Senin, 18 Maret 2013

STRUKTUR ATOM



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 :





∑ = 2 (n)2
 


Keterangan :
         =  jumlah maksimum electron
n          =  nomor kulit
 

 





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