BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
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.
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 mempengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
Teori atom pertama kali dikemukakan oleh John Dalton pada tahun 1803, yaitu atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Kemudian diketahui bahwa atom ternyata terdiri atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi yaitu proton, elektron, dan neutron. Partikel penyusun atom itu disebut partikel subatom atau partikel dasar atom.
Proton merupakan partikel subatom yang bermuatan positif, ditemukan oleh Eugen Goldstein pada tahun 1886. Elektron merupakan partikel subatom yang bermuatan negatif, ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Neutron merupakan partikel subatom yang tidak bermuatan, ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Model atom terus berkembang mulai dari model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, sampai dengan model atom modern yang kita gunakan sekarang.
B. Rumusan Masalah
Bertolak dari uraian pada latar belakang diatas, maka kami dapat mengangkat beberapa permasalahan yang akan diteliti yaitu :
1. Bagaimanakah bentuk dan model struktur penyusun atom ?
2. Bagaimanakah teori perkembangan atom ?
3. Bagaimanakah bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbitalnya ?
C. Tujuan Penelitian
Setiap penelitian mempunyai tujuan tertentu. Untuk itu yang menjadi orgenitas penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui bagaimanakah bentuk dan model struktur penyusun atom
2. Untuk mengetahui bagaimanakah teori perkembangan atom
3. Untuk mengetahui bagaimanakah bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbitalnya
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang hendak dicapai dalam penelitian ini sebagai berikut :
1. Dapat mengetahui bagaimanakah bentuk dan model struktur penyusun atom
2. Dapat memperoleh data yang jelas tentang bagaimanakah teori perkembangan atom .
3. Dari penelitian ini, peneliti serta mahasiswa pada umumya dapat memperoleh pengetahuan tentang struktur atom.
BAB II
PEMBAHASAAN
A. Partikel Dasar
Apabila penggaris plastik digosok-gosokan pada rambut kering, penggaris tersebut dapat menarik potongan kecil kertas. Peristiwa tersebut membuktikan bahwa penggaris memilki sifat listrik, karena penggaris merupakan materi yang tersusun atas atom-atom. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa atom memilki sifat listrik. Penyelidikan tentang sifat kelistrikan suatu atom dilakukan selama bertahun-tahun oleh beberapa ahli diantaranya J.J. Thomson, Eugen Goldstein, Rutherford, dan Bathe & Becker.
1. Elektron
Elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookers. Kemudian J.J Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode ini merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakan diantara katode dan anode.
Sifat sinar katode antara lain :
1. sinar katode dipancarkan oleh katode dalam sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik
2. sinar katode berjalan dalam garis lurus
3. sinar katode bila membentur gelas atau benda tertentu akan mengeluarkan cahaya sehingga dapat disimpulkan bahwa sinar katode terdiri atas partikel-partikel.
4. sinar katode dibelokkan oleh medan listrik dan magnet kea rah partikel yang diketahui bermuatan negatif
5. sifat sinar katode tidak dipengaruhi oleh bahan electrode (besi, platina, dll)
Dari kelima sifat tersebut dapat disimpulkan bahwa sinar katode terdiri dari partikel-partikel yang bermuatan negatif dan diberi nama elektron oleh J.J. Thomson.
J.J. Thomson berhasil menentukan harga ratio muatan electron terhadap massa electron. (e/m) yaitu sebesar 1,76 x 108 C/g. kemudian pada tahun 1909, Robert Millikan dari Universitas Chicago, berhasil menentukan besarnya muatan 1 elektron sebesar 1,6 x 10-9 C. Dengan demikian massa electron dapat dihitung yaitu sebesar 9,11 x 10-28 gram.
2. Proton
Dengan ditemukannya electron oleh Thomson, para ahli semakin yakin bahwa atom tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil. Pada tahun 1886, Eugen Goldstein memodifikasi tabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodenya dan gas yang berada di belakang lempeng katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukan adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode. Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif.
Sifat sinar anode diantara lain :
1. merupakan radiasi pertikel sehingga dapat memutar baling-baling.
2. dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negatif jadi merupakan radiasi bermuatan positif.
3. Partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung.
Partikel terkecil diperoleh dari gas hydrogen. Partikel ini kemudian disebut proton.
Massa 1 proton = 1 sma = 1,66 x 10-24 gram
Muatan 1 proton = +1 = 1,6 x 10-19 C.
4. Neutron
Pada tahun 1930, W. Bothe dan H. Becker melakukan percobaan yang lain, yaitu menembaki inti atom berilium dengan partikel dan mereka menemukan suatu radiasi partikel yang mempunyai daya tembus yang besar. Kemudian pada tahun 1932, James Chadwick membuktikan bahwa radiasi tersebut terdiri atas partikel netral yang massanya hamper sama dengan massa proton. Karena partikel tersebut bersifat netral, maka dinamai neutron. Percobaan-percobaan selanjutnya membuktikan bahwa neutron juga merupakan partikel penyusun inti.
