RINGKASAN MATERI MATERI STRUKTUR ATOM
RINGKASAN MATERI KELAS X
STRUKTUR ATOM
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Sekolah
Dosen pengampu: Khamidinal, S.Si., M.Si.
Disusun oleh:
1. Uswatun Hasanah
15670009
2. Sindi Rahmawati
15670016
3. Fatikah Giyana Cahyani
15670024
4. Veni Jumila Danin
15670032
5. Siti Daniar Sobriawati
15670042
6. Muhammad Muhibullah
15670049
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA
YOGYAKARTA
2017
Tujuan Pembelajaran:
1. Peserta didik dapat menjelaskan teori tentang atom
2. Peserta didik dapat menjelaskan struktur atom dan perkembangan model
atom
3. Peserta didik dapat mengenal tanda atom
4. Peserta didik dapat menuliskan konfigurasi elektron
5. Peserta didik dapat menentukan konfigurasi elektron berdasarkan kulit,
subkulit, dan gas mulia
A. Perkembangan Teori Atom
1. Model Atom Dalton
Pada tahun 1808 ilmuwan berkebangsaan Inggris, Jhon Dalton
mengemukakan teorinya tentang materi atom yang dipublikasikan dalam
A New System of Chemical Philosophy. Teori nya memuat lima
pernyataan:
a. Materi terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi.
b. Semua atom unsur kimia tertentu mempunyai massa yang sama
begitu pula semua sifat lainnya.
c. Unsur kimia yang lain memiliki jenis atom yang berbeda.
d. Atom tidak dapat dihancurkan dan tidak dapat diubah selama reaksi
kimia.
e. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui penggabungan
atom yang tidak sejenis dengan perbandingan yang sederhana.
Adapun kelebihan dari model atom Dalton adalah:
a. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier).
b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust).
Sementara kelemahannya adalah:
a. Tidak dapat menerangkan sifat listrik atom.
b. Pada kenyataanya atom dapat dibagi lagi partikel yang lebih kecil lagi
yang disebut partikel subatomik.
Gambar Model Atom Dalton (bola pejal)
2. Model Atom Thomson
2
Seorang fisikawan Inggris bernama Joseph John Thomson pada tahun
1897 menemukan elektron, yaitu suatu partikel bermuatan negatif yang
lebih ringan daripada atom. Dia memperlihatkan bahwa elektron
merupakan partikel subatomik. Atas penemuannya ini, Thomson
mengemukakan hipotesis berikut: “Karena elektron bermuatan negatif,
sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka haruslah dalam atom ada
muatan listrik positif yang mengimbangi muatan elektron tersebut”. Maka
diusulkanlah suatu model yang dikenal dengan model atom roti kismis
sebagai berikut:
a. Atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen.
b. Elektron bermuatan negatif tersebar didalamnya (seperti kismis yang
tersebar di dalam roti).
Kelebihan dari model atom Thomson yaitu:
a. Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang
disebut partikel subatomik.
b. Dapat menerangkan sifat listrik atom.
Sementara kelemahan model atom Thomson adalah tidak dapat
menerangkan fenomene penghamburan sinar alfa pada lempeng tipis
emas.
Gambar Model Atom Thomson (roti kismis)
3. Model Atom Rutherford
Tahun 1911, seorang fisikawan Inggris bernama Ernest Rutherford
bersama temannya Goiger dan Mersden melakukan eksperimen yang
dikenal dengan penghamburan sinar alfa oleh lempeng tipis emas.
Gambar Eksperimen Rutherford
Hasil dari eksperimen tersebut menunjukkan bahwa:
a. Sebagian besar partikel alfa menembus lempeng tipis emas, hal ini
berarti bahwa sebagian besar atom berisi ruang kosong.
3
b. Sedikit dari pertikel alfa (yang bermuatan posisif) dibelokkan oleh
sesuatu, hal ini menunjukkan adanya sesuatu yang bermuatan positif
yang dapat membelokkan partikel alfa.
c. Sedikit dari partikel yang terpantul oleh emas, hal ini menunjukkan
adanya sesuatu yang sangat kecil (belakangan disebut sebagai inti)
namun massa terpusat di sana sehingga partikel yang menumbuk
pusat massa itu akan terpantulkan.
Dari fenomena percobaan diatas, maka Rutherford mengusulkan suatu
model yang disebut dengan Model Atom Nuklir Rutherford, sebagai
berikut:
a. Atom terdiri dari dari inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh
massa atom terpusat pada inti.
b. Elektron beredar mengelilingi inti.
c. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron, sehingga
atom bersifat netral.
d. Sebagian ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.
Kelebihan model atom Rutherford:
a. Dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfaoleh lempeng
tipis emas.
b. Mengemukakan keberadaan intu atom.
Sementara
kelemahannya
adalah
bertentangan
dengan
teori
elektrodinamika klasik, dimana suatu partikel yang bermuatan listrik
apabila bergerak akan memancarkan energi. Elektron yang beredar
mengelilingi inti akan kehilangan energi terus menerus, sehingga akhirnya
akan membentuk lintasan spiral dan jatuh ke inti.
Gambar Model Atom Rutherford
4. Model Atom Niels Bohr
Tahun
1913,
pakar
fisika
Denmark
bernama
Niels
Bohr
menyempurnakan model atom Rutherford. Berdasarkan hasil pengamatan
pada spektrum atom hidrogen yang berbentuk garis, Bohr menyusun
model atom sebagai berikut:
a. Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton bermuatan positif
dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom.
b. Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan
energi dan berada pada tingkat energi tertentu yang bergerak secara
stasioner.
c. Tingkat energi atau lintasan elektron yang paling dekat dengan inti
atom mempunyai tingkat energi tertentu. Bila elektron pindah dari
lintasan dengan tingkat energi rendah ke lintasan dengan tingkat
4
energi tinggi, maka elektron akan menyerap energi, peristiwa ini
disebut eksitasi. Sebaliknya disebut deeksitasi.
d. Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke intasan yang lain
dengan menyerap atau melepaskan energi. Energi yang dipancarkan
atau diserap ketika terjadi transisi elektron terekam sebagai spektrum
atom.
Kelebihan model atom Bohr:
a. Mengaplikasikan teori kuantum untuk menjawab kesulitan dalam
model atom rutherford.
b. Menerangkan dengan jelas garis spektrum pancaran (emisi) atau
serapan (absorpsi) dari atom hidrogen.
Kelemahan model atom Bohr:
a. Tidak berlaku pada atom berelektron banyak. Teori ini hanya mampu
menjelaskan spektrum atom hidrogen tetapi tidak mampu menjelaskan
spektrum atom yang lebih kompleks. Terjadi penyimpangan untuk
atom yang lebih besar dari hidrogen.
b. Tidak dapat menerangkan efek Zeeman, yaitu spektrum atom yang
lebih rumit bila atom ditempatkan pada medan magnet.
c. Orbit/kulit elektron mengelilingi inti atom bukan berbentuk lingkaran
melainkan berbentuk elips.
Model Atom Niels Bohr
5. Model Atom Mekanika Kuantum
Tahun 1920 beberapa ahli fisika menemukan teori atom modern
disebut juga teori atom mekanika kuantum.
Menurut model atom
mekanika kuantum, elektron dalam atom memiliki sifat partikel dan sifat
gelombang. Model atom ini dikemukakan juga oleh Heisenberg yang
dikenal sebagai asas ketidakpastian Heisenberg yaitu tidak mungkin dapat
mengetahui pada waktu bersamaan baik momentum maupun posisi
dengan tepat suatu partikel, seperti elektron. Daerah di sekitar inti atom
dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital.
Asumsi dari model atom mekanika kuantum:
a. Elektron dalam mengelilingi inti bergerak seperti gelombang.
b. Karena gerak gelombang dari elektron ini maka kedudukan elektron di
sekeliling inti menjadi tak tentu (asas ketidakpastian)
c. Suatu daerah di sekitar inti dimana kebolehjadian menemukan elektron
besar disebut orbital elektron, orbital elektron dapat diketahui dengan
menyelesaikan persamaan gelombang. Penyelesaian persamaan
gelombang akan menghasilkan bilangan kuantum.
5
Model Atom Mekanika Kuantum
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg:
Menurut Heisenberg: elektron yang bergerak menimbulkan perubahan
dalam posisi dan momentum setiap saat sehingga posisi dan kecepatan
elektron yang bergerak secara bersama-sama tidak dapat dilakukan secara
tepat.
Prinsip ketidakpastian Heisenberg: keberadaan elektron dalam lintasan
tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditemui hanyalah
kebolehjadian ditemukannya elektron.
B. Tanda Atom
Atom tersusun dari pertikel-partikel subatom yaitu: elektron, proton, dan
neutron. Setiap atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan
neutron yang dikandungnya.
1. Nomor Atom
Nomor atom adalah jumlah proton dalam inti atom. Proton merupakan
partikel khas penyusun atom. Artinya tiap atom akan mempunyai jumlah
proton yang berbeda dengan atom lain. Bila atom-atom diurutkan
berdasarkan jumlah protonnya, maka atom hidrogen memiliki nomor 1
karena memiliki sebuah proton, helium nomor 2 karena memiliki dua buah
proton, dan seterusnya. Jumlah proton yang terdapat dalam inti atom
disebut nomor atom(Z).
Z=n
Z = nomor atom
n = Jumlah proton
Contoh:
Nomor atom nitrogen adalah 7; berarti setiap atom netral nitrogen
memiliki 7 proton dan 7 elektron.
2. Nomor Massa
Massa atom merupakan massa dari seluruh partikel penyusun atom.
Oleh karena sangat kecil, maka massa elektron dapat diabaikan sehingga
massa atom sangat dianggap merupakan jumlah massa proton dan
neutron saja. Jumlah proton dan neutron disebut sebagai nomor massa
(A) dari suatu atom. Kecuali hidrogen, semua atom mempunyai neutron.
A = p+n
A= nomor massa
p= jumlah proton
n= jumlah neutron = A – Z
6
Contoh: nomor massa fluorin adalah 19 dan nomor atomnya adalah 9;
berarti 19 – 9 = 10. Jadi jumlah neutron dalam inti adalah 10.
3. Penulisan Tanda Atom/ Lambang Atom
X = lambang atom
A = nomor massa
Z = nomor atom
Berikut contoh penerapannya pada atom netral
Dapat diketahui bahwa unsur Al mempunyai nomor massa = 27 dan nomor
atom = 13. Bagaimana cara menentukan jumlah elekktron, proton, dan
neutron berdasarkan nomor atom dan nomor massa tersebut? Jawab : e=
13, p=13, dan n= 27-13=14.
Ion Positif = melepas elektron sebanyak muatan positif
Ion negatif = menarik elektron sebanyak muatan negatif
4. Isotop, Isobar, dan Isoton
a. Isotop, adalah unsur-unsur yang nomor atomnya sama, tetapi nomor
massa berbeda.
b. Isobar, adalah unsur-unsur yang nomor atomnya berbeda, tetapi nomor
massanya sama.
c. Isoton, adalah unsur-unsur yang nomor atom dan nomor massanya
berbeda, tetapi jumlah neutronnya sama.
C. Bilangan Kuantum
Bilangan kuantum adalah bilangan yang menentukan letak keberadaan
elektron pada kulit atom. Ada 4 bilangan kuantum, yaitu:
a. Bilangan Kuantum Utama
Utama (n) menyatakan kulit atom/tingkat energi.
n = 1 → kulit K
n = 2 → kulit L
n = 3 → kulit M
n = 4 → kulit N, dst
b. Bilangan Kuantum Azimuth
Azimuth ( l ) menyatakan subkulit atom (n > l ). Harga bilangan
kuantum azimuth ( l )=0 sampai dengan (n-1).
l = 0 → subkulit s
l = 1 → subkulit p
l = 2 → subkulit d
l = 3 → subkulit f, dst
7
Bilangan kuantum ini menunjukkan di subkulit (sublintasan) mana
elektron bergerak dan juga menentukan bentuk orbital
subkulit l = 0 juga disebut orbital s (sharp)
subkulit l = 1 juga disebut orbital p (principle)
subkulit l = 2 juga disebut orbital d (diffuse)
subkulit l = 3 juga disebut orbital f (fundamental)
Setiap kulit mempunyai subkulit sesuai nomor kulitnya, misalnya :
n = 1 (kulit K) mempunyai harga l = 0,... (1-1) = 0
Kulit ke-1 (K) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital
1s
n = 2 (kulit L) mempunyai harga l = 0,... (2-1) = 0, 1
Kulit ke-2 (L) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital
2s dan subkulit l =1 atau orbital 2p
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Magnetik (m) menyatakan posisi orbital dalam subkulit
l =0 → m=0
l = 1 → m = -1, 0, +1
l = 2 → m = -2, -1, 0, +1, +2
d. Bilangan Kuantum Spin (s)
Spin (s) menyatakan arah rotasi elektron dalam orbital. Dalam
setiap orbital berisi maksimum 2 elektron dengan arah spin yang
berlawanan, yaitu searah jarum jam / ke atas (+½) dan berlawanan
arah jarum jam / ke bawah (-½).
1. Bentuk-bentuk Orbital
Orbital pada suatu subkulit mempunyai bentuk tertentu yang
bergantung pada bilangan kuantum azimuth ( l ).
a. Orbital s
Orbital s berbentuk bola dengan arah ruang yang sama ke seluruh
sudut. Orbital 1s, 2s, dan 3s.
b. Orbital p
Orbital p dengan nilai m = -1, 0, +1, mempunyai 3 kemungkinan
orientasi dalam ruang yang masing-masing terletak pada koordinat
Cartesius X, Y, dan Z sehingga dapat dibedakan menjadi p x, py, dan pz.
Bentuk orbital ini seperti balon karet terpilin.
8
c. Orbital d dan f
Orbital d dengan nilai m = -2, -1, 0, +1, +2, mempunyai 5
kemungkinan orientasi dalam ruang yaitu dx2- y2, dz2, dxy, dxz, dan dyz.
Orbital f lebih rumit dan lebih sukar untuk dipaparkan, tetapi hal
itu tidaklah merupakan masalah penting. Setiap subkulit f terdiri atas
7 orbital, sesuai dengan 7 harga m untuk l = 3.
9
D. Konfigurasi Elektron
1. Berdasarkan Kulit
Konfigurasi elektron adalah susunan elektron pada masing-masing
kulit. Menurut model atom Neils Bohr, elektron-elektron mengelilingi inti
pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat
energi. Lintasan elektron yang terletak paling dekat dengan inti memiliki
energi yang paling rendah. Semakin jauh lintasan elektron, semakin tinggi
tingkat energinya. Lintasan tersebut disebut juga sebagai kulit elektron
dimana kulit yang paling dekat dengan inti diberi lambang K, kulit kedua L,
kulit ketiga M, dan seterusnya. Aturan pengisian elektron, yaitu:
a. Pengisian elektron dimulai pada kulit K, kemudian kulit L, M, N dan
seterusnya.
2
b. Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n (n = nomor kulit).
a. Jumlah maksimum elektron pada kulit K ( n = 1) = 2 x 12 = 2
elektron.
b. Jumlah maksimum elektron pada kulit L ( n = 2) = 2 x 22 = 8
elektron, dan seterusnya.
c. Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8.
Gambar Model atom Bohr
Nomor
Kulit
1
2
3
4
5
6
7
8
Nama
Kulit
K
L
M
N
O
P
Q
R
Jumlah Elektron
Maksimum
2 elektron
8 elektron
18 elektron
32 elektron
50 elektron
72 elektron
98 elektron
128 elektron
Tabel Kulit dan jumlah elektron maksimum
Jumlah elektron yang ditemukan dalam setiap kulit elektron tidaklah
sama. Daerah dengan kemungkinan terbesar menemukan elektron disebut
orbital.
Rumus praktis aturan konfigurasi elektron :
a. Nomor atom 1-20
a. Menggunakan rumus: 2 8 8 2
12
39
C
K
b. Contoh: 6 : 2 4 dan 19 : 2 8 8 1
b. Nomor atom 21-30
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 2
b. Pengisian: 2 8 ... 2 baru sisanya diletakkan di depan
angka 2.
45
c. Contoh: 21Sc : 2 8 9 2
c. Nomor atom 31-36
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 8
10
80
Br
b. Contoh: 35 : 2 8 18 7
d. Nomor atom 37-38
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 8 2
88
Sr
b. Contoh: 38 : 2 8 18 8 2
e. Nomor atom 39-48
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 18 2
b. Pengisian: 2 8 18 ... 2 baru sisanya diletakkan di depan
angka 2.
108
c. Contoh: 47 Ag : 2 8 18 17 2
f. Nomor atom 49-54
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 18 8
127
I
b. Contoh: 53 : 2 8 18 18 7
Dari susunan (konfigurasi) elektron tersebut, dapat diketahui jumlah
kulit yang dimiliki oleh suatu atom serta jumlah elektron pada msingmasing kulit. Jumlah elektron yang menempati kulit terluar disebut
elektron valensi. Contohnya, elektron valensi 19K = 2 8 8 1 adalah 1
dan elektron valensi 15P = 2 8 5 adalah 5.
Latihan soal !
Buatlah konfigurasi elektron dari atom-atom dibawah ini berdasarkan kulit
elektron atau tingkat energi !
1. 11Na
6. 36Kr
2. 14Si
7. 37Rb
3. 20Ca
8. 40Zr
4. 26Fe
9. 43Tc
5. 31Ga
10. 50Sn
2. Berdasarkan Subkulit
Konfigurasi elektron adalah khas untuk suatu atom. Sebagai contoh,
walaupun sama-sama subkulit 1s tetapi tingkat energi dari subkulit 1s
untuk atom natrium tidak sama dengan tingkat energi 1s untuk atom
magnesium. Meskipun demikian, terdapat suatu aturan yang bersifat
umum dalam memperkirakan penataan elektron dalam suatu atom.
a. Aturan Aufbau (Membangun)
Prinsip: elektron dalam suatu atom akan berada dalam kondisi
yang stabil bila mempunyai energi yang rendah, sedangkan elektronelektron akan berada orbital-orbital yang bergabung membentuk
subkulit.
Jadi, elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit
yang tingkat energinya rendah.
Besarnya tingkat energi dari suatu sub kulit dapat diketahui dari
nilai bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimut (l) dari
orbital tersebut. Secara umum orbital yang memiliki nilai (n + l) lebih
besar akan memiliki tingkat energi yang lebih besar dan sebaliknya.
Untuk nilai (n + l) yang sama, maka orbital dengan nilai n lebih besar
akan mempunyai tingkat energi yang lebih besar.
11
Tabel Nilai (n + l) dan tingkat energi subkulit
Berdasarkan tabel tersebut, maka urutan tingkat energi dari yang
palimg rendah ke yang paling tinggi adalah sebagai berikut.
1s < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 4d < 5s
STRUKTUR ATOM
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Sekolah
Dosen pengampu: Khamidinal, S.Si., M.Si.
Disusun oleh:
1. Uswatun Hasanah
15670009
2. Sindi Rahmawati
15670016
3. Fatikah Giyana Cahyani
15670024
4. Veni Jumila Danin
15670032
5. Siti Daniar Sobriawati
15670042
6. Muhammad Muhibullah
15670049
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA
YOGYAKARTA
2017
Tujuan Pembelajaran:
1. Peserta didik dapat menjelaskan teori tentang atom
2. Peserta didik dapat menjelaskan struktur atom dan perkembangan model
atom
3. Peserta didik dapat mengenal tanda atom
4. Peserta didik dapat menuliskan konfigurasi elektron
5. Peserta didik dapat menentukan konfigurasi elektron berdasarkan kulit,
subkulit, dan gas mulia
A. Perkembangan Teori Atom
1. Model Atom Dalton
Pada tahun 1808 ilmuwan berkebangsaan Inggris, Jhon Dalton
mengemukakan teorinya tentang materi atom yang dipublikasikan dalam
A New System of Chemical Philosophy. Teori nya memuat lima
pernyataan:
a. Materi terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi.
b. Semua atom unsur kimia tertentu mempunyai massa yang sama
begitu pula semua sifat lainnya.
c. Unsur kimia yang lain memiliki jenis atom yang berbeda.
d. Atom tidak dapat dihancurkan dan tidak dapat diubah selama reaksi
kimia.
e. Suatu senyawa terbentuk dari unsur-unsurnya melalui penggabungan
atom yang tidak sejenis dengan perbandingan yang sederhana.
Adapun kelebihan dari model atom Dalton adalah:
a. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier).
b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust).
Sementara kelemahannya adalah:
a. Tidak dapat menerangkan sifat listrik atom.
b. Pada kenyataanya atom dapat dibagi lagi partikel yang lebih kecil lagi
yang disebut partikel subatomik.
Gambar Model Atom Dalton (bola pejal)
2. Model Atom Thomson
2
Seorang fisikawan Inggris bernama Joseph John Thomson pada tahun
1897 menemukan elektron, yaitu suatu partikel bermuatan negatif yang
lebih ringan daripada atom. Dia memperlihatkan bahwa elektron
merupakan partikel subatomik. Atas penemuannya ini, Thomson
mengemukakan hipotesis berikut: “Karena elektron bermuatan negatif,
sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka haruslah dalam atom ada
muatan listrik positif yang mengimbangi muatan elektron tersebut”. Maka
diusulkanlah suatu model yang dikenal dengan model atom roti kismis
sebagai berikut:
a. Atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen.
b. Elektron bermuatan negatif tersebar didalamnya (seperti kismis yang
tersebar di dalam roti).
Kelebihan dari model atom Thomson yaitu:
a. Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang
disebut partikel subatomik.
b. Dapat menerangkan sifat listrik atom.
Sementara kelemahan model atom Thomson adalah tidak dapat
menerangkan fenomene penghamburan sinar alfa pada lempeng tipis
emas.
Gambar Model Atom Thomson (roti kismis)
3. Model Atom Rutherford
Tahun 1911, seorang fisikawan Inggris bernama Ernest Rutherford
bersama temannya Goiger dan Mersden melakukan eksperimen yang
dikenal dengan penghamburan sinar alfa oleh lempeng tipis emas.
Gambar Eksperimen Rutherford
Hasil dari eksperimen tersebut menunjukkan bahwa:
a. Sebagian besar partikel alfa menembus lempeng tipis emas, hal ini
berarti bahwa sebagian besar atom berisi ruang kosong.
3
b. Sedikit dari pertikel alfa (yang bermuatan posisif) dibelokkan oleh
sesuatu, hal ini menunjukkan adanya sesuatu yang bermuatan positif
yang dapat membelokkan partikel alfa.
c. Sedikit dari partikel yang terpantul oleh emas, hal ini menunjukkan
adanya sesuatu yang sangat kecil (belakangan disebut sebagai inti)
namun massa terpusat di sana sehingga partikel yang menumbuk
pusat massa itu akan terpantulkan.
Dari fenomena percobaan diatas, maka Rutherford mengusulkan suatu
model yang disebut dengan Model Atom Nuklir Rutherford, sebagai
berikut:
a. Atom terdiri dari dari inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh
massa atom terpusat pada inti.
b. Elektron beredar mengelilingi inti.
c. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron, sehingga
atom bersifat netral.
d. Sebagian ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.
Kelebihan model atom Rutherford:
a. Dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfaoleh lempeng
tipis emas.
b. Mengemukakan keberadaan intu atom.
Sementara
kelemahannya
adalah
bertentangan
dengan
teori
elektrodinamika klasik, dimana suatu partikel yang bermuatan listrik
apabila bergerak akan memancarkan energi. Elektron yang beredar
mengelilingi inti akan kehilangan energi terus menerus, sehingga akhirnya
akan membentuk lintasan spiral dan jatuh ke inti.
Gambar Model Atom Rutherford
4. Model Atom Niels Bohr
Tahun
1913,
pakar
fisika
Denmark
bernama
Niels
Bohr
menyempurnakan model atom Rutherford. Berdasarkan hasil pengamatan
pada spektrum atom hidrogen yang berbentuk garis, Bohr menyusun
model atom sebagai berikut:
a. Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton bermuatan positif
dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom.
b. Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan
energi dan berada pada tingkat energi tertentu yang bergerak secara
stasioner.
c. Tingkat energi atau lintasan elektron yang paling dekat dengan inti
atom mempunyai tingkat energi tertentu. Bila elektron pindah dari
lintasan dengan tingkat energi rendah ke lintasan dengan tingkat
4
energi tinggi, maka elektron akan menyerap energi, peristiwa ini
disebut eksitasi. Sebaliknya disebut deeksitasi.
d. Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke intasan yang lain
dengan menyerap atau melepaskan energi. Energi yang dipancarkan
atau diserap ketika terjadi transisi elektron terekam sebagai spektrum
atom.
Kelebihan model atom Bohr:
a. Mengaplikasikan teori kuantum untuk menjawab kesulitan dalam
model atom rutherford.
b. Menerangkan dengan jelas garis spektrum pancaran (emisi) atau
serapan (absorpsi) dari atom hidrogen.
Kelemahan model atom Bohr:
a. Tidak berlaku pada atom berelektron banyak. Teori ini hanya mampu
menjelaskan spektrum atom hidrogen tetapi tidak mampu menjelaskan
spektrum atom yang lebih kompleks. Terjadi penyimpangan untuk
atom yang lebih besar dari hidrogen.
b. Tidak dapat menerangkan efek Zeeman, yaitu spektrum atom yang
lebih rumit bila atom ditempatkan pada medan magnet.
c. Orbit/kulit elektron mengelilingi inti atom bukan berbentuk lingkaran
melainkan berbentuk elips.
Model Atom Niels Bohr
5. Model Atom Mekanika Kuantum
Tahun 1920 beberapa ahli fisika menemukan teori atom modern
disebut juga teori atom mekanika kuantum.
Menurut model atom
mekanika kuantum, elektron dalam atom memiliki sifat partikel dan sifat
gelombang. Model atom ini dikemukakan juga oleh Heisenberg yang
dikenal sebagai asas ketidakpastian Heisenberg yaitu tidak mungkin dapat
mengetahui pada waktu bersamaan baik momentum maupun posisi
dengan tepat suatu partikel, seperti elektron. Daerah di sekitar inti atom
dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital.
Asumsi dari model atom mekanika kuantum:
a. Elektron dalam mengelilingi inti bergerak seperti gelombang.
b. Karena gerak gelombang dari elektron ini maka kedudukan elektron di
sekeliling inti menjadi tak tentu (asas ketidakpastian)
c. Suatu daerah di sekitar inti dimana kebolehjadian menemukan elektron
besar disebut orbital elektron, orbital elektron dapat diketahui dengan
menyelesaikan persamaan gelombang. Penyelesaian persamaan
gelombang akan menghasilkan bilangan kuantum.
5
Model Atom Mekanika Kuantum
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg:
Menurut Heisenberg: elektron yang bergerak menimbulkan perubahan
dalam posisi dan momentum setiap saat sehingga posisi dan kecepatan
elektron yang bergerak secara bersama-sama tidak dapat dilakukan secara
tepat.
Prinsip ketidakpastian Heisenberg: keberadaan elektron dalam lintasan
tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditemui hanyalah
kebolehjadian ditemukannya elektron.
B. Tanda Atom
Atom tersusun dari pertikel-partikel subatom yaitu: elektron, proton, dan
neutron. Setiap atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan
neutron yang dikandungnya.
1. Nomor Atom
Nomor atom adalah jumlah proton dalam inti atom. Proton merupakan
partikel khas penyusun atom. Artinya tiap atom akan mempunyai jumlah
proton yang berbeda dengan atom lain. Bila atom-atom diurutkan
berdasarkan jumlah protonnya, maka atom hidrogen memiliki nomor 1
karena memiliki sebuah proton, helium nomor 2 karena memiliki dua buah
proton, dan seterusnya. Jumlah proton yang terdapat dalam inti atom
disebut nomor atom(Z).
Z=n
Z = nomor atom
n = Jumlah proton
Contoh:
Nomor atom nitrogen adalah 7; berarti setiap atom netral nitrogen
memiliki 7 proton dan 7 elektron.
2. Nomor Massa
Massa atom merupakan massa dari seluruh partikel penyusun atom.
Oleh karena sangat kecil, maka massa elektron dapat diabaikan sehingga
massa atom sangat dianggap merupakan jumlah massa proton dan
neutron saja. Jumlah proton dan neutron disebut sebagai nomor massa
(A) dari suatu atom. Kecuali hidrogen, semua atom mempunyai neutron.
A = p+n
A= nomor massa
p= jumlah proton
n= jumlah neutron = A – Z
6
Contoh: nomor massa fluorin adalah 19 dan nomor atomnya adalah 9;
berarti 19 – 9 = 10. Jadi jumlah neutron dalam inti adalah 10.
3. Penulisan Tanda Atom/ Lambang Atom
X = lambang atom
A = nomor massa
Z = nomor atom
Berikut contoh penerapannya pada atom netral
Dapat diketahui bahwa unsur Al mempunyai nomor massa = 27 dan nomor
atom = 13. Bagaimana cara menentukan jumlah elekktron, proton, dan
neutron berdasarkan nomor atom dan nomor massa tersebut? Jawab : e=
13, p=13, dan n= 27-13=14.
Ion Positif = melepas elektron sebanyak muatan positif
Ion negatif = menarik elektron sebanyak muatan negatif
4. Isotop, Isobar, dan Isoton
a. Isotop, adalah unsur-unsur yang nomor atomnya sama, tetapi nomor
massa berbeda.
b. Isobar, adalah unsur-unsur yang nomor atomnya berbeda, tetapi nomor
massanya sama.
c. Isoton, adalah unsur-unsur yang nomor atom dan nomor massanya
berbeda, tetapi jumlah neutronnya sama.
C. Bilangan Kuantum
Bilangan kuantum adalah bilangan yang menentukan letak keberadaan
elektron pada kulit atom. Ada 4 bilangan kuantum, yaitu:
a. Bilangan Kuantum Utama
Utama (n) menyatakan kulit atom/tingkat energi.
n = 1 → kulit K
n = 2 → kulit L
n = 3 → kulit M
n = 4 → kulit N, dst
b. Bilangan Kuantum Azimuth
Azimuth ( l ) menyatakan subkulit atom (n > l ). Harga bilangan
kuantum azimuth ( l )=0 sampai dengan (n-1).
l = 0 → subkulit s
l = 1 → subkulit p
l = 2 → subkulit d
l = 3 → subkulit f, dst
7
Bilangan kuantum ini menunjukkan di subkulit (sublintasan) mana
elektron bergerak dan juga menentukan bentuk orbital
subkulit l = 0 juga disebut orbital s (sharp)
subkulit l = 1 juga disebut orbital p (principle)
subkulit l = 2 juga disebut orbital d (diffuse)
subkulit l = 3 juga disebut orbital f (fundamental)
Setiap kulit mempunyai subkulit sesuai nomor kulitnya, misalnya :
n = 1 (kulit K) mempunyai harga l = 0,... (1-1) = 0
Kulit ke-1 (K) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital
1s
n = 2 (kulit L) mempunyai harga l = 0,... (2-1) = 0, 1
Kulit ke-2 (L) mempunyai subkulit, yaitu subkulit l = 0 atau orbital
2s dan subkulit l =1 atau orbital 2p
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Magnetik (m) menyatakan posisi orbital dalam subkulit
l =0 → m=0
l = 1 → m = -1, 0, +1
l = 2 → m = -2, -1, 0, +1, +2
d. Bilangan Kuantum Spin (s)
Spin (s) menyatakan arah rotasi elektron dalam orbital. Dalam
setiap orbital berisi maksimum 2 elektron dengan arah spin yang
berlawanan, yaitu searah jarum jam / ke atas (+½) dan berlawanan
arah jarum jam / ke bawah (-½).
1. Bentuk-bentuk Orbital
Orbital pada suatu subkulit mempunyai bentuk tertentu yang
bergantung pada bilangan kuantum azimuth ( l ).
a. Orbital s
Orbital s berbentuk bola dengan arah ruang yang sama ke seluruh
sudut. Orbital 1s, 2s, dan 3s.
b. Orbital p
Orbital p dengan nilai m = -1, 0, +1, mempunyai 3 kemungkinan
orientasi dalam ruang yang masing-masing terletak pada koordinat
Cartesius X, Y, dan Z sehingga dapat dibedakan menjadi p x, py, dan pz.
Bentuk orbital ini seperti balon karet terpilin.
8
c. Orbital d dan f
Orbital d dengan nilai m = -2, -1, 0, +1, +2, mempunyai 5
kemungkinan orientasi dalam ruang yaitu dx2- y2, dz2, dxy, dxz, dan dyz.
Orbital f lebih rumit dan lebih sukar untuk dipaparkan, tetapi hal
itu tidaklah merupakan masalah penting. Setiap subkulit f terdiri atas
7 orbital, sesuai dengan 7 harga m untuk l = 3.
9
D. Konfigurasi Elektron
1. Berdasarkan Kulit
Konfigurasi elektron adalah susunan elektron pada masing-masing
kulit. Menurut model atom Neils Bohr, elektron-elektron mengelilingi inti
pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat
energi. Lintasan elektron yang terletak paling dekat dengan inti memiliki
energi yang paling rendah. Semakin jauh lintasan elektron, semakin tinggi
tingkat energinya. Lintasan tersebut disebut juga sebagai kulit elektron
dimana kulit yang paling dekat dengan inti diberi lambang K, kulit kedua L,
kulit ketiga M, dan seterusnya. Aturan pengisian elektron, yaitu:
a. Pengisian elektron dimulai pada kulit K, kemudian kulit L, M, N dan
seterusnya.
2
b. Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n (n = nomor kulit).
a. Jumlah maksimum elektron pada kulit K ( n = 1) = 2 x 12 = 2
elektron.
b. Jumlah maksimum elektron pada kulit L ( n = 2) = 2 x 22 = 8
elektron, dan seterusnya.
c. Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8.
Gambar Model atom Bohr
Nomor
Kulit
1
2
3
4
5
6
7
8
Nama
Kulit
K
L
M
N
O
P
Q
R
Jumlah Elektron
Maksimum
2 elektron
8 elektron
18 elektron
32 elektron
50 elektron
72 elektron
98 elektron
128 elektron
Tabel Kulit dan jumlah elektron maksimum
Jumlah elektron yang ditemukan dalam setiap kulit elektron tidaklah
sama. Daerah dengan kemungkinan terbesar menemukan elektron disebut
orbital.
Rumus praktis aturan konfigurasi elektron :
a. Nomor atom 1-20
a. Menggunakan rumus: 2 8 8 2
12
39
C
K
b. Contoh: 6 : 2 4 dan 19 : 2 8 8 1
b. Nomor atom 21-30
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 2
b. Pengisian: 2 8 ... 2 baru sisanya diletakkan di depan
angka 2.
45
c. Contoh: 21Sc : 2 8 9 2
c. Nomor atom 31-36
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 8
10
80
Br
b. Contoh: 35 : 2 8 18 7
d. Nomor atom 37-38
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 8 2
88
Sr
b. Contoh: 38 : 2 8 18 8 2
e. Nomor atom 39-48
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 18 2
b. Pengisian: 2 8 18 ... 2 baru sisanya diletakkan di depan
angka 2.
108
c. Contoh: 47 Ag : 2 8 18 17 2
f. Nomor atom 49-54
a. Menggunakan rumus: 2 8 18 18 8
127
I
b. Contoh: 53 : 2 8 18 18 7
Dari susunan (konfigurasi) elektron tersebut, dapat diketahui jumlah
kulit yang dimiliki oleh suatu atom serta jumlah elektron pada msingmasing kulit. Jumlah elektron yang menempati kulit terluar disebut
elektron valensi. Contohnya, elektron valensi 19K = 2 8 8 1 adalah 1
dan elektron valensi 15P = 2 8 5 adalah 5.
Latihan soal !
Buatlah konfigurasi elektron dari atom-atom dibawah ini berdasarkan kulit
elektron atau tingkat energi !
1. 11Na
6. 36Kr
2. 14Si
7. 37Rb
3. 20Ca
8. 40Zr
4. 26Fe
9. 43Tc
5. 31Ga
10. 50Sn
2. Berdasarkan Subkulit
Konfigurasi elektron adalah khas untuk suatu atom. Sebagai contoh,
walaupun sama-sama subkulit 1s tetapi tingkat energi dari subkulit 1s
untuk atom natrium tidak sama dengan tingkat energi 1s untuk atom
magnesium. Meskipun demikian, terdapat suatu aturan yang bersifat
umum dalam memperkirakan penataan elektron dalam suatu atom.
a. Aturan Aufbau (Membangun)
Prinsip: elektron dalam suatu atom akan berada dalam kondisi
yang stabil bila mempunyai energi yang rendah, sedangkan elektronelektron akan berada orbital-orbital yang bergabung membentuk
subkulit.
Jadi, elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit
yang tingkat energinya rendah.
Besarnya tingkat energi dari suatu sub kulit dapat diketahui dari
nilai bilangan kuantum utama (n) dan bilangan kuantum azimut (l) dari
orbital tersebut. Secara umum orbital yang memiliki nilai (n + l) lebih
besar akan memiliki tingkat energi yang lebih besar dan sebaliknya.
Untuk nilai (n + l) yang sama, maka orbital dengan nilai n lebih besar
akan mempunyai tingkat energi yang lebih besar.
11
Tabel Nilai (n + l) dan tingkat energi subkulit
Berdasarkan tabel tersebut, maka urutan tingkat energi dari yang
palimg rendah ke yang paling tinggi adalah sebagai berikut.
1s < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 4d < 5s