Mata
Pelajaran : Kimia
Kelas / Semester : X / 1
Materi Pokok : Struktur atom dan perkembangan teori atom
Alokasi waktu : 4 jam pelajaran
Standar Kompetensi
: Memahami struktur atom, sifat-sifat periodik
unsur, dan ikatan kimia
A. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR
Kompetensi
Dasar : Memahami struktur atom berdasarkan teori atom
Bohr, sifat-sifat unsur massa atom relatif, dan sifat-sifat periodik unsur
dalam tabel periodik, serta menyadari keteraturannya melalui pemahaman
konfigurasi elektron
Indikator :
1. Menjelaskan perkembangan teori atom untuk
menunjukkan kelemahan dan kelebihan masing-masing teori.
2. Menentukan partikel dasar penyusun atom.
3. Mengklasifikasikan unsur ke dalam isotop,
isobar, dan isoton.
4. Menentukan konfigurasi elektron dan
elektron valensi.
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti pelajaran, peserta didik
mampu :
1. Menjelaskan teori atom John Dalton dan
menunjukkan kelemahan dan kelebihannya.
2. Menjelaskan teori atom J.J Thompson dan
menunjukkan kelemahan dan kelebihannya.
3. Menjelaskan teori atom E. Rutherford dan
menunjukkan kelemahan dan kelebihannya.
4. Menjelaskan teori atom Niels Bohr dan menunjukkan
kelemahan dan kelebihannya.
5. Menjelaskan teori atom mekanika gelombang.
6. Menentukan partikel dasar penyusun atom.
7. Mengklasifikasikan unsur ke dalam isotop,
isobar, dan isoton.
8. Menentukan konfigurasi elektron dan
elektron valensi.
C. MATERI PEMBELAJARAN
1.
Perkembangan model atom
a.
Model atom John
Dalton
Masa modern kimia diawali sejak proposal John
Dalton tentang teori atom dalam bukunya “New system of chemical philosophy”
1808. Jauh sebelum Dalton sebenarnya
beberapa teori telah diajukan oleh ilmuwan Yunani Leucippos yang dilanjutkan
oleh Democritos pada abad ketiga sebelum Masehi.
Pada tahun 1808, John Dalton seorang ahli kimia
bangsa Inggris mengemukakan gagasannya
tentang atom :
Ø Atom
merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.
Ø Atom
suatu unsur yang sama mempunyai bobot yang sama, sedang unsur yang
berbeda atomnya akan
berbeda pula, yang
berarti mempunyai bobot berbeda.
Ø Senyawa
dikatakan sebagai hasil dari penggabungan atom-atom yang tidak sama
dengan perbandingan bobot
yang proporsional dengan bobot atom yang bergabung itu.
Ø Reaksi kimia
hanya melibatkan piñata ulangan atom-atom
sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.
Kata atom
sebenarnya berasal dari bahasa Latin atomos, yang berarti tidak
terbelahkan.
b. Model atom J.J Thompson
Penemuan elektron
atas jasa J.J Thomson dan R. Millikan pada tahun-tahun pertama abad ke-20
memberikan bukti ketidaksempurnaan model
atom Dalton. J.J
Thomson merinci model
atom Dalton yang mengemukakan, bahwa di dalam atom
terdapat elektron-elektron yang tersebar secara merata dalam “bola” bermuatan
positip. Keadaannya mirip roti kismis. Kismis (diumpamakan sebagai elektron)
tersebar dalam seluruh bagian dari roti (diumpamakan sebagai bola bermuatan
positip).
c.
Struktur atom
Menjelang abad
ke-19 dengan ditemukan
adanya elektron dan gejala
radioaktivitas, maka atom bukan lagi partikel yang tidak dapat
dibagi-bagi lagi, melainkan atom itu mengandung sejumlah partikel sub- atomik.
Partikel-partikel utama yang dimaksud ialah elektron, proton, dan netron.
1)
Elektron
Bila suatu muatan
listrik dilewatkan melalui tabung Geisler yang berisi gas
dengan tekanan sangat
rendah, maka akan
diemisikan seberkas sinar dari katoda.
Sinar ini biasa disebut sinar katoda yang ditemukan oleh
Plucker (1859) dan diteliti oleh Hittorf (1869) dan William Crookes
(1879 – 1885).
Sinar ini bergerak lurus
meninggalkan katoda dengan kecepatan tinggi dan dapat menimbulkan bayangan
kabur bila diberi tabir, dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan
listrik.
Thomson (1897) berhasil menentukan
harga perbandingan e/m, yaitu perbandingan muatan listrik
dengan massa. Akhirnya
Stoney (1874) memberikan nama partikel itu sebagai elektron
yang selalu dikandung oleh semua materi dengan harga e/m yang sama. Harga e/m
yang terbesar dimiliki oleh atom hidrogen. Diperoleh harga e = 1,602 x
10-19 C dan m = 9,11 x 10-34 g.
2)
Proton
Oleh karena
elektron merupakan penyusun
atom yang bermuatan negatip,
berarti materi harus mengandung penyusun lain yang bermuatan positip. Hal ini
dibuktikan oleh Goldstein (1886) dan Wien yang juga disebut sinar terusan atau sinar
kanal. Partikel positip ini terjadi karena tabrakan antara partkel gas
dalam tabung dengan elektron berenergi besar yang bergerak dari katoda ke anoda
dalam tabung gas.
Diperoleh hasil,
bahwa harga e/m
untuk sinar terusan
hidrogen lebih besar dari e/m untuk elektron. Dari sini dipostulatkan, bahwa H+ adalah suatu partikel dasar
atom yang besar muatannya sama dengan
muatan elektron tetapi tandanya berlawanan :
e/m electron = 1,76
x 108 Coulomb/g
e/m ion H+ =
96520/1,008 Coulomb/g
3)
Netron
Rutherford (1920)
meramalkan bahwa kemungkinan
besar di dalam inti terdapat
partikel dasar yang tidak bermuatan. Akan tetapi karena netralnya, maka
partikel ini sukar dideteksi. Selanjutnya tahun 1932 James
Chadwick dapat menemukan
netron. Dengan demikian maka
partikel elektron, proton
dan netron merupakan penyusun
dasar suatu materi.
d. Model atom Rutherford
Rutherford mengajukan teori
atomnya, yaitu:
Ø Sebagian
besar atom berupa ruang kosong, sehingga semua massa atom terpusat pada inti
atom yang sangat kecil.
Ø Atom
disusun dari: inti atom yang bermuatan positip dan elektron-elektron yang
bermuatan negatif yang
mengelilingi inti atom.
Ø Seluruh
proton terpusat di dalam inti atom.
Ø Banyaknya
proton di dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom,
sehingga atom bersifat netral.
Dari teorinya,
Rutherford memodelkan atom
sebagaimana pada sistem tata
surya, yaitu elektron-elektron bergerak mengelilingi inti atom seperti
planet-planet mengitari matahari. Sebagai contoh, atom hidrogen mempunyai inti
yang bermuatan +1, maka muatan ini diimbangi oleh 1 elektron yang mengitari
inti.
Satu kelemahan dari postulat
Rutherford adalah selama elektron bergerak
dalam suatu orbit,
maka ada percepatan
menuju ke pusat, elektron ini secara kontinyu
mengemisikan radiasi dan secara berangsur- angsur akan melepaskan energi yang
akhirnya akan jatuh ke dalam inti. Hal ini adalah tidak mungkin terjadi karena
atom itu stabil lagi pula model ini tidak dapat memperoleh data dari penelitian
spektrum atom unsur- unsur.
e. Model atom Niels Bohr
Tahun 1913
Bohr mengusulkan suatu
model atom yang
dapat dijelaskan melalui spektra hidrogen. Ia menerima konsep ini
seperti yang diusulkan oleh Rutherford,akan tetapi dengan menerapkan teori
kuantum radiasi seperti yang
dikembangkan oleh Planck
dan Einstein dalam menerangkan sifat-sifat sistem planet
elektron.
Postulat Bohr berbunyi:
Ø Elektron
dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti pada orbit tertentu. Setiap orbit mempunyai tingkat energi
tertentu dan energi suatu elektron adalah tetap selama berada pada orbitnya. Elektron yang
berada pada tingkat
ini disebut tingkat
stasioner dan setiap tingkat
energi dinamakan tingkat
energi atau kulit.
Ø Emisi
dan absorpsi energi dalam bentuk radiasi hanya dapat dihasilkan jika suatu
elektron pindah dari tingkat stasioner ke tingkat lainnya.
f. Model atom mekanika gelombang
Pada tahun 1924, Louis de Broglie ahli fisika Prancis
pemenang hadiah Nobel tahun 1929, menyimpulkan bahwa elektron dalam atom
dapat dipandang sebagai
partikel dan gelombang. Yang dapat dikatakan adalah
elektron dalam atom mempunyai kebolehjadian ditemukan dalam ruang-ruang
tertentu dalam atom yang disebut
orbital. Gagasan bahwa
elektron berada dalam orbital-orbital di
seputar inti atom
merupakan model atom
yang mutakhir.
2.
Isotop, isobar, dan isoton
a.
Isotop
adalah atom yang mempunyai
nomor atom sama, tetapi nomor massa berbeda.
Contoh : isotop hydrogen,
yaitu 1H, 2H, 3H
isotop karbon, yaitu 12C, 13H,
14C
b.
Isobar
adalah atom dari unsure yang berbeda (juga memiliki nomor
atom berbeda) tetapi mempunyai nomor massa sama.
Contoh : 6He dengan
6Li
14C dengan 14N
c.
Isoton
adalah atom dari unsure yang
berbeda (juga memiliki nomor atom berbeda) tetapi jumlah neutronnya sama.
Contoh : 14N dengan
15O
12C dengan 14O
3.
Konfigurasi
Elektron
Sesuai model
atom Bohr, bahwa electron dalam atom berada pada tingkat energy tertentu.
Tingkat energy disebut kulit atom dan bilangan kuantum disimbolkan n. jumlah
electron maksimum pada kulit berbeda-beda yang dirumuskan sebagai berikut :
|
|||
|
|||
4.
Elektron
valensi
Electron valensi menunjukkan
jumlah electron pada kulit terluar suatu atom netral. Cara menentukan electron
valensi dapat dilakukan dengan menuliskan konfigurasi electron. Jumlah electron
pada kulit yang paling luar adalah electron valensinya.
Contoh :
Atom
|
Jumlah electron tiap kulit
|
Jumlah kulit
|
Elektron valensi
|
|||
K
|
L
|
M
|
N
|
|||
3Li
|
2
|
1
|
2
|
1
|
||
13Al
|
2
|
8
|
3
|
3
|
3
|