2. Struktur Atom

Materi merupakan satu kesatuan yang utuh (KONTINU)
Materi terdiri dari bagian-bagian yang terputus-putus, yaitu partikelpartikel yang sangat kecil
(DISKONTINU)
Partikel materi yang sangat halus dan tidak dapat dibagi lagi
(a = tidak dan tomos = dapat dibagi)
JOHN DALTON (1766 – 1844)
(1807)
Semua materi tersusun dari partikel yang sangat kecil yang disebut atom
Atom tidak dapat diciptakan, tidak dapat dimusnahkan, dan tidak dapat dibelah
Atom suatu unsur mempunyai sifat yang sama dalam segala hal (ukuran, bentuk, dan massa), tetapi
berbeda sifat-sifatnya dari atom unsur lain
Reaksi kimia adalah penggabungan, pemisahan, atau penyusunan kembali atom-atom
Atom suatu unsur dapat bergabung dengan atom unsur lain membentuk senyawa dengan perbandingan
bilangan bulat dan sederhana
o
Dalton menyatakan bahwa atom tidak dapat dibagi lagi, tetapi kini telah dibuktikan bahwa
atom terbentuk dari partikel dasar yang lebih kecil dari atom, yang disebut neutron, proton,
dan elektron
100 tahun
o
Dalton menyatakan bahwa atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi kini telah
dibuktikan bahwa dengan reaksi nuklir satu atom dapat diubah menjadi atom unsur lain
o
Dalton menyatakan bahwa atom suatu unsur sama dalam segala hal, tetapi sekarang ternyata
ada isotop (atom unsur yang sama tetapi mempunyai massa yang berbeda)
o
Perbandingan atom suatu unsur dalam satu senyawa menurut Dalton adalah bilangan bulat
dan sederhana, tetapi kini banyak ditemukan senyawa dengan perbandingan yang tidak
sederhana
CROOKES
(1875)
Secara normal sinar katoda bergerak lurus
Sinar katoda bergerak membelok menjauhi kutub negatif dan mendekati kutub positif
dari medan listrik
Sinar katoda bermuatan listrik negatif
Sinar katoda dapat memutar baling-baling
Sinar katoda mempunyai energi dan bersifat sebagai materi
Pada tahun 1908, R.A. Millikan berhasil mengukur muatan partikel sinar katoda dan
hasilnya adalah -1,6 × 10-19 C
Massa 1 sinar katoda = 9,11 × 10-28 gram
Sinar katoda merupakan partikel yang paling ringan dan paling kecil
Sinar katoda tidak bergantung pada bahan katoda yang digunakan
JOSEPH JOHN THOMSON
(1897)
EUGENE GOLDSTEIN
(1886)
sinar saluran
gas hidrogen
anoda
katoda
elektron
elektron
Elektron yang keluar dari katoda membentur atom-atom gas hidrogen.
Akibat benturan ini, gas hidrogen kehilangan elektron dan berubah menjadi ion positif.
Ion positif ini bergerak menuju katoda dan keluar melalui lobang pada katoda dan membentur tabung di
belakang katoda
SINAR SALURAN
(berbentuk partikel dan bermuatan positif)
 Sinar positif bergantung pada jenis gas dalam tabung
 Sinar positif mempunyai massa dan muatan tertentu
 Sinar positif yang paling ringan berasal dari gas hidrogen dan muatannya sama
dengan muatan elektron, tetapi tandanya berlawanan
massa proton = 1,67 × 10-24 gram
JOSEPH JOHN THOMSON
(1898)
Atom merupakan sebuah bola kecil berupa awan proton (yang bermuatan
positif) dengan sejumlah elektron yang cukup untuk menetralkan proton
PERCOBAAN GEIGER DAN MARSDEN
(1909)
ERNEST RUTHERFORD (1871 - 1937)
(1911)
INTERPRETASI TERHADAP PERCOBAAN GAERIGER
DAN MARSDEN
Bagian yang padat, berat, dan bermuatan pisitif haruslah berada di bagian tengah dan menjadi inti
(pusat) atom
Sebagian besar atom platina terdiri dari
ruang kosong
Di dalam atom platina terdapat bagian yang
berat dan padat
Bagian atom platina yang padat mempunyai
muatan listrik positif
1. Atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan merupakan
pusatnya massa atom.
2. Di sekitar inti terdapat elektron yang bergerak mengelilinginya dalam
ruang hampa.
Apakah elektron yang bermuatan negatif dan
mengelilingi inti yang bermuatan positif tidak
akan tertarik ke inti ?
JAWABAN RUTHERFORD
Gaya tarik inti terhadap elektron akan dilawan oleh gaya sentrifugal (gaya
ke luar) yang dihasilkan oleh gerakan elektron mengelilingi inti
TEORI MAXWELL
Setiap partikel yang bermuatan listrik, bila bergerak menurut garis lintasan
yang melengkung, maka sebagian energi kinetiknya akan diubah menjadi
energi radiasi
NIELS BOHR (1885 – 1962)
(1923)
Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif
Elektron bergerak mengelilingi inti menurut lintasan (orbit) tertentu (dari
penelitian diketahui terdapat 7 lintasan elektron)
Pada setiap lintasan, energi gerak elekltron selalu tetap besarnya (pada saat
elektron mengelilingi inti pada lintasannya, elektron tidak memancarkan
atau menyerap energi) atau elektron berada pada keadaan stasioner (tingkat
energi elektron atau lintasan elektron) dan diberi symbol E
Tingkat energi yang paling rendah adalah tingkat energi yang paling dekat ke
inti atom (E1) dan tingkat energi yang paling paling jauh ke inti adalah tingkat
energi yang paling tinggi
atau
Elektron dapat pindah dari satu lintasan ke lintasan lain (dari satu tingkat
energi ke tingkat energi yang lain)
Untuk naik ke tingkat energi yang lebih tinggi, elektron mengambil
(diberi) energi (bisa energi listrik, energi radiasi, energi panas, dll)
Untuk turun ke tingkat energi yang lebih rendah, elektron melepas
energi (bisa energi listrik, energi radiasi, energi panas, dll)
+
n1
n2
-
Keadaan Dasar
(ground state)
+
n1
n2
-
-
Keadaan tereksitasi
(excited state)
+
-
-
n1
n2
Jika elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, atom akan memancarkan
foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara dua lintasan tersebut
(1924)
Gerakan elektron mengelilingi inti atom berhubungan dengan
panjang gelombang tertentu
h
 
mv
Gerakan elektron mengelilingi inti bukan dalam lintasan tertentu,
melainkan dalam bentuk gelombang
HOME
WERNER HEISENBERG (1927)
Pada saat yang sama kedudukan dan momentum partikel sangat
kecil seperti elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti
Yang mungkin bisa ditentukan dan dihitung hanyalah kebolehjadian
menemukan elektron di dalam suatu daerah ruang tertentu di dalam
atom
ORBITAL
HOME
ERWIN SCRODINGER (1926)
Gerak gelombang dan elektron di dalam atom merupakan gerak harmonis,
dengan tiap orbital elektron merupakan kelipatan bilangan bulat terhadap
panjang gelombang
Elektron hanya menempati orbit yang harmonis saja dan elektron tidak bisa
menempati orbit yang tidak harmonis
Bila elektron memperoleh energi tambahan dari luar, maka panjang
gelombang elektron berubah dan orbit semula menjadi tidak harmonis lagi.
Oleh karena itu elektron harus melompat ke orbit baru yang merupakan
kelipatan panjang gelombang yang baru
2 
 x
2
2

2 
 y
2
2

2 
 z
2
2

8 2 m
h
2
E  V   0
Penyelesaian persamaan Schrodinger untuk masalah atom hidrogen
menunjukkan bahwa untuk tiap energi total yang mungkin, terdapat lebih
dari satu gelombang

untuk membedakannya
Diberi simbol n
n dapat berharga 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – …………………
Merupakan penentu utama tingkat energi elektron dan ukuran orbital
Semua orbital yang mempunyai n sama membentuk kulit elektron
Kulit-kulit elektron dalam atom diberi tanda dengan huruf K – L – M – N
– O – P – Q – ……………….
Bil. Kuantum Utama
1
2
3
4
5
Tanda Kulit
K
L
M
N
O
HOME
Diberi simbol l
Harga-harga yang mungkin untuk l dibatasi oleh harga n
l adalah bilangan bulat dari 0 – ……. sampai (n-1)
Menunjukkan berapa banyak sub-kulit terdapat dalam suatu kulit
Bilangan bulat dari 0 ……. (n – 1)
Kulit
n
l
K
1
0
L
M
N
2
3
4
0
1
0
1
2
0
1
2
3
Tanda Orbital
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
HOME
Diberi simbol m
Merupakan bilangan bulat berharga mulai dari -l melalui 0 sampai +l
Menggambarkan orientasi orbital dalam ruang
Jumlah bilangan kuantum magnetik menunjukkan jumlah orbital yang
terdapat dalam suatu sub-kulit
Bilangan bulat berharga dari –l ….. 0 ….. +l
n
1
2
3
4
l
Tanda
Orbital
0
0
1s
2s
2p
3s
1
0
1
2
0
1
2
3
3p
3d
4s
4p
4d
4f
Jumlah
Orbital
m
0
0
1
1
1
0
0
1
3
1
1
 2 1
0
0
1
1  2
3
5
0
1
 2 1
 3  2 1
0
0
0
1
1
1  2
1  2  3
3
5
7
Diberi simbol s
Menyatakan arah putaran elektron
Harganya +1/2 dan -1/2
Tidak ada elektron di dalam satu atom yang mempunyai ke-4 bilangan
kuantumnya sama
Jika 2 elektron menempati orbital yang sama, maka ke-2 elektron ini
harus berbeda bilangan kuantum spinnya
3s
1s
el
A
B
C
el
A
B
C
n
1
1
1
n
3
3
3
l
0
0
0
l
0
0
0
m
0
0
0
m
0
0
0
s

