BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Atom merupakan partikel yang sangat kecil yang tersusun atas partikel subatom yaitu proton, elektron, dan neutron. Perkembangan model atom dimulai dari berbagai hipotesis. Kemudian seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi banyak teori-teori atom yang baru dari hasil pemikiran para ilmuwan yang menghasilkan fakta-fakta percobaan dan melengkapi bahkan memperbaruhi dari teori sebelumnya. Selain itu, para ilmuawan mengkaji sistem periodik dengan mengelompokkan unur-unsur berdasarkan sifat-sifatnya. Oleh karena itu dalam makalah ini membahas tentang struktur atom dan sistem periodik unsur yang meliputi sifat-sifat unsur(logam dan non-logam), periode, golongan dan sebagainya. B. Tujuan
1. Memahami struktur atom. 2. Memahami sistem periodik unsur. C. Rumusan Masalah
1. Bagaimana struktur dari atom? 2. Bagaimana sistem periodik unsur?
BAB II KAJIAN TEORI A. STRUKTUR ATOM
Istilah atom berasal dari bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Struktur atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Adapun partikel dasar penyusun atom yakni sebuah atom bersifat netral secara elektris, yang tersusun atas inti pusat yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh satu atau lebih elektron yang bermuatan negatif. Inti atom sangat padat. Inti memiliki massa hampir 99,97% dari massa atom tetapi hanya menempati sepersepuluh triliun dari volume atom tersebut. Inti atom tersusun atas proton dan neutron, kecuali inti hidrogen yang paling sederhana yang hanya memiliki satu proton. Proton (p +) memiliki muatan positif dan neutron (n0) tidak memiliki muatan, sehingga muatan positif inti dihasilkan dari jumlah protonnya. Jumlah muatan positif ini dinetralkan oleh elektron (e -). Beberapa sifat partikel penyusun atom dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 1. Tabel sifat partikel-partikel atom Adapun model-model atom diantaranya : 1. Model atom Dalton
Gambar 2. Model atom Dalton
Pada tahun 1808, John Dalton seorang ahli kimia bangsa inggris mengemukakan gagasan tentang atom sebagai partikel penyusun materi. Menurut teori Dalton : a. Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. b. Atom suatu unsur yang sama mempunyai bobot yang sama, sedangkan unsur yang berbeda atomnya akan berbeda pula, yang berarti mempunyai bobot yang berbeda. c. Senyawa dikatakan sebagai hasil dari penggabungan atom-atom yang tidak sama dengan perbandingan bobot yang proporsional dengan bobot atom yang bergabung itu. d. Reaksi kimia hanya melibatkan penataulangan atom-atom sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia. Adapun kelemahan dari teori atom Dalton yakni tidak dapat membedakan pengertian atom dengan molekul. Dan atom ternyata bukan partikel terkecil. 2. Model atom Thomson
Gambar 3. Model atom Thomson Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ.Thomson, eksperimen yang dilakukannya tabung sinar katoda. Hasil eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron. a. Atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis. b. Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita lebih sering mengenal atom Thomson yaitu layaknya roti kismis. Kelemahan model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut. 3. Model atom Rutherford
Gambar 4. Model atom Rutherford Rutherford mengajukan teori atomnya yaitu : a. Sebagian besar atom berupa ruang kosong, sehingga semua massa atom berpusat pada inti atom yang sangat kecil. b. Atom disusun dari : 1) Inti atom yang bermuatan positif. 2) Elektron-elektron yang bermuatan negatif yang mengelilingi atom. c. Seluruh proton terpusat didalam inti atom. d. Banyaknya proton didalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom, sehingga atom bersifat netral. Dari teorinya, Rutherford memodelkan atom sebagaimana pada sistem tata surya, yaitu elektron-elektron bergerak mengelilingi inti atom seperti planet-planet yang mengelilingi matahari. Sebagai contoh, atom hidrogen mempunyai inti yang bermuatan +1, maka muatan ini diimbangi oleh 1 elektron yang mengitari inti. Satu kelemahan dari postulat Rutherford adalah selama elektron bergerak dalam suatu orbit, maka ada percepatan menuju ke pusat, elektron ini secara kontinyu mengemisikan radiasi dan secara berangsur-angsur akan melepaskan energi yang akhirnya akan jatuh ke dalam inti. Hal ini tidak mungkin terjadi karena atom itu stabil, lagi pula model ini tidak dapat memperoleh data dari penelitian spektrum atom unsur-unsur.
4. Model atom Bohr
Gambar 5. Model atom Bohr Adapun postulat Bohr berbunyi : a. Elektron dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti dalam orbit tertentu. Setiap orbit memiliki tingkat energi tertentu, dan energi suatu elektron adalah tetap selama berada pada orbitnya. Elektron pada tingkat ini disebut tingkat stasioner dan setiap tingkat energi dinamakan tingkat energi atau kulit. Elektron pada tingkat energi ini tidak meradiasikan energi. b. Emisi dan absorpsi energi dalam bentuk radiasi hanya dapat dihasilkan jika suatu elektron pindah dari tingkat stasioner ke tingkat lainnya. c. Energi tidak diemisikan atau diabsorpsi secara pela-pelan tetapi dalam satuanpaket hf (disebut kuantum), dengan h adalah tetapan planck dan f adalah frekuensi energi yang diradiasikan. d. Lebih jauh tingkat energi dari inti, maka lebih besar pula energinya. Energi diabsorpsikan bila elektron melompat dari orbit bagian dalam ke orbit yang lebih luar. Energi akan diemisikan bila elektron bergerak dari orbit yang luar ke orbit yang paling dalam. e. Energi yang ada pada setiap orbit dipengaruhi oleh kondisi dimana momentum anguler elektron yang bergerak dalam orbitnya mempunyai nilai tertentu.
5. Model atom mekanika gelombang
Pada tahun 1924, Louis De Broglie ahli fisika prancis pemenang hadiah nobel tahun 1929, menyimpulkan bahwa elektron dalam atom dapat dipandang sebagai partikel dan gelombang. Sebagai akibat dualistis sifat elektron, Heisenberg pemenang hadiah nobel bidang fisika untuk tahun 1926 mengemukakan azas ketidakpastian, yakni tidak mungkin mengetahui secara bersamaan kedudukan dan kecepatan gerak elektron. Dengan alasan ini lintasan elektron yang digambarkan Bohr tidak mungkin ada. Yang dapat dikatakan adalah elektron dalam atom mempunyai kebolehjadian ditemukan dalam ruang-ruang tertentu dalam atom yang disebut orbital. Gagasan bahwa elektron berada dalam orbital-orbital di seputar inti atom merupakan model atom yang mutakhir. Pada tahun 1926, Erwin schrodinger seorang ahli fisika austria pemenang hadiah nobel untuk bidang fisika pada tahun 1933, berhasil merumuskan persamaan gelombang untuk menggambarkan gerakan elektron dalam atom. B. SISTEM PERIODIK UNSUR 1. Pengelompokan unsur-unsur dan perkembangannya
Tabel sistem periodik merupakan suatu cara untuk menyusun dan mengklasifikasi unsur-unsur, dimana unsur-unsur yang mirip sifatnya diletakkan pada kelompok yang sama. Dengan melihat tabel sistem periodik, para kimiawan dengan sekejap dapat menginformasikan unsurunsur mana yang mempunyai kemiripan sifat. Pengelompokan
unsur-unsur
yang
palig
awal
dan
sederhana
berdasarkan sifat-sifatnya adalah menjadi kelompok logam dan nonlogam. Perhatikan tabel perbedaan sifat-sifat logam dan non-logam dibawah ini. Tabel 1. Tabel perbedaan logam dan non-logam Sifat logam
Mempunyai kilap logam
Sifat non-logam
Tidak mengkilap
Dapat ditempa
Tidak
dapat
menghantarkan
panas atau listrik Dapat diulur menjadi kawat
Pada umumnya berupa gas atau cairan
Menghantar panas dan listrik Pada umumnya berupa padatan Lavoisier dalam bukunya (1789) mencatat 16 unsur logam dan 7 unsur non-logam saat itu yaitu a. Kelompok logam : emas, tembaga, timah, seng, antimon, besi, molibden, wolfram, kobal, mangan, nikel, timbal, bismut, perak, platina, dan raksa. b. Kelompok non-logam : belerang, arsen, karbon, hidrogen, pospor, nitrogen, dan oksigen. John Newlands (1865) menemukan hubungan antara sifat unsur dengan massa atom relatif, sesuai dengan hukum yang disebutnya “hukum oktaf”. Ia menyusun unsur-unsur ke dalam kelompok tujuh unsur dan setiap unsur kedelapan mempunyai sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesembilan mirip dengan unsur yang kedua, dan seterusnya. Perhatikan tabel berikut ini. Tabel 2. Tabel daftar Newlands H
Li
Be
B
C
N
O
2
3
4
5
6
7
F
Na
Mg
Al
Si
P
S
8
9
10
11
12
13
14
Cl
K
Ca
Cr
Ti
Mn
Fe
15
16
17
18
19
20
21
Ni
Cu
Zn
Y
In
As
Se
22
23
24
25
26
27
28
Co dan
Cedan
Zr
Didan
Rodan
