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

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

…….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) Materi tersusun dari partikel-partikel kecil yang tak dapat dipecah lagi dan disebut atom Atom dari unsur-unsur yang sama mempunyai sifat kimia dan fisika yang sama, sifat unsur yang satu berbeda dengan dari unsur lainnya. Atom tak dapat dihancurkan dan identitasnya selalu tetap selama reaksi kimia Perubahan kimia terjadi karena penggabungan antara atom, penguraian senyawa-senyawa menjadi atom-atom atau pertukaran tepat antara atom-atom Senyawa kimia dibentuk oleh atom-atom unsurnya dalam suatu perbandingan tetap.

…….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. b. a. dilihat dari luar b. penampangnya

Penemuan Elektron Michael Faraday, 1832 George Stoney, 1874 …….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

Penemuan proton Eugen Goldstein, 1886; …….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

PENEMUAN INTI ATOM mempelajari partikel alfa () sebagai partikel yang …….Perkembangan Teori Atom Ernest Rutherford, 1909 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.

Penemuan neutron James Chadwick, 1932; …….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.

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 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 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 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.

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

Emisi Spektrum Max Planck merumuskan energi foton cahaya: atau dimana h adalah konstanta Planck h= 6,6262 x 10-34 J.s

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.

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

………Model Atom Bohr (1913) Atom terdiri atas inti bermuatan positif Elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu Elektron dalam lintasannya tidak menyerap atau memancarkan energi, karena tiap lintasannya mempunyai tingkat energi tertentu 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 = h v

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

BILANGAN KUANTUM 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 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 ; s p M ; s p d N ; 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 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 ml = 0,  1, 2, 3,….

Bentuk orbital atom

Orbital atom n ℓ mℓ ms 1 0 (1s) untuk setiap nilai mℓ 2 0 (2s) 1(2p) 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) untuk setiap nilai mℓ 2 0 (2s) 1(2p) -1,0,+1 3 0 (3s) 1(3p) 2 (3d) -2,-1,0,+1,+2 4 0 (4s) 1(4p) 2 (4d) 3 (4f) -3,-2,-1,0,+1,+2,+3

Konfigurasi elektron Susunan elektronik atom A. aturan n + l 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,

B. Prinsip Larangan Pauli Tidak boleh dalam satu atom terdapat dua elektron yang keempat bilangan kuantumnya sama. C. Aturan Hund Pengisian orbital yang mempunyai tingkat energi sama (p,d,f) harus sedemikian sehingga elektron sebanyak mungkin tidak berpasangan atau menyendiri 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

………..Konfigurasi elektron Contoh : tentukan konfigurasi elektron dari fosfor, dan kobalt Jawab 15 P : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3 27 Co : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d7 ………..Konfigurasi elektron Konfigurasi elektron Li dapat ditulis sebagai: [He]2s1

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

Penyederhanaan penulisan konfigurasi elektron

Konfigurasi elektron dan tabel periodik