1
2

1
2
Tidak bisa masuk
s

1
2

1
2
Tidak bisa masuk
yang hanya mempunyai 1 orbital (m = 0) hanya dapat diisi
maksimum oleh 2 elektron
2p
el
A
B
C
D
E
F
G
n
2
2
2
2
2
2
2
l
1
1
1
1
1
1
1
m
1
1
0
0
1
1
1
s

1
2

1
2

1
2

1
2

1
2

1
2
Tidak bisa masuk
5p
el
A
B
C
D
E
F
G
n
5
5
5
5
5
5
5
l
1
1
1
1
1
1
1
m
1
1
0
0
1
1
1
s

1
2

1
2

1
2

1
2

1
2

1
2
Tidak bisa masuk
yang mempunyai 3 orbital (m = -1, 0, +1) dapat diisi maksimum
oleh 6 elektron
tiap orbital maksimum hanya bisa diisi oleh 2 elektron
Elektron di dalam atom akan mengisi terlebih dahulu orbital
yang energinya lebih rendah
35
Br 1 s 2 2 s 2 2 p 6
3 s 2 3 p 6 3 d 10
4s2 4p5
HOME
Elektron terlebih dahulu mengisi tiap satu sub-kulit (p, d, atau f) masingmasing dengan 1 elektron, setelah itu baru elektron mengisi tiap orbital
sampai penuh
Untuk sub-kulit d, yang stabil adalah yang setengah penuh atau penuh
7N
1s 2
2s2
2p3
HOME
24
Cr
1s
2
2s
2
2p
6
2
3s 3p
6
3d
4
4s2
d yang stabil adalah yang setengah penuh
3d 5
4 s1
MODEL ATOM RUTHERFORD
Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan merupakan pusatnya massa atom
(massa inti atom lebih besar daripada massa elektron)
 Disebut proton
 Inti yang paling ringan, dengan massa 1,6726 × 10-24 gram dan muatan 1,6
× 10-19 Coulomb
 Muatan inti yang lain merupakan kelipatan muatan proton
PENGUKURAN DENGAN SPEKTROSKOPI
MASSA
Massa atom He = 4 × massa proton
Inti atom He mengandung 2 proton
Masih ada 2 massa proton lagi ?
SELAIN PROTON, PARTIKEL APA LAGI YANG TERDAPAT DI
DALAM INTI ATOM ?
HIPOTESIS RUTHERFORD (1930)
1. Inti atom mengandung proton dan neutron
2. Neutron adalah partikel bermassa sama dengan proton, tetapi tidak
bermuatan
Inti atom He mengandung 2p + 2n, sehingga muatannya +2
PERCOBAAN J. CHADWICK (1932)
9
4
12
1
4 Be  2 He  6 C  0 n
CHADWICK
neutron
ATOM
INTI ATOM
Proton (+)
Neutron (-)
elektron (-) yang mengelilingi inti atom
HENRY MOSLEY (1913)
Sinar-X yang dipancarkan khas menurut jenis anoda
PANJANG GELOMBANG SINAR-X BERGANTUNG PADA MUATAN POSITIF PADA
INTI ATOM (MUATAN INTI ATOM)
HENRY MOSLEY
matematika
menemukan suatu faktor bilangan yang menunjukkan jumlah muatan
positif dari inti atom
Faktor bilangan tersebut oleh Mosley diberi lambang Z
Tiap unsur mempunyai nilai/harga Z yang khusus hanya untuk unsur
itu saja.
Z selanjutnya disebut NOMOR ATOM
Z (Nomor Atom) = jumlah muatan positif dari inti atom
Z = ∑proton
∑proton = ∑elektron
Massa sebuah atom
∑proton + ∑neutron
∑proton + ∑neutron = nomor massa atom
AX
Z
A = Nomor massa atom
Z = Nomor atom
A = ∑proton + ∑neutron
Z = ∑proton
∑proton = ∑elektron
56
26
Fe
nomor
atom
 26
nomor
atom
  proton
 proton
  elektron
nomor
massa
atom
 56
nomor
massa
atom
  proton
 26
 26
  neutron
56  26   neutron
 neutron
 56  26
  30
23
11
Na

nomor
atom
 11
nomor
atom
  proton
 11
 10
 elektron
nomor
massa
atom
 23
nomor
massa
atom
  proton
  neutron
23  11   neutron
 neutron
 23  11
  12
Partikel
Atom
35
17
Cl
37
17
Cl
Nomor Massa
Nomor Atom
35
37
17
17
Proton
17
17
Elektron
17
17
Neutron
18
20
ISOTOP
Partikel
Atom
14
7
N
14
6
C
Nomor Massa
Nomor Atom
Proton
14
14
7
6
7
6
Elektron
7
6
Neutron
7
8
ISOTON
Partikel
Atom
31
15
P
32
16
S
Nomor Massa
Nomor Atom
Proton
31
32
15
16
15
16
Elektron
15
16
Neutron
16
16
ISOBAR
Partikel
Atom
27
13
Al 3 
18
8
O 2
Nomor Massa
Nomor Atom
Proton
27
18
13
8
13
8
Elektron
10
10
Neutron
14
10
ISOELEKTRON