Teori Perkembangan Atom



TUGAS FISIKA MODERN
“MODEL DAN STRUKTUR ATOM”


LOGO.JPG
OLEH :

NAMA : IRWAN SUBAIR
NIM : 12 314 124
KELAS : B


JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MANADO
2014

MODEL DAN STRUKTUR ATOM
A.             PENGERTIAN ATOM
        Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. 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. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.[1]
Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
B.             PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Teori atom selalu mengalami perkembangan dari waktu ke waktu sesuai dengan penemuan baru. teori atom telah berkembang sejak abad sebelum masehi dan menjadi pertanyaan besar di kalangan para ahli filsafat yunani. Demokritus berpendapat bahwa suatu materi bersifat diskontinu, jika dibelah terus menerus akan diperoleh materi yang lebih kecil lagi. bagian terkecil yang tidak bisa dibagi lagi disebut dengan atom. Oke, mari kita lihat teori- teori tentang atom
1.Teori Atom Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa  “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “ Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
  1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
  2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
  3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
  4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.





Model Atom Dalton seperti bola pejal
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. 
-         Percobaan Lavosier
undefined

Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, tetapi setelah beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Untuk menguji fakta ini, Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama.

-          
-         Percobaan Joseph Pruost
Pada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan
melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap.
Percobaan
ke-
Sebelum pemanasan  (g Mg)
Setelah pemanasan     (g MgO)
Perbandingan   Mg/MgO
1
0,62
1,02
0,62/1,02 = 0,61
2
0,48
0,79
0,48/0,79 = 0,60
3
0,36
0,60
0,36/0,60 = 0,60
Kelemahan Dan Kelebihan Model Atom Dalton
Kelebihannya yaitu :
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom
Kelemahannya yaitu :
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.


2.    Teori Atom J. J. Thomson
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut,Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson yang menyatakan bahwa:
Atom berbentuk bola padat dengan elektron ber-muatan negatif menyebar di seluruh bagian bola dan bagian bola lain bermuatan positif.
Gambar 2. Atom Thomson Roti Kismis
Gambaran atom Thomson dapat dilihat seperti pada Gambar di atas bentuknya seperti roti kismis. Sehingga teori atom Thomson dikenal sebagai model atom roti kismis. 
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.


Dengan Percobaan Sinar Katode Thomson mengemukakan tentang elektron, sehingga disebut sebagai penemu electron.
Sinar dihasilkan dari katoda
Didekatkan dengan magnet sinar dibelokkan
Dengan magnet sinar dibelokkan
Kemudian ada juga yang meneliti percobaan ini dengan menggunakan Percobaan tetes Minyak Millikan
Setelah penemuan e/m, dapat ditemukan muatan sebuah elektron oleh Robert A Millikan (1885 - 1953) pada tahun 1909. Millikan melakukan percobaan dengan menggunakan tetes minyak sehingga dinamakan perco-baan tetes minyak Millikan.Dalam percobaannya Millikan menemukan bahwa muatan tetes minyak yang diukur selalu kelipatan dari nilai tertentu. Nilai itulah yang sama dengan mutan elektron. Sekarang telah diketahui lebih teliti sebesar, e = 1,6. 10-19 C. Kemudian secara otomatis akan dapat dihitung massa elektron, yaitu 9,11. 10-31 kg.
Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson
Kelebihannya yaitu : Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahannya yaitu : Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut



3.   Teori Atom Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih. Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut: Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan :
  1. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
  2. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan model atom rutherford yang menyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Rutherford atom's
Gambar 3. Atom Rhuterford
Kelemahan Model Atom Rutherford
a)      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.
b)      Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap inti atom.
c)      Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.
d)      Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

4.   Teori Atom Bohr                                                              
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom.
A.     Asumsi Dasar Bohr
Niels Bohr (1885 - 1962) adalah asisten dari Thom-son dan juga asisten dari Rutherford. Dia merasa belum puas dengan teori-teori atom yang ada setelah ditemukan-nya spektrum atom hidrogen dengan perumusan BalmerPenjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
a.       Elektron bergerak mengelilingi inti (proton) dalam pengaruh gaya elektrostatis.
Gambar electron di bawah pengaruh gaya elektrostatis.

b.       Elektron hanya bisa berputar mengelilingi inti pada orbit tertentu yang memenuhi        energi tertentu dalam keadaan stabil sehingga dinamakan orbit stasioner. Karena        harus memenuhi energi tertentu maka lintasan elektron ini juga dinamakan tingkat        energi.
c.        Elektron akan memancarkan radiasi jika berpindah dari tingkat energi yang lebih        tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah dan sebaliknya. Energi radiasinya sama        dengan perubahan tingkat energinya dan memenuhi rumus Planck-Einstein.
E2 – E1 = hf
d.      Orbit-orbit yang diperkenankan untuk ditempati elektron adalah orbit-orbit yang       memenuhi momentum sudut kelipatan dari  .
L = m v r = n
            n dinamakan tingkat energi dan nilainya adalah 1, 2, 3, 4, ....
B.     Jari – jari dan Tingkat Energi
Dari asumsi dasar itulah kemudian Bohr dapat menurunkan jari-jari lintasan elektron dan memenuhi perumusan berikut.
dengan : r = jari-jari elektron pada tingkat n
         r0 = jari-jarinya adalah 0,528OA
n = tingkat energy
Dan besarnya energi yang dimiliki elektron pada tingkat energi tertentunya memenuhi persamaan berikut.
dengan : En = energi elektron pada tingkat n
   n = tingkat energi (n = 1, 2, 3, ...)
Tingkat-tingkat energi elektron ini juga memiliki nama lain dan dinamakan kulit. n = 1 adalah kulit K, n= 2 adalah kulit L, n = 3 adalah kulit M dan seterusnya kulit N, O dan P.

Gambar Tingkat energi elektron.

C.     Spektrum Atom Hidrogen
Pada atom hirogen elektron akan mengelilingi inti pada lintasan tertentu. Jika ada elektron dari luar atau tingkat yang lebih tinggi berpindah menuju ke tingkat energi lebih rendah maka elektron itu dapat memancar-kan energi yang berupa gelombang elektromagnetik. Pemancaran ini pertama kali ditemukan oleh J.J Balmer seorang guru matematika di Swiss pada tahun 1884.  Balmer menemukan pancaran cahaya tampak dari atom hidrogen. Dalam perkembangannya ditemukan berbagai pemancaran gelombang elektromagnetik sesuai dengan perpindahan elektronnya. Pemancaran berbagai gelom-bang inilah yang dinamakan dengan spektrum atom hi-drogen. Spektrum hidrogen ini bersifat diskrit dan dapat dijelaskan dengan baik oleh teori Bohr.

Panjang gelombang yang dipancarkan pada spektrum atom hidrogen ini memenuhi persamaan berikut.
dengan :­ = panjang gelombang (m)
nA = kulit yang dituju elektron
nB = kulit asal elektron
R = konstanta Rydberg ( 1,097.107 m-1)
Pada spektrum atom hidrogen ini dikenal ada 5 deret yaitu :
1. Deret Lyman : Ultra Violet, nA = 1 dan nB = 2, 3, 4, ...
2. Deret Balmer : cahaya tampak, nA = 2 dan nB= 3, 4, 5, ...
3. Deret Paschen : Infra Merah 1, nA = 3 dan nB= 4, 5, 6, ...
4. Deret Brachet : Infra Merah 2, nA = 4 dan nB= 5, 6, 7, ...
5. Deret Pfund : Infra Merah 3 , nA = 5 dan nB= 6, 7, 8, ...
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.
http://pipihseptianingsih.files.wordpress.com/2012/05/bohr.png?w=385&h=275
Gambar Model Atom Bohr

Kelemahan dan kelebihan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Neils Bohr dengan postulat bohr :
Kelemahannya model atom Bohr yaitu :
·        Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu.
·        Dalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke orbit yang lebih luar dan akan membebaskan energi jika berpindah ke orbit yang lebih dalam
·        tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.
·        Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.
Kelebihan model atom Bohr yaitu :
·        atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.


5.   Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”. Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini. Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
ATOM MODERN
Gambar 5. Atom Modern
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian 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. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

C.             STRUKTUR ATOM ATOM

1.       Partikel-Partikel Dasar Atom
Partikel dasar penyusun atom adalah proton, netron dan elektron.
Inti atom terdiri dari proton dan netron
dikelilingi elektron yang terletak pada kulit atom
Atom bersifat netral berarti jumlah proton (muatan positif)
sama dengan jumlah elektron (muatan negatif)







Tabel Partikel Atom
Jenis Partikel
Penemu/tahun
Massa
Muatan
Lambang
Elektron
JJ Thomson
1897
0
-1
-1e0
Proton
Goldstein
1886
1
+1
+1p1
Neutron
J. Chadwick
1932
1
0
0n1


2.       Nomor Atom (Z) dan Nomor Massa (A)
X  
        Keterangan :    A = Nomor Massa menyatakan jumlah p dan n
                                   X = lambang unsur
                    Z = Nomor Atom menyatakan jumlah p atau e

3.       Isotop, Isobar, dan Isoton
Isotop ialah atom dari unsur yang sama tetapi berbeda massanya.
Contoh: 6C12 : 6 proton, 6 elektron, 6 neutron
                         6C13 : 6 proton, 6 elektron, 7 neutron
Perbedaan massa pada isotop disebabkan perbedaan jumlah neutron.

Isobar ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai nomor massa yang sama.
Contoh: C dengan N; Na dengan Mg

Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai jumlah neutron sama.
Contoh : C dengan N; P dengan S

4.       Susunan Elektron Dalam Atom
Elektron yang selalu bergerak mengelilingi inti atom ternyata berada pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut sebagai kulit-kulit atom.

       Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron ialah penyusunan atau pengaturan elektron berdasarkan tingkat energinya dalam suatu atom. Tingkat energi paling dekat dengan inti atau tingkat energi pertama (n=1) diberi lambang K atau disebut kulit K. Tingkat energi kedua diberi lambang L, ketiga M dan seterusnya.
Jumlah elektron maksimum yang dapat menempati setiap tingkat energi sesuai dengan 2n2(akan diterangkan lebih rinci di kelas 3), sehingga jumlah elektron dalam tiap-tiap tingkat energi utama dapat anda lihat pada tabel di bawah ini.

TABEL: KULIT DAN JUMLAH ELEKTRON MAKSIMUM
Tingkat Energi elektron
Lambang Kulit
Jumlah elektron Maksimum
1
K
2 elektron
2
L
8 elektron
3
M
18 elektron
4
N
32 elektron
5
O
50 elektron
6
P
72 elektron
7
Q
98 elektron
dst
dst
dst

Perhatikan Contoh Berikut ini!
Atom
Jumlah elektron
Kulit K
(n = 1)
Kulit L
(n = 2)
Kulit M
(n = 3)
Kulit N
(n = 4)
1H
1
1



7Li
3
2
1


6C
6
2
4


12Mg
12
2
8
2

33As
33
2
8
18
5

Jumlah elektron maksimum perkulit = 2n2
Kulit K (n = 1), elektron maksimum = 2(1)2 = 2
Kulit L (n = 2), elektron maksimum = 2(2)2 = 8
Kulit M ( = 3), elektron maksimum = 2(3)2 = 18 dst.

Elektron Valensi
Elektron valensi adalah jumlah elektron yang terdapat pada kulit terluar atom suatu unsur. Elektron valensi digunakan untuk membentuk ikatan kimia. jadi elektron valensi merupakan penentu sifat kimia atom unsur.
Contoh:
3Li, elektron valensi = 1; 6C, elektron valensi = 4
12Mg, elektron valensi = 2


Post a Comment

Lebih baru Lebih lama