![Makalah Struktur Atom Full [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/makalah-struktur-atom-full.jpg)
17 0 470 KB
KATA PENGANTAR Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah dengan judul “Struktur Atom” ini hingga akhir. Terlepas dari semua itu, penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar saya dapat memperbaiki makalah ini. Dan harapan penulis semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi. September, 2021 Penulis
i
DAFTAR ISI COVER.................................................................................................................................... KATA PENGANTAR............................................................................................................
i
DAFTAR ISI...........................................................................................................................
ii
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................................
1
1.1. Latar Belakang......................................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ................................................................................................
2
1.3. Tujuan....................................................................................................................
2
BAB II PEMBAHASAN........................................................................................................
3
2.1 Struktur Atom.......................................................................................................
3
2.1.1 Model Atom.................................................................................................
3
2.2 Partikel Dasar Atom..............................................................................................
7
2.2.1 Inti Atom......................................................................................................
7
2.3 Dasar Kuantum dan Model Atom Bohr................................................................
14
2.3.1 Dasar-Dasar Teori Kuantum........................................................................
14
2.4 Model Atom Mekanika Kuantum.........................................................................
17
2.4.1 Dualisme Partikel.........................................................................................
17
2.4.2 Prinsip Ketidakpastian.................................................................................
17
2.4.3 Model Atom Mekanika Kuantum................................................................
18
2.5 Struktur Elektron Atom Poliatomik......................................................................
18
2.5.1 Konfigurasi Elektron....................................................................................
18
2.5.2 Kelopak dan Subkelopak.............................................................................
19
2.5.3 Asas Aufbau.................................................................................................
20
BAB III PENUTUP................................................................................................................
26
3.1 Kesimpulan...........................................................................................................
26
DAFTAR PUSTAKA
ii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Atom adalah partikel penyusun semua benda yang berukuran sangat kecil. Di dalam atom juga terdapat subatom, yaitu partikel penyusun atom yang ukurannya lebih kecil. Sulit bagi kita untuk membayangkan seberapa kecil atom ini, satu titik yang ada di akhir kalimat ini saja memiliki panjang sekitar 20 juta atom. Setiap atom memiliki inti, yang terdiri dari proton dan neutron, serta electron yang bergerak cepat disekitar inti. Electron-elektron ini terdapat pada tingkatan energi yang berbeda-beda, yang disebut kulit, tiap kulit memiliki jumlah batas untuk electron, apabila electron di kulit pertama sudah memenuhi batas, maka electron akan memenuh kult kedua dan seterusnya. Istilah atom berasal dari bahasa Yunani (tomos), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat diabgi-bagi lagi pertama kal 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. Istilah atom pertama kali digunakan oleh kimiawan asal Inggris bernama John Dalton (1766-1844), ketika ia mengajukan teori atomnya pada tahun 1807. Dalton menyatakan bahwa semua unsur kimia tersusun atas pertikel-partikel yang sangat kecil, yang disebut atom, yang tidak bisa pecah saat zat-zat kimianya direaksikan. Satu lag pendapatnya yaitu semua reaksi kimia merupakan akibat saling bergabungnya atau terpisahnya atom-atom. Teori atom Dalton menjadi dasar untuk ilmu pengetahuan modern. Berdasarkan penjelasan diatas, electron, neutron dan proton merupakan bagian terkecil dari atom, namun para ilmuan modern berpendapat bahwa proton dan neutron tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi yang disebut kuark. 1
1.2 Rumusan Masalah 1
Apa yang dimaksud Partikel Dasar Atom ?
2
Apa yang dimaksud Dasar Kuantum dan Model Atom Bohr?
3
Bagaimana Model Atom Mekanik Kuantum ?
4
Bagaimana Struktur Elektron Atom Poliatomik ?
1.3 Tujuan 1
Agar dapat memahami Struktur Atom dan Sistem Periodik.
2
Untuk mengetahui perkembangan model atom
3
Agar Mahasiswa mampu menerapkan materi ini dalam sebuah pembelajaran.
4
Agar bisa membedakan struktur atom
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Struktur Atom 2.1.1
Model Atom Perkembangan Model Atom : A Model Atom Dalton 1
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.
2
Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.\
3
Atom suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda,berlainan masa dan sifatnya.
