PENGENALAN & MATERI

Apasih struktur atom itu??

Pernahkah kalian melihat kapur? Pernah gak si kalian iseng patah in kapur tulis itu jadi beberapa bagian, bahkan sampai ke kondisi dimana kapur tersebut udah gak bisa dibagi lagi, nah inilah yang dinamakan atom, yaitu kondisi terkecil dan tidak bisa terbagi lagi namun setiap bagian kecil sekalipun tetap memiliki sifat yang sama. Kenapa bisa dibilang sifatnya sama? Karena ketika kalian mematahkan kapur menjadi 2, maka akan menjadi 2 kapur, dimana keduanya memiliki sifat dan partikel dasar yang sama bukan? Partikel dasar atom itulah yang dinamakan struktur atom. 

 

A. Tujuan Belajar Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur

• Melalui pengamatan, siswa dapat mensyukuri kekuasaan Tuhan yang telah menciptakan partikel-partikel atom yang teratur.
• Melalui pengamatan terhadap pemodelan struktur atom, siswa dapat menganalisis perkembangan model atom.
• Manfaat setelah mempelajari struktur atom mampu memahami stuktur atom berdasarkan teori atom bohr, sifat – sifat unsur, massa atom relative, dan sifat – sifat periodic unsur dalam table periodic unsur. Serta menyadari keteraturannya melalui pemahaman konfigurasi electron.
• Manfaat setelah mempelajari sruktur atom dalam kehidupan sehari – hari yaitu untuk mengetahui komposisi unsur dan senyawa yang menyusun suatu benda dan sifat benda.

B. Dasar Teori Struktur Atom

Berdasarkan teori atom Dalton (1803) yang dikemukakan oleh John Dalton, atom merupakan bagian terkecil yang tidak dapat di urai atau di bagi lagi,

Oleh karena itu struktur atom bisa didefinisikan secara sederhana sebagai susunan partikel dasar atom. Sebagai partikel penyusun sebuah materi, atom ikut menentukan sifat materi tersebut, sampai saat ini tidak ada teori atau model yang mutlak dari sebuah atom, dan teori mengenai atom masih terus mengalami perbaikan, pengembangan, dan penyempurnaan.

Atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron berada di dalam inti atom. Sedangkan elektron terus berputar mengelilingi inti atomkarena muatan listriknya. Semua elektron bermuatan negatif (–) dan semua pro-ton bermuatan positif (+). Sementara itu, neutron bermuatan netral. Elektron yang bermuatan negatif (–) ditarik oleh proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom. Elektron tersebut tidak meninggalkan inti, meskipun ada gaya sentrifugal yang terjadi akibat kecepatan elektron. Atom memiliki elektron di bagian luarnya sedangkan proton dalam jumlah yang sama di bagian pusatnya,sehingga muatan listrik atom berada dalam keadaan seimbang. Namun, baik volume maupun massa proton lebih besar daripada elektron. Jika kita membandingkannya, perbedaan di antara kedua partikel ini seperti perbedaanantara manusia dengan sebutir kacang kenari. Walaupun demikian, muatan listriktotal keduanya tetap sama besar. Apa yang akan terjadi jika muatan listrik pro-ton dan elektron tidak sama besar?

Dalam hal ini, semua atom di alam semesta akan menjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan listrik positif (+) di dalam proton. Akibatnya,semua atom akan saling bertolakan satu sama lain. Apa yang akan terjadi jika situasi seperti ini berlangsung? 

Apa yang akan terjadi jika semua atom di alam semesta saling bertolakan?

Hal yang akan terjadi sangat tidak lazim. Begitu terjadi perubahan seperti itu di dalam atom, tangan Anda yang saat ini sedang memegang buku, begitu pula lengan Anda, akan hancur berantakan. Tidak hanya tangan dan lengan, tetapi juga tubuh, kaki, kepala, gigi Anda, singkatnya setiap bagian tubuh Anda akan terpisah pisah saat itu juga. Ruangan yang Anda tempati, pemandangan di luar yang terlihat dari jendela juga akan berantakan. Semua laut di bumi, gunung-gunung, semua planet di dalam tata surya dan semua benda-benda langit di jagat raya akan musnah, hancur secara serempak.Tidak ada satu benda pun yang akan tersisa. Demikianlah karena keseimbangan yang sangat teliti dari struktur atom maka tercipta pula keseimbangan alam semesta.

 

C. Tabel Partikel-partikel Atom

Elektron

Diketahui bahwa penemu dari elektron adalah JJ Thomson melalui percobaan sinar katode, sedangkan untuk muatan elektron sendiri ditemukan oleh Robert Milikan, melalui percobaan tetesan halus minyak. 

