Transcript bab v. struktur atom

BAB V
STRUKTUR ATOM
STRUKTUR ATOM
Perkembangan teori atom
Teori atom Dalton dan teori atom Thomson
Struktur inti dan teori atom Rutherford
Model atom Bohr
Teori atom modern dan mekanika kuantum
Konfigurasi elektron
2
Perkembangan Teori Atom
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 lagi
Bentuk dan ukuran atom tergantung dari sifat materinya
Atom memiliki massa
3
…….Perkembangan Teori Atom
Teori Atom Dalton (1803)



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.
4
…….Perkembangan Teori Atom
Model Atom J. J. Thomson, 1879
“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.
a. dilihat dari luar
---------
+
+
+
b.
b. penampangnya
5
…….Perkembangan Teori Atom
Penemuan Elektron
• Michael Faraday, 1832
menentukan hubungan antara jumlah listrik yang digunakan
dengan jumlah reaksi kimia yang terjadi.
• George Stoney, 1874
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
• Robert Milikan, 1909
dengan percobaan tetes minyak berhasil menentukan
muatan dari elektron
6
…….Perkembangan Teori Atom
Penemuan proton
Eugen Goldstein, 1886;

dengan mempelajari tabung sinar
katoda berhasil menemukan adanya
aliran muatan positif yang menuju
katoda, kemudian dikenal sebagai
proton
7
Ernest Rutherford, 1909
…….Perkembangan Teori Atom
PENEMUAN INTI ATOM
mempelajari partikel alfa () sebagai partikel yang
bermuatan 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.
•jumlah proton dalam inti merupakan nomor atom.
Rutherford received the Nobel Prize in Chemistry for his
pioneering work in nuclear chemistry.
8
…….Perkembangan Teori Atom
Penemuan neutron
James Chadwick, 1932;
• 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.
9
Partikel subatomik
partikel
simbol
muatan
massa, kg
massa, 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
A
Z
X
Dimana:
A adalah nomor massa; jumlah proton dan neutron
A=Z+N
Z adalah nomor atom; jumlah proton
N adalah jumlah neutron
10
Struktur elektronik atom
Model atom yang dikembangkan Rutherford tidak menjelaskan
tentang:
 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.
Untuk memahami hal tersebut, dipelajari susunan
elektron dalam atom atau konfigurasi elektron.
11
Radiasi elektromagnetik
Digunakan untuk mempelajari sifat elektron dalam atom. Radiasi
elektromagnetik memiliki sifat partikel dan sifat gelombang.
emisi spektrum atom
panjang gelombang () adalah jarak terdekat atar
puncak gelombang, frekuensi () adalah jumlah
gelombang per unit satuan waktu
 = c = 3,00 x 108 m/s
12
Emisi Spektrum
Max Planck merumuskan energi foton cahaya:
E  h
atau
E 
hc
dimana h adalah konstanta Planck
h= 6,6262 x 10-34 J.s

13
Efek fotolistrik
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.
14
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
15
………Model Atom Bohr (1913)
1. Atom terdiri atas inti bermuatan positif
2. Elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu
3. Elektron dalam lintasannya tidak menyerap atau memancarkan
energi, karena tiap lintasannya mempunyai tingkat energi
tertentu
4. Jika elektron pindah lintasan, maka terjadi perubahan energi
sebesar  E = E2 – E1
E1 dan E2 adalah energi lintasan pada tingkat rendah dan tinggi
Energi yang diserap atau dipancarkan atom akibat perpindahan
elektron adalah energi cahaya sehingga
E=hv
Teori Atom Modern
de Broglie dan Erwin Schrödinger
mengembangkan teori mekanika gelombang
dan kuantum.
Model atom yang dikembangkan menempatkan
elektron sebagai gelombang dan menempati
ruang tiga dimensi.
Bilangan kuantum menggambarkan tingkat energi dari elektron dan
Orbital Atom adalah daerah yang kemungkinan ditemukannya
elektron paling tinggi
Bentuk orbital menggambarkan distribusi elektron dalam ruang
17
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 orbital
l = 0, 1, 2, 3,…..
Hubungan nilai n dan l adalah
Artinya
l = 0, 1, 2, 3,….. (n – 1)
n=1: l=0
n=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 subkulit
K;s
L;sp
M;spd
N ; s p d f dst….
Bilangan kuantum magnetik (ml)
Menentukan orientasi orbital didalam ruang.
ml = 0,  1, 2, 3,….
Bernilai negatif, nol dan positif
Hubungan nilai l dan ml
l = 0 ml = 0 orbital s
l = 1 ml = -1, ml = 0, ml = +1 orbital Px, Py, Pz
l = 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
Bentuk orbital atom
22
Orbital atom
Distribusi elektron dalam atom
Setiap 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 elektron
Kemungkinan kombinasi bilangan kuantum
n
ℓ
mℓ
ms
1
0 (1s)
0
2
0 (2s)
1(2p)
0
-1,0,+1
untuk setiap nilai
mℓ
3
0 (3s)
1(3p)
2 (3d)
0
-1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
0 (4s)
1(4p)
2 (4d)
3 (4f)
0
-1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
-3,-2,-1,0,+1,+2,+3
4

1
2
24
Konfigurasi elektron
Susunan elektronik atom
Adalah 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 + l
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d,
4p, 5s, 4d, 5d, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s,
25
B. Prinsip Larangan Pauli
Tidak boleh dalam satu atom terdapat dua elektron yang
keempat bilangan kuantumnya sama.
C. Aturan Hund
1. Pengisian orbital yang mempunyai tingkat energi sama (p,d,f)
harus sedemikian sehingga elektron sebanyak mungkin tidak
berpasangan atau menyendiri
2. Jika dua elektron atau lebih yang tidak berpasangan maka
energi terendah adalah bila semua spinnya sejajar atau searah.
Contoh:
• Orbital s maksimum 2 elektron
• Orbital p maksimum 6 elektron
• Orbital d maksimum 10 elektron
• Orbital f maksimum 14 elektron
26
Contoh : tentukan konfigurasi elektron dari fosfor, dan kobalt
Jawab
A. 15 P : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3
B. 27 Co : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d7
………..Konfigurasi elektron
Konfigurasi elektron Li dapat ditulis sebagai: [He]2s1
27
Konfigurasi elektron Na dapat ditulis sebagai: [Ne]3s1
28
Penyederhanaan penulisan konfigurasi elektron
Konfigurasi elektron dan tabel periodik
30