4
Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.
5
Reaksi kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yangberubah akibat reaksi kimia.
Gambar Model Atom Dalton Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu : 1
Hukum Kekekalan Massa (hukum Lavoisier) : massa zat sebelum dan sesudahreaksi adalah sama.
2
Hukum Perbandingan Tetap (hukum Proust) : perbandingan massa unsurunsur yang menyusun suatu zat adalah tetap.
3
Kelemahan Model Atom Dalton : Menurut teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom lain. B Model Atom Thomson 1
Setelah ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton.
2
Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis.
Gambar Model Atom Thomson C Model Atom Rutherford 1
Rutherford menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif, berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya berasal dari massa intinya.
2
Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya).
Kelemahan Model Atom Rutherford : 1
Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap elektron.
2
Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya 4
akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga akhirnya jatuh ke inti.
Gambar Model Atom Rutherford D Model Atom Niels Bohr 1
Model atomnya didasarkan pada teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen.
2
Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat energi tertentu dalam atom.
Menurutnya : 1
Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di sekitarnya beredar elektron-elektron yang bermuatan negatif.
2
Elektron beredar mengelilingi inti atom pada orbit tertentu yang dikenal sebagai keadaan gerakan yang stasioner (tetap) yang selanjutnya disebut dengan tingkat energi utama (kulit elektron) yang dinyatakan dengan bilangan kuantum utama (n).
3
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi akan tetap sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan.
4
Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika menyerap energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi ke rendah terjadi pelepasan energi.
5
Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state).
5
Kelemahan Model Atom Niels Bohr : 1
Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak.
2
Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia.
Model Atom Niels Bohr E Model Atom Modern Dikembangkan berdasarkan teori mekanika kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3 ahli : 1
Louis Victor de Broglie Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang.
2
Werner Heisenberg Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.
3
Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr) Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 6
dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar. 2.2 Partikel Dasar Atom 2.2.1
Inti Atom Setelah penemuan proton dan electron, Ernest Rutherford melalukan penelitian penembakan lempeng tipis emas. Jika atom teridir dari partikel yang bermuatan positif dan negative maka sinar alfa yang ditembakkan sehaursnya tidak ada yang diteruskan/menembus lempeng sehingga mincullah istilah inti atom. Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat radioaktif (1896). Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut :
Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi electron yang bermuatan negative, sehingga atom bersifat netral. Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapat diprediksi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.
7
A Proton Penemu Proton untuk pertama kalinya adalah seorang Fisikawan asal Jerman. Nama penemu proton ini adalah Eugen Goldstein, dan ia lahir pada tanggal 5 September tahun 1850 di kota Gleiwitz (Gliwice, Polandia). Ia adalah penemu dari sinar anode dan juga disebut sebagai penemu proton. Ia belajar di Bresiau dan nantinya di Helmholtz, di Berlin. Goldstein bekerja di Observatorium Berlin dari tahun 1878-1890, tetapi kebanyakan menghabiskan kariernya di Observatorium Potsdam, dimana ia menjadi ketua di bagan astrofisika pada tahun 1927. Ia meninggal pada tahun 1930 dan dikubur di Pemakaman Weibensee, Berlin. Sejarah Penemuan Proton Pada tahun 1886, Eugen Goldstein memodifikasi tabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodanya dan gas yang berada dibelakang katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukkan adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode. Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif.
Sifat-sifat dari Sinar Anode
Merupakan radiasi partikel sehingga dapat memutar balng-baling
Dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negative, jadi merupakan radiasi bermuatan positif.
Partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung. Partikel terkecil diperoleh dari gas hidrogen. Partikel ini kemudian disebut dengan proton.
Massa dan Muatan dari Proton
Massa 1 proton = 1 sma = 1,66 x 10−24 gram
Muatan 1 proton = 1,6 x 10−19 C 8
Pada tahun 1910, Ernest Rytherford Bersama dua orang asistennya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel didalam atom. Percobaan mereka dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas.
Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa:
Partikel yang ditembakkan pada lempeng logam emas yang tipis sebagaian besar diteruskan dan ada sebagian kecil yang dibelokkan dan bahkan ada juga beberapa diantaranya yang dipantulkan.
