STRUKTUR ATOM A. PENGERTIAN DASAR 1. Partikel dasar : partikel-partikel pembentuk atom yang terdiri dari elektron, proton den neutron. 1. Proton : partikel pembentuk atom yang mempunyai massa sama dengan satu sma (amu) dan bermuatan +1. 2. Neutron : partikel pembentuk atom yang bermassa satu sma (amu) dan netral. 3. Elektron : partikel pembentuk atom yang tidak mempunyai massa dan bermuatan -1. 2. Nukleus : Inti atom yang bermuatan positif, terdiri dari proton den neutron. A 3. Notasi unsur : z A dengan X : tanda atom (unsur) Z : nomor atom = jumlah elektron (e) = jumlah proton (p) A : bilangan massa = jumlah proton + neutron Pada atom netral, berlaku: jumlah elektron = jumlah proton. Contoh : 1. Tentukan jumlah elektron, proton den neutron dari unsur 56 26 Fe! Jawab : Jumlah elektron = jumlah proton = nomor atom = 26 Jumlah neutron = bilangan massa - nomor atom = 56-26 = 30 2. Berikan notasi unsur X, jika diketahui jumlah neutron = 14 dan jumlah elektron = 13! Jawab : Nomor atom = jumlah elektron = 13 Bilangan massa = jumlah proton + neutron = 13 + 14 = 27 Jadi notasi unsurnya: 27 13 X
4. Atom tak netral : atom yang bermuatan listrik karena kelebihan atau kekurangan elektron bila dibandingkan dengan atom netralnya. Atom bermuatan positif bila kekurangan elektron, disebut kation. Atom bermuatan negatif bila kelebihan elektron, disebut anion. Contoh: - Na + : kation dengan kekurangan 1 elektron - Mg 2- : kation dengan kekurangan 2 elektron - Cl - : anion dengan kelebihan 1 elektron - O 2 : anion dengan kelebihan 2 elektron 5. Isotop : unsur yang nomor atomnya sama, tetapi berbeda bilangan massanya. Contoh: Isotop oksigen: 16 8 O ; 17 8 O ; 18 8 O 6. Isobar : unsur yang bilangan massanya sama, tetapi berbeda nomor atomnya. Contoh: 59 27 CO dengan 59 28 Ni 7. Isoton : unsur dengan jumlah neutron yang sama. Contoh: 13 6 C dengan 14 7 N 8. Iso elektron: atom/ion dengan jumlah elektron yang sama. Contoh: Na + dengan Mg 2+ K + dengan Ar B. MODEL ATOM 1. MODEL ATOM JOHN DALTON - atom adalah bagian terkecil suatu unsur - atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, terbagi lagi, atau diubah menjadi zat lain - atom-atom suatu unsur adalah same dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom dari unsur lain - reaksi kimia merupakan proses penggabungan atau pemisahan atom dari unsur-unsur yang terlihat
Kelemahan teori atom Dalton: tidak dapat membedakan pengertian atom den molekul. Dan atom ternyata bukan partikel yang terkecil. 2.MODEL ATOM J.J. THOMPSON - atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis - jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral 3. MODEL ATOM RUTHERFORD - atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan muatan positif yang massanya merupakan massa atom tersebut - elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti tersebut - banyaknya elektron dalam atom sama dengan banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai dengan nomor atomnya 4. MODEL ATOM BOHR - elektron-elektron dalam mengelilingi inti berada pada tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi - elektron dapat berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam dengan memancarkan energi, atau sebaliknya C. BILANGAN KUANTUM Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan 4 bilangan kuantum. 1. Bilangan kuantum utama (n): mewujudkan lintasan elektron dalam atom. n mempunyai harga 1, 2, 3,... - n = 1 sesuai dengan kulit K - n = 2 sesuai dengan kulit L
- n = 3 sesuai dengan kulit M - dan seterusnya Tiap kulit atau setiap tingkat energi ditempati oleh sejumlah elektron. Jumlah elektron maksimmm yang dapat menempati tingkat energi itu harus memenuhi rumus Pauli = 2n 2. Contoh: kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum= 2 x 4 2 elektron = 32 elektron 2. Bilangan kuantum azimuth (l) : menunjukkan sub kulit dimana elektron itu bergerak sekaligus menunjukkan sub kulit yang merupakan penyusun suatu kulit. Bilangan kuantum azimuth mempunyai harga dari 0 sampai dengan (n- 1). n = 1 ; l = 0 ; sesuai kulit K n = 2 ; l = 0, 1 ; sesuai kulit L n = 3 ; l = 0, 1, 2 ; sesuai kulit M n = 4 ; l = 0, 1, 2, 3 ; sesuai kulit N dan seterusnya Sub kulit yang harganya berbeda-beda ini diberi nama khusus: l = 0 ; sesuai sub kulit s (s = sharp) l = 1 ; sesuai sub kulit p (p = principle) l = 2 ; sesuai sub kulit d (d = diffuse) l = 3 ; sesuai sub kulit f (f = fundamental) 3. Bilangan kuantum magnetik (m): mewujudkan adanya satu atau beberapa tingkatan energi di dalam satu sub kulit. Bilangan kuantum magnetik (m) mempunyai harga (-l) sampai harga (+l). Untuk: l = 0 (sub kulit s), harga m = 0 (mempunyai 1 orbital) l = 1 (sub kulit p), harga m = -1, O, +1 (mempunyai 3 orbital) l = 2 (sub kulit d), harga m = -2, -1, O, +1, +2 (mempunyai 5 orbital)
l = 3 (sub kwit f), harga m = -3, -2, O, +1, +2, +3 (mempunyai 7 orbital) 4. Bilangan kuantum spin (s): menunjukkan arah perputaran elektron pada sumbunya. Dalam satu orbital, maksimum dapat beredar 2 elektron dan kedua elektron ini berputar melalui sumbu dengan arah yang berlawanan, dan masing-masing diberi harga spin +1/2 atau -1/2. Pertanyaan: Bagaimana menyatakan keempat bilangan kuantum dari elektron 3s 1? Jawab: Keempat bilangan kuantum dari kedudukan elektron 3s 1 dapat dinyatakan sebagai, n= 3 ; l = 0 ; m = 0 ; s = +1/2 ; atau -1/2 D. KONFIGURASI ELEKTRON Dalam setiap atom telah tersedia orbital-orbital, akan tetapi belum tentu semua orbital ini terisi penuh. Bagaimanakah pengisian elektron dalam orbital-orbital tersebut? Pengisian elektron dalam orbital-orbital memenuhi beberapa peraturan. antara lain: 1. Prinsip Aufbau : elektron-elektron mulai mengisi orbital dengan tingkat energi terendah dan seterusnya. Orbital yang memenuhi tingkat energi yang paling rendah adalah 1s dilanjutkan dengan 2s, 2p, 3s, 3p, dan seterusnya dan untuk mempermudah dibuat diagram sebagai berikut:
Contoh pengisian elektron-elektron dalam orbital beberapa unsur: Atom H : mempunyai 1 elektron, konfigurasinya 1s 1 Atom C : mempunyai 6 elektron, konfigurasinya 1s 2 2s 2 2p 2 Atom K : mempunyai 19 elektron, konfigurasinya 1s 2 2s 2 2p 6 3S 2 3p 6 4s 1 2. Prinsip Pauli : tidak mungkin di dalam atom terdapat 2 elektron dengan keempat bilangan kuantum yang sama. Hal ini berarti, bila ada dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth dan magnetik yang sama, maka bilangan kuantum spinnya harus berlawanan. 3. Prinsip Hund : cara pengisian elektron dalam orbital pada suatu sub kulit ialah bahwa elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron sebelum masing-masing orbital terisi dengan sebuah elektron. Contoh: - Atom C dengan nomor atom 6, berarti memiliki 6 elektron dan cara Pengisian orbitalnya adalah:
Berdasarkan prinsip Hund, maka 1 elektron dari lintasan 2s akan berpindah ke lintasan 2pz, sehingga sekarang ada 4 elektron yang tidak berpasangan. Oleh karena itu agar semua orbitalnya penuh, maka atom karbon berikatan dengan unsur yang dapat memberikan 4 elektron. Sehingga di alam terdapat senyawa CH 4 atau CCl 4, tetapi tidak terdapat senyawa CCl 3 atau CCl 5