materi sejarah dan struktur atom ppt

Assalamualaikum
TEORI ATOM
MIMI HERMAN, S.Pd
15176003/2015
History of the Atom - Timeline
1766 – 1844
Antoine Lavoisier
Thomson
makesJ.J.
a substantial
the
number discovers
of contributions
electron
and
to the
field of
proposes the
Chemistry
Plum Pudding
Model 1871
in 1897
– 1937
Niels Bohr
proposes
the Bohr
Model in
1913
1887 – 1961
James
Chadwick
discovered
the neutron
in in 1932
1700s
1800s
1900s
460 – 370 BC
0
Democritus
proposes
the 1st atomic
theory
1743 – 1794
Erwin
John Dalton
Ernest Rutherford
Schrodinger
proposes performs
his
the Gold Foil
describes
1891 – 1974
atomic theory
Experiment
in
in 1909
the electron
1803
cloud in 1926
1885 – 1962
Click on picture for more information
1856 – 1940
Democritus
(460 BC – 370 BC)
• Semua materi terdiri dari atom yang
kecil, keras, tidak dapat dibagi, tidak
dapat dihancurkan, berbentuk dan
berukuran berbeda
• Terdapat ruang kosong diantara
atom-atom
• Atom berwujud padat
• Atom bersifat homogen dan tidak
punya struktur internal
• Atom memiliki bentuk, ukuran da
berat yang berbeda
• Berdasarkan Observasi pada pasir
yang terdapat di pantai
Image taken from: https://reichchemistry.wikispaces.com/T.+Glenn+
Time+Line+Project
John Dalton
(1766 – 1844)
1.
2.
3.
4.
5.
Materi terdiri dari partikel kecil disebut ATOM
Atom tidak bisa dihancurkan. Pada reaksi kimia, atom ditata ulang tetapi
tidak dipecah
Pada unsur murni, atom identik pada massa dan sifatnya
Atom yang berbeda memiliki massa dan sifat yang berbeda
Ketika atom dari unsur yang berbeda dikombinasikan membentuk
senyawa, terbentuk senyawa baru dengan perbandingan bulat dan
sederhana
1. HUKUM KEKALAN MASSA
2. HUKUM PERBANDINGAN TETAP
KELEMAHAN
1. Ketidakterpisahan atom terbukti salah, karena, atom dapat
dibagi lagi menjadi proton, neutron dan elektron.
2. Atom-atom dari unsur yang sama tidak sama dalam segala
hal dan unsur yang berbeda juga tidak berbeda dalam segala
hal. Hal ini ditunjukkan dengan adanya isotop dan isobar.
3. Unsur yang berbeda tidak selalu bergabung dalam rasio
nomor sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa
contohnya C12H22O11
4. Teori ini gagal untuk menjelaskan keberadaan alotrop.
Perbedaan sifat arang, grafit, berlian tidak dapat dijelaskan
karena ketiganya terdiri dari atom yang sama yaitu karbon.
J.J. Thomson
(1856 – 1940)
1. Atom bukan sebagai partikel terkecil dari
suatu benda
2. Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat
muatan listrik positif dan negative yang
tersebar merata di seluruh bagian seperti
roti kismis
3. Pada atom netral jumlah muatan listrik
negatif sama dengan jumlah muatan listrik
positif
4. Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan
dengan masa atom
EKSPERIMENT
Sinar katoda tersusun dari partikel-partikel
yang bermuatan listrik, energetic (memiliki
energi kinetik). Partikel ini adalah penyusun
(building block) materi DAN partikel dasar
(fundamental particle) yang disebut
ELECTRON
KELEMAHAN
Tidak dapat menjelaskan kedudukan elektron dalam
atom.
Tidak dapat menjelaskan fenomena elektron lepas
jika diberi energi seperti tegangan listrik.
Ernest Rutherford
(1871 – 1937)
1. Atom terdiri atas inti atom yang
bermuatan listrik positif, dimana
masa atom hampir seluruhnya
berada pada inti atom.
2. Muatan listrik negatif ( elektron )
terletak sangat jauh dari inti.
3. Untuk menjaga kestabilan jarak
muatan listrik negatif terhadap
inti, maka muatan listrik negatif
senantiasa bergerak mengelilingi
inti.
-
-
-
EKSPERIMENT
Atom Logam
Diteruskan
Sinar alfa
Dibelokkan
Dipantulkan
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron
terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
1. Karena muatan listrik elektron berlawanan
jenis dengan muatan listrik inti atom, sehingga
elektron mengalami gaya tarik inti atom berupa
gaya elektrost atau gaya coulumb sebesar
Dimana :
Fc : Gaya Coulumb ( N )
e : muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) C
εo : permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 )
r : jarak elektro terhadap inti ( meter )
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron
terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal
sebagai gaya penyeimbang, sebesar :
Dimana :
Fs = gaya sentrifugal
(N)
m = massa elektron
(9,1 x 10-31 )
v = kelajuan gerak elektron (m.s-1 )
KELEMAHAN
1. Teori atom Rutherford ini belum mampu menjelaskan
dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini
atom.
2. Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga
energi atom menjadi tidak stabil.
3. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom
hidrogen (H).
4. Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke
dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron
mengelilingi inti ini disertai pemancaran energi sehingga
lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan
lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke
dalam inti.
Niels Bohr
(1885 – 1962)
1. Atom terdiri dari inti yang bermuatan
positif dan dikelilingi oleh elektron yang
bermuatan negatif di dalam suatu
lintasan.
2. Elektron yang bergerak tidak melepas
dan tidak menyerap energi.
3. Elektron bergerak pada lintasan tertentu
dan lintasannya diberi nomor 1, 2, 3, …..
Dan diberi lambang K, L, M, …..
4. Elektron dapat berpindah dari satu
lintasan ke lintasan lain dengan cara
melepas dan menyerap energi.
Besarnya energi yang diperlukan atau dipancarkan sebesar :
M L K
E
3
E
2
+
E n
1
n
n
3
2
1
h = tetapan Planck = 6,6.10-34 Js
f = frekuensi foton (Hz)
c = cepat rambat cahaya = 3.108 m/s
λ = panjang gelombang foton (m)
E1 < E2 < E3
Gambar Model Atom
Niels-Bohr
ATOMIC THEORY 2008 BY FARID
19
KELEMAHAN
• Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron
mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
• Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut
lintasan ground state yang salah.
• Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang
lebih besar.
• Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.
• Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis
spektra yang baik.
• Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.
SPEKTRUM ATOM HIDROGEN
•
Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi
empiris dari 4 garis spektrum atom
hidrogen.
R = konstanta Ryberg
•
Setelah Balmer, banyak ahli fisika ygberhasil
melakukan percobaan, shg tersusunlah
formulasi deret-deret sbb:
1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )
2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)
3. Deret Paschen (Deret inframerah I)
4. Deret Brackett(Deret inframerah II)
5. Deret Pfund (Deret inframerah III)
Hipotesis de Broglie
“Jika cahaya memiliki sifat pertikel, maka
partikel juga memiliki sifat gelombang.”
Azaz ketidakpastian
(Werner Heisenberg)
“Tidaklah mungkin menentukan posisi dan
momentum suatu elektron secara
bersamaan dengan ketelitian tinggi.”
Teori Atom Mekanika
Kuantum
(Erwin Schrodinger)
“Tidaklah mungkin menentukan posisi dan
momentum suatu elektron secara
bersamaan dengan ketelitian tinggi,
namun yang dapat di tentukan hanyalah
kebolehjadian (probability) menemukan
elektron.”
MODEL ATOM MEKANIKA
GELOMBANG
Dualisme partikel materi
de Broglie (1924)
DASAR
MEKANIKA
GELOMBANG
Persamaan gelombang
Schrodinger (1927)
Prinsip ketidakpastian
oleh Heisenberg (1927).
MODEL ATOM MEKANIKA
GELOMBANG
TEORI ATOM MEKANIKA GELOMBANG
• Elektron berada di daerah yang disebut orbital
(awan elektron)
 Orbital menggambarkan tingkat energi elektron.
 Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama
atau hampir sama akan membentuk sub kulit.
 Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.
 Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub
kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital.