Penemuan ini menyebabkan gugurnya teori atom Thomson. Partikel yang terpantul tersebut diperkirakan telah menabrak sesuatu yang padat di dalam atom. Dengan demikian atom tersebut tidak bersifat homogen seperti digambarkan oleh Thomson.
Menurut pengamatan Marsden, diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel akan memebelok dengan sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala tersebut, diperoleh beberapa kesimpulan antara lain :
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua pertikel diteruskan. Berarti sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong.
Partikel yang mengalami pembelokkan ialah partikel yang mendekati inti atom. Hal tersebut disebabkan keduanya bermuatan positif.
Partikel yang dipantulkan ialah partikel yang tepat menabrak inti atom.
9
Jumlah proton dalam int = jumlah electron yang mengelilingi inti → atom bersifat netral.
Jari – jari atom kira- kira 10−8 cm
Jari – jari inti kira – kira 10−13 cm
Rutherford juga menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi untuk mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling menolak. Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford
mengusulkan model atomnya yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif yang dikelilingi oleh electron yang bermuatan negative. B Neutron James Chadwick seorang fisikawan Inggris dianugerahi Penghargaan Nobel dalam fisika tahun 1935 untuk ‘penemuan neutron”. Dia adalah kepala dari tim Inggris yang bekerja di Proyek Manhattan selama Perang Dunia II. Dia mendapat gelar kebangsawanan di Inggris pada tahun 1945 untuk prestasi dalam fisika. Setelah Perang Dunia I, bergabung dengan Ernest Rutherford di Cambridge. Ia memakai hamburan partikel sinar alfa untuk membuktikan bahwa nomor atom suatu unsur kimia sama dengan muatan nuklir. Ia dan Rutherford mengajukan usul yang menyatakan bahwa dalam inti terdapat partikel tak bermuatan, namun mereka belum bisa mendeteksi pertikel itu secara eksperimental samapi 1932. Pada tahun tersebut, Chadwick berhasil memperlihatkan keberadaan neutron. Sejarah Penemuan Neutron Neutron merupakan partikel atom yang tidak bermuatan atau netral ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Percobaan Rutherford yang berhasil menemukan proton dan inti atom masih menyimpan misteri. Jika atom tersusun atas proton dan electron, jumlah massa proton dan electron seharusnya sama dengan massa atom. Namun, faktanya saat ini justru memberikan informasi bahwa jumlah massa proton dan electron lebih kecil dari massa atom. Para ilmuan menduga dalam inti atom masih terdapat partikel dengan muatan lainnya yaitu netral dan beratnya merupakan selisih antara massa atom dan jumlah 10
massa proton dan electron. Dan 20 tahun kemudian, misteri itu akhrnya terpecahkan oleh seorang ilmuan Inggris yang berhasil menemukan partikel neutron pada tahun 1932. Percobaan tersebut dilakukan dengan cara menembakkan sinar alfa bermuatan negative ke logam Berilium. Percobaan ini mendeteksi adanya partkel tidak bermuatan yang disebut neutron. Massa dari neutron itu sendri adalah 1,67 x 10−24 gram.
C Electron Joseph John (JJ) Thomson lahir di Inggris dan belajar di Cambridge University, dimana ia kemudian menjadi professor. Pada tahun 1906, ia memenangkan Hadiah Nobel dalam fisika untuk penelitiannya tentang bagaimana gas listrik. Penelitian ini juga menyebabkan penemuan electron. Sejarah Penemuan Elektron Dalam penelitiannya, Thomson melewatkan arus melalui tabung sinar katoda, sebuah tabung sinar katoda adalah tabung gelas yang hampir semua udara telah dihilangkan. Ini berisi sepotong logam disebut elektroda pada setiap ujung. Satu elektroda bermuatan negative dan dikenal sebagai katoda. Elektroda lainnya bermuatan positif dan dikenal sebagai anoda. Ketika tegangan tinggi arus listrik diterapkan pada ujung play, sinar katoda perjalanan dari kaotda ke anoda.
11
Tabung sinar katoda dengan medan listrik tegak lurus dengan arah sinar katode dan medan magnetik luar. Lambing U dan S menandakan kutub utara dan selatan magnet. Sinar katoda yang menumbuk ujung tabung di A dengan adanya medan listrik, di C adanya medan listrik dan di B dimana tidak ada medan luar atau ketika pengaruh medan listrik dan medan magnetik saling menghilangkan. Pada tahun 1897, Thomson mengamati pelat katoda dan pelat anoda dalam tabung hampa udara yang dialiri listrik tegangan tinggi.
Thomson menemukan bahwa pelat katoda (elektroda negative) memancarkan sinar yang bergerak menurut garis lurus menuju pelat anoda (elektroda positif). Selain bergerak lurus, sinar katoda juga memiliki sifat yang unik, yaitu dapat dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub positif. Percobaan ini menunjukkan bahwa sinar dari pelat katoda merupakan partikel penyusun atom bermuatan negative yang disebut electron.
12
Thomson juga mengukur massa partikel yang telah didentifikasi. Dia melakukan ini dengan menentukan berapa banyak sinar katoda yang membelok ketika ia memberi variasi tegangan. Ia menemukan bahwa massa partikel adalah 2000 kali lebih kecil dari massa atom terkecil, yakni atom hidrogen. Singkatnya, Thomson telah menemukan keberadaan partikel yang lebih kecil dari atom. Ini membantah klaim Dalton bahwa atom adalah partikel terkecil dari materi. Dari penemuan tersebut, Thomson juga menyimpulkan bahwa electron adalah partikel dasar dalam atom. Massa electron = 9,11 x 10−28 g. a
Teori Roti Kismis
Menurut Thomson, atom berbentuk bukat dimana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh electron-elektron yang berada diantara muatan positif. Elektro-elektron dalam atom diumpamakan seperti
13
butiran kismis dalam roti, maka teori Atom Thomson juga sering dikenal dengan Teori Roti Kismis. 2.3 Dasar Kuantum dan Model Atom Bohr 2.3.1
Dasar – dasar teori kuantum
A Pengertian Dasar Teori Kuantum Secara linguistic, kuantum [jamak: quanta], berasal dari bahasa Latin, “quantus: yang berarti berapa banyak, atau ukuran banyak sesuatu, yang juga menjadi asal kata kuantitas (quantity), memiliki arti lebih-kurang sama dengan “qadarun” dalam bahasa Arab, yang berarti kadar atau ukuran tertentu. Secara terminology, kuantum [jamak: quanta] dalam fisika, mengandung arti kantong, kadut, paket, atau bungkusan. Berdasarkan pada Teori Kuantum (Quantum Theory, QT, QUT) dalam fisika, tenaga atau energi hadir dalam satuan terpisah atau unit diskrit, sebagai paket energi yang disebut kuantum. Sebagai missal, kuantum dari tenaga cahaya atau energi radiasi elektromagnetik, dinamakan foton (photon), sedangkan dalam konteks tertentu, kuantum dari energi nuklir, dinamakan meson. B Sejarah Dasar Teori Kuantum Teori Kuantum bermula di 1900 ketika fisikawan Jerman, Max Karl Erns Ludwig Planck (1858-1947), menjelaskan fenomena pancaran badan hitam (black body radiation, BBE, BABOR), bahwa energi tak dipancarkan secara rata dan sinambung, tapi terputus-putus dalam paket-paket dengan jeda tertentu, yang disebutkan kuantum, sehingga disebut Teori Kuantu Planck (Planck Quantum Theory, PQT, PLAQUT), dimana kuantitas energi sebanding dengan suatu konstanta dan sebanding dengan frekuensi radiasi atau berbanding terbalik dengan periode waktu radiasi, yang dapat dinyatakan secara matematika dalam formula fisika. E=h.f=h/T Keterangan: E : kuantitas energi radiasi, dalam unit Joule (J), 5 dimensi H : konstanta Planck = 6,625.196 x 10−34 Joule/second (J/s) 6 dimensi F : frekuensi radiasi, dalam unit Hertz (Hz) atau siklus per sekon (cps), 1 dimensi T : perioda waktu radiasi, dalam unit second (s), 1 dimensi 14
Teori Kuantum Memiliki 3 Dasar 1. Sifat gelombang materi yang dikembangkan oleh De Broglie (1924) 2. Perasamaan gelombang yang dikembangkan oleh Schrodinger (1927) 3. Prinsip ketidakpastian yang dikembangkan oleh Heisenberg (1927) C Model Atom Bohr I Niels Bohr menyempurnakan teori Rutherford yang telah ada sebelumnya. Kelemahan teori atom Rutherford yaitu: tidak mampu untuk menerangkan mengapa electron tidak jatuh ke inti atom sebagai akibat gaya elektrostatik inti terhadap partikel. Berdasarkan asas fisika klasik, electron sebagai partikel bermuatan bila mengitari inti yang muatannya berlawanan, lintasannya akan berbentuk spiral sehingga akhirnya jatuh ke inti. D Model Atom Bohr II Pada tahun 1913, Niels Henrik David Bohr melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan electron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck. E Model Atom Bohr III 1) Model atom bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti atom berukuran sangat kecil dan bermuatan positif di kelilingi oleh electron, yang mempunyai orbit (kulit atom)
