KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan
kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaiakan karya tulis ilmiah dengan judul “STRUKTUR
ATOM”. Karya tulis ilmiah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas kelompok
dalam mata kuliahan Kimia.
Atas bimbingan bapak/ibu dosen dan
saran dari teman-teman maka disusunlah karya tulis ilmiah ini. Semoga dengan
tersusunnya makalah ini diharapkan dapat berguna bagi kami semua dalam memenuhi
salah satu syarat tugas kami di perkuliahan. Karya tulis ini diharapkan bisa
bermanfaat dengan efisien dalam proses perkuliahan.
Dalam menyusun makalah ini, penulis
banyak memperoleh bantuan dari berbagai pihak, maka penulis mengucapkan terima
kasih kepada pihak-pihak yang terkait. Dalam menyusun karya tulis ini penulis
telah berusaha dengan segenap kemampuan untuk membuat karya tulis yang
sebaik-baiknya.
Sebagai pemula tentunya
masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam makalah ini, oleh karenanya kami
mengharapkan kritik dan saran agar makalah ini bisa menjadi lebih baik.
Demikianlah kata pengantar karya
tulis ini dan penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat digunakan
sebagaimana mestinya. Amin.
Makassar, 28 Agustus 2013
Penulis
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR i
DAFTAR
ISI ii
BAB I PENDAHULUAN 1
A. Latar
Belakang 1
B.
Rumusan Masalah 1
C.
Tujuan Penulisan 2
D.
Manfaat Penulisan 2
BAB II PEMBAHASAN 3
1.
Perkembangan Teori Atom 3
2.
Bilangan Kuantum 13
3.
Bentuk dan Orientasi Orbital 15
4.
Konfigurasi Elektron 17
5.
Lambang Unsur 19
6.
Isotop, Isobar, dan Isoton Suatu Unsur 21
BAB III PENUTUP 22
A.
Kesimpulan 22
B.
Saran 22
DAFTAR PUSTAKA 23
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Segala sesuatu benda dalam alam ini mempunyai unsur dan partikel
dalam penyusunannya. Suatu zat atau benda memiliki beberapa partikel dalam
menyusun dirinya, mulai dari partikel dalam ukuran makro hingga partikel yang berukuran
mikro. Dalam partikel berukuran mikro, zat-zat itu akan tersusun atas partikel
yang lebih kecil lagi sehingga pada akhirnya tidak dapat dibagi lagi. Partikel
itulah yang disebut dengan atom.
Konsep atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus. Atom
berasal dari kata atomos (dalam bahasa Yunani a = tidak, tomos
= dibagi), jadi atom merupakan partikel yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
Menurut Dalton konsep atom Democritus ini tidak bertentangan dengan Hukum
Kekekalan Massa dan Hukum Kekekalan Energi, sehingga Dalton membuat teori
tentang atom yang salah satunya adalah materi tersusun atas partikel-partikel
terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.
Tetapi konsep atom Dalton belum memuaskan para ilmuwan pada masa
itu. Ditemukannya elektron, proton, neutron, dan radioaktivitas dalam atom menyebabkan timbulnya teori baru tentang
atom. Mulai dari teori atom Thomson, Rutherford, Bohr, dan Mekanika Kuantum.
B. Rumusan Masalah
Dari latar
belakang di atas, kita bisa menentukan rumusan masalah yang akan dibahas dalam
makalah ini, yaitu :
1.
Bagaimanakah sejarah perkembangan teori ataom?
2.
Bagaimanakah menggambarkan
letak elektron-elektron dalam atom?
3.
Bagaimana cara
bentuk dan orientasi orbital?
4.
Bagaimana cara menuliskan konfigurasi elektron dari suatu atom
atau ion?
5.
Bagaimana cara menentukan
lambing suatu unsure?
6.
Bagaimana
cara
C. Tujuan Penulisan
1.
Untuk
mengetahui sejarah perkembangan teori atom
2.
Untuk
mengetahui sifat – sifat partikel dasar penyusun atom
3.
