Model Atom John Dalton Pada tahun 1808 1808,, John Dalton yang Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton
menyempurnakan teori
atom
Democri Democritus tus.. Bayang Bayangan an Dalton Dalton dan Democr Democritu ituss adalah adalah baha atom berbentuk pe!al. John Dalton mengungkapkan baha " a. #tom #tom adala adalah h bagian bagian terk terkecil ecil dari dari suatu suatu $at. $at. b. #tom berbentuk bola sederhana s ederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah, diciptakan ataupun dimusnahkan. c. %nsur %nsur yang yang sama sama menga mengandu ndung ng atom& atom&atom atom yang yang sama sama.. d. #tom #tom se!enis se!enis memiliki memiliki si'at si'at yang sama dalam dalam segala segala hal, sedangka sedangkan n atom yang berbeda memiliki si'at yang berbeda. e. (eaksi kimia ter!adi ter!adi karena karena adany adanyaa penggabung penggabungan an dan pemisahan pemisahan atom&atom atom&atom.. '. Bila Bila atom atom&at &atom om berg bergab abun ung g akan akan memb memben entu tuk k mole moleku kul. l. Bila Bila atom atom&at &atom om yang yang bergabung sama akan terbentuk molekul unsur,
sedangkan bila atom&atom yang
bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyaa. •
)elemahan teori atom Dalton Pada Pada perkem perkemban bangan gan selan!u selan!utny tnyaa ditemu ditemukan kan berbag berbagai ai 'akta 'akta yang yang tidak tidak dapat dapat di!elaskan oleh teori tersebut, antara lain "
a.
*idak dak dap dapat at men! men!el elas aska kan n si' si'at at list listri rik k mat mater eri. i.
b.
*idak dapat men!elaskan men!elaskan cara atom&atom saling berikatan.
c.
+ode +odell atom atom Dalt Dalton on tid tidak ak dap dapat at men! men!ela elask skan an perb perbeda edaan an ant antara ara atom atom unsu unsurr yang yang satu dengan unsur yang lain. )elem )elemah ahan an&ke &kelem lemah ahan an terse tersebu butt dapa dapatt di!el di!elask askan an setel setelah ah ditem ditemuk ukan an beberapa partikel penyusun atom, seperti elektron ditemukan oleh Joseph John *homson tahun 100, penemuan partikel proton oleh -oldstein tahun 188. •
a.
)elebihan teori atom Dalton Dapa Dapatt men menera erang ngka kan n Huk Hukum um )eke )ekeka kalan lan +assa +assa /Huk /Hukum um ao aois isie ier2 r2
Dapat menerangkan Hukum Perbandingan *etap /Hukum Proust2.
Model Atom Thomson )elemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. *homson, eksperimen yang dilakukannya denganh menggunakan tabung sinar kotoda. Hasil eksperimennya menyat menyataka akan n terdapa terdapatt
partik partikel el bermua bermuatan tan negatie negatie dalam atom yang yang disebu disebutt
elektro elektron. n. #tom #tom merupa merupakan kan partik partikel el yang yang bersi'a bersi'att netral netral,, oleh karena karena elektro elektron n bermuatan negati', maka harus ada partikel lain yang bermuatan positi' untuk menetr menetralk alkan an muatan muatan negati' negati' elektro elektron n terseb tersebut. ut. Dari penemu penemuanny annyaa tersebu tersebut, t, *homson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai *eori *eori #tom *homson. *homson. Pada tahun 103, J. J Thomson mengemukakan suatu model atom yang berbeda dengan teori atom
Dalton. Menurut Thomson, atom merupakan bola padat dan mempunyai muatan positi' yang terbagi rata ke seluruh atom. +uatan ini dinetralkan oleh elektron& elektron yang !uga tersebar mengelilingi atom. atom . Model atom Thomson disebut juga sebagai model puddding puddding *homson *homson atau model model roti kismis. kismis . .
Asal mula Di temukannya temukannya model atom atom Thomson
Pada tahun 184 J.J *homson menemukan adanya elektron dalam suatu atom dengan melakukan percobaan tabung sinar katoda
Berdasarkan Berdasarkan percobaan tentang hantaran hantaran listrik melalui tabung tabung hampa5 hampa5 atau tabung sinar katode. Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung dapat diatur diatur melalu melaluii pompa pompa isap /pompa /pompa akum2 akum2.. Pada Pada tekana tekanan n cukup cukup rendah rendah dan tegangan yang cukup tinggi /beberapa ribu olt2, gas dalam tabung akan berpi!ar dengan cahaya yang arnanya tergantung pada !enis gas dalam tabung /gas neon berarna merah, gas natrium berarna kuning2. Jika tekanan t ekanan gas dikurangi, maka daerah didepan katode akan men!adi gelap. Daerah gelap ini akan bertambah !ika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya seluruh tabung men!adi gelap, tetapi bagian tabung didepan katode berpendar dengan arna kehi!auan. +elal +elalui ui perc percob obaa aan n dapa dapatt ditu ditun! n!uk ukka kan n bah bahaa perp perpen enda daran ran terse tersebu butt disebabkan oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menu!u anode. 6leh karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan tabung katoda ini membuktikan baha ada partikel bermuatan negati' dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positi' medan listrik. selan!utnya sinar katode ini merupakan partikel yang bermuatan negati' dan oleh *homson *homson partikel ini dinamakan elektron. *hompson *hompson memperkirakan memperkirakan baha baha elektron elektron ini sebagai sebagai partikel partikel elementer elementer penyusun atom. 7lektron merupakan partikel sub atomik pertama yang dikenal manusia. Berdasarkan penemuan ini, *hompson menga!ukan sebuah model atom untuk untuk men!elaskan men!elaskan hasil&hasil eksperimen eksperimen maupun maupun prediksi prediksi teoritis teoritis yang muncul saat itu dengan nama model kue kismis. #tom dipandang sebagai sebuah bola bermuatan positi' yang dinetralisir oleh elektron&elektron elektron&ele ktron yang tersebar merata di seluruh olume bola. Pada Pada saat saat yang yang hamp hampir ir bersa bersama maan an deng dengan an pene penemu muan an elekt elektro ron n oleh oleh *hompson, #ntoine&Henri #ntoine&Henri Becuerel tahun 18 menemukan ge!ala radioaktiitas
alamiah alamiah pada pada unsur unsur radium radium.. +ateri& +ateri&mat materi eri yang yang dipanc dipancark arkan an unsur unsur tersebu tersebutt berhasil diidenti'ikasi sebagai sebuah gelombang elekt elektrom romag agne neti tik k /sin /sinar ar 2, elekt elektro ron n /sina /sinarr 2 dan dan parti partike kell /ato /atom m inti inti heliu helium2 m2.. Penemu Penemuan an radioa radioakti ktiitas itas radium radium ini seolah seolah&ol &olah ah memperk memperkuat uat ide *homp *hompson son tentang model atom yang dia!ukannya. Kelemahan model model atom Thomson
+odel atom *homson memiliki kelemahan yaitu belum ada bagian&bagian bagian&bagian atom atau dengan kata lain tidak ada pemisahan antara elektron dan proton, karena kedua tersebar merata ke seluruh atom.
Konsep Atom Menurut Rutherford
Dala Dalam m perc percob obaa aann nny ya, Ernest Rutherford /1841&194 /1841&19422 menembakkan menembakkan partikel : /al'a2 pada kepingan emas yang tipis dengan tebal 15100 mm. partikel al'a adalah adalah partik partikel el ang mempun mempunyai yai massa massa 4000 4000 kali kali massa massa elektro elektron. n. Hasil Hasil pengamatan menun!ukkan adanya partikel&partikel adanya partikel&partikel yang dihamburkan, dibelokkan dan dipantulkan.. Berdasarkan hasil e;perimennya, (uther 'ord menyangkal teori atom J.J *homson. Pada tahun 111 ia menyusun model atom yang baru. Model atom menurut menurut Rutherford: Rutherford:
1. #tom sebagian besar tediri dari ruang hampa dengan satu inti yang bermuatan positi' dan satu atau beberapa electron yang beredar disekitar inti, seperti planet&
planet yang bergerak dalam sistem tata surya. +assa atom sebagian besar terletak pada intinya. <. #tom secara keseluruhan bersi'at netral, muatan positi' pada inti sama besarnya dengan dengan muatan muatan elektro elektron n yang yang beredar beredar di sekitar sekitarny nya. a. +uatan +uatan positi positi'' pada pada inti inti besarnya sama dengan nomer atom dikalikan dengan muatan muatan elementer. 9. Inti Inti dan elektro elektron n tarik&m tarik&mena enarik rik.. -aya -aya tarik tarik menari menarik k ini merupa merupakan kan gaya gaya sentri sentripeta petall yang yang mengen mengendali dalikan kan gerak gerak elektr elektron on pada pada orbitny orbitnyaa masing masing&mas &masing ing seperti gra'itasi dalam tata surya. 3. Pada reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan. =ang mengalami perubahan ialah elektron&elektron pada kulit terluar.
Percobaan Rutherford sehingga menemukan model atom
Ernest Rutherford /1841 > 1942, ilmuan Inggris bersama dua orang
asistennya Geiger dan Marsden pada tahun 111, mengu!i kebenaran model atom *homso *homson. n. +ereka +ereka melakuk melakukan an percob percobaan aan dengan dengan menemb menembakk akkan an sinar sinar al'a al'a /?2 melalui celah pelat timbal dan ditumbukkan dengan lempeng emas tipis yang berukuran 0,01 mm. %ntuk mendeteksi partikel al'a yang keluar dari lempeng emas, dipasang layar yang berlapis seng sul'ida. #pabila partikel ? bertumbukkan
dengan lempeng ini maka akan menyebabkan nyala sekilas atau 'luoresensi yang dapat terlihat secara !elas. Hasil pengamatan (uther'ord dinyatakan sebagai berikut"
@ebagian besar sinar ? dapat menembus lempeng emas dengan lurus, hal ini ter!adi karena tidak dipengaruhi oleh elektron&elektron. )arena sebagian besar bagian atom merupakan ruang kosong. kosong.
@ebagian kecil sinar ? dibelokkan, karena lintasannya terlalu dekat dengan inti atom, sehingga dipengaruhi oleh gaya tolak inti atom. )arena inti atom bermuatan positi'.
@edikit sekali sinar ? dipantulkan kembali sebab tepat bertumbukkan dengan inti atom. )arena massa atom terpusatkan pada inti atom. Dengan kenyataan seperti itu, (uther'ord membuat teori atom, sebagai berikut"
1.
+uatan pos positi' ber berkumpul pad pada sua suatu tit titik di di ten tengah&tengah ato atom ya yang disebut inti atom.
<.
+uatan negati' /elektron2 berada di luar inti atom dan bergerak mengeliling mengelilingii inti pada lintasannya lintasannya seperti planet&plan planet&planet et mengeliling mengelilingii matahari matahari pada sistem tata surya. Kelemahan Model Model atom Rutherford Rutherford
@ebagaimana halnya model atom *homson, model atom (uther'ord !uga harus diu!i kebenarannya apakah sesuai dengan kenyataan atau tidak. Dari hasil pengu!ian para ilmuan ternyata !uga ditemukan adanya kelemahan pada model atom (uther'ord. #da dua kelemahan pada model atom (uther'ord. )elemahan pertama, yaitu" yaitu" elektro elektron n yang yang bermuat bermuatan an negati' negati' berger bergerak ak mengel mengelilin ilingi gi inti inti atom atom yang yang bermuatan positi' sambil mendapatkan percepatan ke arah inti atom karena
pengaruh gaya tarik inti atom. Berdasarkan hukum&hukum elektromagnetik, gerakan gerakan elektron elektron yang demikian demikian akan menimbulka menimbulkan n gelombang gelombang elektromagn elektromagnetik etik dan memancarkan energi. #kibatnya energi elektron akan menyusut, sehingga !ari&!ari lintasannya akan mengecil. )elema )elemahan han kedua, kedua, model model atom atom (uther (uther'or 'ord d tidak tidak dapat dapat men!ela men!elaska skan n spektrum garis hidrogen. hidrogen. Hal ini ini ter!ad ter!adii karen karenaa lint lintasa asan n elekt elektro ron n semak semakin in mengecil, sehingga aktu putarnya !uga berkurang dan 'rekuensi gelombang yang dipanc dipancark arkan an men!ad men!adii berane beraneka ka ragam. ragam. @ehing @ehingga, ga, atom hidrog hidrogen en tidak tidak akan akan menun!ukkan spektrum garis tertentu, namun spektrumnya merupakan spektrum kontin kontinu. u. @edang @edangkan kan pada pada kenyat kenyataan aannya nya dengan dengan menggu menggunak nakan an spektrom spektrometer eter menun!ukkan baha spektrum atom hidrogen merupakan garis yang khas.
Model Atom iels !ohr +odel +odel atom atom yang yang dikemu dikemukak kakan an oleh oleh Bohr Bohr berbas berbasis is pada pada model model yang yang diberik diberikan an oleh oleh (uther (uther'or 'ord, d, yaitu yaitu baha baha atom tersusu tersusun n dari dari partik partikel&p el&part artikel ikel.. Partikel bermuatan positi' berada di pusat atom, yang disebut inti atom, dan di sekeliling inti atom ini terdapat elektron&elektron yang bermuatan negati' dengan !umlah yang sama dengan muatan positi' inti atom. Perbedaan penting antara kedua model atom itu adalah baha dalam model (uther'ord electron berada di sekeliling inti atom dengan cara yang tidak menentu sedangkan pada model atom Bohr Bohr elektro elektron&el n&elekt ektron ron tersebu tersebutt berada berada pada pada lingka lingkaran ran > lingka lingkaran ran orbit orbit yang yang diskrit dan tertahan pada orbitnya tanpa kehilangan energi.
Kelebihan Teori !ohr
)eberhasilan teori Bohr terletak pada kemampuannya untuk meeramalkan garis&garis dalam spektrum atom hidrogen
@alah satu penemuan penemuan adalah sekumpulan sekumpulan garis halus, terutama terutama !ika atom& atom yang dieksitasikan diletakkan pada medan magnet Kelemahan Teori !ohr
@truktur garis halus ini di!elaskan melalui modi'ikasi teori Bohr tetapi teori ini tidak pernah berhasil memerikan spektrum selain atom hydrogen
Belum Belum mampu mampu men!ela men!elaska skan n adany adanyaa stuktu stukturr halus/ halus/'in 'inee structu structure2 re2 pada pada spectrum, yaitu < atau lebih garis yang sangat berdekatan
Belum dapat menerangkan spektrum atom kompleks
Itensitas relati' dari tiap garis spektrum emisi.
7'ek Aeeman, yaitu terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet.
Teori Mekanika Kuantum Berdasarkan Berdasarkan teori atom +a; Planck, Planck, dapat ditentukan ditentukan besarnya besarnya energi energi partikel /elektron2 saat mengelilingi inti pada kulit atom. Pada tahun 1<4, 7rin @chrodinger menga!ukan teori atom yang disebut dengan dengan teori teori atom atom mekani mekanika ka kuantu kuantum m yang yang menyatak menyatakan an baha baha kedudu kedudukan kan elektron dalam atom tidak dapat ditentukan dengan pasti, yang dapat ditentukan adalah adalah probab probabilit ilitas as menemu menemukan kan elektr elektron on sebaga sebagaii 'ungsi 'ungsi !arak !arak dari dari inti inti atom. atom.
Daer Daerah ah deng dengan an prob probab abili ilitas tas terb terbesa esarr mene menemu muka kan n elekt elektro ron n diseb disebut ut deng dengan an orbital orbital.. @chrod @chroding inger er memperh memperhitun itungka gkan n dualism dualismee si'at si'at elektr elektron, on, yaitu yaitu sebaga sebagaii partikel sekaligus sebagai gelombang. *emuan *emuan @chrodinger memungkinkan kita untuk untuk menent menentuka ukan n struktu strukturr elektro elektronik nik atom, atom, baik baik yang yang berele berelektro ktron n tungga tunggall maupun yang berelektron banyak. Pada Pada tahu tahun n yang yang sama, sama, erner rner Heis Heisen enbe berg rg meng mengua uatk tkan an teor teorii atom atom mekanika kuantum dengan temuannya yang disebut dengan a$as ketidakpastian Heisenberg Heisenberg yang menyatakan menyatakan baha kedudukan kedudukan partikel partikel seperti elektron elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti pada saat yang sama. Daerah atau ruang dengan peluang terbesar menemukan elektron disebut orbital, sedangkan lintasan berbentuk lingkaran dengan !ari&!ari tertentu disebut orbit. @alah satu cara memaparkan orbital adalah dengan pola titik&titik. Densitas /kerapatan2 titik&titik menyatakan besar&kecilnya peluang menemukan elektron di daer daerah ah itu. itu. Isti Istila lah h lain lain untu untuk k meny menyat atak akan an pelu peluan ang g mene menemu muka kan n elek elektr tron on adalah adalah densita densitass elektro elektron. n. Daerah Daerah dengan dengan peluan peluang g besar besar menemu menemukan kan elektro elektron n berarti mempunyai densitas yang tinggi dan seebaliknya. +odel +odel atom atom dengan dengan orbital orbital lintasa lintasan n elektr elektron on ini disebu disebutt model model atom atom mode modern rn atau atau mode modell atom atom meka mekani nika ka kuan kuantu tum. m. #an elek elektro tron n dise diseki kitar tar inti inti menun!ukkan tempat keboleh!adian elektron. 6rbital&orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit. a alaupun laupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama. Ciri khas model atom mekanika kuantum, adalah sebagai berikut "
-erakan elektron memiliki si'at gelombang sehingga lintasannya /orbitnya2 tidak stasion stasioner er seperti seperti model model Bohr, Bohr, tetapi tetapi mengik mengikuti uti penyel penyelesai esaian an kuadrat kuadrat 'ungsi 'ungsi gelombang.
Bent Bentuk uk dan dan ukur ukuran an orbi orbita tall berg bergan antu tung ng pada pada harg hargaa dari dari keti ketiga ga bila bilang ngan an kuantumnya.
Posisi elektron se!auh 0,< #mstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi boleh !adi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron. )elemahan +odel #tom +odern "
Persamaan gelombang @chrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal. Bilang Bilangan an kuantu kuantum m adalah adalah bilang bilangan an yang yang menyat menyataka akan n kedudu kedudukan kan atau atau posisi elektron e lektron dalam atom. Hasil pen!abaran persamaan @chrodinger untuk atom hidrogen hidrogen menun!ukka menun!ukkan n baha energi suatu elektron ditentukan oleh bilangan bilangan kuan kuantum tum
utam utamaa (n), bila bilang ngan an
kuan kuantu tum m
a$im a$imut ut (l), dan dan
bila bilang ngan an
kuan kuantu tum m
magnetik (m). )edudu )edudukan kan elektro elektron n dalam dalam suatu suatu atom atom dapat dapat ditent ditentuka ukan n oleh oleh 3 bilangan kuantum, yaitu " 1. Bilan Bilanga gan n kua kuant ntum um utam utamaa (n) Bilangan kuantum utama (n) menyatakan (n) menyatakan tingkat energi orbital atau kulit atom. Dan menyatakan ukuran orbital atom, makin besar harga n, makin besar ukur ukuran an orbi orbital tal yang yang ditem ditempa pati ti elekt elektro ron. n. Bilan Bilanga gan n kuan kuantu tum m utam utamaa dapa dapatt mempunyai nilai semua bilangan bulat positi', yaitu 1, <, 9, 3, , dan seterusnya. @ama @ama sepert sepertii dalam dalam teori teori atom atom Eeil Eeilss Bohr Bohr,, kuli kulitt atom atom diny dinyata ataka kan n deng dengan an lambang K, lambang K, L, M, N, , , dan seterusnya. nF1 G sesuai dengan kulit K kulit K nF< G sesuai dengan kulit nF9 G sesuai dengan kulit + nF3 G sesuai dengan kulit E dan seterusnya.
Bilan ilanga gan n
kuant uantum um
utama /n2 )ulit
1
<
9
3
)
+
E
<. Bilan Bilanga gan n kuant kuantum um #$im #$imut ut (l) Bilangan kuantum a$imut merupakan ukuran momentum sudut orbital elektron. Bilangan kuantum a$imut menyatakan subkulit /orientasi bentuk orbital2 tempat elektron berada dan menun!ukkan !enis subkulit serta bentuk orbital. Harga bilangan kuantum a$imut yaitu dari 0 hingga hingga /n&12.
lF0 menyatakan subkulit s /sF sharp2
lF1 menyatakan subkulit p /pF principle2
lF< menyatakan subkulit d /dF di''use2
lF9 menyatakan subkulit ' /'F 'undamental2 Banyaknya sub kulit dari suatu kulit bergantung pada banyaknya nilai bilangan kuantum a$imut yang di di i$inkan untuk kulit itu.
)ulit ) + E
Eilai n 1 < 9 3
Eiali l yang di i!inkan 0 0, 1 0, 1, < 0,1,<,9
subkulit 1s
9. Bilang Bilangan an kuantu kuantum m magn magneti etik k /m2 /m2 Bilangan kuantum magnetik menyatakan kedudukan elektron pada suatu orbital khusus dari orbital itu. Harga bilangan kuantum magnetik tergantung pada harga bilangan kuantum kuantum a$imuth yaitu semua bilangan bulat mulai dari >l sampai dengan l, termasuk 0. a2
@ubkulit s /lF02 mF0 , terdiri dari 1 orbital.
b2
@ubkulit p /lF12 mF&1, 0, 1 , terdiri dari 9 orbital.
c2
@ubkulit d /lF<2 mF&<, &1, 0, 1, < , terdiri dari orbital.
d2
@ubkulit ' /lF92 F92 mF &9, &<, &<, &1, 0, 1, 1, <, <, 9 , terd erdiri dari 4
orbital.
@ubkulit s p d '
Eilai l 0 1 < 9
Eilai m 0 &1, 0, 1 &<,&1, 0, 1, <, 9 &9, &<, &1, 0, 1, <, 9
3. Bilan Bilanga gan n kuan kuantu tum m spin spin /s2 /s2 Bilanga Bilangan n kuantu kuantum m spin spin menun! menun!ukk ukkan an arah perpu perputara taran n elektro elektron n pada pada sumbunya. Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar < elektron dan kedua
elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlaanan, dan masing& masing diberi harga spin 15< atau &15<. @F 15< arah putaran searah dengan !arum !am /2 @F &15< arah putaran berlaanan berlaanan dengan arah !arum !am /K2
Kulit
Subkulit
Jumla hn
orbital (n2) 12 = 1 orbital 22 = 4 orbital 2 = !
K L
s s, p
1 2
M
s, p, d
"
s, p, d, #
4
&
s, p, d, #, ' s, p, d, #, ', h
Elektron
Jumlah
$
orbital 42 =
1$
%rbital 2=
2
%rbital $2 =$ orbital
maksimum (2n2) 2 elektron 8 elektron 18 elektron 2 elektron % elektron *2 elekron
