STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK

BAB 4
STRUKTUR ATOM
4.1. Teori – Teori dan Struktur Atom
Konsep atom sudah dikenal sejak peradaban Yunani (500 SM). “Atom” berasal dari
bahasa Yunani, yaitu atomos, yang berarti tidak dapat dibagi. Menurut filosof Yunani,
atom dianggap sebagai partikel sangat kecil yang tidak dapat diurai lagi. Sayangnya,
tidak ditemukan data atau eksperimen yang dapat menjelaskan pemikiran tersebut.
Pada tahun 1803, John Dalton menjelaskan postulat mengenai teori atom berdasarkan
pemikiran kuno tersebut. Postulat teori atom Dalton berbunyi :
1. Atom adalah zat yang terdiri dari bagian terkecil yang tidak dapat diurai
2. Semua atom pada unsur yang sama bersifat identik, tetapi atom – atom yang
berasal dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
3. Senyawa kimia terbentuk dari atom – atom dengan jumlah perbandingan
tertentu
4. Reaksi kimia terjadi karena adanya perubahan susunan atom dari satu
kombinasi menjadi kombinasi yang lain. Sifat individu atom sendiri tidak
mengalami perubahan.
Postulat Dalton ini bertahan selama hampir seratus tahun. Kunci keberhasilan teori ini
adalah adanya konsep yang menjelaskan bahwa tiap unsur memiliki atom dengan
karakteristik massa tertentu.
Menjelang akhir 1800, teori atom Dalton mulai diragukan karena adanya penemuan
sinar X (1895), radioaktifitas (1896), elektron (1897), dan unsur radium (1898).
Penemuan – penemuan tersebut menunjukkan bahwa atom merupakan struktur yang
sangat rumit, yang tersusun dari partikel – partikel sub atom. Rutherford dkk
menemukan bahwa zat – zat radioaktif dapat menghasilkan tiga macam radiasi, yaitu
radiasi yang bersifat positif (disebut partikel ), negatif () dan netral (). Dengan
dibuktikan bahwa suatu unsur dapat menghasilkan tiga macam radiasi yang berbeda
sifat, maka teori atom Dalton tidak dapat diikuti lagi.
Modul Kimia Dasar – Program Matrikulasi Fakultas Teknik 2008
Pada tahun 1911, Rutherford menggambarkan atom sebagai suatu partikel bulat dengan
suatu pusat kecil yang disebut sebagai inti atom (nucleus). Karena inti atom menolak
partikel , maka inti atom bermuatan positif. Elektron dibayangkan berada di luar inti,
membentuk permukaan luar dari atom. Penelitian modern kemudian menunjukkan
bahwa atom terbagi atas tiga macam partikel, yaitu proton, neutron, dan elektron.
Tabel 4.1 Partikel – partikel atom
Massa
Muatan
unit
gram
sma
Coulomb
1,67 x 10-24
1,007276
+ 1,602 x 10-19
+1
Neutron 1,67 x 10-24
1,008665
0
0
Elektron 9,11 x 10-28
0,000549
- 1,602 x 10-19
-1
Proton
muatan
elektronik
Proton dan neutron membentuk inti. Karena proton bermuatan positif dan neutron
tidak bermuatan, maka inti atom bermuatan positif. Banyaknya proton dalam inti
disebut sebagai proton number (nomor proton) atau atomic number (nomor atom).
Tiap unsur memiliki nomor atom yang berbeda – beda, contohnya karbon (C),memiliki
nomor atom 6, nitrogen (N) memiliki nomor atom 7, oksigen (O) memiliki nomor atom 8,
dll. Sampai dengan unsur bernomor atom 20, jumlah proton dan neutron dalam inti
sama. Di atas nomor atom 20, jumlah neutron umumnya lebih besar dari pada jumlah
proton. Misalnya, timbal (Pb) dengan jumlah proton 82, memiliki 125 neutron dalam
inti. Banyaknya proton dan neutron dalam inti disebut nucleon number (nomor inti)
atau mass number (nomor massa).
Struktur atom secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.1.
elektron
inti
Gambar 4.1. Struktur atom
Modul Kimia Dasar – Program Matrikulasi Fakultas Teknik 2008
Elektron digambarkan mengelilingi inti atom menurut lintasan tertentu. Karena letaknya
di luar, maka elektron – elektron inilah yang berperan ketika unsur – unsur mengalami
reaksi atau membentuk ikatan. Susunan elektron di dalam atom menentukan sifat dari
unsur yang bersangkutan.
4.2. Konfigurasi Elektron
Elektron tersusun dalam kulit – kulit (n) yang dapat dinyatakan dalam huruf kapital,
yaitu K, L, M, N, O, … atau angka, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, … . Tiap kulit memiliki sub – sub kulit
yang dinyatakan dengan huruf, yaitu s, p d, f. Dalam sub – sub kulit terdapat ruang
(orbital) yang dapat menampung elektron dengan kapasitas tertentu.
Tabel 4.2. Sub – sub kulit dan kapasitas elektron di dalamnya
Sub kulit
Jumlah ruang
Kapasitas
(orbital)
elektron
S
1
2
P
3
6
D
5
10
F
7
14
Elektron diisikan pada ruang – ruang (orbital) dengan energi yang terendah lebih dulu.
Sistem pengisian elektron berdasarkan tingkat energi ini disebut sebagai Azas Aufbau.
Urutan tingkat energi pada sub – sub kulit dapat dilihat pada gambar 4.2.
Modul Kimia Dasar – Program Matrikulasi Fakultas Teknik 2008
Gambar 4.2. Tingkat energi atom
Menurut Pauli, dalam satu orbital, tidak boleh diisi oleh elektron dengan arah putaran
(spin) yang sama. Aturan ini disebut sebagai Prinsip Eksklusi Pauli, yang membatasi
jumlah elektron dalam satu orbital maksimal adalah dua.
Gambar 4.3. Arah putaran elektron
Modul Kimia Dasar – Program Matrikulasi Fakultas Teknik 2008
Selain dua aturan di atas, dalam pengisian elektron pada orbital juga berlaku Aturan
Hund, yaitu
1. Elektron yg masuk ke dalam sub kulit yg memiliki lebih dari 1 orbital, disebarkan
terlebih dahulu pada orbital – orbital yg tk. energinya sama, dengan spin yg
searah
2. Posisi orbital setengah penuh atau penuh lebih stabil
Penulisan konfigurasi elektron dilakukan sebagai berikut :
1. Unsur Cl (nomor atom 17)
Jumlah elektron = 17
Konfigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
2. Ion Fe3+ (nomor atom 26)
Karena ion bermuatan +3  kehilangan 3 elektron  hanya 23
elektron yang terlibat dalam konfigurasi
Konfigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3
3. Ion F- (nomor atom 9)
Karena ion bermuatan -1  bertambah 1 elektron  ada 10
elektron yang terlibat dalam konfigurasi
Konfigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6
4. Unsur Ar (nomor atom 18)
Jumlah elektron = 18
Konfigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Catatan :

Ion positif terjadi apabila suatu unsur melepaskan elektron  jumlah elektron
dalam konfigurasi lebih sedikit daripada jumlah elektron pada nomor atom

Ion negatif terjadi apabila suatu unsur menerima elektron  jumlah electron
dalam konfigurasi lebih banyak daripada jumlah elektron pada nomor atom

Suatu unsur membentuk ion positif atau negatif agar memiliki konfigurasi seperti
gas mulia

Gas mulia memiliki konfigurasi dengan orbital penuh, umumnya berakhir pada
orbital np6, kecuali unsur He (konfigurasi elektron = 1s2)
Modul Kimia Dasar – Program Matrikulasi Fakultas Teknik 2008