Untuk
mengetahui harga bilangan kuantum elektron
4.
Untuk
mengetahui cara menuliskan konfigurasi elektron dari suatu atom atau ion
D. Manfaat Penulisan
Adapun manfaat
dalam penulisan karya ilmiah ini, yaitu :
1.
Sebagai pedoman untuk menambah pengetahuan dalam membuat suatu
karya ilmiah.
2.
Sebagai referensi bagi penulis dalam pembuatan makalah
berikutnya.
3.
Sebagai bahan bacaan.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Perkembangan Teori Atom
Teori
atom pada awalnya dikemukakan untuk menjelaskan reaksi kimia. Teori atom ini
dimulai dengan teori atom Dalton yang menjelaskan adanya hukum kekekalan massa
dan hukum perbandingan tetap, serta mampu meramalkan adanya hukum kelipatan
perbandingan atau hukum perbandingan berganda. Berikut ini perkembangan teori
atom menurut para ahli.
1. Teori Atom Dalton
John Dalton
mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua
hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap
(hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi
akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts
menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu
tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom
sebagai berikut:
Atom
merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:
2. Teori
Atom Thomson
Berdasarkan
penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson
meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar
katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan
diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa
sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan
negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:
3. Teori Atom
Rutherford
Rutherford bersama dua orang
muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal
dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah
ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan
bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis
kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson,
yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila
dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka,
didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang
sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan
sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa
satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
4. Teori Atom
Bohr
ada tahun 1913, pakar fisika
Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui
percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil
memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti
atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori
klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat
postulat, sebagai berikut:
Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
5. Teori
Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger.
x,y dan z : Posisi dalam tiga dimensi
Y : Fungsi gelombang
m : Massa
ђ : h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
E : Energi total
V : Energi potensial
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
B. Bilangan
Kuantum
Untuk
menggambarkan letak elektron-elektron dalam atom dikenalkan istilah bilangan
kuantum. Dalam teori mekanika kuantum, dikenal empat macam
bilangan
kuantum, yaitu bilangan kuantum utama(n), bilangan kuantum azimuth(l), bilangan
kuantum magnetik(m), dan bilangan kuantum spin(s).
1. Bilangan Kuantum Utama (n)
Bilangan
kuantum utama (n) menyatakan kulit tempat orbital berada. Bilangan kuantum
utama (n) diberi nomor dari n = 1 sampai dengan n = ~
. Kulit-kulit tersebut disimbolkan dengan huruf, dimulai huruf K, L, M, N, dan
seterusnya.
Bilangan
kuantum utama (n) terkait dengan jarak rata-rata lautan elektron dari inti
(jari-jari = r). Jika nilai n semakin besar, maka jaraknya dengan inti semakin
besar pula. Bilangan kuantum utama terdiri atas orbital-orbital yang diberi
simbol s, p, d, f, g, h, i, dan seterusnya, yang kemudian dikenal dengan bilangan
kuantum azimut.
2. Bilangan Kuantum Azimut (l)
Bilangan
kuantum azimuth (l) membagi kulit menjadi orbital-orbital yang lebih kecil
(subkulit). Untuk setiap kulit n, memiliki bilangan kuantum azimuth (l) mulai l
= 0 sampai l = (n – 1). Biasanya subkulit dengan l = 1, 2, 3, …, (n – 1) diberi
simbol s, p, d, f, dan seterusnya. Bilangan kuantum azimuth (l) menggambarkan
bentuk orbital. Selain itu, pada atom yang memiliki dua elektron atau lebih
bilangan kuantum azimuth(l) juga menyatakan tingkat energi. Untuk kulit yang
sama, energi subkulit akan meningkat dengan bertambahnya nilai l. Jadi,
subkulit s memiliki tingkat energi yang terendah, diikuti subkulit p, d, f, dan
seterusnya.