15
Huruf K, L, M dst menyatakan lintasan atau orbit electron pada setiap tingkat. Tingkat 1 (n=1) disebut orbit K, n=2 disebut orbit L, dst Tiap tingkatan energi akan diisi oleh sejumlah electron tertentu Jumlah electron maksimal setiap tingkat energi adalah 2 n2 Misalnya: pada tingkat energi 1, jumlah electron maksimalnya adalah 2 x 12 = 2, dst 2) Electron
hanya
boleh
berada
pada
lintasan-lintasan
tertentu
yang
diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada diantara dua lintasan. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), electron menempati tingkat energi terendah. Keadaan seperti itu disebut tingkat dasar. 3) Electron bisa berpindah dari suatu orbit lainnya. Apabila electron berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan sebaliknya akan menyerap energi.
Jika suatu atom dipanaskan atau disinari, electron akan menyerap energi dalam bentuk foton cahaya yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan itu disebut keadaan tereksitasi.
16
Kelemahan Teori Atom Bohr a
Melanggar asas-asas ketidakpastian Heisenberg karena electron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui
b
Model atom Niels Bohr hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu electron
c
Tidak dapat menjelaskan efek zeeman (tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan dalam bidang magnet).
2.4 Model Atom Mekanika Kuantum 2.4.1
Dualisme Partikel Dalam fisika dan kimia, dualitas gelombang-partikel menyatakan bahwa cahaya dan benda memperlihatkan sifatgelombang dan partikel. Konsep utama dalam mekanika kuantum, dualitas menyatakan kekurangan konsep konvensional seperti "partikel" dan "gelombang" untuk menjelaskan perilaku objek kuantum. Ide awal dualitas berakar pada perdebatan tentang sifat cahaya dan benda sejak 1600-an, ketika teori cahaya yang saling bersaing yang diusulkan oleh Christiaan Huygens dan Isaac Newton. Melalui hasil kerja Albert Einstein, Louis de Broglie dan lainnya, sekarang ini diterima bahwa seluruh objek memiliki sifat gelombang dan partikel (meskipun fenomena ini hanya dapat terdeteksi dalam skala kecil, seperti atom).
2.4.2
Prinsip Ketidakpastian Adalah werner Heisenberg,fisikawan asal jerman (1901-1976) yang mengajukan ide ini.selain dari teori ketidakpastian ini, Heisenberg juga berjasa banyak bagi perkembangan teori kuantum. Misalnya,disertai doctornya mengenai mekanika gelombang,yang diselesaikannya dalam usia 25 tahun. Heisenberg berhasil merumuskan persamaan lain mekanika gelombang,sebuah persamaan baru menggunakan matriks.Pada kemudian hari teorinya ini disebut mekanika matriks.Berkat jasanya dalam perkembangan Teori Kuantum dan Teori Fisika lainnya,werner Heisenberg dianugrahkan hadiah Nobel Fisika tahun 1932. Pada 1927, Heisenberg mengumumkan Teori Ketidakpatian. Isinya adalah sebagai berikut;Ketika melakukan pengamatan terhadap posisi atau kecepatan suatu objek, mustahil untuk mengukurnya secara akurat. Ketidakpastian selalu akan 17
muncul dalam pengamatan dan pengukuran dan hasilnya tidak pernah melebihi seperempat konstanta Planck. Heisenberg’s Uncertainty Principle [1927] 2.4.3
Model Atom Mekanika Kuantum Sebelumnya kita sudah membalas tentang dualisme gelombang-partikel yang menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. Dalam skala atomik, electron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah electron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya electron di dalam ruang. Demi mendapatkan penjelasan yang dilengkap dan umum dari struktur atom, prinsip dualism gelombang partikel digunakan. Disini gerak electron digambar sebagai gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunkan untuk menjelaskan gerak electron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk electron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum. Persamaan Schrodinger untuk electron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama,orbital,dan magnetik. Jadi, gambaran electron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.
