dasar dari Teori Atom Dalton :

1)       Setiap materi terdiri atas partikel yang disebut atom

2)       Unsur adalah materi yang terdiri atas sejenis atom

3)       Atom suatu unsur adalah identik tetapi berbeda dengan atom unsur lain ( mempunyai massa yang berbeda )

4)       Senyawa adalah materi yang terdiri atas 2 atau lebih jenis atom dengan perbandingan tertentu

5)       Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan dan tidak dapat diubah menjadi atom lain melalui reaksi kimia biasa. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang ( reorganisasi ) atom-atom yang terlibat dalam reaksi tersebut

 Kelemahan dari postulat teori Atom Dalton :

1)       Atom bukanlah sesuatu yang tak terbagi, melainkan terdiri dari partikel subatom

2)       Atom-atom dari unsur yang sama, dapat mempunyai massa yang berbeda ( disebut Isotop )

3)       Atom dari suatu unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain melalui Reaksi Nuklir

4)       Beberapa unsur tidak terdiri dari atom-atom melainkan molekul-molekul

Partikel dasar : partikel-partikel pembentuk atom yang terdiri dari

elektron, proton den neutron.

1. Proton : partikel pembentuk atom yang mempunyai massa sama dengan

satu sma (amu) dan bermuatan +1.

2. Neutron : partikel pembentuk atom yang bermassa satu sma (amu) dan

netral.

3. Elektron : partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan

bermuatan -1.

2. Nukleus : Inti atom yang bermuatan positif, terdiri dari proton den

neutron.

3. Notasi unsur : z

A A dengan X : tanda atom (unsur)

Z : nomor atom = jumlah elektron

(e)= jumlah proton (p)

A : bilangan massa = jumlah proton +

neutron

Pada atom netral, berlaku: jumlah elektron = jumlah proton.

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

 Isotop : unsur yang nomor atomnya sama, tetapi berbeda bilangan

massanya.

Contoh: Isotop oksigen: 8

16 O ; 8

17 O ; 8

18 O

 Isobar : unsur yang bilangan massanya sama, tetapi berbeda nomor

atomnya.

Contoh: 27

59 CO dengan 28

59 Ni

 Isoton : unsur dengan jumlah neutron yang sama.

Contoh: 6

13 C dengan 7

14 N

 Iso elektron: atom/ion dengan jumlah elektron yang sama.

Contoh: Na+ dengan Mg2+

K+ dengan Ar

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

1).    Model Atom Dalton

a)       Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.

b)       Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.

c)        Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda, berlainan dalam massa dan sifatnya.

d)       Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.

e)       Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.

 Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :

1.        Hukum Kekekalan Massa ( hukum Lavoisier )  :      massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.

2.        Hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust )       :        perbandingan massa unsur-unsur yang menyusun suatu zat adalah tetap.

Kelemahan Model Atom Dalton :

1)       Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain

2)       Tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materi

3)       Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan

4)       Menurut teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom lain.

2).    Model Atom Thomson

Setelah ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton. Menurut Thomson :

a)       Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron (bagaikan kismis dalam roti kismis)

b)       Atom bersifat netral, yaitu muatan positif dan muatan negatif jumlahnya sama

 3).             Model Atom Rutherford

a)       Rutherford menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif, berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya berasal dari massa intinya.

b)       Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya).

c)        Atom bersifat netral.

d)       Jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditentukan.

Kelemahan Model Atom Rutherford :

Ø       Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap elektron.

Ø       Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga akhirnya jatuh ke inti.

4).    Model Atom Niels Bohr

• Model atomnya didasarkan pada teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen.
• Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat energi tertentu dalam atom.

Menurutnya :

a)       Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di sekitarnya beredar elektron-elektron yang bermuatan negatif.

b)       Elektron beredar mengelilingi inti atom pada orbit tertentu yang dikenal sebagai keadaan gerakan yang stasioner (tetap) yang selanjutnya disebut dengan tingkat energi utama (kulit elektron) yang dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n).

c)        Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energinya akan tetap sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan.

d)       Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika menyerap energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi ke rendah terjadi pelepasan energi.

e)       Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state)

Kelemahan Model Atom Niels Bohr :

1.        Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak.

2.        Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia

5).    Model Atom Modern

Dikembangkan berdasarkan teori mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli :

a)       Louis Victor de Broglie

Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang.

b)       Werner Heisenberg

Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.

c)        Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr)

Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.

Model atom Modern :

a)       Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom.

b)       Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.

c)        Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.

- Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan.

- Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan dan sebaliknya.

BILANGAN KUANTUM

Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan 4

bilangan kuantum.

1. Bilangan kuantum utama (n): mewujudkan lintasan elektron dalam

atom.

n mempunyai harga 1, 2, 3, .....

- n = 1 sesuai dengan kulit K

- n = 2 sesuai dengan kulit L

- n = 3 sesuai dengan kulit M

- dan seterusnya

Tiap kulit atau setiap tingkat energi ditempati oleh sejumlah elektron.

Jumlah elektron maksimmm yang dapat menempati tingkat energi itu

harus memenuhi rumus Pauli = 2n2.

Contoh:

kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum= 2 x 42 elektron = 32

elektron

2. Bilangan kuantum azimuth (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).

n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K

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

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

n = 4 ; l = 0, 1, 2, 3 ; sesuai kulit N

dan seterusnya

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

l = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp)

l = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle)

l = 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse)

l = 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental)

3. Bilangan kuantum magnetik (m): mewujudkan adanya satu atau

beberapa tingkatan energi di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum

magnetik (m) mempunyai harga (-l) sampai harga (+l).

Untuk:

l = 0 (sub kulit s), harga m = 0 (mempunyai 1 orbital)

l = 1 (sub kulit p), harga m = -1, O, +1 (mempunyai 3 orbital)

l = 2 (sub kulit d), harga m = -2, -1, O, +1, +2 (mempunyai 5 orbital)

l = 3 (sub kwit f) , harga m = -3, -2, O, +1, +2, +3 (mempunyai 7

orbital)

4. Bilangan kuantum spin (s): 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.

Pertanyaan:

Bagaimana menyatakan keempat bilangan kuantum dari elektron 3s1 ?

Jawab:

Keempat bilangan kuantum dari kedudukan elektron 3s1 dapat

dinyatakan sebagai,

n= 3 ; l = 0 ; m = 0 ; s = +1/2 ; atau -1/2

KONFIGURASI ELEKTRON

Dalam setiap atom telah tersedia orbital-orbital, akan tetapi belum tentu

semua orbital ini terisi penuh. Bagaimanakah pengisian elektron dalam

orbital-orbital tersebut ?

Pengisian elektron dalam orbital-orbital memenuhi beberapa peraturan.

antara lain:

1. Prinsip Aufbau : elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan

tingkat energi terendah dan seterusnya.

Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s

dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya dan untuk

mempermudah dibuat diagram sebagai berikut:

Contoh pengisian elektron-elektron dalam orbital beberapa unsur:

Atom H : mempunyai 1 elektron, konfigurasinya 1s1

Atom C : mempunyai 6 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p2

Atom K : mempunyai 19 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p6 3S2 3p6

4s1

2. Prinsip Pauli : tidak mungkin di dalam atom terdapat 2 elektron

dengan keempat bilangan kuantum yang sama.

Hal ini berarti, bila ada dua elektron yang mempunyai bilangan

kuantum utama, azimuth dan magnetik yang sama, maka bilangan

kuantum spinnya harus berlawanan.

3. Prinsip Hund : cara pengisian elektron dalam orbital pada suatu sub

kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron

sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron.

Contoh:

- Atom C dengan nomor atom 6, berarti memiliki 6 elektron dan cara

Pengisian orbitalnya adalah:

Berdasarkan prinsip Hund, maka 1 elektron dari lintasan 2s akan

berpindah ke lintasan 2pz, sehingga sekarang ada 4 elektron yang tidak

berpasangan. Oleh karena itu agar semua orbitalnya penuh, maka atom

karbon berikatan dengan unsur yang dapat memberikan 4 elektron.

Sehingga di alam terdapat senyawa CH4 atau CCl4, tetapi tidak terdapat senyawa CCl3 atau CCl5

Tyas Ratna P./XI IPA 2/29