TEORI STRUKTUR ATOM TEORI STRUKTUR ATOM

REVIEW MATERI TEORI STRUKTUR ATOM

Disusun oleh:
WINDHA UTARI
3315152054

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
JAKARTA
2016

REVIEW MATERI TEORI STRUKTUR ATOM
Konsep teori atom dibagi menjadi dua penjelasan, yakni teori atom klasik dan teori atom
modern.
A. Teori Atom Klasik
Sesuai dengan kata kuncinya yaitu “klasik” mendefinisikan teori tersebut
bersifat sederhana karena dalam konsep yang didapat berdasarkan asumsi atau
pendapat yang lahir murni dari pemikiran para tokoh. Selain itu, tidak adanya
percobaan yang membuktikan kebenaran atau menghasilkan sebuah fakta yang valid.
Tokoh yang mengemukakan teori atom klasik adalah:

1. Democritus
Kata atom pertama kali dicetus oleh Democritus ilmuan dari Yunani, yaitu
atomos yang berarti tak terbagi. Ia mengungkapkan konsep dasar tentang atom
yang pertama, yakni menggambarkan atom sebagai materi terkecil yang
sedemikian kecilnya sehingga tidak dapat dibagi-bagi lagi.
2. John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom.
Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu:
a. Hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier), bahwa “Massa total zat-zat
sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”.
b. Hukum susunan tetap (hukum Prouts), bahwa “Perbandingan massa unsurunsur dalam suatu senyawa selalu tetap”.
Contoh: H2O → 2H :

O

2

:

16

1

:

8

Berdasarkan perbandingan tersebut dapat dikatakan bahwa
perbandingan berat atom dalam senyawa selalu sama.

Pendapat Dalton tentang atom adalah:
1. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil dan merupakan
partikel penyusun materi yang tidak dapat diubah menjadi partikel lain.
2. Reaksi kimia berupa pemisahan, penggabungan atau penyusunan kembali
dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
3. Atom unsur yang berbeda dapat bergabung satu dengan yang lain
membentuk suatu senyawa.
4. Atom penyusun suatu unsur berbeda dengan atom penyusun unsur yang lain.
Atom dari 1 unsur mempunyai kesamaan massa dan sifat.
Berdasarkan pendapat Dalton tersebut dapat disimpulkan bahwa atom

adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang dapat melakukan pengabungan
kimia.

B. Teori Atom Modern
Perkembangan konsep teori atom didasari oleh percobaan yang dapat
membuktikan kebanaran dengan fakta yang valid. Sebelum masuk ke dalam teori
atom modern, terdapat beberapa ahli yang membantah teori atom klasik. Salah
satunya adalah Marie Curie yang membantah bahwa atom tidak dapat dimusnahkan.
Pada tahun 1898, Marie Curie melakukan percobaan yaitu mengisolasikan
polonium dan radium dari bijih uranium yang mengemisikan sinar yang mampu
menggelapkan pelat fotografi. Sinar ini berasal dari atom-atom yang membelah
menjadi unsur radioaktif. Proses ini yang dinamakan sebagai proses radioaktivitas.
Hal ini menyebabkan Dalton tidak dapat mempertahankan bahwa atom tidak dapat
dimusnahkan, karena atom dapat melakukan peluruhan dalam bentuk pancaran sinar
dan lain-lain atau yang disebut sebagai radioaktif. Selain itu, ungkapan Dalton
mengenai massa setiap unsur adalah sama yaitu tidak benar. Hal ini dikarenakan

adanya isotop (unsur yang sama dengan nomor atom sama) sebagai pengaruh
radioaktivitas. (Contoh: unsur Oksigen dengan nbomor atom 8 yang memiliki nomor
massa berbeda yaitu 16O dan 17O).

Tokoh yang menemukan teori atom modern adalah:
1. J.J Thomson (1897)
Penemuan Elektron
Ahli fisikawan yaitu J.J Thomson menemukan adanya elektron bermuatan
negatif (-) berdasarkan eksperimen menggunakan tabung sinar katoda. Berdasarkan
percobannya, ketika dialirkan tegangan tinggi maka sinar katoda dibelokkan
mendekati kutub positif. Percobaan ini membuktikan bahwa sinar katoda adalah
partikel yang bermuatan negatif

yang disebutnya corpuscle sebagai partikel

subatomik dalam atom yang sekarang disebut sebagai elektron (atom memiliki
muatan). Untuk menentukan perbandingan muatan dengan massa elektron (e/m),
Thomson memasang dua kutub berlawanan dari magnet listrik pada sisi tabung yang
mengakibatkan pembelokan sinar katoda yang sama besar tetapi arahnya berlawanan
dengan pembelokan oleh medan listrik, sehingga rasio muatan terhadap massa
didapatkan sebesar 1,759 x 108 C/g.

Berdasarkan percobaannya, Thomson menggambarkan model atom sebagai
bola yang bermuatan positif dengan muatan negatif elektron yang tersebar didalamnya

yang terkenal dengan permisalan kismis dalam roti atau dikenal dengan sebutan
model atom Plumb Pudding. Secara keseluruhan, atom bermuatan netral karena
jumlah muatan negatif elektron selalu sama dengan muatan posif atom.

Namun, Thomson tidak
dapat menentukan berapa nilai muatan pada elektron. Sehingga muncul percobaan
yang dilakukan oleh Robert Milikan (1908) pada eksperimen tetes minyak. Untuk
mengukur muatan listrik butiran minyak, kedua pelat diberi beda potensial
sedemikian rupa sehingga membangkitkan gaya listrik dengan arah ke atas yang sama
besar dengan gaya berat butiran minyak (gerak tetesan minyak akan berhenti). Karena
massa butiran minyak telah ditentukan (dapat pula dihitung dengan cara mengalikan
volume butiran
minyak dengan
massa

jenis

minyak), maka
muatan

listrik

butiran minyak
dapat
ditentukan.
Eksperimen
dilakukan
berulang
dengan

kali
massa

butiran minyak
yang berbeda-beda. Kesimpulan dari Milikan adalah muatan listrik yang dimiliki tiap
butiran minyak ternyata kelipatan suatu nilai tertentu yang merupakan muatan
elektron yang bernilai sebesar 1,602 x 10-19 C.
Karena Thomson telah menentukan rasio muatan terhadap massa sebesar
1,759 x 108 C/g maka massa elektron dapat ditentukan dengan cara membagi rasio
muatan terhadap massa dengan muatan elektron sehingga didapatkan nilai massa

elektron sebesar 9,109 x 10-28.
Penemuan Proton

Proton ditemukan oleh Eugene Goldstein (1886) berdasarkan percobaan Canal
Rays. Karena atom merupakan unsur yang bersifat netral, maka selain ada partikel
elektron yang bermuatan negatif ada pula partikel yang bermuatan positif di dalam
atom. Eugene Goldstein melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki
katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik. Jika tabung dihubungkan
dengan sumber arus listrik di bagian belakang katode yang dilubangi maka akan
terbentuk berkas sinar. Goldstein menamakan sinar itu sebagai sinar terusan (canal
rays). Oleh karena sinar terusan bergerak menuju katode maka disimpulkan bahwa
sinar terusan bermuatan positif. Bila tabung diisi dengan gas hidrogen dengan tekanan
rendah, maka dihasilkan pertikel sinar saluran yang bermuatan +1,6 x 10-19 C dan
bermassa 1,673 x 10-24 g. Partikel ini disebut proton. Penggantian gas hidrogen oleh
gas lain selalu dihasilkan sinar yang sama dengan sinar terusan yang dihasilkan oleh
gas hidrogen. Hal ini dapat membuktikan bahwa setiap materi mengandung proton
sebagai salah satu partikel penyusunnya.

2. Ernest
Rutherford

(1910)

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners
Masreden) melakukan eksperimen penembakkan partikel sinar α berenergi tinggi
pada lempeng emas yang tipis. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk
menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal
yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.

Berdasarkan
eksperimen tersebut didapatkan kesimpulan bahwa:


Sebagian sinar α menembus lempeng logam. Hal ini terjadi apabila partikel



sinar α bergerak melewati ruang kosong.
Sebagian kecil sinar dibelokkan. Hal ini terjadi apabila partkel sinar α bergerak



mendekati inti atom.
Sangat sedikit sinar dipantulkan. Hal ini terjadi apabila sinar α menabrak inti
atom.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford

mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang
menyatakan bahwa merupakan rongga kosong yang terdiri dari inti atom yang sangat
kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi
mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Kelemahan dari teori atom Rutherford adalah tidak bisa menjelaskan mengapa
elektron berada di luar inti atom dan tidak jatuh ke inti atom. Berdasarkan teori fisika

klasik, elektron tidak jatuh ke inti karena di dalam inti terdapat orbit dan elektron
dipengaruhi oleh adanya gaya sentrifugal dan gaya sentripetal. Namun, dalam teori ini
dapat terjadi kegagalan model yaitu elektron dengan orbit melingkar secara konstan
mengalami percepatan dan meradiasikan gelombang em- yang kemudian kehilangan

energi (pemancaran energi). Sehingga, lama-kelamaan lintasan berbentuk spiral
mendekati inti dan elektron jatuh ke dalam inti. Hal ini tidak boleh terjadi.

Penemuan Neutron
Neutron ditemukan oleh James Chadwick (1932) dalam melakukan
eksperimen untuk membuktikan bahwa di dalam atom masih ada partikel lain selain
elektron dan proton. Chadwick berpendapat demikian karena jika hampir semua
massa atom terhimpun pada inti (sebab massa elektron sangat kecil dan dapat
diabaikan), ternyata jumlah proton dalam inti belum mencukupi untuk sesuai dengan
massa atom atau dengan kata lain massa atom unsur selalu lebih besar dari
muatannya. Dalam percobaannya, Chadwick menembakkan emisi berilium ke
berbagai target, antara lain adalah atom hidrogen, helium dan nitrogen. Ternyata hasil
eksperimen membuktikan terjadinya radiasi dari partikel yang tidak bermuatan atau
bersifat netral karena proton memiliki sifat menetap pada inti serta tidak dipengaruhi
zat luar. Selain itu, neutron memiliki massa yang hampir sama dengan proton yaitu
1,675 x 10-24 gram.

3. Teori Atom Niels Bohr
Spektrum Atom Hidrogen
Sebelum tahun 1913 telah dilakukan eksperimen untuk mengukur frekuensi

cahaya yang dapat diserap atau dikeluarkan atom. Ditemukan sifat khas atom yaitu
mampu menyerap dan mengeluarkan cahaya hanya pada frekuensi tertentu saja.
Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang
berbeda. Hal tersebut terpusat ke atom Hidrogen yang merupakan atom paling kecil
dan paling sederhana, serta mempunyai spektra paling sederhana. Telah ditemukan
bahwa garis-garis spektrum atom Hidrogen terdiri atas beberapa deret garis
konvergen. Panjang gelombang yang dihasilkan pada spektrum atom hidrogen
dipengaruhi oleh transisi elektron dari kulit ke kulit dengan mengikuti persamaan
berikut:
Keterangan:
λ

=

panjang

gelombang

yang

dihasilkan spekrum atom hidrogen
R = tetapan Rydberg (1,097×107 m1)
n = kulit elektron yang dituju
m = kulit elekron mula-mula atau asal
1. Deret Lyman (Ultraviolet)
Terbentuk pada transisi elektron dari kulit luar menuju kulit dasar lintasan

2.
3.
4.
5.

elektron.
Dengan: n=1
m: 2,3,4,5, ...
Deret Balmer (Tampak)
Terbentuk pada transisi elektron dari kulit luar menuju kulit ke-2 lintasan elektron.
Dengan: n = 2
m = 3,4,5,6,7,8, ...
Deret Paschen (Inframerah-1)
Terbentuk pada transisi elektron dari kulit luar menuju kulit ke-3 lintasan elektron.
Dengan: n = 3
m = 4,5,6,7,8,9, ...
Deret Bracket (Inframerah-2)
Terbentuk pada transisi elektron dari kulit luar menuju kulit ke-4 lintasan elektron.
Dengan: n = 4
m = 5,6,7,8,9,10, ...
Deret Pfund (Inframerah-3)
Terbentuk pada transisi elektron dari kulit luar menuju kulit ke-5 lintasan elektron.
Dengan: n = 5
m = 6,7,8,9,10,11, ...

Setiap transisi elektron menuju kulit yang lebih dalam atau tingkat energi yang
lebih rendah akan dihasilkan panjang gelombang yang berbeda. Panjang gelombang
yang dihasilkan pada setiap deret akan mencapai maksimum pada saat terjadi transisi
dari kulit yang satu tingkat lebih tinggi energinya. Sebaliknya panjang gelombang
minimum dihasilkan pada saat elektron bertransisi dari kulit tak berhingga menuju
kulit yang lebih rendah energinya (lebih dalam). Timbulnya spektrum atom Hidrogen
terekam pada sehelai film. Pada setiap deret, garis-garis semakin mendekat jaraknya
dari kanan ke kiri.

Pada tahun 1913, ahli fisika Denmark bernama Niels Bohr memperbaiki
kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.
Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati
daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan
gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck,
diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
1. Elektron hanya boleh menempati orbit tertentu dan dengan energi tertentu dalam
atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap)
elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga
tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner
h
)
2π
4. Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran
lain yang dibatasi oleh momentum sudut (mvr = n

energi. Sedang perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disertai
penyerapan energi.
Menurut model atom Bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasanlintasan 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
model

energinya.
atom

Bohr

Namun,
terdapat

beberapa kelemahan, yaitu
 Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan atom Hidrogen, sedangkan untuk


atom berelektron banyak tidak dapat dijelaskan.
Lintasan elektron sebenarnya tidak sesederhana seperti yang diajukan Bohr



(lintasan lingkaran), tetapi juga ellips.
Tidak dapat menerangkan garis-garis halus pada spektrum yang semula diketahui



hanya satu garis saja
Teori atom Bohr tidak dapat menjelaskan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia
dan tidak dapat menjelaskan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom.