Kegiatan Belajar 1 :
Teori Atom Elektron
a. Tujuan kegiatan pembelajaran 1
1) Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan struktur atom elektron.
2) Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan pengertian dari atom.
3) Mahasiswa mampu memahami Proton, Elektron dan Netron sebagai suatu partikel penyusun atom.
b. Uraian Materi 1
Teori Elektron dikemukakan oleh Democretos (460 – 370 SM), yang mengatakan: “Jika suatu benda/Zat (padat, cair, gas) dibagi-bagi menjadi bagian
yang terkecil dan bagian tersebut masih memiliki sifat asalnya disebutmolekul”.
Kemudian jika molekul tersebut terus dibagi-bagi menjadi bagian yang sangat kecil sekali, dan bagian tersebut tidak memiliki sifat asalnya, disebut atom.
Atom berasal dari kata Yunani yang berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi. A = tidak, sedangkan tomos = dibagi-bagi.
Jadi Atom adalah bagian yang terkecil dari suatu molekul yang tidak dapat dibagi-bagi lagi menurut reaksi kimia biasa.
Sedangkan molekul adalah bagian yang terkecil dari suatu benda yang masih memiliki sifat asalnya.
Bagian-bagian Atom
Semua material terdiri dari molekul, dan molekul juga terdiri dari atom. Atom mempunyai suatu inti dengan elektron yang beredar disekitarnya. Inti atom terdiri dari kutub positif (proton) dan negatif (elektron). Kebanyakan atom dikenal hanya memiliki proton dan elektron. Elektron memiliki muatan listrik negatif (-), sedangkan proton memiliki muatan positif (+). Netron tidak memiliki muatan listrik atau netral. Muatan listrik negatif yang dimiliki oleh elektron seimbang dengan muatan listrik positif yang dimiliki oleh proton. Hal ini dikenal sebagai ikatan elektron.
Gambar 1. Partikel penyusun atom
Proton adalah partikel penyusun atom yang bermuatan positip Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan negatip Netron adalah partikel penyusun atom yang tidak bermuatan (netral)
Sebuah atom dikatakan netral apabila jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom tersebut.
Atom netral jika diambil/dikurangi satu atau lebih elektronnya, maka atom tersebut tidak berkesetimbang (netral) lagi, karena kekurangan elektron. Atom yang kekurangan elektron akan bermuatan positip, disebut Ion Positip.
Atom netral jika ditambahkan satu atau lebih elektronnya, maka atom tersebut tidak berkesetimbang (netral) lagi, karena kelebihan elektron. Atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatip, disebut Ion Negatip
Elektron bebas = Elektron Valensi adalah elektron-elektron yang berada pada lintasan kulit atom terluar.
Elektron Bebas
Elektron yang berada di luar ikatan, dapat beredar bebas dari aplikasi gaya
dari garis edar pada atom yang lain. Elektron bebas berpindah satu atom ke atom berikutnya, disitulah arus elektron diproduksi. Ini adalah prinsip dasar dari kelistrikan.
Gambar 2. Perpindahan Elektron Bebas
Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu:
neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom, proton dan neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip, sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatip mengelilingi inti. Elektron-elektron ini tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model Bohr dari bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah silikon dan germanium.
Seperti ditunjukkan pada Gambar, atom silikon mempunyai elektron yang mengorbit (mengelilingi inti) sebanyak 14 dan atom germanium mempunyai 32 elektron. Pada atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.602 -19 C dan muatan sebuah proton adalah: + 1.602 -19 C.
Elektron yang menempati lapisan terluar disebut sebagai elektron valensi.
Atom silikon dan germanium masing mempunyai empat elektron valensi. Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga dengan atom tetra-valent (bervalensi empat).
Gambar 3. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium
Empat elektron valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap elektron valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari atom-atom yang bersebelahan. Struktur kisi-kisi kristal silikon murni dapat digambarkan secara dua dimensi pada Gambar 4 guna memudahkan pembahasan.
Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur kristal, namun bisa saja elektron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah konduksi apabila diberikan energi panas. Bila energi panas tersebut cukup kuat untuk memisahkan elektron dari ikatan kovalen maka elektron tersebut menjadi bebas atau disebut dengan elektron bebas.
Pada suhu ruang terdapat kurang lebih 1.5 x 10 10 elektron bebas dalam 1 cm 3 bahan silikon murni (intrinsik) dan 2.5 x 10 13 elektron bebas pada germanium.
Semakin besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah elektron bebas yang keluar dari ikatan kovalen, dengan kata lain konduktivitas bahan meningkat.
c. Rangkuman 1
♦ Suatu atom terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron.
♦ Pada atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan jumlah proton dalam inti.
♦ Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.602 -19 C dan muatan sebuah proton adalah: + 1.602 -19 C.
♦ Elektron bebas berpindah satu atom ke atom berikutnya, disitulah arus elektron diproduksi. Ini adalah prinsip dasar dari kelistrikan.
d. Tugas 1
Carilah beberapa contoh semikonduktor bervalensi tiga!
e. Tes formatif 1
1) Jelaskan pengertian dari Atom!
2) Apa arti dari elektron valensi?
3) Apa yang dimaksud dengan elektron ? 4) Apa yang dimaksud dengan electron bebas !