2.5 Struktur Elektron Atom Poliatomik 2.5.1
Konfigurasi Elektron. Konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul atau struktur fisik lainnya, sama seperti partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun
bak-gelombang.
Secara
formal, keadaan
kuantum elektron
tertentu
ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Menurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang pada titik tersebut. 18
Elektron-elektron dapat berpindah dari satu aras energi ke aras energi yang lainnya dengan emisi atau absorpsi kuantum energi dalam bentuk foton. Oleh karena asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah orbital atom, sehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital
ke
orbital
yang
lainnya
hanya
jika
terdapat
kekosongan
di
dalamnya.Pengetahuan atas konfigurasi elektron atom-atom sangat berguna dalam membantu pemahaman struktur tabel periodikunsur-unsur. Konsep ini juga berguna dalam menjelaskan ikatan kimia yang menjaga atom-atom tetap bersama.
2.5.2
Kelopak dan Subkelopak Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah berdasarkan pada model atom model Bohr. Adalah umum membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudah terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat mekanika kuantum elektron. Berdasarkan asas larangan Pauli, sebuah orbital hanya dapat menampung maksimal dua elektron. Namun pada kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama (dikatakan berdegenerasi), dan orbital-orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi elektron. Kelopak elektron
merupakan sekumpulan orbital-orbital atom yang
memiliki bilangan kuantum utama n yang sama, sehingga orbital 3s, orbital-orbital 3p, dan orbital-orbital 3d semuanya merupakan bagian dari kelopak ketiga. Sebuah kelopak elektron dapat menampung 2n2 elektron; kelopak pertama dapat menampung 2 elektron, kelopak kedua 8 elektron, dan kelopak ketiga 18 elektron, demikian seterusnya. 19
Subkelopak elektron merupakan sekelompok orbital-orbital yang mempunyai label orbital yang sama, yakni yang memiliki nilai n dan l yang sama. Sehingga tiga orbital 2p membentuk satu subkelopak, yang dapat menampung enam elektron. Jumlah elektron yang dapat ditampung pada sebuah subkelopak berjumlah 2(2l+1); sehingga subkelopak "s" dapat menampung 2 elektron, subkelopak "p" 6 elektron, subkelopak "d" 10 elektron, dan subkelopak "f" 14 elektron. Jumlah elektron yang dapat menduduki setiap kelopak dan subkelopak berasal dari persamaan mekanika kuantum,[n 1] terutama asas larangan Pauli yang menyatakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang bisa mempunyai nilai yang sama pada keempat bilangan kuantumnya. 2.5.3
Asas Aufbau Asas Aufbau (berasal dari Bahasa Jerman Aufbau yang berarti "membangun, konstruksi") adalah bagian penting dalam konsep konfigurasi elektron awal Bohr. Terdapat maksimal dua elektron yang dapat diisi ke dalam orbital dengan urutan peningkatan energi orbital: orbital berenergi terendah diisi terlebih dahulu sebelum elektron diletakkan ke orbital berenergi lebih tinggi.
