makalah struktur atom

“STRUKTUR ATOM”

    PENGERTIAN
Menurut Bohr, Atom adalah suatu struktur yang terdiri dari inti bermuatan positif yang di kelilingi oleh elektron-elektron yang mengorbit. Elektron akan jatuh kedalam inti bila tanpa gaya centripugal dalam gerakanya agar dapat mengimbangi penarikan inti. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat Netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai Ion.
Struktur Atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
    PERKEMBANGAN MODEL ATOM
    Model Atom John Dalton
Pada tahun 1808, John Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus. Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal. Dalam renungannya Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom:
    Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom
    Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama
    Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
    Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia, atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak dapat dihancurkan
    Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekul
    Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap
    Reaksi kimia merupakan proses penggabungan atau pemisahan atom dari unsur-unsur yang terlihat.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

    Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :
    Hukum Kekekalan Massa ( Hukum Lavoisier ) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.
    Hukum Perbandingan Tetap ( Hukum Proust ) : perbandingan massa unsur-unsur yang menyusun suatu zat adalah tetap.
    Kelemahan Model Atom Dalton :
    Tidak dapat membedakan pengertian atom dan molekul. Dan atom ternyata bukan partikel yang terkecil.
    Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain
    Tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materi
    Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
    Model Atom J.J. Thompson
Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati elektron. Dia menemukan bahwa semua atom berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka setiap atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan negatif dari elektron. Menurutnya atom :
    Atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis.
    Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
Model atom ini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. Biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar merata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

    Kelebihan Model Atom Thomson
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
    Kelemahan Model Atom Thomson
Model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
    Model Atom Rutherford
Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford. Menurutnya atom :
    Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan muatan positif yang massanya merupakan massa atom tersebut.
    Elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti tersebut.
    Banyaknya elektron dalam atom sama dengan banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai dengan nomor atomnya.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
          
    Kelemahan Model Atom Rutherford :
    Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.
    Model atom Rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.
    Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.
    Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).
    Model Atom Niels Bohr
Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom Rutherford.
Menurut model atom Bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

    Elektron-elektron dalam mengelilingi inti berada pada tingkat-tingkat energy (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energy.
    Elektron dapat berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam dengan memancarkan energi, atau sebaliknya.
    Kelemahan Model Atom Niels Bohr :
    Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion yang berelektron banyak.
    Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk molekul melalui ikatan kimia.
    Model Atom Modern
Dikembangkan berdasarkan Teori Mekanika Kuantum yang disebut mekanika gelombang : diprakarsai oleh 3 ahli yaitu :
    Louis Victor de Broglie
Menyatakan bahwa materi mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagai gelombang.
    Werner Heisenberg
Mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan– kemungkinan saja.
    Erwin Schrodinger ( menyempurnakan model Atom Bohr )
Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
    Model Atom Modern

    Atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom.
    Orbital yaitu daerah 3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
    Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
    Orbital digambarkan sebagai awan elektron yaitu : bentuk-bentuk ruang dimana suatu elektron kemungkinan ditemukan.
    Semakin rapat awan elektron maka semakin besar kemungkinan elektron ditemukan dan sebaliknya.
    BILANGAN KUANTUM
Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan 4 bilangan kuantum.
    Bilangan Kuantum Utama (n), yaitu menyatakan nomor kulit.
    Elektron pada kulit ke-1 memiliki harga n = 1
    Elektron pada kulit ke-2 memiliki harga n = 2
    Elektron pada kulit ke-3 memiliki harga n = 3
    Bilangan Kuantum Azimuth (l), yaitu menyatakan nomor subkulit.
    Elektron pada subkulit s memiliki harga l = 0
    Elektron pada subkulit p memiliki harga l = 1
    Elektron pada subkulit d memiliki harga l = 2
    Elektron pada subkulit f memiliki harga l = 3
    Bilangan Kuantun Magnetik (m), yaitu menyatakan nomor orbital.
Subkulit    Harga masing-masing orbital
s ( l = 0 )
p ( l = 1 )
d ( l = 2 )
f ( l = 3 )    0
-1, 0, +1
-2, -1, 0, +1, +2
-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Harga m berkisar antara – l sampai + l.
    Bilangan Kuantum Spin (s), yaitu menyatakan arah rotasi electron.
s = + 1/2 ↑↓ s = - 1/2
Elektron bergerak di sekitar sumbu melewati pusatnya. Kedua arah spin menunjukkan harga yang mungkin untuk bilangan kuantum.
Elektron-elektron pada kulit yang sama memiliki harga n yang sama.
Elektron-elektron pada subkulit yang sama memiliki harga n dan l yang sama.
Elektron-elektron pada orbital yang sama memiliki harga n, l, dan m yang sama dan harga s yang berbeda.



    KONFIGURASI ELEKTRON
Dalam setiap atom telah tersedia orbital-orbital, akan tetapi belum tentu semua orbital ini terisi penuh. Pengisian elektron dalam orbital-orbital memenuhi beberapa peraturan.antara lain:
    Prinsip Aufbau
Elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah dan seterusnya. Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya dan untuk mempermudah dibuat diagram sebagai berikut:

Contoh pengisian elektron-elektron dalam orbital beberapa unsur:
Atom H : mempunyai 1 elektron, konfigurasinya 1s1
Atom C : mempunyai 6 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p2
Atom K : mempunyai 19 elektron, konfigurasinya 1s2 2s2 2p6 3S2 3p6 4s1.
    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 masing-masing 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, tetapi tidak terdapat senyawa CCl3 atau CCl5.