Struktur Atom dan Tabel Periodik

(1)

1

STRUKTUR ATOM DAN TABEL

(2)

1. TEORI ATOM

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

“ Semua materi terdiri dari zat yang sangat kecil, berupa partikel yang tidak dapat dibagi lagi

(3)

4

Teori Atom Dalton (1808)

Kimia modern diawali dengan Teori Atom Dalton

• Semua materi terdiri dari partikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom

• Atom dari unsur yang sama identik (massa, sifat kimia dan ukuran)

• Senyawa terdiri dari atom-atom dari unsur yang berbeda yang bergabung dengan

perbandingan bilangan bulat yang sederhana

(4)

• Hukum Perbandingan Tetap ( J. Proust, 1799)

• Hukum Kelipatan Perbandingan

• Hukum Kekekalan Massa (Lavoiseir, 1774)

(5)

6

Namun...

Mulai tahun 1850 – abad 21

serangkaian penelitian menemukan

partikel subatomik :

• Elektron

• Proton

• Neutron

(6)

(7)

8

Tabung Sinar Katoda

a. “Gas discharge tubes” a. “Gas discharge tubes”

b. Pembelokan sinar

(8)

J.J.Thomson (1856 – 1940). Ahli fisika dari Inggris yang mendapatkan Penghargaan Nobel pada tahun 1906

untuk menemukan elektron

(9)

10

Robert Andrew Milikan (1868 – 1953). Ahli fisika dari Amerika yang mendapatkan Penghargaan Nobel di

bidang fisika pada tahun 1923 untuk menemukan muatan elektron

(10)

RADIOAKTIVITAS

Antoine Becquerel (1852 – 1908) Ahli

fisika dari Prancis yang mendapatkan Penghargaan Nobel

di bidang fisika pada tahun 1903 untuk menemukan

(11)

12

Proton

dan

(12)

Setelah menemukan elektron,

J.J. Thomson

mengajukan Model Atom, yang dikenal dengan Model Atom

Thompson - Roti Kismis. Elektron (kismis) tersebar di

dalam badan atom yang bermuatan

(13)

14

Ernest Rutherford (1871 – 1937). Ahli fisika dari New Zealand yang mendapatkan Penghargaan Nobel di bidang kimia pada tahun 1908 untuk menemukan

(14)

Rutherford mengusulkan bahwa seluruh muatan positif atom terpusat di inti atom (nukleus) yang

menjadi pusat massa atom. Partikel yang bermuatan positif dalam nukleus disebut proton.

Penelitian yang lain menemukan massa proton = 1,67262 x 10-24 g

(15)

(16)

Penemuan Rutherford meninggalkan satu masalah...

Perbandingan jumlah proton H dan He  1 : 2

namun...

Perbandingan massa H dan He  1 : 4

(17)

18

Penelitian Chadwick (1932), menemukan partikel yang bermuatan netral dengan massa hampir

sama dengan proton 

NEUTRON

H mengandung 1 proton

He mengandung 2 proton dan 2 neutron maka...

(18)

Proton dan neutron

terpaketkan dalam

inti atom dengan

ukuran yang sangat

kecil.

kecil. Elektron Elektron bagaikan awan yang

bagaikan awan yang

mengelilingi nukleus.

(19)

20

3. Nomor Atom, Nomor Massa dan Isotop

A

X

Z

X = Lambang unsur

Z = nomor atom (= jumlah proton)

(20)

4. Teori Kuantum (Max Planck, 1900)

•Planck mengatakan : Atom dan molekul

dapat menyerap atau mengemisikan energi dengan jumlah yang terdiskritkan.

•Satuan terkecil dari energi tersebut disebut

kuantum

•Energi yang diserap atau diemisikan dalam

(21)

22

• Setiap kuantum memiliki energi sebesar 

E = h.

_

E = energi (J)

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



= frekuensi radiasi (s-1)

(22)

Sifat Gelombang

(rambatan energi)

_{(panjang gelombang) = Jarak antara 2 bukit}

(atau lembah)

 (frekuensi) = jumlah getaran perdetik

(23)

24

Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik : emisi atau transmisi energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik

(24)

(25)

26

TEORI ATOM

(26)

(27)

28

Spektrum Emisi

Spektrum emisi : spektrum garis atau kontinu dari radiasi yang diemisikan oleh suatu zat

Spektrum garis: emisi cahaya dengan panjang gelombang tertentu  Spektrum emisi atom

Spektrum kontinu: emisi cahaya dengan panjang gelombang yang berkelanjutan 

(28)

(29)

30

(30)

(31)

32

• Elektron berputar dalam jalur orbit

• Elektron tunggal atom hidrogen hanya dapat berada pada orbit-orbit tertentu yang memiliki energi tertentu

(32)

(33)

(34)

(35)

38

BILANGAN KUANTUM

Dalam mekanika kuantum, tiga bilangan kuantum

diperlukan untuk menggambarkan distribusi elektron dalam suatu atom, yaitu :

1. Bilangan Kuantum Utama (n)

2. Bilangan Kuantum Momentum Sudut (l)

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)

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

Bilangan kuantum yang ke empat :

4. Bilangan kuantum spin (s),

(36)

Menunjukkan …

• Tingkat energi suatu orbital.

• Jarak rata-rata suatu elektron dengan inti atom

• n = 1,2,3, …

n = 1 2 3 4 ... Kulit K L M N ...

(37)

40

(38)

Orbital s

(39)

42

Bilangan Kuantum Magnetik , m

Menggambarkan …

Arah orientasi ruang orbital,

Pada sub kulit l, maka nilai m yang mungkin :

-l, (-l + 1),…,0,…,(+l –1), +l

Pada sub kulit s, l = 0  m = 0

(tidak punya arah orientasi ruang) Pada sub kulit p, l = 1  m = -1, 0, +1

(punya 3 orbital dengan arah orientasi

(40)

Bilangan Kuantum Spin , s

s = 1/2 _{s = - 1/2}

(41)

44

(42)

(43)

46

Orbital-orbital Atom

Orbital s

Orbital d

(44)

(45)

48

(46)

(47)

50

Prinsip Larangan Pauli

Dua buah elektron tidak mungkin memilki empat bilangan kuantum yang sama keempat-empatnya

Dari tiga kemungkinan konfigurasi elektron He di bawah ini, mana yang benar ? Berapakah empat bilangan

kuantum untuk masing-masing elektron ?

He

(48)

Paramagnetik dan Diamagnetik

Zat Paramagnetik  Dipengaruhi medan magnet (ada

(49)

52

Aturan Hund

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

(50)

Prinsip Aufbau (“membangun”)

Elektron mengisi orbil atom satu demi satu dimulai dari orbital dengan energi yang lebih rendah terlebih dahulu

Kestabilan penuh – Kestabilan setengah penuh

Silahkan Saudara buat konfigurasi ₂₄Cr dan ₂₉Cu !

24Cr [Ar] 4s1 3d5

29Cu [Ar] 4s1 3d10

(51)

54

(52)

Tabel Periodik

Lavoisier ( 1789)  26 unsur

1870  60 unsur

Sekarang  114 unsur

(53)

56

• Logam  kilap, dapat ditempa, penghantar panas dan listrik, membentuk senyawa dengan oksigen yang

bersifat basa

Mulanya, unsur dibagi jadi dua kelompok besar :

• Nonlogam  tidak mempunyai sifat khas, tidak menghantar panas dan listrik (kecuali grafit) dan

(54)

Triade Dobereiner ( 1817)

Menemukan tiga unsur dengan kemiripan sifat dan ada hubungannya dengan massa atom relatif, seperti :

Litium Kalsium Klor

Natrium Stronsium Brom

Kalium Barium Yod

(55)

58

Hukum Oktaf Newlands (1865)

John Newlands menemukan hubungan lain antara sifat unsur dan massa atom relatifnya….

Jika ia menyusun unsur berdasarkan kenaikkan Ar, maka

setiap unsur kedelapan mempunyai sifat mirip dengan unsur yang pertama  Hukum Oktaf

(sama halnya dengan oktaf dalam nada musik)

Li Be B C N O F

Na Mg Al Si P S Cl

(56)

Mendeleyev dan Meyer (1868)

Menyempurnakan susunan unsur Newlands dengan menyelidiki lebih detil sifat fisika dan kimia dari

unsur-unsur yang sudah ditemukan.

Beberapa perbaikannya antara lain :

1. Selisih Ar dua unsur berurutan sekurang-kurangnya dua satuan

2. Unsur-unsur transisi disediakan jalur khusus

(57)

60

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

5. Tanpa eksperimen mengubah valensi boron dan aluminium dari 2 menjadi 3

(58)

Keuntungan dari daftar Mendeleyef dalam memahami sifat unsur :

1. Sifat kimia dan fisika unsur dalam satu golongan berubah secara teratur.

2. Valensi tertinggi yang dapat dicapai unsur sama dengan nomor golongan.

3. Sifat Li mirip dengan Mg. Sifat Be mirip dengan Al. Sifat B mirip dengan Si. Kemiripan ini dikenal sebagai

hubungan diagonal.

4. Mendeleyey meramal sifat unsur-unsur yang belum ditemukan

(59)

62

Tabel Periodik Modern

1. Daftar ini disusun berdasarkan konfigurasi elektron

2. Unsur dalam suatu jalutr vertikal mempunyai struktur elektron terluar yang sama oleh karena itu mempunyai sifat kimia yang mirip. Jalur ini disebut “golongan”.

(60)

Tabel Periodik Modern

(61)

64

(62)

Sifat Periodik

1. Jari-jari Atom

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

Jari -jari atom

berkisar :

70 A

o

s/d 290 A

o

(63)

66

Variations in atomic and ionic radii in the periodic table.

Value are in picometers

(64)

(65)

68

2. Energi ionisasi

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

X_(g) _ X+

(g) + e

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

(66)

(67)

(68)

3. Afinitas elektron

Afinitas elektron (EA) adalah jumlah energi yang

Dikeluarkan karena penambahan elektron pada atom gas

atau ion dalam keadaan dasar.

X_(g) + e- _ X -(g)

(69)