Kulit
Ke
|
Orbital
|
Bilangan
Kuantum Azimut (l)
|
1
(K)
|
1s
|
0
|
2
(L)
|
2s,
2s
|
0, 1
|
3 (M)
|
3s,
3p, 3d
|
0,
1, 2
|
4
(N)
|
4s,
4p, 4d, 4f
|
0,
1, 2, 3
|
Dst
|
Dst
|
Dst
|
3. Bilangan Kuantum Magnetik (m)
Bilangan
kuantum magnetik (m) membagi bilangan kuantum azimut menjadi orbital-orbital.
Jumlah bilangan kuantum magnetik (m) untuk setiap bilangan kuantum azimut (l)
dimulai dari m = –l sampai m = +l .
Berikut
adalah hubungan antara bilangan kuantum utama, bilangan kuantum azimut dan
bilangan kuantum magnetik.
Bilangan
Kuantum Utama (n)
|
Bilangan
Kuantum Azimut (l)
|
Bilangan
Kuantum Magnetik (m)
|
Jumlah
Orbital
|
1
(K)
|
0 1s
|
0
|
1
|
2
(L)
|
0 2s
|
0
|
1
|
1 2p
|
-1 ,
0 , +1
|
3
|
|
3
(M)
|
0 3s
|
0
|
1
|
1 3p
|
-1 ,
0 , +1
|
3
|
|
2 3d
|
-2 ,
-1 , 0 , +1 , +2
|
5
|
|
4
(N)
|
0 4s
|
0
|
1
|
1 4p
|
-1 ,
0 , +1
|
3
|
|
2 4d
|
-2 ,
-1 , 0 , +1 , +2
|
5
|
|
3 4f
|
-3,-2,-1,0,+1,+2,+3
|
7
|
Dari tabel di atas dapat disimpulkan
bahwa, untuk subkulit s berjumlah orbital 1, subkulit p jumlah orbitalnya 3,
subkulit d orbitalny sebanyak 5, dan subkulit f memiliki 7 orbital.
4. Bilangan Kuantum Spin (s)
Bilangan
kuantum spin (s) menunjukkan arah putaran atau spin atau rotasi sebuah elektron
pada sumbunya. Arah rotasi elektron bisa searah jarum jam (clockwise) atau
berlawanan arah dengan jarum jam (anticlockwise). Oleh karena itu diberi nilai
± . Arah
rotasi yang searah jarum jam diberi notasi + atau simbol . Sedangkan yang berlawanan
arah dengan jarum jam diberi notasi – atau . Bilangan kuantum spin
merupakan dasar pengisian elektron dalam orbital.
Elektron-elektron
yang ada dalam atom tidak mungkin berada dalam keadaan yang sama persis antara
satu atom dengan atom lain. Keberadaan elektron dalam atom bersifat khas.
Prinsip ini dikemukakan oleh Wolfgang Pauli, 1925 (dikenal Pauli). Pauli
mengusulkan postulat bahwa sebuah elektron dapat berada dalam dua kemungkinan
keadaan yang ditandai dengan bilangan kuantum spin + ½ atau – ½, atau dengan
kata lain setiap orbital hanya dapat ditempati oleh maksimal dua elektron
dengan spin yang berbeda.
C. Bentuk dan Orientasi Orbital
1. Orbital s
Orbital
yang paling sederhana adalah orbital s. Setiap subkulit s terdiri atas 1 buah
orbital yang berisi 2 elektron. Orbital s berbentuk bola simetri yang
menunjukkan bahwa elektron memiliki kerapatan yang sama, jika jarak dari inti
atom juga sama. Semakin jauh letak elektron dari inti atom, kerapatannya
semakin rendah. Nilai bilangan kuantum utama suatu orbital memengaruhi ukuran
orbital. Semakin besar nilai bilangan kuantum utama, ukuran orbitalnya juga
semakin besar.
2. Orbital
p
Bentuk
orbital p seperti balon terpilin (cuping-dumbbell). Kepadatan elektron tidak
tersebar merata, melainkan terkonsentrasi dalam dua daerah yang terbagi sama
besar dan terletak pada dua sisi berhadapan dari inti yang terletak di tengah.
Subkulit
p terdiri atas 3 orbital, tiap orbital mempunyai bentuk yang sama. Perbedaan
ketiga orbital terletak pada arah, di mana terkonsentrasinya kepadatan
elektron. Biasanya orbital p digambarkan menggunakan satu kumpulan sumbu x, y,
dan z, sehingga diberi tanda px, py dan pz.
Pada
subkulit p ini terdapat 3 nilai m (–1, 0, +1) sehingga terdapat 3 orientasi yang
satu dan lainnya membentuk sudut 90 o. [1]
3. Orbital d
Orbital
d memiliki 5 orbital dengan bentuk yang kompleks dan orientasi yang berbeda.
Empat orbital pertama memiliki bentuk yang sama, sedangkan satu orbital
memiliki bentuk yang berbeda. Kelima orbital itu adalah dxy, dxz, dyz, dx2y2,
dan dz2.
Untuk
lebih jelas, perhatikan gambaran orbital subkulit d di bawah ini.
Setiap
orbital mempunyai 4 “lobe” kepadatan elektron. Adapun perbedaannya terletak
pada arah berkumpulnya kepadatan elektron. Sementara itu, satu orbital lagi
mempunyai bentuk berbeda, tetapi memiliki energi yang sama dengan keempat
orbital d lainnya
4. Orbital f
Orbital
f mempunyai bentuk orbital yang lebih rumit dan lebih kompleks daripada orbital
d. Setiap subkulit f mempunyai 7 orbital dengan energi yang setara.
Orbital
f (mempunyai 7 orbital) dan dikelompokan menjadi tiga kelompok, yaitu : [1]
1)
kelompok pertama : fxyz
2)
kelompok kedua : fx(z2
- y2), fy(z2 - x2),
fz(x2 - y2)
3)
kelompok ketiga : fx3,
fy3, fz3
Orbital
ini hanya digunakan untuk unsur-unsur transisi yang letaknya lebih dalam.
D. Konfigurasi
Elektron
Merupakan
susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau
struktur fisik lainnya. Sama seperti partikel elementer lainnya, elektron
patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bak-partikel
maupun bak-gelombang.
Pada penulisan konfigurasi elektron perlu dipertimbangkan tiga aturan (asas),
yaitu prinsip Aufbau, asas larangan Pauli, dan kaidah Hund.
1. Prinsip Aufbau
Elektron-elektron
dalam suatu atom berusaha untuk menempati subkulit-subkulit yang berenergi
rendah, kemudian baru ke tingkat energi yang lebih tinggi. Dengan demikian,
atom berada pada tingkat energi minimum. Inilah yang
disebut
prinsip Aufbau.
Jadi, pengisian
orbital dimulai dari orbital 1s, 2s, 2p, dan seterusnya.
Pada
gambar
dapat dilihat bahwa subkulit 3d mempunyai energi lebih tinggi daripada
subkulit 4s. Oleh karena itu, setelah 3p terisi penuh maka
elektron berikutnya akan mengisi subkulit 4s, baru kemudian akan mengisi
subkulit 3d.
2. Kaidah Hund
Untuk
menyatakan distribusi elektron-elektron pada orbital-orbital dalam suatu
subkulit, konfigurasi elektron dapat dituliskan dalam bentuk diagram orbital.
Suatu orbital dilambangkan dengan strip, sedangkan dua elektron yang menghuni
satu orbital dilambangkan dengan dua anak panah yang berlawanan arah. Jika
orbital hanya mengandung satu elektron, anak panah dituliskan mengarah ke atas.
Dalam
kaidah Hund, dikemukakan oleh Friedrich
Hund (1894 – 1968) pada tahun 1930, disebutkan bahwa elektron-elektron
dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan.
Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada
lagi orbital kosong.
Orbital kosong (tidak
mengandung elektron)
Orbital
setengah penuh (mengandung elektron yang tidak berpasangan)
Orbital
penuh (mengandung elektron berpasangan)
3. Larangan Pauli
Pada
tahun 1928, Wolfgang Pauli (1900
– 1958) mengemukakan bahwa tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh
mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. Dua elektron yang mempunyai
bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetik yang sama dalam satu orbital,
harus mempunyai spin yang berbeda. Kedua elektron tersebut berpasangan.
Setiap
orbital mampu menampung maksimum dua elektron. Untuk mengimbangi gaya
tolak-menolak di antara elektron-elektron tersebut, dua elektron dalam satu
orbital selalu berotasi dalam arah yang berlawanan.
Subkulit s (1
orbital) maksimum 2 elektron
Subkulit p (3
orbital) maksimum 6 elektron
Subkulit d (5
orbital) maksimum 10 elektron
Subkulit f (7
orbital) maksimum 14 elektron
4. Penyimpangan
Konfigurasi Elektron
Berdasarkan
eksperimen, terdapat penyimpangan konfigurasi elektron dalam pengisian
elektron. Penyimpangan pengisian elektron ditemui pada elektron yang terdapat
pada orbital subkulit d dan f.
Penyimpangan
pada orbital subkulit d dikarenakan orbital yang setengah penuh (d5)
atau penuh (d10) bersifat lebih stabil dibandingkan dengan orbital
yang hampir setengah penuh (d4) atau hampir penuh (d8
atau d9). Dengan demikian, jika elektron terluar berakhir pada d4,
d8 atau d9 tersebut, maka satu atau semua elektron pada
orbital s (yang berada pada tingkat energi yang lebih rendah dari d) pindah ke
orbital subkulit d.
Unsur
|
Teoritis
|
Kenyataan Eksperimen
|
24Cr
|
[Ar] 4s2 3d4
|
[Ar] 4s1 3d5
|
29Cu
|
[Ar] 4s2 3d9
|
[Ar] 4s1 3d10
|
5. Penulisan
Konfigurasi Elektron Pada Ion
Konfigurasi
ion positif dan negatif bergantung pada jumlah elektron yang dimiliki ion
tersebut. Atom-atom atau ion-ion yang memiliki jumlah elektron yang sama
disebut dengan isoelektronis dan
konfigurasi elektronnya sama.
Penulisan
konfigurasi elektron berlaku pada atom netral. Penulisan konfigurasi elektron
pada ion yang bermuatan pada dasarnya sama dengan penulisan konfigurasi
elektron pada atom netral.
Atom
bermuatan positif (misalnya x+) terbentuk karena atom netral
melepaskan elektron pada kulit terluarnya sebanyak x, sedangkan ion negatif
(misalnya y–) terbentuk karena menarik elektron sebanyak y. Sebagai
contoh, konfigurasi ion Na+ dengan F-. Ion Na+ dapat
terbentuk jika atom Na melepaskan satu elektronnya (pada 3s1),
sedangkan ion F- dapat terbentuk jika atom F menerima satu elektron.
Konfigurasi kedua ion itulah yang disebut dengan isoelektronis.
Penulisan
konfigurasi elektronnya hanya menambah atau mengurangi elektron yang dilepas
atau ditambah sesuai dengan aturan penulisan konfigurasi elektron. Ini berlaku
untuk semua unsur yang membentuk ion, termasuk unsur transisi.
E. Lambang Unsur
1. Nomor Atom
Nomor atom menunjukkan jumlah muatan positif dalam inti atom
(jumlah proton). Menurut Henry Moseley (1887–1915) jumlah muatan positif setiap
unsur bersifat karakteristik, jadi unsur yang berbeda akan mempunyai nomor atom
yang berbeda. Untuk jumlah muatan positif (nomor atom) diberi lambang Z.
Jika atom bersifat netral, maka jumlah muatan positif (proton)
dalam atom harus sama dengan jumlah muatan negatif (elektron). Jadi, nomor atom
= jumlah proton = jumlah elektron.
Z = np = ne
n = jumlah
2. Nomor Massa
Berdasarkan percobaan tetes minyak Millikan ditemukan bahwa
massa elektron = 9,109 x 10–28 gram. Jika 1 satuan massa atom atau
satu sma = massa 1 atom hidrogen = 1,6603 x 10–24 gram, maka:
massa 1 elektron = (9,109 x 10–28 ) / (1,6603 x 10–24) sma
= 5,49 x 10–4
sma
massa 1 elektron = sma
Berikut adalah tabel mengenai muatan dan massa partikel
proton, neutron, dan elektron.
Partikel
|
Lambang
|
Massa (g)
|
Perbandingan dengan massa proton
|
Muatan
|
|
Satuan
|
Coloumb
|
||||
proton
|
p
|
1,673x10–24
|
1
|
+1
|
1,6x10–19
|
neutron
|
n
|
1,675x10–24
|
1
|
0
|
0
|
elektron
|
e
|
9,109x10–28
|
-1
|
1,6x10–19
|
|
Atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Jadi, Massa
atom = (massa p + massa n) + massa e. Massa elektron jauh
lebih kecil dari pada massa proton dan massa neutron, maka massa elektron dapat
diabaikan. Dengan demikian:
Massa atom = massa p + massa n
Massa atom dinyatakan sebagai nomor massa dan diberi lambang A.
Jadi:
Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron
Untuk mendapatkan jumlah n dalam inti atom dengan cara:
n = A – Z
Jika X adalah lambang unsur, Z (nomor atom), dan A (nomor
massa), maka unsur X dapat dinotasikan:
Notasi
|
Unsur
|
Z
|
A
|
p
|
e
|
n
|
Hidrogen
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1-1=0
|
|
Lithium
|
3
|
7
|
3
|
3
|
7-3=4
|
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dari subbab
pembahasan di atas, maka penulis dapat
menyimpulkan bahwa atom telah banyak menghasilkan berbagai perspektif
definisinya dari beberapa ilmuwan dan telah banyak mengalami perkembangan dari
masa ke masa karena adanya penelitian yang lebih lanjut, mulai dari tahun 1803
oleh John Dalton, 1897 oleh Joseph John Thomson, 1911 oleh Ernest Rutherford,
1900 oleh Max Planck, 1913 oleh Niels Bohr, 1924 oleh Louis de Broglie, dan
1927 oleh Werner Heisenberg. Selain itu, atom tersusun atas
proton, elektron dan neutron serta memiliki nomor atom dan nomor massa atom.
Unsur atom juga memiliki harga bilangan kuantum yang terdiri atas bilangan
kuantum utama, bilangan kuantum azimuth, bilangan kuantum magnetik dan bilangan
kuantum spin. Elektron pada atom memiliki konfigurasi dan cara penulisan konfigurasi
elektron tersebut harus sesuai dengan Prinsip Aufbau, Kaidah Hund dan Larangan
Pauli.
B. Saran
Adapun
saran yang dapat penulis berikan dalam penulisan karya ilmiah ini yaitu :
1. Sebaiknya pihak
perpustakaan universitas lebih banyak menyediakan literatur mengenai struktur
atom, baik dalam Bahasa Indonesia maupun dalam Bahasa Inggris.
2. Sebaiknya pihak
universitas membatasi mahasiswa dalam pengambilan materi penulisan karya ilmiah
melalui internet agar mahasiswa lebih termotivasi dalam menemukan bahan atau
materi lewat beberapa buku di perpustakaan dan agar mahasiswa lebih termotivasi
untuk membaca buku.
3. Sebaiknya mahasiswa
lebih mendalami pemahaman materi struktur atom
karena materi ini merupakan materi dari salah satu mata kuliah umum yang
perlu diluluskan untuk pengambilan SKS berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Kimia, Tim Dosen Universitas Hasanuddin 2013. Kimia Dasar 1.
Makassar: Bagian Kimia UPT Mata Kuliah Umum Universitas Hasanuddin
Tidak ada komentar:
Posting Komentar