BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Atom
merupakan partikel yang sangat kecil yang tersusun atas partikel subatom, yaitu
proton, electron, dan neutron. Perkembangan
model atom dimulai dari yang hipotesis-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, hingga akhirnya model atom mengalami modifikasi
menjadi model yang sekarang dikenal.
Pada
saat sekarang, pengambaran dari sebuah atom telah semakin sempurna dan lengkap
dan semakin banyak partikel-partikel
penyusun atom yang ditemukan.
Sehingga, model atom selalu mengalami perubahan.
Oleh
karena itu, dalam makalah ini kami mencoba
menguraikan beberapa tentang atom, mulai dari awal mula perkembangan
model atom, timbulnya teori-teori tentang atom dan susunan atom.
B. Rumusan
Masalah
Rumusan
masalah yang menjadi bahasan yang diuraikan dalam makalh ini adalah :
1. Teori
dan Struktur Atom
2. Spektrum
Atom dan Teori Bohr
3. Teori
Atom Mekanika Gelombang
4. Konfigurasi
Elektron
C. Tujuan
dan Manfaat
Adapun
tujuan utama dalam pembuatan makalah ini adalah untuk memberikan pengetahuan
yang lebih rinci mengenai atom yang belum diketahui sebelumnya.Sehingga makalah
ini dapat menjadi salah satu sumber bagi para pembaca. Selain itu, pembuatan
makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas
terstruktur dari mata kuliah kimia anorganik.
Dengan
membaca makalah ini, kami berharap banyak manfaat yang anda peroleh yang tidak
hanya sebatas pengetahuan tentang atom. Tetapi dapat meningkatkan dasar
keimanan kepada Allah SWT yang telah menciptakan suatu partikel yang sangat kecil tetapi memberikan
manfaat yang sangat besar kepada
hambaNya.
BAB
II
PEMBAHASAN
A. Teori
Atom
1. Teori
atom Dalton
Konsep
atom pertama kali dinyatakan oleh filsuf
Yunani Democritus pada abad ke-5 masehi, yang mengungkapkan keyakinannya bahwa
semua materi terdiri atas partikel yang sangat kecil dan tidak dapat
dibagi lagi, yang ia namakan atomos.
Bukti percobaan yang diperbolehkan dari penyelidikan ilmiah pada waktu itu mendukung konsep atomisme dan menghasilkan definisi
modern tentang unsur dan senyawa. Teori ini didukung oleh seorang ilmuwan
Inggris,John Dalton yang presisi tentang blok penyusun materi yang tidak dapat
dibagi lagi yang disebut atom.
Hipotesis
tentang sifat materi yang merupakan landasan teori atom Dalton adalah sebagai
berikut :
1)
Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil, yang disebut
atom. Semua atom unsur tertentu adalah identik, yaitu mempunyai ukuran,massa,
dan sifat kimia yang sama. Atom satu unsur tertentu berbeda dari atom semua
yang lain.
2)
Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua
unsur atau lebih. Dalam setiap senyawa perbandingan antara jumlah atom dari
setiap dua unsur yang ada bias merupakan bilangan bulat atau pecahan saderhana.
3)
Yang terjadi dalam raksi kimia hanyalah
pemisahan,penggabungan, atau penyusunan ulang atom, reaksi kimia tidak
mengakibatkan penciptaan atau pemusnahan atom-atom.
Hipotesis yang kedua merupakan perluasan dari suatu
hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust) yang menyatakan bahwa Pada suatu reaksi kimia ,massa zat yang
bereaksi dengan sejumlah zat lain selalu
tetap.Hipotesis ini juga mendukung hukum lainnya, hukum Perbandingan Berganda ( law of
Multiple Proportion) yaitu; jika dua
unsur dapat bergabung membentuk lebih dari senyawa, maka massa-massa dari unsur
yang pertama dengan suatu massa tetap dariunsur yang kedua akan berbanding
sebagai bilangan bulat yang kecil.
Hipotesis yang ketiga adalah pengertian lain untuk
menyatakan hokum kekekalan massa( law of conservation of mass), yaitu ; materi tidak dapat diciptakan maupun
dimusnahkan.
Namun, teori atom Dalton tidak dapat menjelaskan
hal-hal yang berkaitan dengan spektrum atom, sifat-sifat magnetik,gejala
keradioaktifan, dan sifat atom lainnya.
2. Teori
atom Thomson dan teori atom Rutherford
Setelah
diketahui bahwa dalam atom terdapat muatan positif dan elektron, Thomson
mengusulkan bahwa atom dapat dipandang sebagai suatu permukaan bola yang
bermuatan positif dan pada permukaan tersebut menempel elektron.
Berbeda dengan
Thomson, Rutherford mempostulatkan bahwa elektron bergerak mengitari inti
seperti planet mengitari matahari. Gaya tarik-menarik antara elektron dan inti
diimbangi oleh gaya sentrifugal. Namun, teori elektromagnetik klasik
menyebutkan bahwa suatu partikel bermuatan yang bergerak seperti elektron pada
model atom Rutherford akan mengalami percepatan dan terus-menerus akan
memancarkan radiasi. Oleh karena itu, elektron pada model atom Rutherford akan
terus-menerus kehilangan energinya, makin lama akan makin dekat ke inti dan akhirnya
akan masuk ke dalam inti, sehingga bangunan atom menjadi roboh.
B.
Struktur Atom.
Sesuai dengan teori Dalton, definisi atom
sebagai unit terkecil dari suatu unsur yang dapat melakukan penggabungan
kimia.Tetapi, beberapa penyelidikan dari para ilmuwan menunjukkan bahwa atom
memiliki struktur internal; yaitu, atom
tersusun atas partikel-partikel yang lebih
kecil lagi yang disebut partikel
subatom.Partikel subatom yang menyusun atom terdiri dari electron, proton
dan neutron.
Struktur dari atom yang tersusun atas proton(
bermuatan positif) dan neutron yang berada pada inti atom, serta electron yang
berada diluar inti atom dan bergerak bebas mengelilingi inti.
1.
Elektron
Penemuan elektron
bermula dengan ditemukannya tabung katode yang memancarkan sinar hijau yang
lemah. Tabung katode terbuat dari kawat
yang diberi potensial listrik yang cukup besar dalam tabung
kaca,sehingga dapat terjadi perpendaran cahaya, lempeng yang bermuatan negatif
disebut katoda yang memancarkan sinar
yang tidak terlihat. Sinar katoda ini tertarik ke lempeng bermuatan positif (gnoda). Dimana sinar ini akan melalui
lubang dan terus merambat menuju ujung tabung yang lain. Ketika sinar ini
menumbuk permukaan lain yang telah dilapisi secara khusus, sinar katoda
teersebut menghasilkan pendaran yang kuat atau cahaya yang terang.
Tabung sinar
katoda. Sinar mengalir dari katoda (+) ke anoda (-)
J.
Plucker menyelidiki sinar katode tersebut secara mendalam dan memperoleh
kesimpulan bahwa sinar katode memiliki sifat sebagai berikut :
a. Merambat
lurus dari kutub negatif ke kutub positif listrik.
b. Bermuatan
negarif ( karena sinarnya menuju kekutub positif)
c. Sifat
sinar katode tidak dipengaruhi oleh jenis kawat elektrode, jenis gas dalam
tabung, dan bahan yang digunakan untuk menghasilkan arus listrik.[1]
Dari hasil percobaan, sianr katoda ditarik oleh
lempeng yang bermuatan positifdan
ditolak oleh lempeng yang bermuatan negatif , maka dipastikan bahwa sinar
tersebut teriri atas partikeli yang bermuatan negatif, yang disebut sebagai elektron. Dengan menggunakan tabung
sinar katode dan teori elektromagnetik diperoleh perbandingan muatan listrik
terhadap massa electron tunggal, yaitu sebesar -1,76 x108 C/g (C,
adalah Coulomb) dan muatannya adalah sebesar -1,6022 x 10-19C.
Sehingga, massa sebuah electron adalah :
Massa
satu electron = 
=
=
9,10 x 10-28 g
Hasil penyilidikan
menunjukan bahwa sinar katoda merupakan partikel yang paling kecil dan yang
paling ringan. Hal ini dibuktikan oleh Thomson dengan mengantikan katoda
percobaan Crookes dengan logam lain, dan ternyata hasilnya sama. Maka disimpulkan,
bahwa sinar katoda adalah sinar katoda adalah partikel negatif yang terdapat
pada semua atom. Partikel ini diberi nama elektron.[2]
2. Radioaktivitas
Pada
proses terjadinya pemancaran sinar katoda,terdapat sinar yang menyebabkan kaca
dan logam memancarkan sinar yang tidak biasa. Radiasi berenergi tinggi ini
menembus materi, menghitamkan lempeng fotografi yang tertutup, dan menyebabkan
beberapa zat berfluoresensi. Karena
sinar ini tidak dapat dibelokkan
oleh magnet, berarti sinar ini tidak mengandung partikel bermuatan seperti
sinar katoda. Dan ini disebut sebagai sinar X.[3]
Pancaran spontan partikel atau raidasi disebut sebagai radioaktivitas. Setiap unsur yang secara spontan memancarkan
radiasi disebut radioaktif.
Ada
tiga macam pancaran yang dihasilkan yang dihasilkan oleh suatu unsur yang
mengalami radiasi,yaitu : pancaran positif (alfa), pancaran negative(beta), dan
pancaran netral (gamma).
Ciri dari ketiga jenis
pancaran ini adalah :[4]
Pancaran Radioaktif Alamiah
|
||
Nama
|
Massa
relatif
terhadap atom H
|
Muatan
relatif
|
Partikel
alfa(
Partikel
beta(
 )
Partikel
gamma(
 ) |
 4
0
|
+2
-1
0
|
3. Proton
Sebelum
electron diidentifikasikan, E. Goldstein(1886)
mencatat bahwa suatu pendaran (fluoresensi) nampak pada permukaan dari suatu
tabung sinar katode dibalik katode yang dilubangi. Ini menandakan ada sinar
positif yang bergerak dalam tabung itu, dan beberapa sinar itu melaju
lubang-lubang dalam katode dan menabrak ujung lain dari tabung itu.
Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford meneliti
partikel 
untuk mengetahui struktur atom. Dengan
menggunakan lembaran emas yang tipis dan logam lainnya sebagai sasaran untuk
partikel yang berasal dari sebuah sumber radioaktif.
Dari hasil pengamatannya, sebagian besar partikel menembus lembaran tanpa
membelok atau hanya sedikit membelok. Selain itu, ada partikel alfa yang dihamburkan dengan sudut yang besar. Dan
partikel itu dipantulkan kembali kearah datangnya sinar. Menurut proposisi
Rutherford, muatan positif atom seluruhnya terkumpul terkumpul dalam inti (nucleus), yaitu suatu inti pusat yang padat yang terdapat didalam atom.[5]
Setiap partikel mendekati keinti dalam percobaan hamburan,
partikel ini mengalami gaya tolak yang besar sehingga partikel ini membelok
jauh. Bahkan partikel yang langsung menuju inti akan mengalami
tolakan yang sangat besar sehingga dapat berbalik kembali arah datangnya. Partikel-partikel
yang bermuatan positif yang terdapat dalam inti atom disebut proton.
Setiap proton mempunyai magnitudo(besar) yang sama dengan elektron. Dan
massanya adalah 1,67262 x 10-24 g (1840 kali massa electron dengan
muatan berlawanan).[6]
untuk mengetahui struktur atom. Dengan
menggunakan lembaran emas yang tipis dan logam lainnya sebagai sasaran untuk
partikel yang berasal dari sebuah sumber radioaktif.
Dari hasil pengamatannya, sebagian besar partikel menembus lembaran tanpa
membelok atau hanya sedikit membelok. Selain itu, ada partikel alfa yang dihamburkan dengan sudut yang besar. Dan
partikel itu dipantulkan kembali kearah datangnya sinar. Menurut proposisi
Rutherford, muatan positif atom seluruhnya terkumpul terkumpul dalam inti (nucleus), yaitu suatu inti pusat yang padat yang terdapat didalam atom.[5]
Setiap partikel mendekati keinti dalam percobaan hamburan,
partikel ini mengalami gaya tolak yang besar sehingga partikel ini membelok
jauh. Bahkan partikel yang langsung menuju inti akan mengalami
tolakan yang sangat besar sehingga dapat berbalik kembali arah datangnya. Partikel-partikel
yang bermuatan positif yang terdapat dalam inti atom disebut proton.
Setiap proton mempunyai magnitudo(besar) yang sama dengan elektron. Dan
massanya adalah 1,67262 x 10-24 g (1840 kali massa electron dengan
muatan berlawanan).[6]
4. Neutron
Selain
proton dan electron, penyusun suatu atom juga mengandung suatu partikel lain
yang disebut neutron. Partikel ini
merupakan partikel yang tidak bermuatan , yang kehadirannya dapat menjelaskan
massa tambahan dari suatu atom, tanpa mengganggu keberimbangan muatan antara
proton dan neutron. Keberadaan neutron
suatu atom dapat ditunjukan dari suatu atom, misalkan nitrogen yang
mempunyai massa14,00 sma dan 15,00 sma.Unsur ini mempunyai nomor atom 7, yang
berarti mempunyai 7 proton dan 7 elektron. Atom dengan susunan ini seharusnya hanya
akan memiliki bobot sedikit diatas 7 sma. Namun atom nitrogen ternyata berbobot
14 sma dan 15 sma, hal ini menunjukan bahwa dalam suatu atom nitrogen juga
mengandung penyusun lain yang mempunyai
massa yang lebih besar dari massa proton dan. Massa suatu neutron adalah 1,0087
sma.
Massa
dan Muatan Partikel Subatom
Muatan
|
|||
Partikel
|
Massa(g)
|
Coulomb
|
Satuan Muatan
|
Elektron
Proton
Neutron
|
9,10939
x 10-28
1,67262
x 10-24
1,67493
x 10-24
|
-1,6022
x 10-19
+1,6022
x 10-19
0
|
-1
+1
0
|
5. Nomor
Atom, Nomor Massa dan Isotop
Semua
atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan elektron yang
dikandungnya. Jumlah proton dalam inti atom suatu unsure disebut nomor atom. Dalam atom netral, jumlah
proton sama dengan jumlah electron, sehingga nomor atom menandakan jumlah electron
yang ada dalam atom. Nomor massa adalah jumlah total neutron dan proton yang
ada dalam inti suatu unsur. Kecuali
hydrogen yang hanya mempunyai satu proton dan tidak mempunyai neutron.
Dari
beberapa unsur, atom-atom tersebut dapat mempunyai nomor massa yang berbeda,
karena jumlah neutron dalam atom tersebut berbeda. Misalnya, hydrogen mempunyai
tiga isotop, yaitu hydrogen yang mempunyai 1 proton didalam inti tanpa ada
neutron, tetapi ada juga yang mempunyai 2 atau 3 buah neutron sehingga hydrogen
ada yang mempunyai nomor massa 1 sma, 2 sma dan 3 sma. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama tetapi mempunyai nomor
massa yang berbeda.[7]
Untuk membedakan isotop
yang satu dengan yang lain, digunakan tanda atom lengkap yang menunjukan jumlah
proton dan neutron.
Nomor massa(A) =
jumlah proton + jumlah neutron
= nomor atom(Z) + jumlah neutron
Nomor atom (Z) = jumlah proton (jumlah electron).
C. Spektrum
Atom
Kelemahan dari teori
atom Rutherford tidak dapat menjelaskan kestabilan electron mengelilingi inti
dipecahkan dalam teori Bohr.Teori ini mengacu pada spectrum atom hydrogen yang
mempunyai garis-garis tertentu. Tiap garis mempunyai hubungan dengan tingkat
energy electron dalam atom.
Gelombang
elektromagnetik
Spektrum merupakan
hasil yang diperoleh bila suatu berkas energy radiasi dibagi-bagi kedalam
panjang-panjang gelombang komponennya. Jika radiasi yang terbagi-bagi itu
berasal dari atom yang tereksitasi maka spectrum itu disebut spectrum
atom.[8] Berdasarkan
bentuknya spectrum dibagi 2, yaitu : spectrum
kontinou dan spectrum diskontinou.
Spektrum kontinou adalah spectrum sinar yang mengandung semua jenis gelombang
yang ada didaerah tertentu, sehingga terlihat seperti sambung-menyambung dan
tidak ada bagian yang kosong, contohnya Pelangi. Spektrum diskontinou adalah
spectrum yang hanya mengandung gelombang tertentu, sehingga terdapat daerah
kosong. Spektrum jenis ini terbagi dua, yakni: spectrum emisi dan spectrum
absorpsi. Pada spectrum emisi, sinar berasal dari zat yang memancarkan
sinar dengan gelombang tertentu, dan tampak berupa garis-garis terpisah,
seperti spectrum hydrogen Spektrum arbsorpsi adalah spectrum sinar yang pada
bagian-bagian tertentu tidak terisi atau kosong.Spektrum ini dapat terjadi bila
seberkas cahaya yang mengandung berbagai panjang gelombang dilewatkan kedalam
zat yang hanya menyerap beberapa gelombang dengan panjang tertentu.
a)
Spektrum dari sinar matahari ( warna pelangi)
b. Spektrum gelombang elektromagnetik
D. Spektrum
Atom hidrogen
Atom
hydrogen merupakan unsur yang mempunyai satu electron sehingga spektrumnya
paling sederhana dibandingkan spectrum unsur yang lain. Pada daerah sinar
tampak terdapat empat garis dengan 
masing-masing 410, 432, 486 dan 656 nm. Dan
juga terdapat garis-garis didaerah UV dan IR. Garis-garis yang berdekatan
disebut deret,yaitu : deret Lyman, deret
Balmer, Paschen, Brackett, dan Pfund.[9]
Pancaran radiasi dari atom hydrogen berenergi, dapat dihubungkan dengan
jatuhnya electron dari orbit berenergi tinggi keorbit yang berenergi lebih
rendah, dan memberikan satu kuantum energy (foton) dalam bentuk cahaya. Dengan
menggunakan argumen yang didasarkan interaksi elektrostatik dan hokum Newton
tentang gerak, Bohr menunjukkan bahwa electron dalam atom hydrogen dapat memiliki
energy yang diperoleh dari rumus :
masing-masing 410, 432, 486 dan 656 nm. Dan
juga terdapat garis-garis didaerah UV dan IR. Garis-garis yang berdekatan
disebut deret,yaitu : deret Lyman, deret
Balmer, Paschen, Brackett, dan Pfund.[9]
Pancaran radiasi dari atom hydrogen berenergi, dapat dihubungkan dengan
jatuhnya electron dari orbit berenergi tinggi keorbit yang berenergi lebih
rendah, dan memberikan satu kuantum energy (foton) dalam bentuk cahaya. Dengan
menggunakan argumen yang didasarkan interaksi elektrostatik dan hokum Newton
tentang gerak, Bohr menunjukkan bahwa electron dalam atom hydrogen dapat memiliki
energy yang diperoleh dari rumus : 
Proses pemancaran dalam
atom hydrogen yang treksitasi, menurut Bohr sebuah elektron yang awalnya dalam
orbit dengan energy lebih tinggi (n=3) jatuh kembali ke orbit berenergi lebih
rendah(n=2). Akibatnya, foton dengan energy hv dilepaskan.
En = -
Dimana
adalah konstanta
Rydberg(2,18 x 10-18 J), n adalah
bilangan kuantum utama (n=1,2,3,….)
adalah konstanta
Rydberg(2,18 x 10-18 J), n adalah
bilangan kuantum utama (n=1,2,3,….)
Tanda negatif menunjukkan bahwa
energy electron dalam atom lebih rendah dari energy electron bebas, atom
electron yang berada pada jarak tak hingga dari inti atom. Semakin dekat
electron ke inti( semakin kecil nilai n), En menjadi lebih besar dalam nilai
mutlaknya,tetapi juga semakin negatif.[10]
Nilai paling negative didapat bila n=1, yang berkaitan dengan orbit yang paling stabil. Kestabilan elektron berkurang
untuk n=2,3,... dan keadaan ini disebut keadaan
tereksitasi yakni keadaan berenergi lebih tinggi dari keadaan dasar.
Elektron dalam hydrogen yang menempati orbit dengan n lebih besar dari 1
disebut dalam keadaan tereksitasi. Jari-jari tiap orbit melingkar bergantung
pada n2. Jadi, bila n
meningkat dari 1 ke 2 ke 3, ukuran jari-jariorbit meningkat dengan cepat.
Semakin tinggi keadaan tereksitasi, semakin jauh electron dari inti( semakin
lemah electron diikat oleh inti). Nilai n1 dan n2 didapat dari
perhitungan semat dan bukan dari hukum atau teori, maka persamaan Rydberg
disebut persamaan empiris. Dan jumlah garis tiap deret selalu kurang satu dari
deret sebelumnya.
Deret Lyman = 6 buah (dalam daerah ultra violet)
Deret Balmer = 5 buah ( 1 dalam UV dan 4 dalm sinar tampak)
Deret Paschen = 4 buah ( dalam infra merah)
Deret Bracket = 3 buah ( dalam infra merah)
Deret Pfund = 2 buah ( dalam infra merah)
E. Teori
atom Bohr
Dalam tahun 1913, Niels
Bohr, seorang ahli fisika Denmark, mengembangkan suatu teori yang menjelaskan
posisi-posisi garis Balmer dan Paschen. Untuk memperhitungkan fakta bahwa
contoh-contoh tereksitasi dari suatu unsur selalu memancarkan perangkat panjang
gelombang yang sama, ia mengemukakan suatu teori baru mengenai bangun atom,
yang disebut teori Bohr.
Bohr mempertahankan
beberapa ciri model planet dalam arti ia membayangkan atom sebagai suatu inti
positif yang dikitari oleh satu elektron atau lebih yang bergerak dalam suatu
lintasan bulat tertentu. Namun ia melontarkan dua pengandaian umum yang
diterapkan pada atom-atom meskipun prilaku semacam itu tidak dikenal dalam
sistem skala besar. Pengandaian ini diringkaskan sebagai berikut:
a. Selama
sebuah elektron tetap tinggal dalam lintasannya, atau keadaan stasioner,
elektron itu tidak bertambah ataupun berkurang energinya.
b. Bila
sebuah elektron meloncat dari satu lintasan (keadaan stasioner) ke lintasan
yang lain, maka transisi semacam itu disertai dengan penyerapan atau pemancaran
sejumlah tertentu energi yang sama dengan selisih energi antara kedua keadaan
transisi itu.
Keadaan-keadaan
stasioner, atau tingkat energi, yang biasanya dihuni oleh elektron, ialah
keadaan yang berenergi relatif rendah, yang disebut keadaan dasar[11].
Bila atom itu dinaikkan temperaturnya, atau dieksitasi dengan cara-cara lain,
seperti dalam busur listrik, maka elektron-elektron, terutama yang terletak di
luar dalam atom-atom tereksitasi, menyerap energi dan dipaksa meloncat ke
tingkatan dengan energi yang lebih tinggi, yang disebut keadaan eksitasi. Bila suatu elektron tereksitasi jatuh kembali ke
tingkatan energi yang rendah, akan dipancarkan sejumlah tertentu energi
radiasi, dan jumlah energi ini akan menentukan panjang gelombang dari radiasi
yang dipancarkan itu[12].
Bila 
ialah tingkatan energi yang tinggi dan 
tingkatan energi yang rendah, maka selisih
energi ialah - . Selisih ini konstan
untuk semua atom yang sama jenisnya. Bohr mengandaikan bahwa kuantisasi energi
radiasi Planck berlaku untuk atom-atom dan bahwa selisih energi - yang konstan ini menjelaskan mengapa radiasi
yang dipancarkan oleh suatu unsur tertentu selalu mempunyai perangkat frekuensi
(panjang gelombang) yang sama; yakni
ialah tingkatan energi yang tinggi dan tingkatan energi yang rendah, maka selisih
energi ialah - . Selisih ini konstan
untuk semua atom yang sama jenisnya. Bohr mengandaikan bahwa kuantisasi energi
radiasi Planck berlaku untuk atom-atom dan bahwa selisih energi - yang konstan ini menjelaskan mengapa radiasi
yang dipancarkan oleh suatu unsur tertentu selalu mempunyai perangkat frekuensi
(panjang gelombang) yang sama; yakni - = 
Energi yang diserap atau dipancarkan atom
akibat perpindahan electron adalah energy cahaya sehingga
= hv
Berarti nilai v setara dengan , maka v dapat dihitung dari atau sebaliknya. Persamaan
Rydberg dapat dipakai untuk menghitung panjang gelombang sinar yang diserap
atau yang dipancarkan, sehingga :
, maka v dapat dihitung dari atau sebaliknya. Persamaan
Rydberg dapat dipakai untuk menghitung panjang gelombang sinar yang diserap
atau yang dipancarkan, sehingga : = hv = h 
Maka apabila digabungkan didapat persamaan
baru, yaitu :
= hcR
= A
Dengan A = hcR= 2,18 x 10-18 J
Gambar : Penyerapan dan pemancaran cahaya
dan kondisi dari frekuensi Bohr.
Dengan menggunakan
model planet, Bohr menggabungkan persamaan-persamaan fisika klasik untuk
menghitung jari-jari teoretis lintasan elektron, dan selisih energi elektron
dalam lintasan-lintasan yang berlainan. Ia mengembangkan suatu persamaan yang
menghubungkan frekuensi suatu garis dalam spektrum hidrogen dengan energi yang
dipancarkan bila elektron itu jatuh dari tingkatan energi tinggi ke energi yang
rendah.
v =
= 
=
Dalam rumus ini, v
adalah frekuensi emisi; m dan e masing-masing ialah massa dan muatan elektron;
Z adalah banyaknya proton dalam inti; dan h ialah tetapan Planck. Lambang n
adalah bilangan kuantum utama, dan menyatakan pada tingkatan energi utama mana
elektron itu berada. Harga n adalah bilangan bulat 1,2,3,4 dan sebagainya.
Untuk suatu transisi elektron, 
ialah bilangan untuk tingkatan energi rendah
ke mana elektron itu jatuh, dan 
bilangan untuk tingkatan energi tinggi
darimana elektron itu jatuh.
ialah bilangan untuk tingkatan energi rendah
ke mana elektron itu jatuh, dan bilangan untuk tingkatan energi tinggi
darimana elektron itu jatuh.
1. Aplikasi Teori Atom Bohr
Niels Bohr
adalah seorang ilmuwan berkebangsaan Denmark yang menjelaskan spektrum garis.
Model atom Bohr menunjukkan bahwa elektron-elektron didalam atom berada didalam
garis-garis lingkaran (orbit) dengan tingkat energi yang berbeda mengelilingi
inti (seperti planet-planet yang sedang mengorbit mengelilingi Matahari). Bohr
menggunakan istilah tingkat energi (atau kulit) untuk menggambarkan garis-garis
lingkaran dengan energi yang berbeda.
Pada umumnya,
elektron akan menempati tingkat energi yang disebut keadaan dasar. Namun,
elektron tersebut dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu
tingkat atau kulit dengan kestabilan lebih rendah dengan cara menyerap energi.
Keadaan dengan energi lebih tinggi atau kurang stabil ini disebut keadaan
tereksitasi. Setelah tereksitasi, elektron tersebut dapat kembali ke keadaan
dasarnya dengan melepaskan energi yang telah diserapnya dan inilah penjelasan
tentang darimana garis spektrum tersebut berasal.
Kadang-kadang
energi yang dilepaskan oleh elektron menempati sebagian dari spektrum elektromagnetik
(kisaran panjang gelombang energi) yang dapat diamati dalam bentuk sinar
tampak. Sedikit variasi pada jumlah energi ini dapat terlihat sebagai sinar
warna yang berbeda.
2. Kelemahan
Teori Atom Bohr
Keberhasilan
teori Bohr terletak dalam kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam
spektrum atom hidrogen. Salah satu penemuan pada waktu itu adalah sekumpulan
garis-garis halus, terutama jika atom-atom yang tereksitasi diletakkan dalam
medan magnet. Yaitu beberapa garis utama yang ditemukan saling berdekatan.
Struktur yang halus dalam spektrum hidrogen ini dijelaskan melalui modifikasi
teori Bohr, tetapi teori ini tidak pernah berhasil memberikan spektrum atom
selain hidrogen.
Selain itu,
model atom Bohr tidak memiliki dasar pembenaran dalam kuantisasi momentum sudut
elektron yang hanya bernilai kelipatan dari 
, mengapa bukan kelipatan dari 
atau 
, dan sebagainya. Keterbatasan lain dari model
atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan cara-cara atom berikatan membentuk
molekul yang stabil dengan kombinasi tertentu dari atom-atom penyusunnya.
, mengapa bukan kelipatan dari atau , dan sebagainya. Keterbatasan lain dari model
atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan cara-cara atom berikatan membentuk
molekul yang stabil dengan kombinasi tertentu dari atom-atom penyusunnya.
Demikian pula mengenai
anggapan dasar bahwa suatu elektron dalam atom
terletak pada suatu jarak tertentu dari inti dan bergerak mengitari inti
pada lintasannya dengan suatu kecepatan tertentu pula. Hal ini kemudian
ditunjukkan oleh Heisenberg bahwa tidak mungkin untuk menentukan secara
serentak posisi dan momentum suatu partikel sobatomik dengan tepat. Berdasarkan
kekurangan dan keterbatasan tersebut, para ahli peneliti melalui usaha-usaha
bekesinambungan dan berkelanjutan memperbaiki model struktur atom yang
dikemukakan Bohr dengan menggunakan konsep-konsep secara mekanika kuantum.
F. Teori
Atom Mekanika Gelombang
Model atom Bohr tidak
dapat menjelaskan pengamatan-pengamatan yang dilakukan pada atom yang lebih
kompleks, sehingga dikembangkanlah satu model struktur atom yang lebih rumit
dengan penalaran matematika tinggi yaitu model mekasnika kuantum. Teori Bohr memberikan
perumusan untuk memperoleh tingkat energi diskret untuk atom atau ion tingkat
satu, tetapi tidak dapat menjelaskan asal mula kuantisasi energi.
Penjelasan mendasar
dikembangkan pada tahun 1926 oleh Schrodinger melalui suatu analogi dengan
teori vibrasi (getaran), yang dibentuk kuantisasinya sudah dikenal baik. Satu
langkah kunci ialah pengakuan oleh De Broglie bahwa dualisme gelombang partikel
yang diperkenalkan oleh Einstein untuk mendeskripsikan foton, sama dengan sifat
partikel material seperti elektron.
1. Gelombang
De Broglie
Pada tahun 1905,
Einstein membuat kejelasan mengenai sifat cahaya yang telah dipertanyakan
selama seabad. Newton mengajukan bahwa cahaya mempunyai sifat seperti
sekumpulan partikel, yaitu yang
terdiri dari aliran partikel yang berenergi. Teori lain dikemukakan oleh
Huygens yang menyatakan bahwa cahaya terdiri dari gelombang energi.
Untuk memilih
satu dari kedua teori itu diperlukan pengukuran yang akurat dari kecepatan
cahaya dalam ruang hampa dan dalam bermacam-macam medium. Berdasarkan teori
Newton, cahaya akan bergerak lebih cepat
dalam medium yang lebih rapat, sedangkan menurut Huygens kecepatan akan lebih lambat. Pengukuran kecepatan
cahaya yang akurat membuktikan bahwa memang kecepatan cahaya berkurang dalam media yang lebih rapat.
Jadi, model gelombang dapat diterima.
Dan bersamaan
dengan ini pula diterima bahwa materi dan energi adalah dua sifat alam yang
berbeda nyata dan diatur oleh hukum-hukum yang berbeda pula. Tetapi untuk
menjelaskan efek fotolistrik, Einstein menganggap bahwa foton cahaya bersifat
partikel. Dengan demikian, timbullah gagasan baru bahwa cahaya mempunyai dua macam sifat sebagai gelombang dan
sebagai partikel.
Pada tahun 1924,
ahli fisika Perancis Louis de Broglie, mengeluarkan pernyataan yang mengejutkan
berkenaan dengan sifat cahaya dan materi: “Tidak
hanya cahaya yang memperlihatkan sifat-sifat partikel, tetapi partikel-partikel
kecilpun pada saat tertentu dapat memperlihatkan sifat-sifat gelombang”.
Usulan De
Broglie dibuktikan pada tahun 1927, melalui percobaan yang akhirnya mengarah
pada pengembangan mikroskop elektron. Pemberian De Broglie mengenai gelombang
materi (partikel) dijelaskan secara matematik. Panjang gelombang De Broglie
yang dikaitkan dengan partikel berhubungan dengan momentum partikel, p, dan konstanta Planck, h. (Momentum adalah hasil kali antara
massa, m dengan kecepatan, v).
λ = 
= 
=
ket:
·
Panjang gelombang (λ) = meter (m)
·
Massa (m) = Kg
·
Kecepatan (v) = 
·
Konstanta Planck (h) = 6,626 x 10-34
Kg
m2 s-2
De Broglie menunjukkan dengan teori relativitas
bahwa hubungan yang tepat sama terdapat diantara panjang gelombang dan momentum
suatu foton. Dengan demikian De Broglie mengajukan suatu generalisasi dimana
setiap partikel yang bergerak dengan momentum linear p memiliki sifat seperti
gelombang λ = 
yang terasosiasi dengan partikel tersebut.
yang terasosiasi dengan partikel tersebut.
Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan
kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat
gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat partikel berbentuk
suara.
2. Prinsip
Ketakpastian Heisenberg
Dalam fisika klasik,
partikel memiliki posisi dan momenta yang jelas dan mengikuti lintasan yang
pasti. Akan tetapi, pada skala atomik posisi dan momenta tidak dapat ditentukan
dengan presisi disebabkan Prinsip Ketakpastian yang dinyatakan oleh Werner Heisenberg
pada tahun 1927.
Ia menemukan bahwa
metoda eksperimen apa saja yang digunakan untuk menentukan posisi dan momentum
suatu obyek yang bergerak dapat menyebabkan perubahan baik dalam posisi atau
momentum atau keduanya dan karenanya memasukkan suatu unsur ketidaktentuan
kedalam pengukuran itu.
Heisenberg
mengembangkan persamaan-persamaan matematika untuk menunjukkan bahwa tak ada metode eksperimen yang dapat
dirancang untuk mengukur dengan serempak posisi maupun momentum secara cermat
dari suatu obyek.
3. Persamaan
Schrodinger
Kajian De broglie
memberikan sifat seperti gelombang untuk elektron-elektron di dalam atom, dan
prinsip ketakpastian memperlihatkan bahwa lintasan elektron secara terperinci
tak dapat ditentukan. Dengan demikian, kita harus menanganinya dari segi
probabilitas elektron yang memiliki posisi dan momenta tertentu.
Gagasan ini digabungkan
dalam persamaan dasar mekanika kuantum, yaitu persamaan Schrodinger yang
ditemukan oleh fisikiawan Austria Erwin
Schrodinger pada tahun 1925. Schrodinger merupakan seorang pakar yang dihormati
dalam hal teori vibrasi dan kuantisasi gelombang tegak yang berkaitan.
Schrodinger menyatakan “bahwa elektron
dalam atom dapat diperlakukan sebagai gelombang materi, gerakannya dapat
disamakan dengan gerakan gelombang”.Dan harus dideskripsikan dengan fungsi
gelombang yang memiliki satu nilai pada setiap posisi di dalam ruang.
Nilai fungsi gelombang
dalam pada setiap posisi mendeskripsikan misalnya, tinggi gelombang air atau
amplitudo gelombang elektromagnetik klasik. Fungsi gelombang ini dilambangkan
dengan huruf Yunani ψ(psi) dan ψ (x, y, z) ialah “tinggi” gelombang itu pada
titik didalam ruang yang didefinisikan oleh satu set koordinat Cartesius (x, y,
z). Solusi bergantung waktu dari persamaan ini yang disebut keadaan stasioner hanya terjadi untuk
nilai diskret tertentu dari energi yang diskret dan dengan demikian kuantisasi
energi merupakan konsekuensi logis dari persamaan schrodinger.
Suatu fungsi gelombang
seperti halnya gelombang elektromagnetik dapat bernilai positif didaerah tertentu disebut memiliki fasa positif didaerah-daerah
tersebut. Dan nilai negatif didaerah lain disebut fasa negatif. Titik-titik pada saat fungsi gelombang melewati
posisi 0 dan berubah tanda disebut simpul, sama halnya seperti model senar
gitar untuk gelombang tegak. Solusi untuk persamaan schrodinger memungkinkan
untuk lebih dari satu nilai energi. Solusi yang berkaitan dengan energi
terendah disebut keadaan dasar dan solusi untuk energi yang lebih tinggi
dinamakan keadaan tereksitasi. Adapun bentuk persamaan Schrodinger tersebut
yaitu:
x,y
dan z
Y m ђ E V |
=
Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang = massa = h/2p dimana h = konstanta plank dan p=3,14 = Energi total = Energi potensial |
Bentuk ini lebih sering digunakan karena energi dan medan potensial sistem
fisika umumnya hanya bergantung pada posisi. Perhitungan- perhitungan yang
didasarkan pada persamaan Schrodinger untuk menentukan posisi dan energi
elektron dalam atom adalah sukar dan berkepanjangan.
Perhitungan yang telah dilakukan hanya memuaskan untuk atom hidrogen dan
ion-ion satu elektron. Untuk atom dengan nomor atom besar yakni dengan banyak
proton dan elektron antaraksi elektrostatika antara elektron satu dengan yang
lain serta dengan inti atom menyebabkan pemecahan persamaan itu menjadi lebih
sukar.
Setelah sejumlah aproksimasi yang masuk akal dimasukkan kedalam
perhitungan, hasilnya menunjukkan bahwa elektron-elektron dalam atom kompleks
menghuni posisi-posisi yang serupa dengan yang dihuni oleh sebuah elektron
dalam sebuah atom hidrogen. Oleh karena itu, gagasan yang berlaku untuk
hidrogen digunakan juga untuk memberikan elektron dalam semua atom.
Pada teori atom mekanika kuantum,
untuk menggambarkan posisi elektron digunakan bilangan-bilangan kuantum. Daerah
kemungkinan elektron berada disebut orbital. Orbital memiliki bentuk yang
berbeda-beda. Untuk memahami bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital
perhatikan uraian berikut:
a.
Bilangan kuantum utama (n
Adalah bilangan kuantum yang
menyatakan tingkat energi orbital ata kulit atom. Orbital-orbital dengan nilai
bilangan kuantum yang sama berada pada kulit yang sama. Kulit atom dinyatakan
dengan lambing K,L,M,N dan seterusnya.Bilangan kuantum ini hanya mempunyai
nilai positif dan bilangan bulat bukan nol, n = 1,2,3,4,....
Nomor Kulit
|
Kulit
|
Jumlah elektron max (2n)2
|
(n=1)
|
K
|
2(1)2
= 2
|
(n=2)
|
L
|
2(2)2
= 8
|
(n=3)
|
M
|
2(3)2
= 18
|
(n=4)
|
N
|
2(4)2
= 32
|
b.
Bilangan kuantum azimut (l)
Adalah bilangan kuantum yang
menyatakan disubkulit mana elektron beredar
Bilangan ini tidak pernah negatif
dan tidak lebih besar dari n-1 (n adalah bilangan kuantum utama).
Nilai l = 0 sampai dengan (n-1)
Untuk n = 1
nilai l = 0
Untuk n = 2
nilai l = 0 dan 1
Untuk n = 3
nilai l = 0, 1 dan 2, dan seterusnya.
Bilangan kuantum azimuth juga
menyatakan bentuk orbital. Adapun bentuk orbitalnya dinyatakan dengan huruf s,
p, d, dan f, masing-masing untuk nilai l = 0,1,2,3,4 dan seterusnya.
Orbital dengan nilai l = 0 disebut orbital s,
Orbital dengan nilai l = 1 disebut orbital p,
Orbital dengan nilai l = 2 disebut orbital d,
Orbital dengan nilai l = 3 disebut orbital p,
Orbital dengan nilai l = 4 disebut orbital f, dan
seterusnya
c.
Bilangan kuantum magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik menyatakan
orientasi orbital orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetic dapat
mempunyai nilai semua bilangan bulat mulai dari –l sampai dengan +l, termasauk nol.
Nilai
m = -l, 0 dan +l
Untuk l = 0,
nilai m =0
Untuk l = 1,
nilai m = -1, 0 dan +1
Untuk l = 2, nilai
m = -2, -1, 0, +1 dan +2 dan seterusnya.
Banyaknya nilai m yang diperbolehkan
untuk suatu subkulit menentukan jumlah orbital dalam subkulit itu, dimana
setiap nilai m menyatakan satu orbital.
Subkulit s (
l = 0), ada nilai m, yaitu m=0, berarti subkulit s terdiri dari 1 orbital.
Subkulit p ( l = 1), ada 3 nilai m, yaitu m= -1, 0,
dan +1, berarti subkulit p terdiri dari
3 orbital.
Subkulit d ( l = 2), ada 5 nilai m, yaitu m=-2, -1, 0,
+1, dan +2, berarti subkulit d terdiri
dari 5 orbital.
Subkulit f ( l = 3 ), ada 7 nilai m, yaitu m=-3, -2,
-1, 0, +1, +2, dan +3, berarti subkulit
d terdiri dari 7 orbital.
Subkulit
|
Nilai (m)
|
orbital
|
Elektron
maksimum
|
s
|
0
|
1
|
1
|
p
|
-1,0,+1
|
3
|
6
|
d
|
-2,-1, 0,
+1, +2
|
5
|
10
|
f
|
-3, -2,-1,
0 +1, +2, +3
|
7
|
14
|
d.
Bilangan kuantum spin
Saat model atom mekanika
kuantum pertama kali di umumkan, bilangan kuantum tidak mengikutsertakan bilangan
kuantum spin. Dimasukkannya bilangan kuantum spin berawal dari percobaan Stern- Gerlach. Logam perak
(Ag) di uapkan dalam oven,
lalu di tembakkan dengan batuan cahaya ke medan magnet melewati
suatu celah. Ternyata, cahaya tersebut terpecah menjadi 2 bagian. Hal ini
menunjukkan bahwa elektron dalam atom mempunyai sifat seperti
magnet, yaitu mempunyai 2 kutub. Arah rotasi elektron akhrinya di
nyatakan dalam bilangan kuantum spin. Kedua nilai s tersebut berkaitan
dengan arah rotasi yang searah atau berlawanan dengan arah jarum jam. Untuk tiap
subkulit hanya boleh terdapat 2 elektron, satu elektron dengan spin +
dan yang lainnya dengan spin -
dan yang lainnya dengan spin -
G. Konfigurasi
Elektron
Suatu
atom melakukan ikatan antar sesama unsure dalam membentuk senyawa agar bisa
mencapai kesetimbangan (jumlah elektron terluar sama dengan delapan(octet),
seperti unsur pada gas mulia.Untuk mempermudahkan dalam menentukan ikatan yang
terjadi antara unsur maka dibuatlah konfigurasi electron. Hal ini bertujuan
untuk mengetahui jumlah electron terluarnya (valensi). Dalam suatu atom
biasanya mempunyai tingkatan-tingkatan energy atom yang disebut dengan orbital. Suatu atom mempunyai beberapa orbital, yaitu
s, p,d, dan f tetapi yang terisi elektron hanya sebagian sesuai dengan jumlah
elektronnya. Susunan elektron dalam atom disebut konfigurasi elektron, yaitu
penyebaran elektron dalam orbital-orbital atom. Pengisian orbital tersebut
mengikuti aturan yang disebut prinsip aufbau dimana elektron-elektron dalam
atom sedapat mungkin memiliki energi terendah. Oleh sebab itu pengisian
elektron harus dimulai dari orbital terendah menuju ke tingkat yang lebih
tinggi tingkat energinya. Diperlukan tiga ketentuan, yaitu aturan (n+l),
prinsip larangan pauli, dan aturan hund.
a.
Aturan (n+l)
Tingkat energi
orbital tidak hanya di tentukan oleh nilai n, tetapi juga l. jadi urutan
orbital menurut kenaikan tingkat energinya bergantung pada nilai (n+l).
makin besar nilai nya makin besar tingkat energinya. Namun aturan ini terdapat
penyimpangan dalam orbital d dan f, karena terdapat orbital yang belum stabil,
dan untuk mencapai kesetabilan dilakukan pemindahan satu elektron dari orbital
tinggi kedalam orbital yang lebih
rendah.
b.
Prinsip ekslusif
Pauli
Dalam
sebuah atom, tidak boleh ada dua elektron yang mempunyai ke-empat bilangan
kuantum (n,l,m,s) yang sama. Maka setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron
dengan spin (arah putar) yang berlawanan.[13]
c. Aturan Hund
Pada orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama,
elektron-elektron menempati orbital secara sendiri-sendiri sebelum menempati
secara berpasangan
Berikut ini adalah
contoh dari beberapa unsur dan konfigurasi elekronnya.
BAB III
KESIMPULAN
1. Atom
merupakan partikel yang sangat kecil. Atom tersusun atas 3 partikel utama sub
atom yang terdiri atas proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan)
yang terletak pada inti atom dan elekton (bermuatan negatif) yang bergerak
bebas dan mengelilingi inti atom.
2. Spektrum
merupakan hasil yang diperoleh bila suatu berkas energy radiasi dibagi-bagi
kedalam panjang-panjang gelombang komponennya.Berdasarkan bentuknya spectrum
dibagi 2, yaitu : spectrum kontinou
dan spectrum diskontinou. Spektrum
kontinou adalah spectrum sinar yang mengandung semua jenis gelombang yang ada
didaerah tertentu, sehingga terlihat seperti sambung-menyambung dan tidak ada
bagian yang kosong, contohnya Pelangi. Spektrum diskontinou adalah spectrum
yang hanya mengandung gelombang tertentu, sehingga terdapat daerah kosong.
Spektrum jenis ini terbagi dua, yakni: spectrum
emisi dan spectrum absorpsi
3. Besarnya
energy yang dikandung dalam electron atom hydrogen adalah En = -
4. Model
atom Bohr menunjukkan bahwa elektron-elektron didalam atom berada didalam
garis-garis lingkaran (orbit) dengan tingkat energi yang berbeda mengelilingi
inti.
5. Model
atom mekanika gelombang (model atom modern) menyatakan bahwa electron tidak
dapat dipastikan keberadannya, hanya dapat ditentukan kebolehjadian terbesar
electron berada(orbital).
6. konfigurasi
elektron, yaitu penyebaran elektron dalam orbital-orbital atom. Pengisian
orbital tersebut mengikuti aturan yang disebut prinsip aufbau dimana
elektron-elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki energi terendah.
DAFTAR PUSTAKA
Chang, Raymod.2003.Kimia Dasar (konsep konsep
inti)..Jakarta:Erlangga
Goldberg,
David.2005.Kimia untuk Pemula.
Jakarta:Erlangga
Hadyana,
Pudjaatmaka.1980.Kimia untuk Universitas,
Keenan, Kleinfelter,Wood.Jakarta:Erlangga
Oxtoby.
Prinsip-prinsip Kimia Modern.Jakarta:Erlangga
Ralph,
Petrucci. Kimia Dasar.1986.Jakarta:Erlangga
Sudarmo,
Unggul.2007.Kimia SMA 1.Jakarta:Phibeta
Suminar, Achmadi.1991.Ikatan Kimia.Bandung:ITB
Syukri S.1999. Kimia
Dasar I. Bandung:ITB
[1] Unggul
Sudarmo.Kimia SMA 1.Jakarta.Phibeta(2007):hal.9
[2] Syukri S.1999.
Kimia Dasar I. Bandung.ITB:hal.116
[3] Raymond
Chang.2003.Kimia Dasar (konsep-konsep inti).Glora aksara
pratama.Jakarta:hal.33
[4] Hadyana
Pudjaatmaka.1980.Kimia untuk Universitas,
Keenan, Kleinfelter,Wood.Erlanngga.Jakarta:hal:78
[5] Opcit hal.34
[6] Ibid
[7] Unggul
sudarmo.2007. Kimia SMA 1.Erlangga.Jakarta:hal.12
[8] Hadyana
Pudjaatmaka.1980.Kimia untuk Universitas,
Keenan, Kleinfelter,Wood.Erlanngga.Jakarta:hal:115
[9] Syukri S.1999.
Kimia Dasar I. Bandung.ITB:hal.128
[10] Loccit
[11] Keenan, kimia
untuk universitas edisi keenam jilid I. Hal 123
[12] ibid
[13] Untung
Sudarmo, 2004, Struktur Atom, PT.
Akslora Pratama, h.10
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Atom
merupakan partikel yang sangat kecil yang tersusun atas partikel subatom, yaitu
proton, electron, dan neutron. Perkembangan
model atom dimulai dari yang hipotesis-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, hingga akhirnya model atom mengalami modifikasi
menjadi model yang sekarang dikenal.
Pada
saat sekarang, pengambaran dari sebuah atom telah semakin sempurna dan lengkap
dan semakin banyak partikel-partikel
penyusun atom yang ditemukan.
Sehingga, model atom selalu mengalami perubahan.
Oleh
karena itu, dalam makalah ini kami mencoba
menguraikan beberapa tentang atom, mulai dari awal mula perkembangan
model atom, timbulnya teori-teori tentang atom dan susunan atom.
B. Rumusan
Masalah
Rumusan
masalah yang menjadi bahasan yang diuraikan dalam makalh ini adalah :
1. Teori
dan Struktur Atom
2. Spektrum
Atom dan Teori Bohr
3. Teori
Atom Mekanika Gelombang
4. Konfigurasi
Elektron
C. Tujuan
dan Manfaat
Adapun
tujuan utama dalam pembuatan makalah ini adalah untuk memberikan pengetahuan
yang lebih rinci mengenai atom yang belum diketahui sebelumnya.Sehingga makalah
ini dapat menjadi salah satu sumber bagi para pembaca. Selain itu, pembuatan
makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas
terstruktur dari mata kuliah kimia anorganik.
Dengan
membaca makalah ini, kami berharap banyak manfaat yang anda peroleh yang tidak
hanya sebatas pengetahuan tentang atom. Tetapi dapat meningkatkan dasar
keimanan kepada Allah SWT yang telah menciptakan suatu partikel yang sangat kecil tetapi memberikan
manfaat yang sangat besar kepada
hambaNya.
BAB
II
PEMBAHASAN
A. Teori
Atom
1. Teori
atom Dalton
Konsep
atom pertama kali dinyatakan oleh filsuf
Yunani Democritus pada abad ke-5 masehi, yang mengungkapkan keyakinannya bahwa
semua materi terdiri atas partikel yang sangat kecil dan tidak dapat
dibagi lagi, yang ia namakan atomos.
Bukti percobaan yang diperbolehkan dari penyelidikan ilmiah pada waktu itu mendukung konsep atomisme dan menghasilkan definisi
modern tentang unsur dan senyawa. Teori ini didukung oleh seorang ilmuwan
Inggris,John Dalton yang presisi tentang blok penyusun materi yang tidak dapat
dibagi lagi yang disebut atom.
Hipotesis
tentang sifat materi yang merupakan landasan teori atom Dalton adalah sebagai
berikut :
1)
Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil, yang disebut
atom. Semua atom unsur tertentu adalah identik, yaitu mempunyai ukuran,massa,
dan sifat kimia yang sama. Atom satu unsur tertentu berbeda dari atom semua
yang lain.
2)
Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua
unsur atau lebih. Dalam setiap senyawa perbandingan antara jumlah atom dari
setiap dua unsur yang ada bias merupakan bilangan bulat atau pecahan saderhana.
3)
Yang terjadi dalam raksi kimia hanyalah
pemisahan,penggabungan, atau penyusunan ulang atom, reaksi kimia tidak
mengakibatkan penciptaan atau pemusnahan atom-atom.
Hipotesis yang kedua merupakan perluasan dari suatu
hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust) yang menyatakan bahwa Pada suatu reaksi kimia ,massa zat yang
bereaksi dengan sejumlah zat lain selalu
tetap.Hipotesis ini juga mendukung hukum lainnya, hukum Perbandingan Berganda ( law of
Multiple Proportion) yaitu; jika dua
unsur dapat bergabung membentuk lebih dari senyawa, maka massa-massa dari unsur
yang pertama dengan suatu massa tetap dariunsur yang kedua akan berbanding
sebagai bilangan bulat yang kecil.
Hipotesis yang ketiga adalah pengertian lain untuk
menyatakan hokum kekekalan massa( law of conservation of mass), yaitu ; materi tidak dapat diciptakan maupun
dimusnahkan.
Namun, teori atom Dalton tidak dapat menjelaskan
hal-hal yang berkaitan dengan spektrum atom, sifat-sifat magnetik,gejala
keradioaktifan, dan sifat atom lainnya.
2. Teori
atom Thomson dan teori atom Rutherford
Setelah
diketahui bahwa dalam atom terdapat muatan positif dan elektron, Thomson
mengusulkan bahwa atom dapat dipandang sebagai suatu permukaan bola yang
bermuatan positif dan pada permukaan tersebut menempel elektron.
Berbeda dengan
Thomson, Rutherford mempostulatkan bahwa elektron bergerak mengitari inti
seperti planet mengitari matahari. Gaya tarik-menarik antara elektron dan inti
diimbangi oleh gaya sentrifugal. Namun, teori elektromagnetik klasik
menyebutkan bahwa suatu partikel bermuatan yang bergerak seperti elektron pada
model atom Rutherford akan mengalami percepatan dan terus-menerus akan
memancarkan radiasi. Oleh karena itu, elektron pada model atom Rutherford akan
terus-menerus kehilangan energinya, makin lama akan makin dekat ke inti dan akhirnya
akan masuk ke dalam inti, sehingga bangunan atom menjadi roboh.
B.
Struktur Atom.
Sesuai dengan teori Dalton, definisi atom
sebagai unit terkecil dari suatu unsur yang dapat melakukan penggabungan
kimia.Tetapi, beberapa penyelidikan dari para ilmuwan menunjukkan bahwa atom
memiliki struktur internal; yaitu, atom
tersusun atas partikel-partikel yang lebih
kecil lagi yang disebut partikel
subatom.Partikel subatom yang menyusun atom terdiri dari electron, proton
dan neutron.
Struktur dari atom yang tersusun atas proton(
bermuatan positif) dan neutron yang berada pada inti atom, serta electron yang
berada diluar inti atom dan bergerak bebas mengelilingi inti.
1.
Elektron
Penemuan elektron
bermula dengan ditemukannya tabung katode yang memancarkan sinar hijau yang
lemah. Tabung katode terbuat dari kawat
yang diberi potensial listrik yang cukup besar dalam tabung
kaca,sehingga dapat terjadi perpendaran cahaya, lempeng yang bermuatan negatif
disebut katoda yang memancarkan sinar
yang tidak terlihat. Sinar katoda ini tertarik ke lempeng bermuatan positif (gnoda). Dimana sinar ini akan melalui
lubang dan terus merambat menuju ujung tabung yang lain. Ketika sinar ini
menumbuk permukaan lain yang telah dilapisi secara khusus, sinar katoda
teersebut menghasilkan pendaran yang kuat atau cahaya yang terang.
Tabung sinar
katoda. Sinar mengalir dari katoda (+) ke anoda (-)
J.
Plucker menyelidiki sinar katode tersebut secara mendalam dan memperoleh
kesimpulan bahwa sinar katode memiliki sifat sebagai berikut :
a. Merambat
lurus dari kutub negatif ke kutub positif listrik.
b. Bermuatan
negarif ( karena sinarnya menuju kekutub positif)
c. Sifat
sinar katode tidak dipengaruhi oleh jenis kawat elektrode, jenis gas dalam
tabung, dan bahan yang digunakan untuk menghasilkan arus listrik.[1]
Dari hasil percobaan, sianr katoda ditarik oleh
lempeng yang bermuatan positifdan
ditolak oleh lempeng yang bermuatan negatif , maka dipastikan bahwa sinar
tersebut teriri atas partikeli yang bermuatan negatif, yang disebut sebagai elektron. Dengan menggunakan tabung
sinar katode dan teori elektromagnetik diperoleh perbandingan muatan listrik
terhadap massa electron tunggal, yaitu sebesar -1,76 x108 C/g (C,
adalah Coulomb) dan muatannya adalah sebesar -1,6022 x 10-19C.
Sehingga, massa sebuah electron adalah :
Massa
satu electron =
=
=
9,10 x 10-28 g
Hasil penyilidikan
menunjukan bahwa sinar katoda merupakan partikel yang paling kecil dan yang
paling ringan. Hal ini dibuktikan oleh Thomson dengan mengantikan katoda
percobaan Crookes dengan logam lain, dan ternyata hasilnya sama. Maka disimpulkan,
bahwa sinar katoda adalah sinar katoda adalah partikel negatif yang terdapat
pada semua atom. Partikel ini diberi nama elektron.[2]
2. Radioaktivitas
Pada
proses terjadinya pemancaran sinar katoda,terdapat sinar yang menyebabkan kaca
dan logam memancarkan sinar yang tidak biasa. Radiasi berenergi tinggi ini
menembus materi, menghitamkan lempeng fotografi yang tertutup, dan menyebabkan
beberapa zat berfluoresensi. Karena
sinar ini tidak dapat dibelokkan
oleh magnet, berarti sinar ini tidak mengandung partikel bermuatan seperti
sinar katoda. Dan ini disebut sebagai sinar X.[3]
Pancaran spontan partikel atau raidasi disebut sebagai radioaktivitas. Setiap unsur yang secara spontan memancarkan
radiasi disebut radioaktif.
Ada
tiga macam pancaran yang dihasilkan yang dihasilkan oleh suatu unsur yang
mengalami radiasi,yaitu : pancaran positif (alfa), pancaran negative(beta), dan
pancaran netral (gamma).
Ciri dari ketiga jenis
pancaran ini adalah :[4]
Pancaran Radioaktif Alamiah
|
||
Nama
|
Massa
relatif
terhadap atom H
|
Muatan
relatif
|
Partikel
alfa(
Partikel
beta(
)
Partikel
gamma(
) |
4
0
|
+2
-1
0
|
3. Proton
Sebelum
electron diidentifikasikan, E. Goldstein(1886)
mencatat bahwa suatu pendaran (fluoresensi) nampak pada permukaan dari suatu
tabung sinar katode dibalik katode yang dilubangi. Ini menandakan ada sinar
positif yang bergerak dalam tabung itu, dan beberapa sinar itu melaju
lubang-lubang dalam katode dan menabrak ujung lain dari tabung itu.
Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford meneliti
partikel untuk mengetahui struktur atom. Dengan
menggunakan lembaran emas yang tipis dan logam lainnya sebagai sasaran untuk
partikel yang berasal dari sebuah sumber radioaktif.
Dari hasil pengamatannya, sebagian besar partikel menembus lembaran tanpa
membelok atau hanya sedikit membelok. Selain itu, ada partikel alfa yang dihamburkan dengan sudut yang besar. Dan
partikel itu dipantulkan kembali kearah datangnya sinar. Menurut proposisi
Rutherford, muatan positif atom seluruhnya terkumpul terkumpul dalam inti (nucleus), yaitu suatu inti pusat yang padat yang terdapat didalam atom.[5]
Setiap partikel mendekati keinti dalam percobaan hamburan,
partikel ini mengalami gaya tolak yang besar sehingga partikel ini membelok
jauh. Bahkan partikel yang langsung menuju inti akan mengalami
tolakan yang sangat besar sehingga dapat berbalik kembali arah datangnya. Partikel-partikel
yang bermuatan positif yang terdapat dalam inti atom disebut proton.
Setiap proton mempunyai magnitudo(besar) yang sama dengan elektron. Dan
massanya adalah 1,67262 x 10-24 g (1840 kali massa electron dengan
muatan berlawanan).[6]
untuk mengetahui struktur atom. Dengan
menggunakan lembaran emas yang tipis dan logam lainnya sebagai sasaran untuk
partikel yang berasal dari sebuah sumber radioaktif.
Dari hasil pengamatannya, sebagian besar partikel menembus lembaran tanpa
membelok atau hanya sedikit membelok. Selain itu, ada partikel alfa yang dihamburkan dengan sudut yang besar. Dan
partikel itu dipantulkan kembali kearah datangnya sinar. Menurut proposisi
Rutherford, muatan positif atom seluruhnya terkumpul terkumpul dalam inti (nucleus), yaitu suatu inti pusat yang padat yang terdapat didalam atom.[5]
Setiap partikel mendekati keinti dalam percobaan hamburan,
partikel ini mengalami gaya tolak yang besar sehingga partikel ini membelok
jauh. Bahkan partikel yang langsung menuju inti akan mengalami
tolakan yang sangat besar sehingga dapat berbalik kembali arah datangnya. Partikel-partikel
yang bermuatan positif yang terdapat dalam inti atom disebut proton.
Setiap proton mempunyai magnitudo(besar) yang sama dengan elektron. Dan
massanya adalah 1,67262 x 10-24 g (1840 kali massa electron dengan
muatan berlawanan).[6]
4. Neutron
Selain
proton dan electron, penyusun suatu atom juga mengandung suatu partikel lain
yang disebut neutron. Partikel ini
merupakan partikel yang tidak bermuatan , yang kehadirannya dapat menjelaskan
massa tambahan dari suatu atom, tanpa mengganggu keberimbangan muatan antara
proton dan neutron. Keberadaan neutron
suatu atom dapat ditunjukan dari suatu atom, misalkan nitrogen yang
mempunyai massa14,00 sma dan 15,00 sma.Unsur ini mempunyai nomor atom 7, yang
berarti mempunyai 7 proton dan 7 elektron. Atom dengan susunan ini seharusnya hanya
akan memiliki bobot sedikit diatas 7 sma. Namun atom nitrogen ternyata berbobot
14 sma dan 15 sma, hal ini menunjukan bahwa dalam suatu atom nitrogen juga
mengandung penyusun lain yang mempunyai
massa yang lebih besar dari massa proton dan. Massa suatu neutron adalah 1,0087
sma.
Massa
dan Muatan Partikel Subatom
Muatan
|
|||
Partikel
|
Massa(g)
|
Coulomb
|
Satuan Muatan
|
Elektron
Proton
Neutron
|
9,10939
x 10-28
1,67262
x 10-24
1,67493
x 10-24
|
-1,6022
x 10-19
+1,6022
x 10-19
0
|
-1
+1
0
|
5. Nomor
Atom, Nomor Massa dan Isotop
Semua
atom dapat diidentifikasi berdasarkan jumlah proton dan elektron yang
dikandungnya. Jumlah proton dalam inti atom suatu unsure disebut nomor atom. Dalam atom netral, jumlah
proton sama dengan jumlah electron, sehingga nomor atom menandakan jumlah electron
yang ada dalam atom. Nomor massa adalah jumlah total neutron dan proton yang
ada dalam inti suatu unsur. Kecuali
hydrogen yang hanya mempunyai satu proton dan tidak mempunyai neutron.
Dari
beberapa unsur, atom-atom tersebut dapat mempunyai nomor massa yang berbeda,
karena jumlah neutron dalam atom tersebut berbeda. Misalnya, hydrogen mempunyai
tiga isotop, yaitu hydrogen yang mempunyai 1 proton didalam inti tanpa ada
neutron, tetapi ada juga yang mempunyai 2 atau 3 buah neutron sehingga hydrogen
ada yang mempunyai nomor massa 1 sma, 2 sma dan 3 sma. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama tetapi mempunyai nomor
massa yang berbeda.[7]
Untuk membedakan isotop
yang satu dengan yang lain, digunakan tanda atom lengkap yang menunjukan jumlah
proton dan neutron.
Nomor massa(A) =
jumlah proton + jumlah neutron
= nomor atom(Z) + jumlah neutron
Nomor atom (Z) = jumlah proton (jumlah electron).
C. Spektrum
Atom
Kelemahan dari teori
atom Rutherford tidak dapat menjelaskan kestabilan electron mengelilingi inti
dipecahkan dalam teori Bohr.Teori ini mengacu pada spectrum atom hydrogen yang
mempunyai garis-garis tertentu. Tiap garis mempunyai hubungan dengan tingkat
energy electron dalam atom.
Gelombang
elektromagnetik
Spektrum merupakan
hasil yang diperoleh bila suatu berkas energy radiasi dibagi-bagi kedalam
panjang-panjang gelombang komponennya. Jika radiasi yang terbagi-bagi itu
berasal dari atom yang tereksitasi maka spectrum itu disebut spectrum
atom.[8] Berdasarkan
bentuknya spectrum dibagi 2, yaitu : spectrum
kontinou dan spectrum diskontinou.
Spektrum kontinou adalah spectrum sinar yang mengandung semua jenis gelombang
yang ada didaerah tertentu, sehingga terlihat seperti sambung-menyambung dan
tidak ada bagian yang kosong, contohnya Pelangi. Spektrum diskontinou adalah
spectrum yang hanya mengandung gelombang tertentu, sehingga terdapat daerah
kosong. Spektrum jenis ini terbagi dua, yakni: spectrum emisi dan spectrum
absorpsi. Pada spectrum emisi, sinar berasal dari zat yang memancarkan
sinar dengan gelombang tertentu, dan tampak berupa garis-garis terpisah,
seperti spectrum hydrogen Spektrum arbsorpsi adalah spectrum sinar yang pada
bagian-bagian tertentu tidak terisi atau kosong.Spektrum ini dapat terjadi bila
seberkas cahaya yang mengandung berbagai panjang gelombang dilewatkan kedalam
zat yang hanya menyerap beberapa gelombang dengan panjang tertentu.
a)
Spektrum dari sinar matahari ( warna pelangi)
b. Spektrum gelombang elektromagnetik
D. Spektrum
Atom hidrogen
Atom
hydrogen merupakan unsur yang mempunyai satu electron sehingga spektrumnya
paling sederhana dibandingkan spectrum unsur yang lain. Pada daerah sinar
tampak terdapat empat garis dengan masing-masing 410, 432, 486 dan 656 nm. Dan
juga terdapat garis-garis didaerah UV dan IR. Garis-garis yang berdekatan
disebut deret,yaitu : deret Lyman, deret
Balmer, Paschen, Brackett, dan Pfund.[9]
Pancaran radiasi dari atom hydrogen berenergi, dapat dihubungkan dengan
jatuhnya electron dari orbit berenergi tinggi keorbit yang berenergi lebih
rendah, dan memberikan satu kuantum energy (foton) dalam bentuk cahaya. Dengan
menggunakan argumen yang didasarkan interaksi elektrostatik dan hokum Newton
tentang gerak, Bohr menunjukkan bahwa electron dalam atom hydrogen dapat memiliki
energy yang diperoleh dari rumus :
masing-masing 410, 432, 486 dan 656 nm. Dan
juga terdapat garis-garis didaerah UV dan IR. Garis-garis yang berdekatan
disebut deret,yaitu : deret Lyman, deret
Balmer, Paschen, Brackett, dan Pfund.[9]
Pancaran radiasi dari atom hydrogen berenergi, dapat dihubungkan dengan
jatuhnya electron dari orbit berenergi tinggi keorbit yang berenergi lebih
rendah, dan memberikan satu kuantum energy (foton) dalam bentuk cahaya. Dengan
menggunakan argumen yang didasarkan interaksi elektrostatik dan hokum Newton
tentang gerak, Bohr menunjukkan bahwa electron dalam atom hydrogen dapat memiliki
energy yang diperoleh dari rumus : Proses pemancaran dalam
atom hydrogen yang treksitasi, menurut Bohr sebuah elektron yang awalnya dalam
orbit dengan energy lebih tinggi (n=3) jatuh kembali ke orbit berenergi lebih
rendah(n=2). Akibatnya, foton dengan energy hv dilepaskan.
En = -
Dimana
adalah konstanta
Rydberg(2,18 x 10-18 J), n adalah
bilangan kuantum utama (n=1,2,3,….)
adalah konstanta
Rydberg(2,18 x 10-18 J), n adalah
bilangan kuantum utama (n=1,2,3,….)
Tanda negatif menunjukkan bahwa
energy electron dalam atom lebih rendah dari energy electron bebas, atom
electron yang berada pada jarak tak hingga dari inti atom. Semakin dekat
electron ke inti( semakin kecil nilai n), En menjadi lebih besar dalam nilai
mutlaknya,tetapi juga semakin negatif.[10]
Nilai paling negative didapat bila n=1, yang berkaitan dengan orbit yang paling stabil. Kestabilan elektron berkurang
untuk n=2,3,... dan keadaan ini disebut keadaan
tereksitasi yakni keadaan berenergi lebih tinggi dari keadaan dasar.
Elektron dalam hydrogen yang menempati orbit dengan n lebih besar dari 1
disebut dalam keadaan tereksitasi. Jari-jari tiap orbit melingkar bergantung
pada n2. Jadi, bila n
meningkat dari 1 ke 2 ke 3, ukuran jari-jariorbit meningkat dengan cepat.
Semakin tinggi keadaan tereksitasi, semakin jauh electron dari inti( semakin
lemah electron diikat oleh inti). Nilai n1 dan n2 didapat dari
perhitungan semat dan bukan dari hukum atau teori, maka persamaan Rydberg
disebut persamaan empiris. Dan jumlah garis tiap deret selalu kurang satu dari
deret sebelumnya.
Deret Lyman = 6 buah (dalam daerah ultra violet)
Deret Balmer = 5 buah ( 1 dalam UV dan 4 dalm sinar tampak)
Deret Paschen = 4 buah ( dalam infra merah)
Deret Bracket = 3 buah ( dalam infra merah)
Deret Pfund = 2 buah ( dalam infra merah)
E. Teori
atom Bohr
Dalam tahun 1913, Niels
Bohr, seorang ahli fisika Denmark, mengembangkan suatu teori yang menjelaskan
posisi-posisi garis Balmer dan Paschen. Untuk memperhitungkan fakta bahwa
contoh-contoh tereksitasi dari suatu unsur selalu memancarkan perangkat panjang
gelombang yang sama, ia mengemukakan suatu teori baru mengenai bangun atom,
yang disebut teori Bohr.
Bohr mempertahankan
beberapa ciri model planet dalam arti ia membayangkan atom sebagai suatu inti
positif yang dikitari oleh satu elektron atau lebih yang bergerak dalam suatu
lintasan bulat tertentu. Namun ia melontarkan dua pengandaian umum yang
diterapkan pada atom-atom meskipun prilaku semacam itu tidak dikenal dalam
sistem skala besar. Pengandaian ini diringkaskan sebagai berikut:
a. Selama
sebuah elektron tetap tinggal dalam lintasannya, atau keadaan stasioner,
elektron itu tidak bertambah ataupun berkurang energinya.
b. Bila
sebuah elektron meloncat dari satu lintasan (keadaan stasioner) ke lintasan
yang lain, maka transisi semacam itu disertai dengan penyerapan atau pemancaran
sejumlah tertentu energi yang sama dengan selisih energi antara kedua keadaan
transisi itu.
Keadaan-keadaan
stasioner, atau tingkat energi, yang biasanya dihuni oleh elektron, ialah
keadaan yang berenergi relatif rendah, yang disebut keadaan dasar[11].
Bila atom itu dinaikkan temperaturnya, atau dieksitasi dengan cara-cara lain,
seperti dalam busur listrik, maka elektron-elektron, terutama yang terletak di
luar dalam atom-atom tereksitasi, menyerap energi dan dipaksa meloncat ke
tingkatan dengan energi yang lebih tinggi, yang disebut keadaan eksitasi. Bila suatu elektron tereksitasi jatuh kembali ke
tingkatan energi yang rendah, akan dipancarkan sejumlah tertentu energi
radiasi, dan jumlah energi ini akan menentukan panjang gelombang dari radiasi
yang dipancarkan itu[12].
Bila ialah tingkatan energi yang tinggi dan tingkatan energi yang rendah, maka selisih
energi ialah - . Selisih ini konstan
untuk semua atom yang sama jenisnya. Bohr mengandaikan bahwa kuantisasi energi
radiasi Planck berlaku untuk atom-atom dan bahwa selisih energi - yang konstan ini menjelaskan mengapa radiasi
yang dipancarkan oleh suatu unsur tertentu selalu mempunyai perangkat frekuensi
(panjang gelombang) yang sama; yakni
ialah tingkatan energi yang tinggi dan tingkatan energi yang rendah, maka selisih
energi ialah - . Selisih ini konstan
untuk semua atom yang sama jenisnya. Bohr mengandaikan bahwa kuantisasi energi
radiasi Planck berlaku untuk atom-atom dan bahwa selisih energi - yang konstan ini menjelaskan mengapa radiasi
yang dipancarkan oleh suatu unsur tertentu selalu mempunyai perangkat frekuensi
(panjang gelombang) yang sama; yakni - =
Energi yang diserap atau dipancarkan atom
akibat perpindahan electron adalah energy cahaya sehingga
= hv
Berarti nilai v setara dengan , maka v dapat dihitung dari atau sebaliknya. Persamaan
Rydberg dapat dipakai untuk menghitung panjang gelombang sinar yang diserap
atau yang dipancarkan, sehingga :
, maka v dapat dihitung dari atau sebaliknya. Persamaan
Rydberg dapat dipakai untuk menghitung panjang gelombang sinar yang diserap
atau yang dipancarkan, sehingga : = hv = h
Maka apabila digabungkan didapat persamaan
baru, yaitu :
= hcR= A
Dengan A = hcR= 2,18 x 10-18 J
Gambar : Penyerapan dan pemancaran cahaya
dan kondisi dari frekuensi Bohr.
Dengan menggunakan
model planet, Bohr menggabungkan persamaan-persamaan fisika klasik untuk
menghitung jari-jari teoretis lintasan elektron, dan selisih energi elektron
dalam lintasan-lintasan yang berlainan. Ia mengembangkan suatu persamaan yang
menghubungkan frekuensi suatu garis dalam spektrum hidrogen dengan energi yang
dipancarkan bila elektron itu jatuh dari tingkatan energi tinggi ke energi yang
rendah.
v = =
=
Dalam rumus ini, v
adalah frekuensi emisi; m dan e masing-masing ialah massa dan muatan elektron;
Z adalah banyaknya proton dalam inti; dan h ialah tetapan Planck. Lambang n
adalah bilangan kuantum utama, dan menyatakan pada tingkatan energi utama mana
elektron itu berada. Harga n adalah bilangan bulat 1,2,3,4 dan sebagainya.
Untuk suatu transisi elektron, ialah bilangan untuk tingkatan energi rendah
ke mana elektron itu jatuh, dan bilangan untuk tingkatan energi tinggi
darimana elektron itu jatuh.
ialah bilangan untuk tingkatan energi rendah
ke mana elektron itu jatuh, dan bilangan untuk tingkatan energi tinggi
darimana elektron itu jatuh.
1. Aplikasi Teori Atom Bohr
Niels Bohr
adalah seorang ilmuwan berkebangsaan Denmark yang menjelaskan spektrum garis.
Model atom Bohr menunjukkan bahwa elektron-elektron didalam atom berada didalam
garis-garis lingkaran (orbit) dengan tingkat energi yang berbeda mengelilingi
inti (seperti planet-planet yang sedang mengorbit mengelilingi Matahari). Bohr
menggunakan istilah tingkat energi (atau kulit) untuk menggambarkan garis-garis
lingkaran dengan energi yang berbeda.
Pada umumnya,
elektron akan menempati tingkat energi yang disebut keadaan dasar. Namun,
elektron tersebut dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu
tingkat atau kulit dengan kestabilan lebih rendah dengan cara menyerap energi.
Keadaan dengan energi lebih tinggi atau kurang stabil ini disebut keadaan
tereksitasi. Setelah tereksitasi, elektron tersebut dapat kembali ke keadaan
dasarnya dengan melepaskan energi yang telah diserapnya dan inilah penjelasan
tentang darimana garis spektrum tersebut berasal.
Kadang-kadang
energi yang dilepaskan oleh elektron menempati sebagian dari spektrum elektromagnetik
(kisaran panjang gelombang energi) yang dapat diamati dalam bentuk sinar
tampak. Sedikit variasi pada jumlah energi ini dapat terlihat sebagai sinar
warna yang berbeda.
2. Kelemahan
Teori Atom Bohr
Keberhasilan
teori Bohr terletak dalam kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam
spektrum atom hidrogen. Salah satu penemuan pada waktu itu adalah sekumpulan
garis-garis halus, terutama jika atom-atom yang tereksitasi diletakkan dalam
medan magnet. Yaitu beberapa garis utama yang ditemukan saling berdekatan.
Struktur yang halus dalam spektrum hidrogen ini dijelaskan melalui modifikasi
teori Bohr, tetapi teori ini tidak pernah berhasil memberikan spektrum atom
selain hidrogen.
Selain itu,
model atom Bohr tidak memiliki dasar pembenaran dalam kuantisasi momentum sudut
elektron yang hanya bernilai kelipatan dari , mengapa bukan kelipatan dari atau , dan sebagainya. Keterbatasan lain dari model
atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan cara-cara atom berikatan membentuk
molekul yang stabil dengan kombinasi tertentu dari atom-atom penyusunnya.
, mengapa bukan kelipatan dari atau , dan sebagainya. Keterbatasan lain dari model
atom Bohr adalah tidak dapat menjelaskan cara-cara atom berikatan membentuk
molekul yang stabil dengan kombinasi tertentu dari atom-atom penyusunnya.
Demikian pula mengenai
anggapan dasar bahwa suatu elektron dalam atom
terletak pada suatu jarak tertentu dari inti dan bergerak mengitari inti
pada lintasannya dengan suatu kecepatan tertentu pula. Hal ini kemudian
ditunjukkan oleh Heisenberg bahwa tidak mungkin untuk menentukan secara
serentak posisi dan momentum suatu partikel sobatomik dengan tepat. Berdasarkan
kekurangan dan keterbatasan tersebut, para ahli peneliti melalui usaha-usaha
bekesinambungan dan berkelanjutan memperbaiki model struktur atom yang
dikemukakan Bohr dengan menggunakan konsep-konsep secara mekanika kuantum.
F. Teori
Atom Mekanika Gelombang
Model atom Bohr tidak
dapat menjelaskan pengamatan-pengamatan yang dilakukan pada atom yang lebih
kompleks, sehingga dikembangkanlah satu model struktur atom yang lebih rumit
dengan penalaran matematika tinggi yaitu model mekasnika kuantum. Teori Bohr memberikan
perumusan untuk memperoleh tingkat energi diskret untuk atom atau ion tingkat
satu, tetapi tidak dapat menjelaskan asal mula kuantisasi energi.
Penjelasan mendasar
dikembangkan pada tahun 1926 oleh Schrodinger melalui suatu analogi dengan
teori vibrasi (getaran), yang dibentuk kuantisasinya sudah dikenal baik. Satu
langkah kunci ialah pengakuan oleh De Broglie bahwa dualisme gelombang partikel
yang diperkenalkan oleh Einstein untuk mendeskripsikan foton, sama dengan sifat
partikel material seperti elektron.
1. Gelombang
De Broglie
Pada tahun 1905,
Einstein membuat kejelasan mengenai sifat cahaya yang telah dipertanyakan
selama seabad. Newton mengajukan bahwa cahaya mempunyai sifat seperti
sekumpulan partikel, yaitu yang
terdiri dari aliran partikel yang berenergi. Teori lain dikemukakan oleh
Huygens yang menyatakan bahwa cahaya terdiri dari gelombang energi.
Untuk memilih
satu dari kedua teori itu diperlukan pengukuran yang akurat dari kecepatan
cahaya dalam ruang hampa dan dalam bermacam-macam medium. Berdasarkan teori
Newton, cahaya akan bergerak lebih cepat
dalam medium yang lebih rapat, sedangkan menurut Huygens kecepatan akan lebih lambat. Pengukuran kecepatan
cahaya yang akurat membuktikan bahwa memang kecepatan cahaya berkurang dalam media yang lebih rapat.
Jadi, model gelombang dapat diterima.
Dan bersamaan
dengan ini pula diterima bahwa materi dan energi adalah dua sifat alam yang
berbeda nyata dan diatur oleh hukum-hukum yang berbeda pula. Tetapi untuk
menjelaskan efek fotolistrik, Einstein menganggap bahwa foton cahaya bersifat
partikel. Dengan demikian, timbullah gagasan baru bahwa cahaya mempunyai dua macam sifat sebagai gelombang dan
sebagai partikel.
Pada tahun 1924,
ahli fisika Perancis Louis de Broglie, mengeluarkan pernyataan yang mengejutkan
berkenaan dengan sifat cahaya dan materi: “Tidak
hanya cahaya yang memperlihatkan sifat-sifat partikel, tetapi partikel-partikel
kecilpun pada saat tertentu dapat memperlihatkan sifat-sifat gelombang”.
Usulan De
Broglie dibuktikan pada tahun 1927, melalui percobaan yang akhirnya mengarah
pada pengembangan mikroskop elektron. Pemberian De Broglie mengenai gelombang
materi (partikel) dijelaskan secara matematik. Panjang gelombang De Broglie
yang dikaitkan dengan partikel berhubungan dengan momentum partikel, p, dan konstanta Planck, h. (Momentum adalah hasil kali antara
massa, m dengan kecepatan, v).
λ = =
=
ket:
·
Panjang gelombang (λ) = meter (m)
·
Massa (m) = Kg
·
Kecepatan (v) =
·
Konstanta Planck (h) = 6,626 x 10-34
Kg
m2 s-2
De Broglie menunjukkan dengan teori relativitas
bahwa hubungan yang tepat sama terdapat diantara panjang gelombang dan momentum
suatu foton. Dengan demikian De Broglie mengajukan suatu generalisasi dimana
setiap partikel yang bergerak dengan momentum linear p memiliki sifat seperti
gelombang λ = yang terasosiasi dengan partikel tersebut.
yang terasosiasi dengan partikel tersebut.
Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan
kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat
gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat partikel berbentuk
suara.
2. Prinsip
Ketakpastian Heisenberg
Dalam fisika klasik,
partikel memiliki posisi dan momenta yang jelas dan mengikuti lintasan yang
pasti. Akan tetapi, pada skala atomik posisi dan momenta tidak dapat ditentukan
dengan presisi disebabkan Prinsip Ketakpastian yang dinyatakan oleh Werner Heisenberg
pada tahun 1927.
Ia menemukan bahwa
metoda eksperimen apa saja yang digunakan untuk menentukan posisi dan momentum
suatu obyek yang bergerak dapat menyebabkan perubahan baik dalam posisi atau
momentum atau keduanya dan karenanya memasukkan suatu unsur ketidaktentuan
kedalam pengukuran itu.
Heisenberg
mengembangkan persamaan-persamaan matematika untuk menunjukkan bahwa tak ada metode eksperimen yang dapat
dirancang untuk mengukur dengan serempak posisi maupun momentum secara cermat
dari suatu obyek.
3. Persamaan
Schrodinger
Kajian De broglie
memberikan sifat seperti gelombang untuk elektron-elektron di dalam atom, dan
prinsip ketakpastian memperlihatkan bahwa lintasan elektron secara terperinci
tak dapat ditentukan. Dengan demikian, kita harus menanganinya dari segi
probabilitas elektron yang memiliki posisi dan momenta tertentu.
Gagasan ini digabungkan
dalam persamaan dasar mekanika kuantum, yaitu persamaan Schrodinger yang
ditemukan oleh fisikiawan Austria Erwin
Schrodinger pada tahun 1925. Schrodinger merupakan seorang pakar yang dihormati
dalam hal teori vibrasi dan kuantisasi gelombang tegak yang berkaitan.
Schrodinger menyatakan “bahwa elektron
dalam atom dapat diperlakukan sebagai gelombang materi, gerakannya dapat
disamakan dengan gerakan gelombang”.Dan harus dideskripsikan dengan fungsi
gelombang yang memiliki satu nilai pada setiap posisi di dalam ruang.
Nilai fungsi gelombang
dalam pada setiap posisi mendeskripsikan misalnya, tinggi gelombang air atau
amplitudo gelombang elektromagnetik klasik. Fungsi gelombang ini dilambangkan
dengan huruf Yunani ψ(psi) dan ψ (x, y, z) ialah “tinggi” gelombang itu pada
titik didalam ruang yang didefinisikan oleh satu set koordinat Cartesius (x, y,
z). Solusi bergantung waktu dari persamaan ini yang disebut keadaan stasioner hanya terjadi untuk
nilai diskret tertentu dari energi yang diskret dan dengan demikian kuantisasi
energi merupakan konsekuensi logis dari persamaan schrodinger.
Suatu fungsi gelombang
seperti halnya gelombang elektromagnetik dapat bernilai positif didaerah tertentu disebut memiliki fasa positif didaerah-daerah
tersebut. Dan nilai negatif didaerah lain disebut fasa negatif. Titik-titik pada saat fungsi gelombang melewati
posisi 0 dan berubah tanda disebut simpul, sama halnya seperti model senar
gitar untuk gelombang tegak. Solusi untuk persamaan schrodinger memungkinkan
untuk lebih dari satu nilai energi. Solusi yang berkaitan dengan energi
terendah disebut keadaan dasar dan solusi untuk energi yang lebih tinggi
dinamakan keadaan tereksitasi. Adapun bentuk persamaan Schrodinger tersebut
yaitu:
x,y
dan z
Y m ђ E V |
=
Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang = massa = h/2p dimana h = konstanta plank dan p=3,14 = Energi total = Energi potensial |
Bentuk ini lebih sering digunakan karena energi dan medan potensial sistem
fisika umumnya hanya bergantung pada posisi. Perhitungan- perhitungan yang
didasarkan pada persamaan Schrodinger untuk menentukan posisi dan energi
elektron dalam atom adalah sukar dan berkepanjangan.
Perhitungan yang telah dilakukan hanya memuaskan untuk atom hidrogen dan
ion-ion satu elektron. Untuk atom dengan nomor atom besar yakni dengan banyak
proton dan elektron antaraksi elektrostatika antara elektron satu dengan yang
lain serta dengan inti atom menyebabkan pemecahan persamaan itu menjadi lebih
sukar.
Setelah sejumlah aproksimasi yang masuk akal dimasukkan kedalam
perhitungan, hasilnya menunjukkan bahwa elektron-elektron dalam atom kompleks
menghuni posisi-posisi yang serupa dengan yang dihuni oleh sebuah elektron
dalam sebuah atom hidrogen. Oleh karena itu, gagasan yang berlaku untuk
hidrogen digunakan juga untuk memberikan elektron dalam semua atom.
Pada teori atom mekanika kuantum,
untuk menggambarkan posisi elektron digunakan bilangan-bilangan kuantum. Daerah
kemungkinan elektron berada disebut orbital. Orbital memiliki bentuk yang
berbeda-beda. Untuk memahami bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital
perhatikan uraian berikut:
a.
Bilangan kuantum utama (n
Adalah bilangan kuantum yang
menyatakan tingkat energi orbital ata kulit atom. Orbital-orbital dengan nilai
bilangan kuantum yang sama berada pada kulit yang sama. Kulit atom dinyatakan
dengan lambing K,L,M,N dan seterusnya.Bilangan kuantum ini hanya mempunyai
nilai positif dan bilangan bulat bukan nol, n = 1,2,3,4,....
Nomor Kulit
|
Kulit
|
Jumlah elektron max (2n)2
|
(n=1)
|
K
|
2(1)2
= 2
|
(n=2)
|
L
|
2(2)2
= 8
|
(n=3)
|
M
|
2(3)2
= 18
|
(n=4)
|
N
|
2(4)2
= 32
|
b.
Bilangan kuantum azimut (l)
Adalah bilangan kuantum yang
menyatakan disubkulit mana elektron beredar
Bilangan ini tidak pernah negatif
dan tidak lebih besar dari n-1 (n adalah bilangan kuantum utama).
Nilai l = 0 sampai dengan (n-1)
Untuk n = 1
nilai l = 0
Untuk n = 2
nilai l = 0 dan 1
Untuk n = 3
nilai l = 0, 1 dan 2, dan seterusnya.
Bilangan kuantum azimuth juga
menyatakan bentuk orbital. Adapun bentuk orbitalnya dinyatakan dengan huruf s,
p, d, dan f, masing-masing untuk nilai l = 0,1,2,3,4 dan seterusnya.
Orbital dengan nilai l = 0 disebut orbital s,
Orbital dengan nilai l = 1 disebut orbital p,
Orbital dengan nilai l = 2 disebut orbital d,
Orbital dengan nilai l = 3 disebut orbital p,
Orbital dengan nilai l = 4 disebut orbital f, dan
seterusnya
c.
Bilangan kuantum magnetik (m)
Bilangan kuantum magnetik menyatakan
orientasi orbital orbital dalam ruang. Bilangan kuantum magnetic dapat
mempunyai nilai semua bilangan bulat mulai dari –l sampai dengan +l, termasauk nol.
Nilai
m = -l, 0 dan +l
Untuk l = 0,
nilai m =0
Untuk l = 1,
nilai m = -1, 0 dan +1
Untuk l = 2, nilai
m = -2, -1, 0, +1 dan +2 dan seterusnya.
Banyaknya nilai m yang diperbolehkan
untuk suatu subkulit menentukan jumlah orbital dalam subkulit itu, dimana
setiap nilai m menyatakan satu orbital.
Subkulit s (
l = 0), ada nilai m, yaitu m=0, berarti subkulit s terdiri dari 1 orbital.
Subkulit p ( l = 1), ada 3 nilai m, yaitu m= -1, 0,
dan +1, berarti subkulit p terdiri dari
3 orbital.
Subkulit d ( l = 2), ada 5 nilai m, yaitu m=-2, -1, 0,
+1, dan +2, berarti subkulit d terdiri
dari 5 orbital.
Subkulit f ( l = 3 ), ada 7 nilai m, yaitu m=-3, -2,
-1, 0, +1, +2, dan +3, berarti subkulit
d terdiri dari 7 orbital.
Subkulit
|
Nilai (m)
|
orbital
|
Elektron
maksimum
|
s
|
0
|
1
|
1
|
p
|
-1,0,+1
|
3
|
6
|
d
|
-2,-1, 0,
+1, +2
|
5
|
10
|
f
|
-3, -2,-1,
0 +1, +2, +3
|
7
|
14
|
d.
Bilangan kuantum spin
Saat model atom mekanika
kuantum pertama kali di umumkan, bilangan kuantum tidak mengikutsertakan bilangan
kuantum spin. Dimasukkannya bilangan kuantum spin berawal dari percobaan Stern- Gerlach. Logam perak
(Ag) di uapkan dalam oven,
lalu di tembakkan dengan batuan cahaya ke medan magnet melewati
suatu celah. Ternyata, cahaya tersebut terpecah menjadi 2 bagian. Hal ini
menunjukkan bahwa elektron dalam atom mempunyai sifat seperti
magnet, yaitu mempunyai 2 kutub. Arah rotasi elektron akhrinya di
nyatakan dalam bilangan kuantum spin. Kedua nilai s tersebut berkaitan
dengan arah rotasi yang searah atau berlawanan dengan arah jarum jam. Untuk tiap
subkulit hanya boleh terdapat 2 elektron, satu elektron dengan spin + dan yang lainnya dengan spin -
dan yang lainnya dengan spin -
G. Konfigurasi
Elektron
Suatu
atom melakukan ikatan antar sesama unsure dalam membentuk senyawa agar bisa
mencapai kesetimbangan (jumlah elektron terluar sama dengan delapan(octet),
seperti unsur pada gas mulia.Untuk mempermudahkan dalam menentukan ikatan yang
terjadi antara unsur maka dibuatlah konfigurasi electron. Hal ini bertujuan
untuk mengetahui jumlah electron terluarnya (valensi). Dalam suatu atom
biasanya mempunyai tingkatan-tingkatan energy atom yang disebut dengan orbital. Suatu atom mempunyai beberapa orbital, yaitu
s, p,d, dan f tetapi yang terisi elektron hanya sebagian sesuai dengan jumlah
elektronnya. Susunan elektron dalam atom disebut konfigurasi elektron, yaitu
penyebaran elektron dalam orbital-orbital atom. Pengisian orbital tersebut
mengikuti aturan yang disebut prinsip aufbau dimana elektron-elektron dalam
atom sedapat mungkin memiliki energi terendah. Oleh sebab itu pengisian
elektron harus dimulai dari orbital terendah menuju ke tingkat yang lebih
tinggi tingkat energinya. Diperlukan tiga ketentuan, yaitu aturan (n+l),
prinsip larangan pauli, dan aturan hund.
a.
Aturan (n+l)
Tingkat energi
orbital tidak hanya di tentukan oleh nilai n, tetapi juga l. jadi urutan
orbital menurut kenaikan tingkat energinya bergantung pada nilai (n+l).
makin besar nilai nya makin besar tingkat energinya. Namun aturan ini terdapat
penyimpangan dalam orbital d dan f, karena terdapat orbital yang belum stabil,
dan untuk mencapai kesetabilan dilakukan pemindahan satu elektron dari orbital
tinggi kedalam orbital yang lebih
rendah.
b.
Prinsip ekslusif
Pauli
Dalam
sebuah atom, tidak boleh ada dua elektron yang mempunyai ke-empat bilangan
kuantum (n,l,m,s) yang sama. Maka setiap orbital hanya dapat berisi 2 elektron
dengan spin (arah putar) yang berlawanan.[13]
c. Aturan Hund
Pada orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama,
elektron-elektron menempati orbital secara sendiri-sendiri sebelum menempati
secara berpasangan
Berikut ini adalah
contoh dari beberapa unsur dan konfigurasi elekronnya.
BAB III
KESIMPULAN
1. Atom
merupakan partikel yang sangat kecil. Atom tersusun atas 3 partikel utama sub
atom yang terdiri atas proton (bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan)
yang terletak pada inti atom dan elekton (bermuatan negatif) yang bergerak
bebas dan mengelilingi inti atom.
2. Spektrum
merupakan hasil yang diperoleh bila suatu berkas energy radiasi dibagi-bagi
kedalam panjang-panjang gelombang komponennya.Berdasarkan bentuknya spectrum
dibagi 2, yaitu : spectrum kontinou
dan spectrum diskontinou. Spektrum
kontinou adalah spectrum sinar yang mengandung semua jenis gelombang yang ada
didaerah tertentu, sehingga terlihat seperti sambung-menyambung dan tidak ada
bagian yang kosong, contohnya Pelangi. Spektrum diskontinou adalah spectrum
yang hanya mengandung gelombang tertentu, sehingga terdapat daerah kosong.
Spektrum jenis ini terbagi dua, yakni: spectrum
emisi dan spectrum absorpsi
3. Besarnya
energy yang dikandung dalam electron atom hydrogen adalah En = -
4. Model
atom Bohr menunjukkan bahwa elektron-elektron didalam atom berada didalam
garis-garis lingkaran (orbit) dengan tingkat energi yang berbeda mengelilingi
inti.
5. Model
atom mekanika gelombang (model atom modern) menyatakan bahwa electron tidak
dapat dipastikan keberadannya, hanya dapat ditentukan kebolehjadian terbesar
electron berada(orbital).
6. konfigurasi
elektron, yaitu penyebaran elektron dalam orbital-orbital atom. Pengisian
orbital tersebut mengikuti aturan yang disebut prinsip aufbau dimana
elektron-elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki energi terendah.
DAFTAR PUSTAKA
Chang, Raymod.2003.Kimia Dasar (konsep konsep
inti)..Jakarta:Erlangga
Goldberg,
David.2005.Kimia untuk Pemula.
Jakarta:Erlangga
Hadyana,
Pudjaatmaka.1980.Kimia untuk Universitas,
Keenan, Kleinfelter,Wood.Jakarta:Erlangga
Oxtoby.
Prinsip-prinsip Kimia Modern.Jakarta:Erlangga
Ralph,
Petrucci. Kimia Dasar.1986.Jakarta:Erlangga
Sudarmo,
Unggul.2007.Kimia SMA 1.Jakarta:Phibeta
Suminar, Achmadi.1991.Ikatan Kimia.Bandung:ITB
Syukri S.1999. Kimia
Dasar I. Bandung:ITB
Post a Comment