Urutan pengisian orbital-orbital atom mengikuti arah panah. Asas ini bekerja dengan baik (untuk keadaan dasar atom-atom) untuk 18 unsur pertama; ia akan menjadi semakin kurang tepat untuk 100 unsur sisanya. Bentuk modern asas Aufbau menjelaskan urutan energi orbital berdasarkan kaidah Madelung, pertama kali dinyatakan oleh Erwin Madelung pada tahun 1936.[6][n 2] 1
Orbital diisi dengan urutan peningkatan n+l;
2
Apabila terdapat dua orbital dengan nilai n+l yang sama, maka orbital yang pertama diisi adalah orbital dengan nilai n yang paling rendah. 20
Sehingga, menurut kaidah ini, urutan pengisian orbital adalah sebagai berikut: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p Asas
Aufbau
dapat
diterapkan,
dalam
bentuk
yang
dimodifikasi,
ke proton dan neutron dalam inti atom. Tabel periodik
Tabel konfigurasi electron
Bentuk tabel periodic berhubungan dekat dengan konfigurasi electron atom unsur-usnur. Sebagai contoh, semua unsur golongan 2 memiliki konfigurasi electron [E] ns 2 (dengan [E] adalah konfigurasi gas inert), dan memiliki kemiripan dalam sifat-sifat kimia. Kelopak electron terluar atom sering dirunjuk sebagai “kelopak valensi” dana menetukan sifat-sifat kimia suatu unsur. Perlu diingat bahwa kemiripan dalam sifat-sifat kimia telah diketahui satu abad sebelumnya, sebelum pemikiran konfigurasi electron ada .[n−3 ]. Kelemahan asas Aufbau Asas Aufbau begantung pada postulat dasar bahwa urutan energi orbital adalah tetap, baik untuk suatu unsur atau di antara unsur-unsur yang berbeda. Ia menganggap orbitalorbital atom sebagai "kotak-kotak" energi tetap yang mana dapat diletakkan dua elektron. Namun, energi elektron dalam orbital atom bergantung pada energi keseluruhan elektron dalam atom (atau ion, molekul, dsb). Tidak ada "penyelesaian satu elektron" untuk sebuah sistem dengan elektron lebih dari satu, sebaliknya yang ada hanya sekelompok penyelesaian banyak elektron, yang tidak dapat dihitung secara eksak[n 4] (walaupun
21
terdapat pendekatan matematika yang dapat dilakukan, seperti metode Hartree-Fock). Ionisasi logam transisi Aplikasi asas Aufbau yang terlalu dipaksakan kemudan menghasilkan paradoks dalam kimia logam transisi. Kalium dan kalsium muncul dalam tabel periodik sebelum logam transisi, dan memiliki konfigurasi elektron [Ar] 4s1 dan [Ar] 4s2 (orbital 4s diisi terlebih dahulu sebelum orbital 3d). Hal ini sesuai dengan kaidah Madelung, karena orbital 4s memiliki nilai n+l = 4 (n = 4, l = 0), sedangkan orbital 3d n+l = 5 (n = 3, l = 2). Namun kromium dan tembaga memiliki
konfigurasi
elektron
[Ar] 3d5 4s1 dan
[Ar] 3d10 4s1 (satu elektron melewati pengisian orbital 4s ke orbital 3d untuk menghasilkan subkelopak yang terisi setengah). Dalam kasus ini, penjelasan yang diberikan adalah "subkelopak yang terisi setengah ataupun terisi penuh adalah susunan elektron yang stabil". Paradoks akan muncul ketika elektron dilepaskan dari atom logam transisi, membentuk ion. Elektron yang pertama kali diionisasikan bukan berasal dari orbital 3d, melainkan dari 4s. Hal yang sama juga terjadi ketika senyawa kimia terbentuk. Kromium heksakarbonil dapat dijelaskan sebagai atom kromium (bukan ion karena keadaan oksidasinya 0)
yang
dikelilingi
enam
ligan karbon
monoksida;
ia
bersifat diamagnetik dan konfigurasi atom pusat kromium adalah 3d6, yang berarti bahwa orbital 4s pada atom bebas telah bepindah ke orbital 3d ketika bersenyawa. Pergantian elektron antara 4s dan 3d ini dapat ditemukan secara universal pada deret pertama logamlogam transisi.[n 5]. Fenomena ini akan menjadi paradoks hanya ketika diasumsikan bahwa energi orbital atom adalah tetap dan tidak dipengaruhi oleh keberadaan elektron pada orbital-orbital lainnya. Jika begitu, maka orbital 3d akan memiliki energi yang sama dengan orbital 3p, seperti pada hidrogen. Namun hal ini jelas-jelas tidak demikian. Pengecualian kaidah Madelung lainnya Terdapat beberapa pengecualian kaidah Madelung lainnya untuk unsur-unsur yang lebih berat, dan akan semakin sulit untuk menggunakan penjelasan yang sederhana mengenai pengecualian ini. Adalah mungkin untuk memprediksikan kebanyakan pengecualian ini 22
menggunakan perhitungan Hartree-Fock, yang merupakan metode pendekatan dengan melibatkan efek elektron lainnya pada energi orbital. Untuk unsur-unsur yang lebih berat, diperlukan juga keterlibatan efek relativitas khusus terhadap energi orbital atom, karena elektron-elektron pada kelopak dalam bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Secara umun, efek-efek relativistik ini cenderung menurunkan energi orbital s terhadap orbital atom lainnya.
Periode 5
Periode 6
Konfigu Unsur
Z rasi
Unsur
Z
elektron
Itrium
3
[Kr]
9
5s2 4d1
Lantanum
Serium
5 7
i elektron
[Xe]
8
6s2 4f1 5d1
5
mium
9
Neodimiu 6 m
0
Prometiu
6
m
1
[Xe] 6s2 4f3
[Xe] 6s2 4f4
[Xe] 6s2 4f5
Periode 7
Konfigu Unsur
Z rasi elektron
[Xe] 6s2 5d1
5
Praseodi
23
Konfiguras
Aktiniu
8
[Rn]
m
9
7s2 6d1
9
[Rn]
0
7s2 6d2
Torium
Protaktin 9 ium
Uranium
1
9 2
Neptuni
9
um
3
[Rn] 7s2 5f2 6 d1
[Rn] 7s2 5f3 6 d1
[Rn] 7s2 5f4 6 d1
Samariu
6
m
2
Europium
m
4
Terbium
[Kr]
m
0
5s2 4d2
4
[Kr] 5s1
1
4d4
Molibde
4
[Kr] 5s1
num
2
4d5
Teknesi
4
[Kr]
um
3
5s2 4d5
Ruteniu
4
[Kr] 5s1
m
4
4d7
Niobium
3
Gadoliniu 6
Zirkoniu 4
6
6 5
[Xe] 6s2 4f6
[Xe] 6s2 4f7
[Xe] 2
7
1
6s 4f 5d
[Xe] 6s2 4f9
Plutoniu
9
[Rn]
m
4
7s2 5f6
Amerisi
9
[Rn]
um
5
7s2 5f7
Kurium
Tantalum
Tungsten
Renium
Osmium
24
7
[Xe]
2
6s2 4f14 5d2
7
[Xe]
3
6s2 4f14 5d3
7
[Xe]
4
6s2 4f14 5d4
7
[Xe]
5
6s2 4f14 5d5
7
[Xe]
6
6s2 4f14 5d6
6
[Rn] 7s2 5f7 6 d1
Berkeliu
9
[Rn]
m
7
7s2 5f9
Hafnium
9
Rodium
4
[Kr] 5s1
5
4d8
Paladiu
4
m
6
10
[Kr] 4d
4
[Kr] 5s1
7
4d10
Kadmiu
4
[Kr]
m
8
5s2 4d10
Perak
Indium
4 9
Iridium
Platinum
Emas
Raksa
[Kr] 5s2 4d10
Talium
5p1
25
7
[Xe]
7
6s2 4f14 5d7
7
[Xe] 6s1 4f14
8
5d9
7
[Xe] 6s1 4f14
9
5d10
8
[Xe]
0
6s2 4f14 5d10
8 1
[Xe] 6s2 4f14 5d10 6p1
BAB III PENUTUP 3.1 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. Ikatan kimia adalah sebuah proses fisika yang bertanggung jawab dalam interaksi gaya tarik menarik antara dua atom atau molekul yang menyebabkan suatu senyawa diatomik atau poliatomik menjadi stabil.
26
DAFTAR PUSTAKA http://www.danielnugroho.com/science/prinsip-ketidakpastian-heisenberg/ https://id.wikipedia.org/wiki/Dualitas_gelombang-partikel http://ardyansyah10.co.id/2014/03/struktur-atom-sistem-periodik-dan.html www.googleimage.com https://id.wikipedia.orf/wiki/partikel_dasar https://marisahintya.wordpress.com www.academia.edu https://ekaaidha.wordpress.com dokumen.tips/documents/partikel-dasar-penyusun-atom.html