Tabel Partikel Penyusun Atom
| Partikel | Lambang | Penemu | Massa (sma) | Massa (gram) | Muatan Eksak (coulomb) | Muatan relatif (sme) |
| Elektron | e | J.J. Thomson | 0,00055 | 9,1100 x 10-28 | -1,6 x 10-19 | -1 |
| Proton | p | Goldstein | 1,00728 | 1,6726 + 10-24 | +1,6 x 10-19 | +1 |
| Neutron | n | Chadwick | 1,00866 | 1,6750 x 10-24 | 0 | 0 |
B. Teori Atom
Istilah atom bermula dari zaman Leukipos dan Demokritus yang mengatakan bahwa benda yang paling kecil adalah atom. Atom yamg berasal dari bahasa Yunani yaitu atomos, a artinya tidak tomos artinya dibagi. Model atom mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan berdasarkan fakta-fakta eksperimen.
Walaupun model atom telah mengalami modifikasi, namun gagasan utama dari model atom tersebut tetap diterima sampai sekarang. Perkembangan model atom dari model atom Dalton sampai model atom mekanika kuantum yaitu sebagai berikut :
1. Model Atom Dalton
Pada tahum 1803, John Dalton mengemukakan teorinya sebagai berikut:
a. setiap unsur tersusun atas partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom.
b. atom-atom dari unsur yang sama akan mempunyai sifat yang sama, tetapi atom-atom dari unsur berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula.
c. dalam reaksi kimia tidak ada atom yang hilang, tetapi hanya terjadi perubahan susunan atom-atom dalam unsur tersebut.
d. bila atom membentuk molekul, atom-atom tersebut bergabung dengan angka perbandingan yang bulat dan sederhana, seperti 1 : 1, 2 : 1 , 2 : 3.
Model atom Dalton mempunyai beberapa kelemahan. Beberapa kelemahan itu diantaranya :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi
b. Tidak dapat menjelaskan gaya gabung unsur-unsur. Misalnya, mengapa dalam
pembentukan air (H2O) satu atom oksigen mengikat dua atom hydrogen
2. Model Atom Thomson
Setelah J.J. Thomson menemukan bahwa di dalam atom terdapat elektron, maka Thomson membuat model atom sebagai berikut:
1. atom merupakan suatu materi berbentuk bola pejal bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron (model roti kismis)
2. atom bersifat netral, jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.
Model atom Thomson tidak bertahan lama. Hal ini disebabkan karena model atom Thomson tidak menjelaskan adanya inti atom dan tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut
3. Model Atom Rutherford
Setelah Rutherford menemukan inti atom yang bermuatan positif dan massa atomnya terpusat pada inti, maka Rutherford membuat model atom sebagai berikut:
1. atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti atom;
2. atom bersifat netral;
3. jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditentukan.
Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan alam, ternyata model Rutherford juga memiliki kekurangan. Kelemahan mendasar dari model atom Rutherford ialah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron yang beredar mengelilingi inti tidak jatuh ke inti karena ada gaya tarik menarik antara inti dan elektron. Dan menurut ahli fisika klasik pada massa itu (teori Maxwell), elektron yang bergerak mengelilingi inti atom akan melepaskan energi dalam bentuk radiasi.
4. Model Atom Bohr
Berdasarkan hasil pengamatannya pada spektrum atom hidrogen, Neils Bohr memperbaiki model atom Rutherford, dengan menyusun model atom sebagai berikut:
1. atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton bermuatan positif dan electron bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom
2. elektron-elektron yang mengelilingi inti atom berada pada tingkat energi tertentu yang bergerak secara stasioner
3. tingkat energi atau lintasan elektron yang paling dekat dengan inti atom mempunyai tingkat energi terendah, lintasan elektron yang paling jauh dari inti atom memiliki tingkat energi tertinggi
4. elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke lintasan yang lain dengan menyerap atau melepaskan energy.
Kelemahan dari model atom Bohr adalah model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.
5. Model Atom Mekanika Kuantum
Model atom mekanika kuantum didasarkan pada:
1. elektron bersifat gelombang dan partikel, oleh Louis de Broglie (1923);
2. persamaan gelombang elektron dalam atom, oleh Erwin Schrodinger; (1926)
3. asas ketidakpastian, oleh Werner Heisenberg (1927).
