Struktur Atom

Assalamu'alaikum Wr. Wb.

Hai sahabat kimia..... pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang struktur atom.

Dalam stuktur atom terdapat teori atom; simbol atom; atom bermuatan (ion); isotop, isobar, isoton, dan isoelekrton; mekanika kuantum; konfigurasi elektron berdasarskan kulit elektron; konfogurasi elektron menggunakan subkulit.

Untuk lebih jelasnya mari kita simak penjelasan berikut ini...

           Teori Atom

Dalam teori atom terdapat beberapa teori diantaranya

1. Teori Atom Democritus (460-370 SM)

Demokritos adalah seorang filsuf. Ia adalah murid dari Leukippos. Demokritos mengembangkan pemikiran tentang atom yang sering dikenal dengan Teori Atom Democritus. Dalam teori ini dijelaskan bahwa:

• Materi tersusun dari bagian-bagian terkecil yang tak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian lain. Bagian terkecil penyususn materi ini disebut atom.
• Atom dianggap ada dan bergeral dalam ruang kososng materi.
• Atom adalah suatu zat padat dan bersifat homogen, tak dapat dipecah-pecah, dan tak dapat dilihat.
• Atom-atom yang berbeda-beda memiliki ukuran yang berbeda-beda. Sifat-sifat materi ditentukan oleh ukuran, bentuk, dan pergerakan atom-atom.

2. Teori Atom Dalton (1766-1844)

John Dalton adalah seorang ahli kimia, ahli fisika, dan ahli meteorologi Inggris. Beliau memapatkan teori atom yang sering dikenal dengan Teori Atom Dalton. Teori ini hampir sama dengan Teori Demockritus yang menjelaskan bahwa:

• Semua materi tersusun dari partikel-partikal yang sangat kecil yang disebut atom.
• Atom-atom tidak dapat dilihat dan dihancurkan.
• Atom-atom suatu unsur memiliki ukuran massa, dan sifat-sifat yang identik.
• Unsur yang berbeda-beda mengandung atom-atom yang berbeda-beda.
• Atom-atom dengan perbandingan jumlah yang tetap, dapat bergabung membentuk molekul unsur atau senyawa.
• Dalam reaksi kimia, atom-atom terpisah, bergabung, dan tersusun kembali. Arom-atom suatu unsur tidak pernah berubah menjadi atom atom unsur lain akibat terjadinya reaksi kimia.

Kelemahan dari Teori Atom Dalton adalah tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.

3. Teori Atom Thomson (1856-1940)

Joseph John Thomson (1856-1940) ialah seorang ilmuwan yang lahir di Cheetham Hill. Beliau mengemukakan teori atom yang dikenal dengan Teori Atom Thomson. Dalam teori ini dijelaskan bahwa atom adalah partikel berbentuk bulat bermuatan positif yang permukaannya tersebar elektron-elektron bermuatan negatif yang sering kita kenal dengan sebutan roti kismis. Kelemahan teori ini adalah tidak menjelaskan susunan elektron pada atom.

4. Teori Atom Rutherford (1871-1937) 

Ernest Rutherford adalah seorang fisikawan kelahiran Selandia Baru yang bekerja sama meneliti atom dengan J.J. Thomson di Universitas Cambridge. Beliau mengemukakan teori atom yang dikenal dengan Teori Atom Rutherford. Dalam teori tersebut dijelaskan bahwa:

• Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang kosong.
• Inti atom dan elektron di sekitar inti hanya menempati sebagian kecil ruang dalam atom.
• Diameter atom pada umumnya sekitar 10.000 kali diameter inti atom.
• Semua atom mengandung tiga partiket subatom utama, yaitu proton, neutron, dan elektron.
• Proton dan neutron terletak didalam inti atom dengan volume yang sangat kecil.
• Inti atom bermuatan positif dengan hampir semua massa atom terpusat pada inti atom.
• Elektron, pertikel subatom bermuatan negatif, menempati hampir semua ruang disekitar inti atomdan berputar mengelilingi inti.
• Atom tidak bermuatan, sehingga jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah elektron disekitar inti.

Kelemahan Teori Atom Rutherford adalah tidak sesuai denga hukum fisika klasik. Dalam persamaan Maxwel, jika elektron mengelilingi inti atom yang bermuatan positif, maka elektron tersebut akan mengalami percepatan ke arah inti dan dengan memancarkan energi berupa gelombang elektomagnetik, sehingga pada akhirnya energi elektron akan habis dan elektron jatuh keinti atom.

5. Teori Atom Bohr (1885-1962)

Niels Bohr adalah seorang ahli fisika yang pernah meraih hadiah Nobel Fisika pada tahun 1922. Beliau juga mengemukaka teori atom yang dikenal dengan Teori atom Bohr. Dalam teori tersebut dijelaskan bahwa:

• Atom H hanya mempunyai tingkat energi tertentu (kulit) yang diperbolehkan, yang disebut sebagai tingkat stastioner (stationary states) atau tingkat dasar. Setiap tingkat energi ini terikat dengan orbit perputaran elektron mengelilingi inti yang tetap.
• Atom tidak memancarkan energi ketika elektron berada pada orbitnya.
• Elektron berpindah ketingkat energi yang lain melalui penyerapan atau pelepasan foton dengan energi yang setara dengan perbedaan antara kedua tingkat energi dasar.
• E foton = E akhir -- E awal = hv

         Simbol Atom

Atom tersusun dari tiga pertikel subatom, yaitu proton, neutron, dan elektron. Atom bersifat nertal karena jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah elektron di sekitar inti atom.

AXZ   

Keterangan

X = lambang atom

A = massa atom

Z = nomor atom

Nomor atom (Z) unsur sama dengan jumlah proton dalam inti atom. Semua atom dalam unsur yang sama memiliki nomor atom yang sama. Sehingga, setiap unsur memiliki nomor atom yang berbeda dengan unsur lainnya.

Massa atom (A) merupaka jumlah massa dari proton, neutron, dan elektron. Namun karena massa elektron hanya 1/1836 kali massa proton, maka massa elektron diabaikan. Sehingga, nomor massa sama dengan jumlah proton dan jumlah neutron.

A = Z + N

              Atom Bermuatan (Ion)

Dalam sebuah atom, atom memiliki kation dan anion. Kation adalah ion yang bermuatan positif yang terbentuk ketika atom melepaskan elektronnya. Sedangkan anion adalah ion yang bermuatan negatif yang terbentuk ketika atom menerima elektron.

            Isotop, Isobar, Isoton, dan Isoelektron

Ciri-Ciri

Contoh

Isotop

Jumlah protonnya sama, sehingga unsurnya pun pasti sama.

1H1, 2H1, dan 3H1 (jumlah proton = 1)

12C6, 13C6, dan 14 C6 (jumlah proton = 6)

Isobar

Nomor massanya sama

3H1 dan 3He2 (nomor massa = 3)

14C6 dan 14N7 (nomor massa = 14) 

Isoton

Jumlah neutronnya sama

(N = A -- Z)

3H1 dan 4He2 (jumlah neutron = 2)

13C6 dan 14N7 (jumlah neutron = 7)

Isoelektron

Jumlah elektronnya sama

11Na+ dan 10Ne (jumlah elektron = 10)

17Cl- dan 18Ar ( jumlah elekron = 18)

             Mekanika Kuantum

Erwin Schrdinger mengemukakan bahwa elektron menempati ruang tertentu dalam atom dan terus-menerus bergerak seperti gelombang. Ruang dalam atom dengan kebolehjadian terbesar ditemukannya elektron disebut orbital. Bilangan penentu untuk menentukan kedudukan elektron dalam atom disebut bilangan kuantum. Model Schrdinger memungkinkan suatu elektron menempati ruang tiga dimensi sehingga model ini memerlukan tiga koordinat, atau tiga bilangan kuantum untuk menggambarkan orbital-orbital yaitu, bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut atau anglar (l), dan bilangan kuantum magnerik (m).

• Bilangan kuantum utama (n).
  Bilangan kuantum utama (n) menggambarkan ukuran orbital. Makin besar nilai n, makin besar ukuran orbital. Bilangan kuantum utama juga menggambarkan tingkat energi utama orbital yang dapat dianalogikan sebagai kulit menurut teori atom bohr. Penomoran dan penamaan kulit dimulai dari yang terdekat dengan inti atom, dangan n = 1, 2, 3 dan seterusnya atau dengan alfabet dari K, L, M dan seterusnya.
• Bilangan kuantum azimut (l).
  Bilangan kuantum azimut (l) menggambarkan bentuk orbital. Orbital-orbital memiliki bentuk sesuai harga l. Untuk l = 0 orbital berbentuk bulat, l = 1 orbital berbentuk polar, l = 2 orbital berbentuk semanggi. Dalam bilangan kuantum azimut ini membagi kulit atom menjadi subkuit. Lambang subkulit sesuai dengan nilai l nya adalahNamasubkulit dinyatakan dengan menuliskan nilai n dan lambang subkulit. Contoh subkulit dengan n = 2 dan l = 1, maka ditulis 2p.

  Nilai l

  Lambang subkulit

  s

  1

  p

  2

  d

  3

  f

     Nama subkulit dinyatakan dengan menuliskan nilai n dan lambang subkulit. Contoh subkulit dengan n = 2 dan l = 1, maka ditulis 2p.

• Bilangan kuantum magnetik (m).
  Bilangan kuantum magnetik (m) menunjukkan jenis dan jumlah orbital dalam subkulit serta orientasi orbital dalam ruang. Nilai m berkisar dari --l sampai +l.
  Untuk l = 0, maka m = 0 (dalam subkulit s terdapat 1 orbital dengan harga m = 0).
  Untuk l = 1, maka m = -1, 0, +1 (subkulit p mengandung 3 orbital, masing-masing dengan harga m = -1, 0, dan +1). Berdasarkan orientasi orbital dalam koordinat x, y dan z dalam ruang, ketiga orbital p disebut juga orbital px, py, dan pz.
  Untuk l = 2, maka m, = -2, -1, 0, +1, +2 (subkulit d mengandung 5 orbital, dxy, dyz, dz, dan dx-y)

Oleh karena itu, jumlah orbital dalam subkulit mengikuti aturan sebagai berikut

Subkulit

Jumlah orbital

s

1

p

3

d

5

f

7

• Bilangan kuantum spin
  Jumiah elektron maksimum dalam setiap orbital dipengaruhi oleh spin elektron, yaitu orientasi elektron terhadap medan magnet. Spin elektron menghasilkan bilangan kuantum spin. Bilangan kuantum ini hanya memiliki dua nilai yang mungkin, yaitu +1/2 dan -1/2. Oleh karena itu, satu orbital maksimum hanya berisi dua elektron dengan spin yang berlawanan. Inilah yang mendasari prinsip larangan pauli yang menyatakan bahwa dua elektron dalam atom yang sama tidak mungkin memiliki empat bilangan kuantum yang sama.

            Konfigurasi Elektron Berdasarkan Kulit Elektron

Elektron menempati kulit-kulit tertentu yang mana masing-masing kulit memiliki perbedaan tingkat energi dan jumlah elektron. Konfigurasi elektron berdasarkan kulit elektron hanya bisa dipakai untuk golongan utama saja (golongan A).

Aturan pengisian elektron

• Masing-masing kulit hanya bisa diisi dengan angka.
• Masing-masing kulit memiliki jumlah elektron maksimum tersendiri.

Kulit

Jumlah elektron maksimum

K

2

L

8

M

18

N

32

• Isilah elektron dari kulit terendah terlebih dahulu dan setiap kulit diisi elektron maksimum terlebih dahulu.

            Contoh

 

Nomor AtomKLMNOPQ8O826

17Cl17287

38Sr38281882

116Lv11628183232186

 

              Konfigurasi Elektron Menggunakan Subkulit 

Konfigurasi elektron menggunakan subkulit ini menerapkan Prinsip Aufbau yang berbunyi elektron dalam atom akan menempati subkulit yang berenergi rendah terlebih dahulu kemudian ke tingkat energi yang lebih tinggi. Urutannya yaitu 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d Sp 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p