TUGAS KIMIA
RESUME MATERI
STRUKTUR ATOM
OLEH:
NAMA :
MUHAMMAD RIDO RICARDO
KELAS : X MIA
2
NIS : 9991814917
GURU MATA
PELAJARAN
DAVID
HENDRIANTO, S.Pd
DINAS PENDIDIKAN, PEMUDA &
OLAHRAGA
SMA NEGERI 19 PALEMBANG
TAHUN PELAJARAN 2014/2015
RESUME/KESIMPULAN
STRUKTUR ATOM
Struktur atom merupakan
satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan
negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton dan neutron
(terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Pengertian atom itu sendiri adalah bagian
yang sangat kecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur itu.
Partikel-partikel penyusun atom terdiri dari elektron (bermuatan listrik
negatif), proton (bermuatan listrik positif), dan neutron (tidak bermuatan
listrik). Proton dan neutron berada di dalam inti atom. Sedangkan elektron terus berputar
mengelilingi inti atom karena muatan listriknya. Semua elektron bermuatan
negatif (-) dan semua proton bermuatan positif (+). Sementara itu neutron
bermuatan netral. Elektron bermuatan yang bermuatan negatif (-) ditarik oleh
proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom. Dalam hal ini, semua atom di alam semesta
akan terjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan listrik positif
(+) di dalam proton. Akibatnya, semua
atom akan saling bertolak satu sama lain.
Perkembangan
teori atom dari masa ke masa
Menurut John Dalton,
atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat
dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil.
Sedangkan menurut J.J. Thomson, atom berupa bola pejal yang bermuatan
positif dan elektron melekat pada permukaan seperti roti kismis melekat pada
roti. Rutherford juga menjelaskan bahwa
atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif,
dikelilingi oleh elektrin bermuatan negatif seperti tata surya. Niels Bohr
mendeskripsikan atom berupa elektron-elektron mengelilingi inti atom pada
lintasan-lintasan tertentu yang disebutkulit elektron atau tingkat energi. Sedangkan menurut Schrodinger, atom terdiri
dari elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki tingkat energi
tertentu tetapi keberadaannya tidak dapat dipastikan. Model atom Schrodinger
disebut juga model atom modern.
Macam-macam Teori Atom
A. Teori Atom Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang
atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa
(hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan
bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa
total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “ Perbandingan
massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut
Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
1. Atom merupakan bagian terkecil dari
materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
2. Atom digambarkan sebagai bola pejal
yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda
untuk unsur yang berbeda
3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa
dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri
atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau
penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat
diciptakan atau dimusnahkan.
Gambar 1. Atom Dalton
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti
pada tolak peluru.
B. Teori Atom J. J. Thomson
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William
Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan
dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar
baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan
ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom
(partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron
bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk
menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya
tersebut,Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan
teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson yang menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar
muatan negatif elektron”
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas
kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar merata dalam bola
daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola
positif yang pejal.
Gambar 2. Atom Thomson
C. Teori Atom Rutherford
Pada tahun 1910, Rutherford melakukan eksperimennya dengan melakukan
penembakan sinar alfa terhadap sasaran sebuah lempeng emas tipis. Sinar alfa
merupakan sinar yang berasal dari partikel yang dipancarkan oleh zat
radioaktif. Sinar ini merupakan partikel atom helium yang bermuatan positif
serta mampu menembus berbagai logam.
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa adanya partikel alfa yang terpantul pada
penembakan lempeng tipis emas. Fakta ini tidak sesuai dengan model atom yang
dikemukakan oleh J.J. Thomson dimana atom digambarkan bersifat homogen pada
seluruh bagiannya (tidak mengindikasikan adanya bagian yang lebih padat pada
atom).
Berikut ini eksperimen yang
dilakukan oleh Rutherford :
Gambar 3. Eksperimen Rutherford
Dari ekperimen tersebut
dapat disimpulkan bahwa:
- Sebagian besar partikel sinar alfa diteruskan, menunjukkan bahwa pada atom terdapat ruang kosong.
- Partikel sinar alfa yang mendekati inti atom dibelokkan, menunjukkan adanya gaya tolak inti terhadap lempeng tipis emas.
- Adanya sinar yang dipantulkan, menunjukkan bahwa dalam atom-atom emas terdapat bagian yang padat yang mampu memantulkan partikel alfa dan bagian atom yang padat tersebut mempunyai muatan positif (partikel alfa yang bermuatan positif akan ditolak oleh bagian atom yang bermuatan positif)
Dengan kesimpulan ini
Rutherford memberikan gagasan untuk model atom yaitu :
Atom tersusun atas inti
atom yang memiliki muatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang
bermuatan negatif, hal ini dapat diasumsikan dengan planet yang mengelilingi
matahari. Planet sebagi elektron sedangkan matahari adalah inti atom yang
bermuatan positif. Berikut ini gambar
model atomnya :
Gambar 4. Atom Rhuterford
Pada tahun 1886, sebelum hakikat sinar katoda ditemukan, Goldstein melakukan
suatu eksperimen dengan tabung sinar katoda dan ia menemukan fakta berikut:
Yaitu apabila katoda tidak berlubang ternyata gas di belakang katoda tetap
gelap. Namun, apabila pada katoda berlubang ternyata gas di belakang
katoda menjadi berpijar. Hal ini menunjukkan bahwa adanya radiasi yang berasal
dari anoda, yang menerobos ke lubang dan menuju ke katoda. Radiasi itu
disebut dengan sinar anoda atau sinar positif atau sinar terusan (yang
ditunjukkan pada gambar dibawah ini)
Gambar 5. Eksperimen Goldstein
Hasil eksperimen ini menunjukkan bahwa sinar terusan merupakan radiasi
partikel (dapat memutar kincir) yang bermuatan positif (dalam medan listrik
dibelokkan ke kutub negatif). Partikel sinar terusan ternyata bergantung pada
jenis gas dalam tabung. Artinya, jika gas dalam tabung diganti dengan gas yang
lain, ternyata dihasilkan partikel sinar terusan dengan ukuran yang berbeda.
Partikel sinar terusan terkecil diperoleh dari gas hidrogen.
Pada tahun 1906, Ernesh Rutherford, ilmuwan yan berasal dari Inggris dengan
menggunakan alat spekrometer massa (modifikasi dari sinar katoda) untuk
membuktikan keberadaan dari partikel yang memliki muatan positif. Dari
penelitian yang telah dilakukan dihasilkan bahwa atom H menghasilkan partikel
bermuatan positif yang paling ringan. Massa partikel positif dari atom-atom
lainnya merupakan kelipatan dari massa positif atomH.
Selanjutnya pada tahun 1919, partikel positif dari atom H diberi nama yaitu
proton yang berasal dari bahasa Yunani yaitu “proteis” yang artinya yang
terpenting. Massa proton sekitar 1,672 x 10-27.
Eksperimen Rutherford merupakan awal ditemukan neutron, dalam eksperimen
yang ia mencoba menghitung jumlah muatan positif dalam inti atom dan massa inti
atom, dengan harapan massa inti atom dan massa muatan positif sama tetapi
setelah dilakukan perhitungan ternyata massanya berbeda.
Ini dibuktikan oleh eksperimen yang dilakukan oleh Aston pada
ahun 1919 ia menemukan alat spektrometer massa, yaitu alat yang dapat digunakan
untuk menentukan massa atom dan massa molekul. Dengan alat tersebut, Aston
menemukan bahwa atom-atom dari unsur yang sama dapat mempunyai massa yang
berbeda. Fenomena ini selanjutnya disebut dengan isotop, salah satu
fenomena yang menggugurkan teori atom Dalton. Selain itu juga ditemukan bahwa
massa suatu atom ternyata tidak sama dengan jumlah proton pada atom tersebut.
Banyak atom yang massanya sekitar dua kali massa protonnya. Berdasarkan kedua
fakta tersebut, Aston menduga keberadaan partikel netral dalam atom yang
jumlahnya dapat berbeda meskipun unsurnya sama.
Selain itu lmuwan Amerika yaitu William Draper Harkins pada tahun
1920 menduga adanya partikel lain dalam inti atom selain proton. Partikel
tersebut mempunyai massa yang hampir sama dengan massa proton tetapi partikel
tersebut tidak bermuatan. Selanjutnya Chadwick melakukan eksperimen untuk
mengetahui keberadaan partikel yang tidak bermuatan atau bersifat netral.
Berikut ini gambar eksperimen yang
dilakukan oleh Chadwick pada tahun 1932.
Gambar 6. Eksperimen Chadwick
Dari penembakan sinar α ke dalam pelat berilium akan menghasilkan suatu
radiasi yang tidak bermuatan. Apabila terdapat suatu materi padat dalam hal ini
menggunakan parafin ditempatkan sebagai penghalang, maka akan mengakibatkan proton
dari atom hidrogen akan terlempar keluar.
Partikel yang tidak bermuatan tersebut selanjutnya disebut dengan neutron,
dengan massa yaitu 1,675 x 10-27 kg. Berikut ini massa dan
muatan dari partikel subatom elektron, proton dan neutron.
Tabel 1 Massa dan Muatan dari subatomik
|
Partikel
|
Lambang
|
Massa (kg)
|
Muatan
|
|
|
Satuan
|
Coulomb
|
|||
|
Elektron
|
e-
|
9,109 x 10 -31
|
-1
|
1,6 x 10-19
|
|
Proton
|
P
|
1,673 x 10 -27
|
+1
|
1,6 x 10-19
|
|
Neutron
|
N
|
1,675 x 10 -27
|
0
|
0
|
D. Teori Atom Bohr
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils 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. Hanya ada
seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron 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 lain. Pada
peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan
persamaan planck.
E2 – E1 =
hf
4. Lintasan
stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama
sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan
kelipatan dari h/2p atau nh/2p, dengan n adalah bilangan bulat dan h
tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada
lintasan-lintasan 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 energinya.
Gambar 4. Atom Bohr
E. Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger
(1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg
mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian
yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara
seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian
menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”. Daerah ruang di sekitar
inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk
dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh
ErwinSchrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan
fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron
dalam tiga dimensi.
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern
atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat
pada gambar berikut ini. Model atom dengan orbital lintasan elektron ini
disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai
saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Gambar 5. Atom Modern
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian 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. Walaupun posisi kulitnya sama
tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Susunan Atom
Keterangan: X = Lambang Atom
A = Nomor Massa ( jumlah proton + jumlah neutron )
Z = Nomor Atom ( jumlah proton = jumlah
neutron )
A – Z = Jumlah neutron
Nomor Massa (A) menyatakan banyaknya
proton dan neutron yang menyusun inti atom suatu unsur.Sedangkan nomor atom (Z)
menunjukkan jumlah proton (muatan positif) atau jumlah elektron dalam atom
tersebut.
Atom-atom dari unsur yang sama dengan
nomor atom sama tetapi nomor massa berbeda disebut isotop. Atom-atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom
berbeda) tetapi mempunyai nomor massa sama disebut isobar. Sedangkan, atom-atom dari unsur yang berbeda (nomor atom
berbeda) tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama disebut isoton.