BILANGAN KUANTUM
Orbital atom umumnya dideskripsikan sebagai
fungsi gelombang dengan bilangan kuantum n,
l, m yang berkorespondensi dengan energi,
momentum sudut, dan arah momentum sudut
pasangan elektron secara berurutan.
Tiap-tiap orbital ditentukan oleh sehimpunan
bilangan kuantum yang unik yang secara
maksimal hanya dapat menampung dua
elektron
• n : bilangan kuantum utama  menunjukkan
tingkat energi elektron; kadang-kadang
disebut kulit atom, nilainya selalu positif ;
1,2,3,…
Nama Kulit
K L M N O
Bilangan kuantum utama (n)
1 2 3 4 5
• l : bilangan kuantum azimut
 menggambarkan momentum
angular/sudut elektron; nilainya dari 0 – (n-1)
: 0, 1, 2, 3, ….(n-1)
Nama sub kulit
s
p
d
f
Bilangan kuantum azimut (l) 0
1
2
3
 Gabungan bilangan kuantum n dan l menunjukkan keadaan
atomik
 Hubungan n dan l
l=0
n=1
n=2
n=3
n=4
 Orbital
1s
2s
3s
4s
l=1
l=2
2p
3p
4p
3d
4d
l=3
s maksimal diisi oleh
p
d
f
l=4
2e
6e
10 e
14 e
• Bilangan kuantum magnetik (m)
 menunjukkan arah dari momentum sudut
elektron terhadap inti
Nilai : - l sampai +l
Hubungan l dan m
Bilangan
kuantum
azimut
nama
orbital
Bilangan
kuantum
magnetik
Jumlah
orbital
0
s
0
1
1
p
-1,0,+1
3
2
d
-2,-1,0,1,2
5
3
f
-3,-2,-1,0,1,2,3
7
• Bilangan kuantum spin  menunjukkan
arah perputaran elektron pada
sumbunya
Dalam satu orbital, maksimum dapat
beredar 2 elektron dan kedua elektron
ini berputar melalui sumbu dengan arah
yang berlawanan, dan masing-masing
diberi harga spin +1/2 atau -1/2.
BENTUK ORBITAL
BENTUK ORBITAL
KONFIGURASI ELEKTRON
• Konfigurasi elektron adalah susunan
seluruh elektron yang dimiliki oleh
suatu atom di dalam orbital
• Konfigurasi elektron ini disusun
berdasarkan bilangan kuantumnya
Tingkat
energi n
Kandungan elektron
s
1
2
2
2
6
3
2
6
10
4
2
6
10
p
d
f
14
Jumlah e
tiap
tingkat n
Jumlah e
sampai
tingkat n
2
2
8
10
18
28
32
60
Jumlah kandungan elektron pada
setiap sub kulit
PRINSIP AUFBAU
• Elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan
tingkat energi terendah
• Orbital yang memenuhi tingkat energi yang
paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s,
2p, 3s, 3p, dan seterusnya
• Atom C :
mempunyai 6 elektron,
konfigurasinya 1s2 2s2 2p2
PRINSIP PAULI
• Tidak mungkin di dalam atom terdapat 2
elektron dengan keempat bilangan kuantum
yang sama.
• Hal ini berarti, bila ada dua elektron yang
mempunyai bilangan kuantum utama,
azimuth dan magnetik yang sama, maka
bilangan kuantum spinnya harus berlawanan.
PRINSIP HUND
 Cara pengisian elektron dalam orbital pada suatu
sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak
membentuk pasangan elektron sebelum masingmasing orbital terisi dengan sebuah elektron
 Contoh:
Atom C dengan nomor atom 6, berarti memiliki 6
elektron dan cara Pengisian orbitalnya adalah:
 Berdasarkan prinsip Hund, maka 1 elektron dari
lintasan 2s akan berpindah ke lintasan 2pz,
sehingga sekarang ada 4 elektron yang tidak
berpasangan. Oleh karena itu agar semua
orbitalnya penuh, maka atom karbon berikatan
dengan unsur yang dapat memberikan 4 elektron.
Sehingga di alam terdapat senyawa CH4 atau CCl4,