Halaman
12Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X1.Berapakah massa atom relatif karbon? Diketahui isotopl2C massanya 12 sma dengan kelimpahan 98,9%, isotop13C massanya 13,0 sma dengan kelimpahan 1,1%.2.Diketahui isotop 121Sb massanya 121 sma dengankelimpahan 57,3%, isotop 123Sb massanya 123 sma danAr Sb= 121,60. Berapakah kelimpahan 123Sb?Tes Kompetensi SubbabDKerjakanlah di dalam buku latihan.E. StrukturAtomPerkembangan pemahaman struktur atom sejalan dengan awalperkembangan ilmu Kimia modern. Ilmuwan pertama yang membangunmodel (struktur) atom adalah John Dalton, kemudian disempurnakansecara bertahap oleh J.J. Thomson, Rutherford, dan Niels Bohr.1. Model Atom DaltonTeori atom Dalton didasarkan pada pengukuran kuantitatif reaksi-reaksi kimia. Dalton menghasilkan beberapa postulat sebagai berikut.1.Materi tersusun atas partikel-partikel sangat padat dan kecil yangtidak dapat dipecah-pecah lagi. Partikel itu dinamakan atom.2.Atom-atom suatu unsur identik dalam segala hal, tetapi berbedadengan atom-atom unsur lain.3.Dalam reaksi kimia, terjadi penggabungan atau pemisahan danpenataan ulang atom-atom dari satu komposisi ke komposisi lain.4.Atom dapat bergabung dengan atom lain membentuk suatu molekuldengan perbandingan sederhana.Kesimpulan dari model atom Dalton, yaitu unsur terdiri atas atom-atom yang sama dalam segala hal, baik bentuk, ukuran, dan massanya,tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain. Dengan kata lain, atomadalah partikel terkecil suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur itu.2. Model Atom ThomsonBerdasarkan fakta bahwa elektron merupakan partikel dasarpenyusun materi, mendorong Thomson membangun suatu model atomuntuk menyempurnakan teori atom Dalton sebab model atom Daltontidak menunjukkan adanya sifat-sifat listrik.Menurut Thomson, atom mengandung elektron yang bermuatannegatif dan elektron-elektron ini tersebar merata di dalam seluruh atom.Atomnya sendiri diasumsikan berupa bola pejal yang bermuatan positif.Jika model atom Thomson ini digambarkan dalam bentuk tiga dimensiakan mirip kue onde, bijih wijen menyatakan elektron dan ondemenyatakan bentuk atom. Gambar 1.11 menunjukkan model atomThomson. Jika model atom Thomson dibelah dua maka elektron-elektrondi dalam atom akan tampak seperti bijih jambu batu yang tersebar meratadi dalam jambu.3. Model Atom RutherfordRutherford melakukan percobaan penembakan lempeng emas yangsangat tipis dengan partikel alfa yang diemisikan oleh unsur radioaktif.Data hasil percobaan menunjukkan bahwa sebagian besar dari partikelGambar 1.10Model atom dan molekul DaltonAtomMolekulBola bermuatan positifElektron bermuatan negatifGambar 1.11Model atom Thomson
13Struktur Atomalfa dapat melewati lempeng emas, tetapi hanya sebagian kecil partikelalfa yang dipantulkan kembali. Gambar 1.12 menunjukkan diagramhamburan partikel alfa.Lempeng emasPlat timbalSumber partikel alfaKotak timbalTabir seng sulfidaGambar 1.12Partikel menumbuk tabir Zn, kilatcahaya diamati melalui mikroskop.Sebagian besar partikel alfaditeruskan oleh lempeng emas tanpapembelokan, hanya beberapapartikel yang dipantulkan dengansudut lebih besar dari 90°.Dari modifikasi model atom di bawahini, yang merupakan model atomThomson adalah....A.D.B.E.C.PembahasanModel atom Thomson menyerupaibola pejal yang bermuatan positif,dan elektron menyebar merata (E).Ebtanas 1995–1996Mahir MenjawabBerdasarkan data itu, Rutherford menyimpulkan bahwa volume atomsebagian besar berupa ruang kosong. Ini ditunjukkan oleh banyaknyapartikel alfa yang dapat melewati lempeng emas. Adanya partikel alfayang dipantulkan akibat bertumbukan dengan suatu partikel yang sangatkeras dengan ukuran sangat kecil. Rutherford menamakan partikel itusebagai inti atom. Oleh karena partikel alfa bermuatan positif maka intiatom harus bermuatan positif. Jika inti atom bermuatan negatif makaakan terjadi tarik menarik antara inti atom dan partikel alfa.Berdasarkan percobaan tersebut, Rutherford menyusun suatu modelatom (perhatikan Gambar 1.13) untuk menyempurnakan model atomThomson. Model yang dikembangkan oleh Rutherford adalah sebagaiberikut.1.Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif dan elektron-elektron yang bermuatan negatif.2.Sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong yang massanyaterpusat pada inti atom.3.Oleh karena atom bersifat netral maka jumlah muatan positif harussama dengan jumlah muatan negatif.4.Di dalam atom, elektron-elektron bermuatan negatif selalu bergerakmengelilingi inti atom.Berdasarkan model atom Rutherford, temukanlah di mana letak proton, neutron,dan elektron di dalam atom. Gambarkanlah oleh Anda.Kegiatan InkuiriRuang kosongLintasan e–ElektronIntiKelemahan Model Atom RutherfordSeperti halnya model atom pendahulunya, teori atom Rutherfordmemiliki kelemahan. Kelemahan utama terletak pada pergerakan elektrondalam mengelilingi inti atom.Gambar 1.13Model atom Rutherford
14Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XMenurut Hukum Fisika Klasik dari Maxwell, jika suatu partikel yangbermuatan listrik bergerak melingkar akan mengemisikan energinyadalam bentuk cahaya yang mengakibatkan percepatan partikel semakinberkurang dan akhirnya diam. Dengan demikian, jika elektron yangbermuatan negatif bergerak melingkar (mengelilingi inti bermuatanpositif) maka akan kehilangan energinya sehingga gerakan elektron akanberkurang, yang akhirnya akan jatuh ke inti. Gambar 1.14 menunjukkanmodel atom Rutherford menurut teori Maxwell.Jadi, menurut Hukum Fisika Klasik, model atom Rutherford tidakstabil sebab elektron akan kehilangan energinya dan akan jatuh ke inti,pada akhirnya atom akan musnah. Akan tetapi, faktanya atom stabil.SekilasKimiaRutherford menyimpulkanbahwa struktur atom terdiri ataselektron yang melingkarmengelilingi inti.Sumber: www.th. physik.uni-frankfurtErnest Rutherford(1871-1937)Gambar 1.14Model atom Rutherford menurutteori MaxwellGambar 1.15Model atom Bohr menyempurnakanmodel atom Rutherford dalam halkedudukan elektron di sekelilinginti atom.Analisis Data Percobaan RutherfordFakta apakah yang dijadikan dasar kesimpulan oleh Rutherford bahwa inti atomberukuran sangat kecil?JawabKesimpulan Rutherford didasarkan pada fakta bahwa dari sejumlah besar partikelalfa, hanya sebagian kecil yang dipantulkan. Hal ini menunjukkan bahwa ukuraninti atom sangat kecil.Contoh 1.64.Model Atom BohrPada 1913, pakar fisika Denmark, Niels Bohr menyatakan bahwakegagalan model atom Rutherford dapat disempurnakan denganmenerapkan Teori Kuantum dari Planck.Model atom Bohr dinyatakan dalam bentuk empat postulat berkaitandengan pergerakan elektron, yaitu sebagai berikut.1.Dalam mengelilingi inti atom, elektron berada pada kulit (lintasan)tertentu. Kulit ini merupakan gerakan stasioner (menetap) darielektron dalam mengelilingi inti atom dengan jarak tertentu.2.Selama elektron berada pada lintasan stasioner tertentu, energi elektrontetap sehingga tidak ada energi yang diemisikan atau diserap.3.Elektron dapat beralih dari satu kulit ke kulit lain. Pada peralihanini, besarnya energi yang terlibat sama dengan persamaan Planck,ΔE = h.4.Lintasan stasioner elektron memiliki momentum sudut. Besarnyamomentum sudut adalah kelipatan dari nh/2π, dengan n adalahbilangan kuantum dan h adalah tetapan Planck.Kulit atau lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom dilambangkandengan n = 1, n = 2, n = 3, dan seterusnya. Lambang ini dinamakan bilangankuantum. Model atom Bohr ditunjukkan pada Gambar 1.15. Huruf K, L, M,dan seterusnya digunakan untuk menyatakan lintasan elektron dalammengelilingi inti atom. Lintasan dengan n = 1 disebut kulit K, lintasandengan n = 2 disebut kulit L, dan seterusnya.
15Struktur AtomTabel 1.3Lambang Kulit Elektron Atom BohrKulit ke-1234LambangKL MNEnergi Keadaan Dasar dan TereksitasiSuatu atom dikatakan memiliki energi terendah atau stabil jikaelektronnya berada pada keadaan dasar. Keadaan dasar untuk atomhidrogen adalah jika elektronnya berada pada kulit, n = 1. Keadaan dimana n > 1 bagi atom hidrogen dinyatakan tidak stabil, keadaan inidisebut keadaan tereksitasi. Keadaan ini terjadi apabila atom hidrogenmenyerap energi sebesar (Δn)hv. Pada keadaan tereksitasi, elektron yangkembali ke kulit semula disertai emisi energi sebesar (Δn)hv. Ketikaelektron kembali ke kulit yang lebih rendah akan terbentuk suatuspektrum. Perhatikan Gambar 1.16.Gagasan Bohr tentang elektron mengelilingi inti atom dalam kulit-kulit tertentu serupa dengan sistem tata surya kita, mudah dipahami.Oleh karena itu, model atom Bohr dapat diterima pada waktu itu.Gambar 1.16Keadaan transisi elektronketika elektron dari keadaantereksitasi dan kembali ke keadaandasar, disertai emisi energi dalambentuk radiasi cahaya menghasilkanspektrum.cahayaKata Kunci•Bilangan kuantum•Eksitasi•Keadaan dasar•Lintasan elektronPeralihan Tingkat Energi Elektron Menurut Model Atom Bohr1.Gambarkan peralihan tingkat energi elektron atom hidrogen dari keadaan dasarke tingkat energi n= 3. Berapakah energi yang diserap oleh atom hidrogen?2.Gambarkan peralihan tingkat energi elektron atom hidrogen dari keadaantereksitasi dengan n= 2 ke keadaan dasar. Berapakah energi yang dipancarkanoleh atom hidrogen?Jawab1.Atom hidrogen pada keadaan dasar memiliki bilangan kuantum, n = 1. Jika beralihke tingkat energi n = 3 maka atom hidrogen menyerap energi sebesar 2 hv.2.Peralihan tingkat energi dari keadaan tereksitasi (n=2) ke keadaan dasar (n=1)akan diemisikan energi sebesar hv.Contoh 1.7n =3n =2n =1n =3n =2n =1SekilasKimiaMatahariMaha besar Tuhan yang telahmenciptakan Matahari yangmerupakan sumber energi bagisetiap makhluk hidup.Cahaya Matahari ini terdiri atassemua spektrum cahaya. Gas padapermukaan Matahari menghasilkancahaya Matahari dengan temperaturkira-kira 5.500°C (sekitar 10.000°F).Pada bagian ini, elektron dalamatom didorong ke kulit yang lebihtinggi dan mengeluarkan cahayabegitu kembali ke keadaan dasar.Sumber:Jendela IPTEK: Materi, 19971.Gambarkan secara visual model atom karbon danmodel atom besi menurut model atom Dalton.2.Gambarkan model atom Thomson jika dibelah duadan tunjukkan bagian elektron-elektronnya.3.Uraikan persamaan dan perbedaan model atom Bohrdengan model atom Rutherford.4.Uraikan kemiripan model atom Bohr dengan sistemtata surya kita. Matahari dan planet-planet mewakiliapa dalam atom Bohr? Jelaskan.Tes Kompetensi SubbabE5.Apakah kecepatan elektron dalam mengelilingi intiselalu tetap atau berubah-ubah? Jelaskan.6.Atom hidrogen menyerap sejumlah energi hinggaelektronnya beralih dari keadaan dasar ke keadaantereksitasi (n=4), berapakah energi yang diserap?Gambarkan.Kerjakanlah di dalam buku latihan.