Berdasarkan hasil percobaan Thomson dan Milikan, didapatkan muatan elektron -1 dan massa elektron sama dengan 0, sehingga elektron di lambangkan dengan e.

Proton

Untuk proton, ditemukan oleh Eugene Goldstein melalui percobaan sinar katode yang telah di modifikasi. Setelah melakukan percobaan pada berbagai gas, ditemukanlah bahwa gas hidrogen menghasilkan sinar bermuatan positif paling kecil baik massanya maupun muatan muatannya, sehingga partikel ini disebut proton. Dimana proton memiliki muatan +1, dan massanya sama dengan 1 sma (satuan muatan atom).

Neutron

Penemu neutron adalah James Chadwick melalui percobaannya menembaki atom berilium dengan sinar alpha (𝛼), dari percobaan ini didapatkan bahwa partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi memiliki sifat netral, atau bisa dikatakan tidak bermuatan, serta memiliki massa yang hampir sama dengan proton yaitu 1. Oleh karena itu partikel ini disebut dengan neutron dengan muatannya sama dengan 0 (nol). 

 

D. Lambang atom, nomor atom, dan nomor massa

 

 

Nomor Atom (Z)

Nomor atom (Z) merupakan jumlah proton (muatan positif) atau jumah elektron dalam atom. Oleh karena atom bersifat netral maka 

jumlah proton = jumlah elektronnya,

sehingga nomor atom juga menunjukkan jumlah elektronnya, dan nantinya merupakan hal yang menentukan sifat suatu unsur. 

Nomor Massa (A)

Nomor massa (A) merupakan jumlah proton dan neutron. Nomor massa menyatakan banyaknya proton dan neutron yang menyusun inti atom suatu unsur. 

Nomor Massa (A) = Jumlah Proton + Jumlah Neutron

Lambang Unsur (X)

Lambang unsur (X) merupakan susunan suatu unsur netral, contohnya Oksigen lambang unsurnya (O). 

 

E. Isotop, Isobar, dan Isoton

Setelah memahami penulisan dan lambang dari nomor atom dan nomor massa, ternyata ada juga unsur yang memiliki nomor atom yang berbeda meskipun memiliki nomor massa yang sama dan sebaliknya, oleh karena itu ada istilah Isotop, Isobar, dan Isoton.

 

 

 

 

 

F. Susunan Elektron Dalam Atom

Elektron yang selalu bergerak mengelilingi inti atom, ternyata memiliki berbagai lapisan kulit atom pada tingkatan energi tertentu. 

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron merupakan penyusunan atau lapisan elektron berdasarkan tingkat energinya dalam suatu atom, dimana atom memiliki lapisan paling dekat dengan inti sampai yang terluar secara berurutan dari K, L, M, N, O, P, Q, dan seterusnya. 

Dimana jumlah elektron maksimum pada suatu lapisan kulit memenuhi rumus 2n2, dimana n= nomor kulit, dan jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8. 

 

G. Perkembangan Teori Atom

1. Teori atom Democritus

Teori atom pertama dikemukakan oleh Democritus pada zaman Yunani Kuno. Democritus mengatakan bahwa segala sesuatu dapat bagi menjadi bagian yang lebih kecil hingga suatu saat bagian tersebut tak dapat terbagi lagi sehingga dia menyebutnya “atom”, “a” artinya tidak dan “tomos” artinya terbagi.

Berikut beberapa karakteristik lengkap model atom Democritus yang dikemukakan di 400 tahun sebelum masehi (400 BC):

·         Terdapat partikel mikroskopis (atom) yang menyusun segala sesuatu materi di dunia ini.

·         Partikel tersebut tidak dapat diciptakan, tidak dapat dipisahkan, dan tidak dapat dihancurkan

·         Terdapat ruang kosong antar atom

·         Atom selalu berada dalam gerakan yang konstan

Kelemahan model atom Democritus pada zaman itu adalah teori tersebut belum dapat dibuktikan secara saintifik. Namun, teori ini dipercaya menjadi asas dasar munculnya teori atom di era berikutnya.

 

2. Model Atom Dalton

Teori atom Dalton menyatakan bahwa atom seperti bola pejal bulat dan tak ada ruang kosong di dalamnya. Selain itu, Dalton juga mengatakan bahwa setiap unsur memiliki atom yang berbeda, namun unsur yang sama pasti memiliki atom yang sama.

 

 

Beberapa karakteristik dari atom teori Dalton adalah :

·         Tidak ada bagian sub-atomik

·         Atom berbentuk bola pejal

·         Setiap unsur memiliki atom yang berbeda

·         Unsur yang sama akan memiliki atom yang sama

3. Hipotesis Boltzmann dan Gerak Brown

Pada model atom dalton, tidak banyak berpengaruh terhadap sifat fisik dari materi dan hingga saat itu pun orang masih ragu akan adanya atom sebab tidak ada satu eksperimen pun yang dapat membuktikan adanya atom. Pada akhir abad 18, Ludwig Boltzmann menemukan rumusan teori kinetik gas dan entropi yang sangat berpengaruh dalam bidang industri. Pada gagasan tersebut, Boltzmann mengasumsikan bahwa terdapat atom sehingga rumusan tersebut dapat dihasilkan, namun ilmuwan lain belum dapat mempercayai bahwa atom itu ada.

Pada awal abad 19, Einstein menjelaskan fenomena gerak Brown. Dia berkata bahwa gerak acak (Gerak Brown) terjadi akibat adanya tumbukan antara molekul yang ada di dalam air dengan partikel serbuk sehingga melalui penjelasan ini, para ilmuwan sepakat bahwa atom itu ada.

 

4. Model Atom Thomson

“Atom seperti roti kismis”. Model atom ini didasarkan pada penemuan elektron oleh Thomson sendiri. Teori atom J.J Thomson menyatakan bahwa atom itu berisi elektron yang bermuatan negatif dan tersebar di atom seperti kismis dalam roti kismis, sedangkan muatan positifnya tersebar di permukaan atom.

Hal ini berdasarkan percobaan Tabung sinar katoda yang dilakukan oleh Thomson yang membuktikan bahwa terdapat partikel yang lebih kecil dari atom dan partikel tersebut bermuatan negatif, yang sekarang dikenal dengan nama elektron.

 

5. Model Atom Rutherford

“Atom seperti tata surya”. Atom memiliki satu inti di tengah yang bermuatan positif dan elektron yang mengelilinginya. Model atom yang diusulkan Rutherford berbentuk seperti tata surya. Atom sebagian besar merupakan ruang kosong.

Hal ini didasarkan pada percobaannya ketika menembakkan sinar radioaktif ke arah lempengan emas dan sebagian besar sinar melewati lempengan tersebut. Pada eksperimen ini juga membuktikan keberadaan inti atom. Pada eksperimen selanjutnya, Goldstein (murid Rutherford) menemukan bahwa dalam inti atom terdapat proton dan neutron.

Pada model atom Rutherford, telah diketahui bahwa unsur yang sama dapat memiliki struktur yang berbeda. Atom dengan unsur yang sama akan memiliki jumlah proton yang sama namun dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda, keadaan ini disebut isotop. Adanya isotop diantara unsur-unsur, menggugurkan model atom dalton beserta teorinya yang menyatakan bahwa unsur yang sama akan memiliki atom yang sama. Isotop dari suatu atom dapat ditulis:

^AX

• A = nomor massa
• X = lambang unsur

 

6. Model Atom Niels Bohr

·         Atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dandikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan. 

·         Elektron dapat berpindah dari satu lintasan keyang lain dengan menyerap atau memancarkanenergi sehingga energi elektron atom itu tidakakan berkurang. Jika berpindah lintasan kelintasan yang lebih tinggi, elektron akanmenyerap energi. Jika beralih ke lintasan yanglebih rendah, elektron akan memancarkan energi.

·         Kedudukan elektron-elektron pada tingkat-tingkat energi tertentu yangdisebut kulit-kulit elektron.

7. Model Atom Modern

Kulit-kulit elektron bukan kedudukan yang pasti dari suatu elektron,tetapi hanyalah suatu kebolehjadian saja.

H. Teori Atom Mekanika Kuantum

·         Louis de Broglie

Materi mempunyai sifat dualisme sebagai materi dan juga bersifat sebagai gelombang.

·         Werner Heisenberg

Asas ketidakpastian: Tidak mungkin menentukan posisi serta momentum electron yang pasti dalam atom. Yang dapat ditentukan adalah suatu kebolehjadian menemukan electron pada suatu titik dengan jarak tertentu dari inti atom.

·         Erwin Schrodinger

Volume ruang yang memiliki kebolehjadian terbesar untuk menemukan electron disebut orbital atom.

 

Berdasarkan teori atom mekanika kuantum, untuk dapat menentukan posisi electron dalam  suatu atom diperlukan 4 bilangan kuantum. Artinya, konsekuensi dari model atom ini adalah munculnya bilangan kuantum utama (n), azimuth (l), magnetik (m_l), dan spin (s).