STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

PENDAHULUAN

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron - elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi - bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi - bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar - dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat - zat tertentu tidak dapat dibagi - bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen - komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa atom tidaklah tak dapat dibagi - bagi lagi. Prinsip - prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Relatif terhadap pengamatan sehari - hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron pada atom menentukan sifat - sifat kimiawi sebuah unsur dan mempengaruhi sifat - sifat magnetis atom tersebut.

ISI

Ø  MACAM - MACAM MODEL ATOM

1.      Model Atom John Dalton

Pada tahun 1808, John Dalton adalah seorang guru di Inggris yang melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus. Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa benda itu berbentuk pejal. Dalam perenungannya Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom.

a.       Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom.

b.      Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama.

c.       Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pula.

d.      Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia, atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak dapat dihancurkan.

e.       Atom - atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekul.

f.       Dalam senyawa, perbandingan massa masing - masing unsur adalah tetap.

Kelebihan model atom Dalton:

Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.

Kelemahan model atom John Dalton :

Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

2.      Model Atom J.J. Thomson

Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati electron. Dia menemukan bahwa semua atom berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka setiap atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan negatif dari elektron.

Kelebihan model atom Thomson:

Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Kelemahan model atom Thomson:

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

3.      Model Atom Rutherford

Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford.

a.       Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong.

b.      Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom.

c.       Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yanga sangat tinggi.

d.      Sebagian besar partikel α lewat tanpa mengalami pembelokkan/hambatan. Sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.

Kelemahan Model Atom Rutherford:

a.       Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama - kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.

b.      Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.

c.       Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.

d.      Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

4.      Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan - lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom Rutherford.

Kelemahan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Neils Bohr dengan postulat bohr :

a.       Elektron - elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu.

b.      Dalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke orbit yang lebih luar dan akan membebaskan energi jika berpindah ke orbit yang lebih dalam

Kelebihan model atom Bohr:

Atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

Kelemahan model atom Bohr:

a.       Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.

b.      Tidak dapat menerangkan kejadian - kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom - atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.

Ø  PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

1.      Elektron

Elektron adalah partikel subatomik yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebaga e^-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan elektron, kecuali bahwa ia bermuatan positif.

2.      Proton

Proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1.6 × 10^-19 coulomb dan massa 938 MeV (1.6726231 × 10^-27 kg, atau sekitar 1836 kali massa sebuah elektron).

Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang berada di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nuklei, nukleus, atau nukleon, dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.

3.      Neutron

Neutron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10^-27 kg, sedikit lebih berat dari proton.

Inti atom dari kebanyakan atom (semua kecuali isotop Hidrogen yang paling umum, yang terdiri dari sebuah proton) terdiri dari proton dan neutron.

Di luar inti atom, neutron tidak stabil dan memiliki waktu paruh sekitar 10 menit, meluluh dengan memancarkan elektron dan antineutrino untuk menjadi proton. Metode peluruhan yang sama (peluruhan beta) terjadi di beberapa inti atom.

Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih terbelakang, dan sangat menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat pentin sebagai agen dalam perubahan nuklir.

Ø  NOMOR ATOM DAN NOMOR MASSA

Suatu atom memiliki sifat dan massa yang khas satu sama lain. Dengan penemuan partikel penyusun aton dikenal istilah nomor atom (Z) dan nomor massa (A).

1.      Nomor Atom (Z)

Jumlah proton dalam suatu atom disebut nomor atom yang diberikan lambing Z. Nomor atom ini merupakan ciri khas suatu unsur, karena atom bersifat netral maka jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya. Sehingga nomor atom juga menunjukan jumlah elektron. Elektron inilah yang nantinya paling menentukan sifat suatu unsur. Nomor atom ditulis agak ke bawah sebelum lambang unsur. Atom oksigen mempunyai 8 proton dan 8 elektron sehingga nomor atomnya 8.

2.      Nomor Massa (A)

Massa elektron sangat kecil, dianggap nol. Sehingga massa atom ditentukan oleh inti atom yaitu proton dan neutron. Nomor massa ditulis agak ke atas sebelum lambang unsur. Atom oksigen mempunyai nomor atom 8 dan nomor massa 16, sehingga atom oksigen mengandung 8 proton dan 8 neutron.

Nomor Massa (A) = Jumlah proton + Jumlah neutron, Atau

Jumlah neutron = Nomor massa – Nomor atom

Ø  ISOTOP, ISOTON DAN ISOBAR

Setelah penulisan lambang atom unsur dan penemuan partikel penyusun atom, ternyata ditemukan adanya unsur-unsur yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi memiliki massa atom yang sama dan ada pula unsur-unsur yang memiliki jumlah neutron sama atau massa atom yang sama tetapi nomor atom berbeda. Untuk itu dikenalkanlah istilah isotop, isoton dan isobar.

1.      Isotop

Atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa

yang berbeda disebut dengan isotop. Setiap isotop satu unsur memiliki sifat kimia yang sama karena jumlah elektronnya sama. Isotop - isotop unsur ini dapat digunakan untuk menentukan massa atom relative (Ar), atom tersebut berdasarkan kelimpahan isotop dan massa atom semua isotop.

2.      Isoton

Seperti yang sudah kita pelajari sebelumnya, bahwa neutron adalah selih antara nomor massa dengan nomor atom; maka isoton tidak dapat terjadi untuk unsur yang sama.