33
Mo
Ru 35 I
Br
Rb
Sr
La
29 Pd
30 Ag
31 Cd
32 U
Sn
34 Sb
36
37
38
39
40
41
42
Te
Cs
BadanV
Ta
W
Nb
Au
43
44
45
46
47
48
49
Ir
Os
Hg
Tl
Pb
Bi
Th
50
51
52
53
54
55
56
Ptdan
Kesimpulan dari daftar Newlands adalah : sifat-sifat unsur merupakan pengulangan secara oktaf. Kelemahannya ialah : a. Tidak memperhitungkan letak unsur-unsur yang belum ditentukan. b. Terdapat banyak pasangan unsur yang terpaksa ditempatkan pada satu posisi daftar. Begeyer de Chancourtois, adalah orang pertama yang berhasil memperoleh suatu penyusunan unsur secara periodik berdasarkan fakta bahwa jika unsur-unsur disusun menurut penurunan massa atom, diperoleh secara periodik unsur yang sifatnya mirip. 2. Sistem periodik pendek
Julius Lothar Meyer (1870 dari jerman) menemukan hubungan yang lebih jelas antara sifat unsur dan massa atom relatif. Ia menemukan keperiodikan sifat unsur-unsur, jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatif. Dalam memperlajari keperiodikan unsur-unsur ia lebih menekankan pada sifat-sifat fisika. Di Rusia Mendeleyev (1869) juga menyusun satu daftar seperti yang dilakukan Meyer yang terdiri dari 65 unsur yang telah dikenal pada masa itu. Selain dari sifat fisika, ia menggunakan sifat-sifat kimia untuk menyusun daftar unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif.
Mendeleyev mengungkapkan suatu hukum periodik yang berbunyi : “sifat unsur -unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya” Tabel sistem periodik Mendeleyev yang telah disempurnakan (1871) terdiri atas gelongan (lajur tegak) dan periode (deret mendatar).
Keuntungan tabel periodik Mendeleyev dalam memahami sifat unsur ialah: a. Sifat kimia dan sifat fisika unsur dalam satu golongan berubah secara teratur. b. Dapat meramal sifat unsur yang belum diketemukan, yang akan mengisi tempat kosong dalam daftar. c. Tabel ini tidak mengalami perubahan setelah penemuan unsur-unsur gas mulia. Kelemahan tabel periodik mendeleyev : a. Panjang peride tidak sama. b. Triade besi (Fe, Co, dan Ni), triade platina ringan (Ru, Rh, dan Pd), dan triade platina (Os, Ir, dan Pt) dimasukkan ke dalam golongan VIII. c. Selisih massa atom relatifnya antara unsur yang berurutan tidak teratur (antara -1 dan +4 ), sehingga sukar untuk meramal unsur-unsur yang belum ditentukan. Tabel 3. Tabel sistem periodik Mendeleyev Periode
2
Go
Go
Go
Go
Go
Gol
Go
Go
l
l
l
l
l
VI
l
l
Li7
Be9,4
B11
C12
N14
O16
F19
Fe56
4
K 39
Ca40
?45
Tc50
V51
Cr52
Mn55
Cu
Zn65,2
?68
?70
As75
Se
Br80
Co59
Ru104,4
5
Rb
Sr87,6
Y(60)
Zr90
Nb94
Mo96
?100
Ag
Cd112
In
Sn118
Sb122
Te128
I127
Rh104,4
Os199
6
Cs
Ba137
?
La180
Ta182
Au
Hg200
Tl204
Pb207
Bi210
W186
Re…
Ir198
3. Golongan, Periode, dan konfigurasi elektron dalam sistem periodik panjang
Adapun sistem periodik sederhana yaitu mulai nomor atom 1 (hidrogen) sampai nomor atom 20 (kalsium). Kedua puluh unsur ini termasuk unsurunsur utama dan nomor golongannya dibubuhi huruf A. Unsur-unsur yang terletak pada lajur tegak disebut golongan. Golongan-golongan diberi nomor I, II, III, dan seterusnya. Misalnya golongan II terdiri dari unsur berilium, magnesium dan kalsium. Unsur-unsur dalam deret mendatar disebut periode. Misalnya, delapan unsur-unsur dimulai dari natrium sampai argon terletak dalam periode. Dalam setiap golongan, banyak elektron pada kulit terluar setiap unsur selalu sama sesuai nomor golongannya. Misalnya, fluor dan klor keduanya merupakan unsur-unsur yang terletak pada golongan VII, maka kedua unsur tersebut memiliki 7 elektron pada kulit terluarnya. Struktur elektron sangat penting untuk memahami sifat-sifat unsur pada tabel sistem periodik. Perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 6. Konfigurasi elektron 20 unsur pertama dalam sistem perodik
Adapun sistem periodik dalam bentuk panjang dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 7. Sstem periodik bentuk panjang Unsur-unsur utama yang terdiri dari delapan golongan dikenal dengan nama-nama tertentu sebagai berikut.
Tabel 4. Nama golongan unsur utama Lambang Golongan IA
NamaGolongan
GolonganAlkali
Elektron Valensi 1
IIA
GolonganAlkaliTanah
2
IIIA
Golongan Boron
3
IVA
Golongan Karbon
4
VA
Golongan Nitrogen
5
VIA
GolonganOksigen
6
VIIA
Golongan Halogen
7
4. Sifat keperiodikan unsur
Yang dimaksud dengan sifat-sifat periodik ialah ada hubungan antara sifat-sifat suatu unsur dengan letaknya pada tabel sistem periodik. Sifatsifat ini berubah dan berulang secara periodik, sesuai dengan perubahan nomor atom dan konfigurasi elektron. a. Jari-jari atom Jari-jari atom adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron pada kulit terluar. Untuk unsur-unsur segolongan : jari-jari atom makin ke bawah makin besar, karena jumlah kulit yang dimiliki atom semakin banyak, maka kulit terluar semakin jauh dari inti atom. Untuk unsur-unsur seperiode : jari-jari atom semakin pendek dari kiri ke kanan. Sekalipun jumlah kulitnya sama, tetapi banyaknya proton bertambah sehingga elektron-elektron terluar tertarik lebih dekat ke arah inti. b. Energi ionisasi Untuk melepas elektron terluar dari suatu atom dalam wujud gas diperlukan energi. Energi minimum yang diperlukan ini disebut energi ionisasi pertama.
Selain itu dikenal pula energi ionisasi kedua, ketiga dan seterusnya. Energi ionisasi kedua, berarti energi minimum yang diperlukan untuk melepas elektron kedua dari suatu ion yang bermuatan +1. Semakin besar energi ionisasi, semakin sukar atom itu melepaskan elektron terluarnya. Jadi semakin stabil atom tersebut. Energi ionisasi unsur-unsur dalam satu golongan dari atas kebawah berkurang dan dalam satu periode dari kiri ke kanan bertambah besar. c. Afinitas elektron Jika suatu atom dalam wujud gas menerima elektron, maka dilepaskan energi. Energi yang dilepaskan ini disebut afinitas elektron. Secara umum dalam satu golongan dari atas kebawah berkurang dan dalam satu periode dari kiri ke kanan semakin bertambah. d. Keelektronegatifan Merupakan ukuran kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam
ikatannya.
Dalam
sistem
periodik
disimpulkan
bahwa,
keelektronigatifan dalam satu golongan dari atas kebawah harga keelektronegatifannya berkurang dan dalam satu periode dari kiri kekanan harga keelektronegatifannya bertambah atau semakin besar. e. Sifat kelogaman Unsur-unsur dalam sistem periodik juga dikelompokkan menjadi logam dan non-logam. Batas antara logam dan non-logam tidak begitu jelas karena ada unsur yang tidak termasuk logam dan non-logam, unsur-unsur ini termasuk kelompok semilogam atau metalloid. Unsurunsur metalloid misalnya B, Si, Ge, As, Sb dan Te. Sebelah kiri batas garis diletakkan unsur-unsur logam, sedang unsur-unsur non-logam terletak disebelah kanan. Perhatikan gambar berikut.
Gambar 8. Letak unsur logam dan non-logam pada sistem periodik Berdasarkan energi ionisasi, afinitas elektron dan keelektronegatifan, maka sifat kelogaman dalam sistem periodik dapat disimpulkan bahwa dalam satu golongan dari atas kebawah sifat logam bertambah dan dalam satu periode dari kiri ke kanan sifat logam berkurang.
BAB III KESIMPULAN
1. Partikel penyusun atom terdiri dari elektron, proton dan neutron. Berbagai model-model atom menurut pada tokoh diantaranya model atom Dalton, model atom Thomson, model atom Rutherford, model atom Bohr, dan model atom mekanika gelombang, yang memiliki kelebihan dan kekurangannya masingmasing. 2. Dalam sistem periodik membahas mengenai pengelompokan unsur-unsur berdasarkan sifatnya (logam dan non-logam), sistem periodik pendek, golongan, periode, dan konfigurasi elektron dalam sistem periodik panjang, serta sifat keperiodikan unsur (jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, keelekronegatifan, dan kelogaman).
DAFTAR PUSTAKA
Purtadi,Sukisman. Kimia Untuk
Sekolah
Menengah.
staffnew.uny.ac.id/upload/132304809/pendidikan/Teaching+Material+ki mia+SMA+expl.pdf. Diakses 20 juli 2017 Sugiarto,Bambang.2004.Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur .Jakarta:Bagian Proyek Pengembangan Kurikulum.
KIMIA DASAR
MAKALAH STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR
“
”
Oleh : SUKMAWATI (1412040006)
PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR TAHUN 2017
