Assalamualaikum

TEORI ATOM MIMI HERMAN, S.Pd 15176003/2015

History of the Atom - Timeline Antoine Lavoisier makes a substantial number of contributions to the field of Chemistry J.J. Thomson discovers the electron and proposes the Plum Pudding Model in 1897 Niels Bohr proposes the Bohr Model in 1913 James Chadwick discovered the neutron in in 1932 1766 – 1844 1871 – 1937 1887 – 1961 460 – 370 BC 1700s 1800s 1900s Erwin Schrodinger describes the electron cloud in 1926 Democritus proposes the 1st atomic theory John Dalton proposes his atomic theory in 1803 Ernest Rutherford performs the Gold Foil Experiment in 1909 1891 – 1974 1743 – 1794 1885 – 1962 1856 – 1940 Click on picture for more information

Democritus (460 BC – 370 BC) Semua materi terdiri dari atom yang kecil, keras, tidak dapat dibagi, tidak dapat dihancurkan, berbentuk dan berukuran berbeda Terdapat ruang kosong diantara atom-atom Atom berwujud padat Atom bersifat homogen dan tidak punya struktur internal Atom memiliki bentuk, ukuran da berat yang berbeda Berdasarkan Observasi pada pasir yang terdapat di pantai Image taken from: https://reich-chemistry.wikispaces.com/T.+Glenn+Time+Line+Project

HUKUM PERBANDINGAN TETAP John Dalton (1766 – 1844) Materi terdiri dari partikel kecil disebut ATOM Atom tidak bisa dihancurkan. Pada reaksi kimia, atom ditata ulang tetapi tidak dipecah Pada unsur murni, atom identik pada massa dan sifatnya Atom yang berbeda memiliki massa dan sifat yang berbeda Ketika atom dari unsur yang berbeda dikombinasikan membentuk senyawa, terbentuk senyawa baru dengan perbandingan bulat dan sederhana HUKUM KEKALAN MASSA HUKUM PERBANDINGAN TETAP

KELEMAHAN Ketidakterpisahan atom terbukti salah, karena, atom dapat dibagi lagi menjadi proton, neutron dan elektron. Atom-atom dari unsur yang sama tidak sama dalam segala hal dan unsur yang berbeda juga tidak berbeda dalam segala hal. Hal ini ditunjukkan dengan adanya isotop dan isobar. Unsur yang berbeda tidak selalu bergabung dalam rasio nomor sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa contohnya C12H22O11 Teori ini gagal untuk menjelaskan keberadaan alotrop. Perbedaan sifat arang, grafit, berlian tidak dapat dijelaskan karena ketiganya terdiri dari atom yang sama yaitu karbon.

J.J. Thomson (1856 – 1940) Atom bukan sebagai partikel terkecil dari suatu benda Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat muatan listrik positif dan negative yang tersebar merata di seluruh bagian seperti roti kismis Pada atom netral jumlah muatan listrik negatif sama dengan jumlah muatan listrik positif Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan dengan masa atom

EKSPERIMENT

Sinar katoda tersusun dari partikel-partikel yang bermuatan listrik, energetic (memiliki energi kinetik). Partikel ini adalah penyusun (building block) materi DAN partikel dasar (fundamental particle) yang disebut ELECTRON

KELEMAHAN Tidak dapat menjelaskan kedudukan elektron dalam atom. Tidak dapat menjelaskan fenomena elektron lepas jika diberi energi seperti tegangan listrik.

Ernest Rutherford (1871 – 1937) Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif, dimana masa atom hampir seluruhnya berada pada inti atom. Muatan listrik negatif ( elektron ) terletak sangat jauh dari inti. Untuk menjaga kestabilan jarak muatan listrik negatif terhadap inti, maka muatan listrik negatif senantiasa bergerak mengelilingi inti. -

EKSPERIMENT

Sinar alfa Diteruskan Dibelokkan Dipantulkan Atom Logam

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan : 1. Karena muatan listrik elektron berlawanan jenis dengan muatan listrik inti atom, sehingga elektron mengalami gaya tarik inti atom berupa gaya elektrost atau gaya coulumb sebesar Dimana : Fc : Gaya Coulumb ( N ) e : muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) C εo : permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 ) r : jarak elektro terhadap inti ( meter )

Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan : 2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal sebagai gaya penyeimbang, sebesar : Dimana : Fs = gaya sentrifugal (N) m = massa elektron (9,1 x 10-31 ) v = kelajuan gerak elektron (m.s-1 )

KELEMAHAN Teori atom Rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom. Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H). Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengelilingi inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

Niels Bohr (1885 – 1962) Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan. Elektron yang bergerak tidak melepas dan tidak menyerap energi. Elektron bergerak pada lintasan tertentu dan lintasannya diberi nomor 1, 2, 3, ….. Dan diberi lambang K, L, M, ….. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain dengan cara melepas dan menyerap energi.

Gambar Model Atom Niels-Bohr Besarnya energi yang diperlukan atau dipancarkan sebesar : h = tetapan Planck = 6,6.10-34 Js f = frekuensi foton (Hz) c = cepat rambat cahaya = 3.108 m/s λ = panjang gelombang foton (m) n3 + n2 n1 E1 E2 E3 M L K E1 < E2 < E3 Gambar Model Atom Niels-Bohr ATOMIC THEORY 2008 BY FARID

KELEMAHAN Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui. Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah. Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar. Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra. Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik. Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.

SPEKTRUM ATOM HIDROGEN Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi empiris dari 4 garis spektrum atom hidrogen. R = konstanta Ryberg Setelah Balmer, banyak ahli fisika ygberhasil melakukan percobaan, shg tersusunlah formulasi deret-deret sbb:

1. Deret Lyman (Deret Ultraungu ) 2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak) 3. Deret Paschen (Deret inframerah I)

4. Deret Brackett(Deret inframerah II) 5. Deret Pfund (Deret inframerah III)

Teori Atom Mekanika Kuantum “Jika cahaya memiliki sifat pertikel, maka partikel juga memiliki sifat gelombang.” Hipotesis de Broglie “Tidaklah mungkin menentukan posisi dan momentum suatu elektron secara bersamaan dengan ketelitian tinggi.” Azaz ketidakpastian (Werner Heisenberg) “Tidaklah mungkin menentukan posisi dan momentum suatu elektron secara bersamaan dengan ketelitian tinggi, namun yang dapat di tentukan hanyalah kebolehjadian (probability) menemukan elektron.” Teori Atom Mekanika Kuantum (Erwin Schrodinger)

MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG Dualisme partikel materi de Broglie (1924) Persamaan gelombang Schrodinger (1927) DASAR MEKANIKA GELOMBANG Prinsip ketidakpastian oleh Heisenberg (1927).

MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG

TEORI ATOM MEKANIKA GELOMBANG Elektron berada di daerah yang disebut orbital (awan elektron) Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit. Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital.

BILANGAN KUANTUM Orbital atom umumnya dideskripsikan sebagai fungsi gelombang dengan bilangan kuantum n, l, m yang berkorespondensi dengan energi, momentum sudut, dan arah momentum sudut pasangan elektron secara berurutan. Tiap-tiap orbital ditentukan oleh sehimpunan bilangan kuantum yang unik yang secara maksimal hanya dapat menampung dua elektron

l : bilangan kuantum azimut n : bilangan kuantum utama  menunjukkan tingkat energi elektron; kadang-kadang disebut kulit atom, nilainya selalu positif ; 1,2,3,… l : bilangan kuantum azimut  menggambarkan momentum angular/sudut elektron; nilainya dari 0 – (n-1) : 0, 1, 2, 3, ….(n-1) Nama Kulit K L M N O Bilangan kuantum utama (n) 1 2 3 4 5

Gabungan bilangan kuantum n dan l menunjukkan keadaan atomik Nama sub kulit s p d f Bilangan kuantum azimut (l) 0 1 2 3 Gabungan bilangan kuantum n dan l menunjukkan keadaan atomik Hubungan n dan l Orbital s maksimal diisi oleh 2 e p 6 e d 10 e f 14 e l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 l = 4 n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d

Bilangan kuantum azimut Bilangan kuantum magnetik Bilangan kuantum magnetik (m)  menunjukkan arah dari momentum sudut elektron terhadap inti Nilai : - l sampai +l Hubungan l dan m Bilangan kuantum azimut nama orbital Bilangan kuantum magnetik Jumlah orbital s 1 p -1,0,+1 3 2 d -2,-1,0,1,2 5 f -3,-2,-1,0,1,2,3 7

Bilangan kuantum spin  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.

BENTUK ORBITAL

BENTUK ORBITAL

KONFIGURASI ELEKTRON Konfigurasi elektron adalah susunan seluruh elektron yang dimiliki oleh suatu atom di dalam orbital Konfigurasi elektron ini disusun berdasarkan bilangan kuantumnya

Jumlah kandungan elektron pada setiap sub kulit Tingkat energi n Kandungan elektron Jumlah e tiap tingkat n Jumlah e sampai tingkat n s p d f 1 2 6 8 10 3 18 28 4 14 32 60 Jumlah kandungan elektron pada setiap sub kulit

PRINSIP AUFBAU Elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya Atom C : mempunyai  6 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p2

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.

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,