STRUKTUR ATOM DAN SPU

1

STRUKTUR ATOM DAN TABEL

PERIODIK

2

4

1. TEORI ATOM

Lima belas abad S.M. Democritus (filusuf Yunani):

“ Semua materi terdiri dari zat yang sangat kecil,

berupa partikel yang tidak dapat dibagi lagi

 atom ( a= tidak, tomos = terbagi)”

5

Teori Atom Dalton (1808)

Kimia modern diawali dengan

Teori Atom Dalton

• Semua materi terdiri dari partikel kecil yang

tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom

• Atom dari unsur yang sama identik (massa,

sifat kimia dan ukuran)

• Senyawa terdiri dari atom-atom dari unsur

yang berbeda yang bergabung dengan
perbandingan bilangan bulat yang sederhana

• Dalam reaksi kimia atom tidak diciptakan atau

hilang.

6

• Hukum Perbandingan Tetap ( J. Proust, 1799)

• Hukum Kelipatan Perbandingan

• Hukum Kekekalan Massa (Lavoiseir, 1774)

Teori Atom Dalton

7

Namun.....
Mulai tahun 1850 – abad 21
serangkaian penelitian menemukan
partikel subatomik :

• Elektron
• Proton
• Neutron

2. Struktur Atom

8

Elektron

9

Tabung Sinar Katoda

a. “Gas discharge tubes”

b. Pembelokan sinar

katoda menuju logam
yang bermuatan positif

10

J.J.Thomson (1856 – 1940). Ahli fisika dari Inggris yang

mendapatkan Penghargaan Nobel pada tahun 1906

untuk menemukan elektron

Dengan

mengatur

kekuatan

medan

magnet

dan

listrik,

Thomson

dapat

menghitung

perbandingan

muatan

dan

massa elektron. (e/m) yaitu

–1,76 x 108coulomb/gram.

11

Robert Andrew Milikan (1868 – 1953). Ahli fisika dari
Amerika yang mendapatkan Penghargaan Nobel di
bidang fisika pada tahun 1923 untuk menemukan

muatan elektron

Karena e = - 1,6022 x 10-19C, maka m = 9,10 x 10-28 kg

12

RADIOAKTIVITAS

Antoine Becquerel
(1852 – 1908) Ahli
fisika dari Prancis
yang mendapatkan
Penghargaan Nobel

di bidang fisika
pada tahun 1903
untuk menemukan
radioaktivitas dari

uranium

13

Proton

dan

Nukleus

14

Setelah menemukan

elektron,

J.J. Thomson

mengajukan Model
Atom, yang dikenal
dengan Model Atom

Thompson - Roti
Kismis. Elektron

(kismis) tersebar di
dalam badan atom

yang bermuatan

positif (roti)

15

Ernest Rutherford (1871 – 1937). Ahli fisika dari New

Zealand yang mendapatkan Penghargaan Nobel di
bidang kimia pada tahun 1908 untuk menemukan

struktur atom yang memiliki nukleus

16

Rutherford mengusulkan bahwa seluruh muatan

positif atom terpusat di inti atom (nukleus) yang

menjadi pusat massa atom. Partikel yang

bermuatan positif dalam nukleus disebut proton.

Penelitian yang lain menemukan massa proton =

1,67262 x 10-24g

(kira-kira 1840 kali massa elektron)

17

Neutron

18

Penemuan Rutherford meninggalkan satu

masalah......

Perbandingan jumlah proton H dan He  1 : 2

namun...

Perbandingan massa H dan He  1 : 4

Bagaimana Saudara menjelaskan

fenomena ini ?

19

Penelitian Chadwick (1932), menemukan partikel

yang bermuatan netral dengan massa hampir

sama dengan proton  NEUTRON

H mengandung 1 proton

He mengandung 2 proton dan 2 neutron

maka...

Perbandingan massa H dan He  1 : 4

20

Proton dan neutron

Proton

dan

neutron

terpaketkan

dalam

inti

atom

dengan

ukuran

yang

sangat

kecil

.

Elektron

bagaikan

awan

yang

mengelilingi

nukleus

.

21

3. Nomor Atom, Nomor Massa dan Isotop

A

X

Z

X = Lambang unsur

Z = nomor atom (= jumlah proton)

A = Nomor Massa ( = jumlah proton + neutron)

Isotop  Atom dengan Z sama A beda

22

4. Teori Kuantum (Max Planck, 1900)

•Planck mengatakan : Atom dan molekul

dapat menyerap atau mengemisikan energi

dengan jumlah yang terdiskritkan.

•Satuan terkecil dari energi tersebut disebut

kuantum

•Energi yang diserap atau diemisikan dalam

bentuk radiasi elektromagnetik

23

•

Setiap kuantum memiliki energi sebesar 

E = h.

E = energi (J)

h = konstanta Planck ( 6,63 x 10-34J.s)

 = frekuensi radiasi (s-1)

Untuk memahami Teori Kuantum Planck, kita harus

memahami sifat-sifat gelombang.

24

Sifat Gelombang (rambatan energi)

 (panjang gelombang) = Jarak antara 2 bukit

(atau lembah)

 (frekuensi) = jumlah getaran perdetik

 x  = c

C = konstanta kecepatan cahaya ( 3x 10-8m/s)

25

Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik : emisi atau transmisi energi

dalam bentuk gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik : gelombang yang memiliki

komponen medan listrik dan medan magnet.

26

Jenis Radiasi Elektromagnetik

27

TEORI ATOM

HIDROGEN BOHR

28

Element from The Sun

29

Spektrum Emisi

Spektrum emisi : spektrum garis atau kontinu dari radiasi

yang diemisikan oleh suatu zat

Spektrum garis: emisi cahaya dengan panjang gelombang

tertentu  Spektrum emisi atom

Spektrum kontinu: emisi cahaya dengan panjang

gelombang yang berkelanjutan 

Spektrum emisi molekul

30

Spektrum Emisi Garis (diskontinu)

31

Spektrum Emisi Kontinu

32

33

• Elektron berputar dalam jalur orbit

• Elektron tunggal atom hidrogen hanya dapat berada

pada orbit-orbit tertentu yang memiliki energi tertentu

• Radiasi terjadi ketika elektron berpindah dari orbit yang

memiliki energi lebih besar ke yang lebih kecil.

34

Energi yang dimiliki elektron :

En = - RH ( 1/n2)

RH = konstanta Rydberg : 2,18 x 10-18J

n= bilangan kuantum utama (kulit)  n = 1,2,3,...

Jika elektron berpindah dari na – nz , maka :

En = Ez – Ea

En = RH {( 1/na

2) - ( 1/nz

2)}

Radiasi emisi  En = h.

35

36

39

BILANGAN KUANTUM

Dalam mekanika kuantum, tiga bilangan kuantum
diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam
suatu atom, yaitu :

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

2. Bilangan Kuantum Momentum Sudut (l)

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

Tiga bilangan kuantum ini dapat menunjukan tempat orbital
sebuah elektron berada.

Bilangan kuantum yang ke empat :

4. Bilangan kuantum spin (s),

menggambarkan sifat suatu elektron sehingga
dapat mengidentifikasi lebih spesifik lagi

40

Menunjukkan …

• Tingkat energi suatu orbital.

• Jarak rata-rata suatu elektron dengan inti atom

• n = 1,2,3, …

n =

1

2

3

4

...

Kulit

K

L

M

N

...

Bilangan Kuantum Utama, n

41

Bilangan Kuantum Momentum Sudut

(azimuth) , l

Menyatakan …

• Bentuk orbital, l = 0  orbital s (bola)

l = 1  orbital p (balon terpilin)

l = 2  orbital d

l = 3  orbital f

• Sub kulit, pada kulit ke n, harga l yang mungkin 

l = 0 s/d (n-1)

Pada n = 1  l = 0

( 1s)

 1 sub kulit

n = 2  l = 0,1

(2s dan 2p)

 2 sub kulit

n = 3  l = 0,1,2

( 3s, 3p, 3d)

 3 sub kulit

n = 4  l = 0,1,2,3

( 4s, 4p, 4d, 4f)

 4 sub kulit

42

Orbital s

Orbital p

43

Bilangan Kuantum Magnetik , m

Menggambarkan …

Arah orientasi ruang orbital,

Pada sub kulit l, maka nilai m yang

mungkin :

-l, (-l + 1),…,0,…,(+l –1), +l

Pada sub kulit s, l = 0  m = 0

(tidak punya arah orientasi ruang)

Pada sub kulit p, l = 1  m = -1, 0, +1

(punya 3 orbital dengan arah orientasi

ruang  px, py, pz)

44

Bilangan Kuantum Spin , s

s = 1/2
s = - 1/2

Dalam satu orbital, dapat diisi max 2 elektron yang

memiliki arah rotasi yang berlawanan

45

Tabel Hubungan n,l,m,s

46

Jumlah Maksimum Elektron

47

Orbital-orbital Atom

Orbital s

Orbital d

Orbital p

48

Energi Orbital

49

Urutan orbital berdasarkan tingkat energi

50

Konfigurasi Elektron

51

Prinsip Larangan Pauli

Dua buah elektron tidak mungkin memilki empat bilangan

kuantum yang sama keempat-empatnya

Dari tiga kemungkinan konfigurasi elektron He di bawah

ini, mana yang benar ? Berapakah empat bilangan

kuantum untuk masing-masing elektron ?

He

1s2

1s2

1s2

52

Paramagnetik dan Diamagnetik

Zat Paramagnetik  Dipengaruhi medan magnet (ada

elektron yang tidak berpasangan)

Zat Diamagnetik  Tidak dipengaruhi medan magnet

(elektron berpasangan semua)

53

Aturan Hund

Konfigurasi elektron dengan arah elektron yang paralel
pada orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama

adalah lebih stabil

54

Prinsip Aufbau (“membangun”)

Elektron mengisi orbil atom satu demi satu dimulai dari

orbital dengan energi yang lebih rendah terlebih dahulu

Kestabilan penuh – Kestabilan setengah penuh

Silahkan Saudara buat konfigurasi 24Cr dan 29Cu !

24Cr [Ar] 4s1 3d5

29Cu [Ar] 4s1 3d10

Nb : Kita dapat menggunakan lambang gas mulia untuk

menyingkat konfigurasi elektron

55

Konfigurasi Elektron dan Tabel Periodik

56

Tabel Periodik

Lavoisier ( 1789)  26 unsur

1870  60 unsur

Sekarang  114 unsur

Data tentang unsur perlu diorganisir agar mudah

dipelajari dan dipahami

57

• Logam  kilap, dapat ditempa, penghantar panas dan

listrik, membentuk senyawa dengan oksigen yang

bersifat basa

Mulanya, unsur dibagi jadi dua kelompok besar :

• Nonlogam  tidak mempunyai sifat khas, tidak

menghantar panas dan listrik (kecuali grafit) dan

membentuk oksida asam

58

Triade Dobereiner ( 1817)

Menemukan tiga unsur dengan kemiripan sifat dan ada

hubungannya dengan massa atom relatif, seperti :

Litium

Kalsium

Klor

Natrium

Stronsium

Brom

Kalium

Barium

Yod

Diamatinya bahwa Ar Br 80, kira-kira sama dengan
setengah dari jumlah Ar klor (35) dan Yod (127).

Ar Br = ½ ( 35 + 127) = 81

59

Hukum Oktaf Newlands (1865)

John Newlands menemukan hubungan lain antara sifat

unsur dan massa atom relatifnya….

Jika ia menyusun unsur berdasarkan kenaikkan Ar, maka

setiap unsur kedelapan mempunyai sifat mirip dengan

unsur yang pertama  Hukum Oktaf

(sama halnya dengan oktaf dalam nada musik)

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

K Ca Cr Ti Mn Fe

60

Mendeleyev dan Meyer (1868)

Menyempurnakan susunan unsur Newlands dengan

menyelidiki lebih detil sifat fisika dan kimia dari unsur-

unsur yang sudah ditemukan.

Beberapa perbaikannya antara lain :

1.

Selisih Ar dua unsur berurutan sekurang-kurangnya

dua satuan

2. Unsur-unsur transisi disediakan jalur khusus

3. Beberapa tempat dikosongkan untuk unsur-unsur

yang belum ditemukan saat itu (Ar = 44, 68, 72 dan

100)

61

4. Koreksi Ar Cr bukan 43,3 tapi 52,0

5. Tanpa eksperimen mengubah valensi boron dan

aluminium dari 2 menjadi 3

6. Ia meramal sifat unsur yang belum dikenal seperti

ekasilikon (Ge)

62

Keuntungan dari daftar Mendeleyef dalam memahami

sifat unsur :

1. Sifat kimia dan fisika unsur dalam satu golongan

berubah secara teratur.

2. Valensi tertinggi yang dapat dicapai unsur sama dengan

nomor golongan.

3. Sifat Li mirip dengan Mg. Sifat Be mirip dengan Al. Sifat

B mirip dengan Si. Kemiripan ini dikenal sebagai
hubungan diagonal.

4. Mendeleyey meramal sifat unsur-unsur yang belum

ditemukan

5. Daftar ini tidak mengalami perubhan setelah ditemukan

unsur-unsur gas mulia He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, diantara
tahun 1890 – 1900.

63

Tabel Periodik Modern

1. Daftar ini disusun berdasarkan konfigurasi elektron

2. Unsur dalam suatu jalutr vertikal mempunyai struktur

elektron terluar yang sama oleh karena itu mempunyai
sifat kimia yang mirip. Jalur ini disebut “golongan”.

3. Ada perubahan sifat kimia secara teratur dalam suatu

jalur horisontal  “perioda”.

64

Tabel Periodik Modern

Nama golongan : 1. Sistem IA-IIA-B-IIIA-VIIIA

2. Sistem baru (1985) 1 - 18

65

Logam, Nonlogam dan Metaloid

66

Sifat Periodik

1. Jari-jari Atom

Jarak dari inti atom ke elektron terluar ( ½ kali
ikatan kovalen molekul unsur diatomik)

Jari -jari atom

berkisar :

70 Aos/d 290 Ao

1 Ao = 1.10-10m

(1 Angstrom)

67

Variations in atomic and ionic radii in the periodic table.

Value are in picometers

68

Ukuran Ion

69

2. Energi ionisasi

Energi ionisasi (EI) adalah energi yang dibutuhkan untuk
memindahkan satu elektron dari keadaan terisolasi,
atom gas atau ion dalam keadaan dasar.

X(g)  X+

(g)+ e-

Energi ionisasi umumnya meningkat dari bawah ke atas
pada satu golongan dan meningkat dari kiri kekanan
dalam satu perioda.

70

Grafik energi ionisasi pertama terhadap

nomor atom

71

72

3. Afinitas elektron

Afinitas elektron (EA) adalah jumlah energi yang

Dikeluarkan karena penambahan elektron pada atom gas

atau ion dalam keadaan dasar.

X(g) + e- X-

(g)

Afinitas elektron menjadi lebih eksotermik dari kiri ke kanan

pada tabel periodik dan dari bawah ke atas.

73