3.      Isobar

Isobar adalah unsur - unsur yang memiliki nomor massa yang sama. Adanya isotop yang membuat adanya isobar.

Ø  ELEKTRON VALENSI

Elektron yang berperan dalam reaksi pembentukkan ikatan kimia dan dalam reaksi kimia adalah elektron pada kulit terluar atau elektron valensi. Jumlah elektron valensi suatu atom ditentukan berdasarkan elektron yang terdapat pada kulit terakhir dari konfigurasi elektron atom tersebut.

Ø  KONFIGURASI ELEKTRON

Dalam setiap atom telah tersedia orbital - orbital, akan tetapi belum tentu semua orbital ini terisi penuh. Pengisian elektron dalam orbital - orbital memenuhi beberapa peraturan antara lain:

1.      Prinsip Aufbau

Elektron - elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah dan seterusnya. Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya.

Contoh pengisian elektron-elektron dalam orbital beberapa unsur:

Atom H : mempunyai 1 elektron, konfigurasinya 1s¹

Atom C : mempunyai 6 elektron, konfigurasinya 1s² 2s² 2p²

Atom K : mempunyai 19 elektron, konfigurasinya 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s1

2.      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.

3.      Prinsip Hund

Cara pengisian elektron dalam orbital pada suatu sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan electron sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron.

Ø  EMPAT JENIS BILANGAN KUANTUM

1.      Bilangan kuantum utama (n), n = 1, 2, 3, 4, ... , menunjukkan nomor kulit antara lain; n = 1 kulit K, n = 2 kulit L, n = 3 kulit M, ... dst. Nomor 1 kulit yang terdekat dengan inti.

2.      Bilangan Kuantum Azimut ( l ), yaitu bilangan l = 0 sampai dengan ( n – 1 ), sesuai n, dimana n = nomor kulit. Bilangan kuantum azimut menggambarkan jenis sub-kulit.

3.      Bilangan kuantum magnetik

4.      Bilangan kuantum spin

KESIMPULAN

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron).

Model atom Dalton memiliki kelebihan yaitu mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom. Namun terdapat pula kelemahan yaitu teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak.

Setelah Dalton, muncul lagi model atom JJ. Thomson guna menyempurnakan atom Dalton, yang kelebihannya yaitu membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Namun teori atom ini juga memiliki kelemahan yaitu tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Kemudian Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford. Namun masih juga memiliki kelemahan.

Kemudian disempurnakan lagi oleh model atom bohr yang juga masih memiliki kelemahan.

Partikel dasar pembentuk atom meliputi: elektron yaitu partikel subatomik yang bermuatan negatif, proton merupakan partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1.6 × 10^-19 coulomb dan massa 938 MeV (1.6726231 × 10^-27 kg, atau sekitar 1836 kali massa sebuah elektron) , dan neutron merupakan partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10^-27 kg, sedikit lebih berat dari proton.

Atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa yang berbeda disebut dengan isotop.

Isobar adalah unsur-unsur yang memiliki nomor massa yang sama. Adanya isotop yang membuat adanya isobar.

Elektron yang berperan dalam reaksi pembentukkan ikatan kimia dan dalam reaksi kimia adalah elektron pada kulit terluar atau elektron valensi.

Pengisian elektron dalam orbital - orbital memenuhi beberapa peraturan antara lain: Prinsip Aufbau, Prinsip Pauli, Prinsip Hund.

Terdapat empat bilangan kuantum yaitu bilangan kuantuk utama (n), bilagan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetik, dan bilangan kuantum spin.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Struktur_atom

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektron

http://id.wikipedia.org/wiki/Neutron

http://id.wikipedia.org/wiki/Proton

http://elcom.umy.ac.id/elschool/muallimin_muhammadiyah/file.php/1/materi/Kimia/STRUKTUR%20ATOM.pdf

http://poexpoe.files.wordpress.com/2008/06/struktur-atom1.pdf

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/struktur_atom1/latihan_struktur_atom/

SOAL & JAWABAN

1.      Hitunglah jumlah proton, elektron dan neutron dari unsur :

Jawab:

Jumlah proton = 19, sama dengan nomor atom

Jumlah elektron = 19

Jumlah neutron = 39 – 19 = 20

2.      Tentukan jumlah elektron, proton den neutron dari unsur  !

Jawab:

Jumlah elektron = jumlah proton = nomor atom = 26

Jumlah neutron = bilangan massa - nomor atom = 56 - 26 = 30

3.      Berikan notasi unsur X, jika diketahui jumlah neutron = 14 dan jumlah elektron = 13 !

Jawab:

Nomor atom = jumlah elektron = 13

Bilangan massa = jumlah proton + neutron = 13 + 14 = 27

Jadi notasi unsurnya:

4.      Bagaimana menyatakan keempat bilangan kuantum dari elektron 3s₁ ?

Jawab:

Keempat bilangan kuantum dari kedudukan elektron 3s1 dapat dinyatakan sebagai, n=3 ; l=0 ; m=0 ; s= +1/2 ; atau -1/2

5.      Tentukan konfigurasi elektron ²⁶Fe, ⁴⁰Zr, ⁵²Te di keadaan dasarnya

Jawab:

²⁶Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

⁴⁰Zr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d² 5s²

⁵²Te: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁴