Halaman
Struktur Atom SMA Jilid 11Bab 1STRUKTUR ATOMPada pelajaran bab pertama ini akan dipelajari tentang perkembanganteori atom, notasi unsur, Isotop, isobar, dan isoton.Gambar 1.1 Teori Atom Rutherford.Sumber: Ensiklopedia Iptek
KIMIA SMA Jilid 12Bab 1Struktur AtomKonsep atom pertama kali dikemukakan oleh Demo-critus. Atom berasal dari kata atomos (dalam bahasa Yunania = tidak, tomos = dibagi), jadi atom merupakan partikel yangsudah tidak dapat dibagi lagi. Menurut Dalton konsep atomDemocritus ini tidak bertentangan dengan Hukum KekekalanMassa dan Hukum Kekekalan Energi, sehingga Dalton mem-buat teori tentang atom yang salah satunya adalah materitersusun atas partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagilagi. Tetapi konsep atom Dalton belum memuaskan parailmuwan pada masa itu. Ditemukannya elektron, proton, neu-tron, dan radioaktivitas menyebabkan timbulnya teori barutentang atom. Mulai dari teori atom Thomson, Rutherford,Bohr, dan Mekanika Kuantum.Di kelas X akan dipelajari perkembangan teori atomdari teori atom Dalton sampai teori atom Bohr. Teori atomMekanika Kuantum akan dipelajari di kelas XI.Tujuan Pembelajaran:Setelah belajar materi ini kamu diharapkan mampu:1. membandingkan perkembangan teori atom mulai dari teori atom Dalton sampaiteori atom Niels Bohr.2. menuliskan lambang unsur.3. menjelaskan perbedaan isotop, isobar, dan isoton.
Struktur Atom SMA Jilid 131. Teori Atom DaltonBerdasarkan pemikiran bahwa konsep atomDemocritus sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa(berbunyi: massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama)dan Hukum Perbandingan Tetap (berbunyi: perbandinganmassa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap dantertentu), maka John Dalton tahun 1803 merumuskan teoriatom sebagai berikut.a. Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yangdisebut atom.b. Atom-atom penyusun unsur bersifat identik (sama dansejenis).c. Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsurlain.d. Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih denganperbandingan tetap dan tertentu.e. Pada reaksi kimia terjadi penataulangan atom-atomyang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena pemisahanatom-atom dalam senyawa untuk kemudian bergabungkembali membentuk senyawa baru.Dalam perkembangannya tidak semua teori atomDalton benar, karena pada tahun 1897 J.J.Thomson mene-mukan partikel bermuatan listrik negatif yang kemudiandisebut elektron. Tahun 1886 Eugene Goldstein menemu-kan partikel bermuatan listrik positif yang kemudian disebutproton. Dan tahun 1932 James Chadwick berhasil mene-mukan neutron.Salah satu hipotesis Dalton adalah reaksi kimia dapatterjadi karena penggabungan atom-atom atau pemisahangabungan atom. Misalnya, logam natrium bersifat netraldan reaktif dengan air dan dapat menimbulkan ledakan.Jika logam natrium direaksikan dengan gas klorin yang ber-sifat racun dan berbau merangsang, maka akan dihasilkanA. Perkembangan Teori AtomGambar 1.2 Materi tersusunatas partikel-partikel terkecilyang disebut atom.
KIMIA SMA Jilid 14NaCl yang tidak reaktif terhadap air, tidak beracun, dantidak berbau merangsang seperti logam natrium dan gasklorin.Karena ada banyak hal yang tidak dapat diterangkanoleh teori atom Dalton, maka para ilmuwan terdorong untukmelakukan penyelidikan lebih lanjut tentang rahasia atom.2. Teori Atom ThomsonSetelah tahun 1897 Joseph John Thomson berhasilmembuktikan dengan tabung sinar katode bahwa sinarkatode adalah berkas partikel yang bermuatan negatif(berkas elektron) yang ada pada setiap materi maka tahun1898 J.J.Thomson membuat suatu teori atom. MenurutThomson, atom berbentuk bulat di mana muatan listrikpositif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan olehelektron-elektron yang berada di antara muatan positif.Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butirankismis dalam roti, maka Teori Atom Thomson juga seringdikenal Teori Atom Roti Kismis.Gambar 1.4 Tabung sinar katode denganmedan listrik yang tegak lurus dengan arah sinarkatode dan medan magnetik luar. Lambang U dan S menandakankutub utara dan selatan magnet. Sinar katode akan menumbuk ujung tabungdi A dengan adanya medan listrik, di C dengan adanya medan listrik, dan diB di mana tidak ada medan luar atau ketika pengaruh medan listrik danmedan magnetik saling menghilangkan.Layar berfluoresensiTegangan tinggianodekatodeSumber: Kimia Dasar Konsep-konsep IntiGambar 1.3 Teori atomThomson
Struktur Atom SMA Jilid 153. Teori Atom RutherfordPada tahun 1903 Philipp Lenard melalui percobaannyamembuktikan bahwa teori atom Thomson yang menyatakanbahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atomadalah tidak benar. Hal ini mendorong Ernest Rutherford(1911) tertarik melanjutkan eksperimen Lenard. Denganbantuan kedua muridnya Hans Geiger dan Ernest Marsden,Rutherford melakukan percobaan dengan hamburan si-nar D. Partikel D bermuatan positif.Berdasarkan percobaan tersebutdisimpulkan bahwa:a. Sebagian besar ruang dalamatom adalah ruang hampa;partikel D diteruskan (panaha).b. Di dalam atom terdapat suatubagian yang sangat kecil danpadat yang disebut inti atom;partikel D dipantulkan kembalioleh inti atom (panah b).c. Muatan inti atom dan partikelD sejenis yaitu positif; seba-gian kecil partikel D dibelok-kan (panah b).Hasil percobaan tersebut menggugurkan teoriatom Thomson. Kemudian Rutherford mengajukanteori atom sebagai berikut: atom tersusun atas intiatom yang bermuatan positif sebagai pusat massadan dikelilingi elektron-elektron yang bermuatannegatif.Massa atom berpusat pada inti dan sebagianbesar volume atom merupakan ruang hampa. Atombersifat netral, karena itu jumlah muatan positif dalamatom (proton) harus sama dengan jumlah elektron.Diameter inti atom berkisar 10–15 m, sedang diameteratom berkisar 10–10 m.Teori atom Rutherford hanya mampu menjelas-kan bahwa elektron-elektron yang beredar menge-aaabbGambar 1.7 Ilustrasi yang diper-besar dari partikel D yang menembusdan dibelokkan inti atom.Sumber: Kimia Dasar Konsep-konsep IntiGambar 1.6Rancangan percobaan hamburan sinarD Rutherford.Sumber: Kimia Dasar Konsep-konsep Inti+–Gambar 1.5 Teori atomRutherfordkumparan emaspartikel emiter Dcelahlapisan sensor
KIMIA SMA Jilid 16lilingi inti atom berada dalam ruang hampa, tetapi belummampu menjelaskan distribusi elektron-elektron secarajelas.Kelemahan teori atom Rutherford:a. Tidak dapat menjelaskan bahwa atom bersifatstabil.Teori atom Rutherford berten-tangan dengan Hukum Fisika Max-well. Jika partikel bermuatan nega-tif (elektron) bergerak mengelilingipartikel bermuatan berlawanan(inti atom bermuatan positif), makaakan mengalami percepatan danmemancarkan energi berupa ge-lombang elektromagnetik. Akibat-nya energi elektron semakin ber-kurang. Jika demikian halnya ma-ka lintasan elektron akan berupaspiral.Pada suatu saat elektron tidak mampu mengim-bangi gaya tarik inti dan akhirnya elektron jatuhke inti. Sehingga atom tidak stabil padahal ke-nyataannya atom stabil.b. Tidak dapat menjelaskan bahwa spektrum atomhidrogen berupa spektrum garis (diskrit/diskon-tinu).Jika elektron berputarmengelilingi inti atomsambil memancarkanenergi, maka lintasan-nya berbentuk spiral. Iniberarti spektrum gelom-bang elektromagnetikyang dipancarkan beru-pa spektrum pita (kon-tinu) padahal kenya-taannya dengan spek-trometer atom hidrogenmenunjukkan spektrumgaris.Gambar 1.5 Spektrum cahaya bersifat kontinyu (a) spektrumatom natrium dan hidrogen bersifat diskrit. (b dan c)Sumber: Kimia Universitas Asas strukturinti atom(nukleon)elektron(e)Atomproton(p)neutron(n)Bagan 1.1Partikel penyusun atomabc
Struktur Atom SMA Jilid 174. Teori Atom BohrDiawali dari pengamatan Niels Bohrterhadap spektrum atom, adanya spektrumgaris menunjukkan bahwa elektron hanyaberedar pada lintasan-lintasan dengan ener-gi tertentu. Dengan teori Mekanika KuantumPlanck, Bohr (1913) menyampaikan 2 pos-tulat untuk menjelaskan kestabilan atom.Dua Postulat Bohr:a. Elektron mengelilingi inti atom pada lintasan tertentuyang stasioner yang disebut orbit/kulit. Walaupun elek-tron bergerak cepat tetapi elektron tidak memancarkanatau menyerap energi sehingga energi elektron konstan.Hal ini berarti elektron yang berputar mengelilingi intiatom mempunyai lintasan tetap sehingga elektron tidakjatuh ke inti.b. Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulityang lain dengan memancarkan atau menyerap energi.Energi yang dipancarkan atau diserap ketika elektronberpindah-pindah kulit disebut foton. Besarnya fotondirumuskan:E = hv = hcOEnergi yang dibawa foton ini bersifat diskrit (catu). Jikasuatu atom menyerap energi, maka energi ini digunakanelektron untuk berpindah kulit dari tingkat energi rendahke tingkat energi tinggi. Pada saat elektron kembali keposisi semula akan dipancarkan energi dengan besaryang sama. Jadi, hanya elektron pada kulit tertentudengan tingkat energi tertentu yang dapat bergerak,sehingga frekuensi cahaya yang ditimbulkan jugatertentu. Hal inilah yang digunakan untuk menjelaskanspektrum diskrit atom hidrogen.Gambar 1.8 Teori atom Bohr.Sumber: Ensiklopedi Sains dan Kehidupan