Menurut teori atom mekanika kuantum, elektron tidak bergerak pada lintasan tertentu. Berdasarkan hal tersebut maka model atom mekanika kuantum adalah sebagai berikut:
a. atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton dan neutron, dan elektronelektron mengelilingi inti atom berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom, hal ini disebut dengan konsep orbital.
b. dengan memadukan asas ketidakpastian dari Werner Heisenberg dan mekanika gelombang dari Louis de Broglie, Erwin Schrodinger merumuskan konsep orbital sebagai suatu ruang tempat peluang elektron dapat ditemukan.
c. kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
C. Bilangan Kuantum dan Bentuk – Bentuk Orbital
1. Bilangan Kuantum
Untuk mengetahui kedudukan electron pada suatu orbital di gunakan seperangkat bilangan yang di sebut bilangan kuantum. Ada empat macam bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantu azimuth (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin(s).
1). Bilangan kuantum utama (n)
Bilangan kuantum utama menyatakan tingkat energy utama. bilangan kuantum utama mempunyai nilai bilangan bulat mulai dari 1,2,3,4 sampai dengan n.
Bilangan kuantum utama juga menunjukan ukuran kulit. kulit-kulit electron di nyatakan dengan lambing kulit K untuk n=1, L untuk n=2, kulit M untuk n=3, dan seterusnya.
2). Bilangan kuantum azimuth (L)
Bilangan kuantum azimuth menyatakan subtingkat energi. nilai bilangan kuantum azimuth adalah 0,1,2,3 sampai dengan n.bilangan kuantum utama juaga menunjukan subkulit tempat tempat electron berada, yang di nyatakan dengan lambang s untuk L=0, p untuk L=1, d untuk L=2 f untuk L=3 , dan seterusnya. untuk membedakan sukulit yang sama pada kulit yang berbeda, di nyatakan dengan menyetarakan nilai bilangan –bilangan kuantum utamanya (kombinasi n, L), misalnya,kulit K (n =1) mempunyai 1 subkulit yaitu 1s, kulit L(n=2) mempunyai 2 subkulit yaitu 2s dan 2p.
3). Bilangan kuantum Magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetic menyatakan orbital tempat electron berada. nilai bilangan kuantum magnetic berupa bilangan bulat antara –L dan +L. setiap nilai menandai satu orbital.
Misalnya, L=0, nilai m=0, maka subkulit s mempunyai satu orbital. L =1, nilai m =-1 , 0 + 1, maka subkulit p mempunyai 3 orbital. Kedududkan orbital dalam suatu atom di tentukan oleh ketiga nilai bilangan kuantum n, L, dan m, subkulit, dan jumlah orbital dalam subkulit.
4). Bilangan kuantum spin (s)
Bilangan kuantum spin menyatakan arah perputaran electron pada sumbunya atau arah rotasi electron.hanya ada ada 2 arah rotasi electron yaitu, searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.
Nilai S = - 1/2 untuk arah rotasi electron searah jarum jam
S = + 1/2 untuk arah rotasi electron berlawanan arah jsrum jam.
2. Bentuk orbital
Setiap orbital mempunyai bentuk dan arah ruang tertentu. Bentuk orbital bergantung pada bilangan kuantum azimuth (l). sedang arah ruang orbital bergantung pada bilangan kuantum magnetic (m) kecuali orbital s, karena selalu berbentuk bola di dalam ruangan.
1). Orbital S
Orbiat s terdapat pada subkulit s (L= 0 ) yang brbentuk bola sehingga tidak menunjukkan atah rungan tertentu . Disribusi kerapat eroktorn s untuk subkulit yang berbeda juga berbeda .
2). Orbital p
Orbiatl p terletak pada subkulit p (L= 1 ) berdasarkan arah ruang orbiat, ada 3 macam orbital p yang mempunyaai bentuk sama yaitu seperti balon terpilin , ketiga orbiat Px , PY , dan Pz yang saling tegak lurus satu sama lain.
3).Orbital d
Orbital d terletak pada subkulit d ( L = 2 ) Berdasarkan arah ruang orbitial, ada 5 macam orbital d yang mempunyai tingkat energy sama. Tiga orbital d menempati ruang antarsumbu X, Y dan Z yang di tandai sebagai dxy , dxz, dan dyz. Dua orbital d terletak pada sumbu yang di tandai sebagai orbital dx2 – y2 dan dz2 .
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa :
1. Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya
2. Struktur penyusun atom antara lain terdiri atas :
1. proton yang bermuatan positif,
2. elektron bermuatan negatif
3. Teori atom dikemukakan oleh beberapa ilmuwan diantaranya Dalton, J.J. Thomson, Rutherford, dan Niels Bohr.
4. Ada empat macam bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin(s). Bentuk orbital bergantung pada bilangan kuantum azimuth (l). bentuk orbital diantaranya terdiri atas orbital s, orbital p, orbital d, dan orbital f.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar