Struktur atom




Yüklə 245.17 Kb.
səhifə1/4
tarix24.04.2016
ölçüsü245.17 Kb.
  1   2   3   4


BAB - 1

STRUKTUR ATOM


SISTEM PERIODIK DAN IKATAN KIMIA

Standar Kompetensi : 1. Mendeskripsikan struktur atom dan sifat-sifat periodik atom serta struktur molekul dan sifat-sifatnya.

Kompetensi Dasar :

    1. Menerapkanteori mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menggunakannya pada penentuan letak unsur dalam tabel periodik.

    2. Menerapkan teori domain elektron untuk meramalkan bentuk molekul dan menjelaskan hubungan antar molekul dengan sifatnya.

A.STRUKTUR ATOM

Struktur atom menggambarkan bagaimana partikel-partikel penyusun atom (proton, elektron dan netron) berada di dalam atom. Kedudukan partikel – partikel tersebut berpengaruh terhadap sifat fisis dan kimia atom yang bersangkutan. Berkembang dugaan bahwa sifat tersebut berkaitan langsung dengan kedudukan elektron di sekitar inti atom atau konfigurasi elektron di sekitar inti atom.


Berawal dari percobaan Rutherford tentang hamburan sinar  terhadap lempeng tipis logam, Rutherford berpendapat bahwa atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positip yang dikelilingi elektron pada lintasan tertentu.
Teori tersebut bertentangan dengan teori mekanika klasik dari Maxwell yang menyatakan bahwa bila partikel bermuatan bergerak maka akan memancarkan energi. Elektron merupakan partikel bermuatan, maka menurut Maxwell bila elektron bergerak mengelilingi inti juga akan memancarkan energi. Pemancaran energi ini mengakibatkan laju elektron semakin lambat dan akhirnya dapat tertarik ke inti atom. Pada kenyataannya tidak pernah terjadi elektron tertarik ke dalam inti atom. Dengan adanya kelemahan ini mendorong penelitian-penelitian lebih lanjut untuk menguak misteri susunan (struktur) partikel-partikel di dalam atom. Salah satu peneliitian yang cukup berhasil adalah penelitian yang dilakukan oleh Niels Bohr terhadap spektrum atom unsur dan berhasil menyusun teori atom berdasar spektrum atom hidrogen.


  1. Spektrum Unsur dan Model Atom Niels Bohr.

Sinar matahari yang dilewatkan pada suatu prisma atau kisi (celah sempit) akan dapat terurai menjadi beberapa warna seperti yang terdapat pada pelangi. Mengapa sinar matahari dapat terurai menjadi beberapa warna? Ternyata sinar matahari merupakan gelombang elektromagnet yang terdiri dari beberapa panjang gelombang. Setiap warna yang terdapat pada sinar matahari merupakan satu gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang tertentu. Menurut Mack Planck terdapat hubungan panjang gelombang dengan energi dari suatu gelombang elektromagnet yang diformulasikan oleh Planck


E = h v
dimana E = energi, v = frekwensi gelombang dan h = tetapan Planck

Frekwensi gelombang (v) merupakan hasil kali antara panjang gelombang () dengan kecepatan gelombang (c),

v =  c

sehingga energi dari suatu gelombang dapat dinyatakan sebagai,




s

edangkan warna cahaya ditentukan oleh besarnya panjang gelombang, maka dengan demikian dapat diketahui energi dari masing-masing cahaya tersebut. Gambar 1.1. menunjukkan besarnya panjang gelombang dari gelombang elektromagnet yang telah dikenal.

Gambar. 1.1. Panjang Gelombang dan Frekwensi

Gelombang elektromagnet
Apabila unsur dipanaskan maka akan membara dan selanjutnya memancarkan cahaya dengan warna tertentu. Uap natrium dan uap air raksi (merkurium) bila dipanaskan akan menghasilkan warna kuning dan dimanfaatkan untuk lampu penerangan jalan yang berwrna kuning (lampu merkuri). Percobaan yang dilakukan dengan cara membakar kristal garam klorida dari unsur alkali tanah (LiCl, NaCl, KCl) dan kristal garam yang lain menunjukkan bahwa setiap unsur akan memancarkan cahaya dengan warna tertentu, dan itu berarti setiap unsur hanya akan menghasilkan gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang tertentu (gambar 1.2.). Hal ini berbeda dengan cahaya yang dihasilkan oleh sinar matahari yang akan menghasilkan spektrum yang lengkap. Spektrum lengkap yang dihasilkan oleh cahaya matahari dikenal sebagai spektrum kontinyu, sedangkan spektrum yang dihasilkan oleh unsur hanya mengandung beberapa garis warna yang terpisah satu sama lain sehingga dikenal sebagai spektrum garis. Gambar 1.3. menunjukkan perbedaan spektrum kontinyu dari sinar matahari dengan spektrum garis dari beberapa unsur.






Gambar 1.2. Warna cahaya yang dihasilkan pada pemanasan beberapa logam alkali

dan spektrum kontinyu serta spektrum garis dari beberapa unsur.

Menurut Niels Bohr terjadinya spektrum pada unsur akibat dari adanya perpindahan elektron, untuk itu Niles Bohr mengamati spektrum atom hidrogen yang hanya mempunyai sebuah elektron. Asumsi dari pengamatan ini adalah bahwa dengan hanya ada sebuah elektron maka akan lebih mudah mengamati bagaimana elektron tersebut mengalami perpindahan.





Gambar.3.4. Spektrum atom hidrogen


Hasil pengamatan Niels Bohr terhadap spektrum hidrogen menunjukkan bahwa terdapat tiga garis warna. Terjadinya garis warna tersebut dijelaskan oleh Niels Bohr karena adanya eksitasi elektron yang tidak stabil akibat menyerap energi. Keadaan tidak stabil ini segera akan menjadi stabil bila elektron tersebut kembali ke kondisi energi sebelumnya sambil memancarkan gelombang elektromagnet dengan energi tertentu yaitu sebagai garis-garis warna.

Gambar.3.5. Eksitasi elektron

Dari perhitungan Niels Bohr didapatkan bahwa terdapat kesesuaian antara warna yang dihasilkan pada spektrum hidrogen merupakan selisih besarnya energi yang dimiliki elektron sebelum dan sesudah mengalami eksitasi,


Kedudukan elektron pada tingkat-tingkat energi tersebut selanjutnya dianggap sebagai tingkat energi elektron atau kulit elektron. Berdasarkan hal tersebut maka Niels Bohr beranggapan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut tingkat energi, dan selama elektron mengelilingi inti atom tidak terjadi perubahan energi. Pendapat tersebut dikenal dengan postulat Bohr.

Atas dasar postulat ini maka Niekls Bohr menyusun teori atom sebagai berikut :



  1. Elektron – elektron bergerak mengelilingi inti atom, dan selama mengelilingi inti atom elektron tidak kehilangan energinya. Lintasan elektron selama mengelilingi inti berbetuk lingkaran yang disebut orbit.

  2. Energi elektron pada orbit tersebut ditentukan oleh jarak elektron terhadap inti atom, semakin jauh dari inti atom energi elektron semakin tinggi.

  3. Hanya pada orbit dengan tingkat energi tertentu itulah elektron dapat mengelilingi inti, atau dengan kata lain tingkat energi orbit terkwantisasi.

  4. Elektron dapat berpindah dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi jika menyerap energinya yang cukup.

  5. Elektron dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah dengan melepaskan energi tertentu.

  6. Tingkat energi lintasan elektron tersebut merupakan kelipatan dari suatu bilangan bulat dari 1 sampai dengan tak terhingga, yang disebut dengan bilangan kuantum

Teori atom Bohr telah berhasil menjelaskan terjadinya spektrum atom hidrogen dan atom-atom yang mempunyai elektron tunggal, tetapi gagal menjelaskan terjadinya spektrum dari atom yang ber-elektron banyak.





  1. Model Atom Mekanika Gelombang

Kelemahan dari model atom Bohr dapat dijelaskan oleh Louis Victor de Broglie dengan teori dualisme partikel gelombang, de Broglie menyarankan bahwa jika cahaya dalam banyak kasus dapat dijelaskan perilakunya dengan menganggapnya sebagai materi, maka pada kasus-kasus tertentu partikel seharusnya dapat dianggap sebagai gelombang. Dengan anggapan tersebut de Broglie dapat menurunkan suatu persamaan yang dapat untuk menentukan panjang gelombang partikel yang bergerak sebagai gelombang. Jadi elektron mempunyai sifat sebagai partikel sekaligus sebagai gelombang (dualisme partikel-gelombang).


Bukti eksperimen pola difraksi dari elektron membenarkan adanya anggapan dualisme partikel gelombang, sebab gejala difraksi hanya dapat dijelaskan dengan mengganggap elektron sebagai gelombang.

Dengan adanya sifat dualisme tersebut lintasan elektron tidak lagi merupakan suatu garis melingkar seperti yang digambarkan Niels Bohr. Pola lintasan elektron mengikuti pola gelombang diam. (Gambar 6.1)


Erwin Schrodinger menerapkan matematika untuk menjelaskan pola gelombang partikel yang bergerak, terutama diterapkan pada gerakan elektron atom hidrogen. Matematika terapan yang disusun oleh Schrodinger tersebut selanjutnya dikenal dengan mekanika kuantum.
Dari mekanika kuantum tersebut didapat suatu fungsi matematika dan disebut sebagai fungsi gelombang (ψ =psi). Fungsi gelombang ini mendiskripsikan bentuk ruang dan energi yang dimungkinkan dari gerakan elektron dalam atom. Bentuk ruang dan energi dari gerakan gelombang dari elektron ini disebut orbital. Istilah orbital disini berbeda dengan istilah orbit dari Niels Bohr, orbital mengandung arti suatu ruangan tiga dimensi sedangkan orbit mengarah pada ruang dua dimensi.
Orbital merupakan tingkat energi dari suatu ruang yang mempunyai peluang terbesar untuk menemukan elektron di sekitar inti atom.
Penyelesaian persamaan gelombang dari Erwin Schrodinger menghasilkan tiga bilangan yang mencirikan orbital elektron. Tiga bilangan ini disebut dengan bilangan kuantum, yang terdiri dari bilangan kuantum utama, bilangan kuantum azimut dan bilangan kuantum magnetik.


  1. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama menentukan besarnya tingkat energi suatu elektron yang mencirikan ukuran orbital. Bilangan kuantum utama ini pernah diusulkan oleh Niels Bohr dan hanya disebut dengan bilangan kuantum saja.

Bilangan kuantum utama (n) dapat berharga 1, 2, 3, ….. dan seterusnya sampai tak terhingga. Selain itu harga n biasanya disesuaikan dengan tingkat energi dan kulit-kulit elektron pada teori atom Bohr.

Contoh :

n = 1 elektron berada pada kulit K,

n = 2 elektron berada pada kulit L

n = 3 elektron berada pada kulit M

dan seterusnya


  1. Bilangan Kuantum Azimut ()

Mekanika gelombang meramalkan bahwa setiap kulit (tingkat energi) kulit tersusun dari beberapa sub kulit (sub-tingkat energi) yang masing-masing sub kulit tersebut dicirikan oleh bilangan kuantum azimut () yang juga disebut bilangan kuantum orbital, sebab bilangan kuantum ini menentukan bentuk ruang orbital dan besarnya momentum sudut elektron.


Bilangan kuantum azimut mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n-1) untuk setiap n, dan menunjukkan letak elektron dalam sub kulit. Setiap kulit terdiri dari sub-kulit (jumlah sub-kulit tidak sama untuk setiap kulit elektron), dan setiap sub-kulit dilambangkan berdasar pada harga bilangan kuantum azimut ( ).

Untuk setiap sub-kulit diberi lambang berdasarkan harga bilangan kuantum  ,



  • Sub-kulit yang mempunyai harga  = 0 diberi lambang s

  • Sub-kulit yang mempunyai harga  = 1 diberi lambang p

  • Sub-kulit yang mempunyai harga  = 2 diberi lambang d

  • Sub-kulit yang mempunyai harga  = 3 diberi lambang f

lambang s, p d, dan f diambil dari nama spektrum yang dihasilkan oleh logam alkali dari Li s.d. Cs. yang terdiri dari empat deret yaitu tajam (Sharp), utama (principal), kabur diffuse) dan dasar (fundamental). Untuk harga  selanjutnya (jika mungkin) digunakan lambang huruf berikutnya yaitu g, h, i dan seterusnya.

Terdapat hubungan yang jelas antara kulit dan jumlah sub kulit seperti tampak pada tabel 6.1.


Tabel 6.1. Hubungan jumlah sub kulit dengan kulit



Kulit

Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan Kuantum azimut yang mungkin

Jenis Sub-kulit

Jumlah

sub -kulit



K

1

0

1s

1

L

2

0

2s

2

1

2p

M

3


0

3s

3

1

3p

2

3d

N


4

0

4s

4

1

4p

2

4d

3

4f

Tingkat energi (Kulit) ke n akan memiliki jumlah sub tingkat energi (sub kulit) sebanyak n.



  1. Bilangan kuantum Magnetik ( ml )
  1   2   3   4


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə