Teori Atom dan Teori Mekanika Kuantum

A. Teori Atom

Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, dimana partikel-partikel itu tidak bisa dibagi lebih lanjut. A : Tidak, Tomos : memotong. Dinamakan atom karena dianggap tidak dapat dipecah lagi

1. Teori Atom Dalton

Berdasarkan pemikiran bahwa konsep atom Democritus sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa (berbunyi: massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama) dan Hukum Perbandingan Tetap (berbunyi: perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap dan tertentu), maka John Dalton tahun 1803 merumuskan teori atom sebagai berikut.

  1. Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut
  2. Atom-atom penyusun unsur bersifat identik (sama dan sejenis).
  3. Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsure
  4. Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih dengan perbandingan tetap dan
  5. Pada reaksi kimia terjadi penataan ulang atom-atom yang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena pemisahan atom-atom dalam senyawa lalu bergabung membentuk senyawa

2. Teori atom Thomson

Menurut Thomson, atom berbentuk bulat di mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang berada di antara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti, maka Teori Atom Thomson juga sering dikenal Teori Atom Roti Kismis.

3. Teori atom Rutherford

Rutherford mengajukan teori atom sebagai berikut: atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif sebagai pusat massa dan dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif. Massa atom berpusat pada inti dan sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa. Atom bersifat netral, karena itu jumlah muatan positif dalam atom (proton) harus sama dengan jumlah elektron. Diameter inti atom berkisar 10–15 m, sedang diameter atom berkisar 10–10 m.

Kelemahan teori atom Rutherford:

  • Tidak dapat menjelaskan bahwa atom bersifat stabil. Teori atom Rutherford bertentangan dengan Hukum Fisika Maxwell. Jika partikel bermuatan negatif (elektron) bergerak mengelilingi partikel bermuatan berlawanan (inti atom bermuatan positif), maka akan mengalami percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik. Akibatnya energi elektron semakin berkurang. Jika demikian halnya maka lintasan elektron akan berupa spiral. Pada suatu saat elektron tidak mampu mengimbangi gaya tarik inti dan akhirnya elektron jatuh ke inti.
  • Tidak dapat menjelaskan bahwa spektrum atom hidrogen berupa spektrum garis (diskrit/ diskontinu). Jika elektron berputar mengelilingi inti atom sambil memancarkan energi, maka lintasannya berbentuk Ini berarti spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berupa spektrum pita (kontinu) padahal kenyataannya dengan spectrometer atom hidrogen menunjukkan spektrum garis.

4. Teori atom Bohr:

Dengan mempertimbangkan bahwa inti elektron bersifat stabil daripada elektron, maka inti atom seolah-olah diam ditempat dan elektron bergerak mengelilinginya. Secara ringkas dapat dijelaskan sebagai berikut:

  1. Elektron mengelilingi inti atom dalam orbit tertentu yang berbentuk
  2. Elektron yang menempati kulit yang lebih besar, memiliki energi yang lebih
  3. Selama dalam orbit, elektron dalam keadaan
  4. Elektron dapat berpindah ke kulit yang lebih tinggi jika dikenai energi yang cukup dan atom selalu dalam keadaan groud state.

Kelemahan teori Bohr:

  • Hanya dapat menjelaskan spektrum atom
  • Tidak dapat menjelaskan kemunculan spektrum lain akibat adanya pengaruh medan magnet (stark effect) dan medan listrik (Zeeman Effect)

5. Teori Mekanika Kuantum (Mekanika Gelombang)

Broglie, Heisenberg, dan Schrodinger menemukan Teori Mekanika Kuantum bahwa elektron terletak pada orbital-orbital dan mengelilingi inti seperti gelombang. Orbital merupakan suatu ruang di mana kebolehjadian ditemukannya elektron. Orbital elektron diketahui dari persamaan gelombang menghasilkan bilangan kuantum.

B. Lambang Unsur

Isotop adalah unsur dengan nomor atom (Z) sama tetapi nomor massa berbeda.

Isobar adalah atom-atom dari yang berbeda (nomor atom berbeda) yang mempunyai nomor massa (A) sama.

Isoton adalah atom-atom dari unsur berbeda (nomor atom berbeda) yang memiliki jumlah neutron sama. n = A – Z

C. Teori Mekanika Kuantum

Model atom mekanika kuantum menerangkan bahwa elektron-elektron dalam atom menempati suatu ruang atau “awan” yang disebut orbital, yaitu ruang tempat elektron paling mungkin ditemukan. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut subkulit. Satu kulit tersusun dari subkulit-subkulit. Satu subkulit tersusun dari orbital-orbital. Satu orbital menampung maksimal dua elektron.

1. Bilangan Kuantum

Menurut mekanika gelombang, setiap tingkat energi dalam atom diasosiasikan dengan satu atau lebih orbital. Untuk menyatakan kedudukan (tingkat energi, bentuk, serta orientasi) suatu orbital menggunakan tiga bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth, dan bilangan kuantum magnetik (ml atau m) (James E. Brady, 1990).

a. Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama (n) menyatakan tingkat energi utama atau kulit atom. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang K (n = 1), L (n = 2), dan seterusnya. Orbital-orbital dengan bilangan kuatum utama berbeda mempunyai tingkat energi yang berbeda secara nyata.

b. Bilangan Kuantum Azimuth (l)

Bilangan kuantum azimuth (l) menyatakan subkulit. Nilai-nilai untuk bilangan kuantum azimuth dikaitkan dengan nilai bilangan kuantum utamanya, yaitu semua bilangan bulat dari 0 sampai (n1).

c. Bilangan Kuantum Magnetik (ml atau m)

Bilangan kuantum magnetik (m) menyatakan orbital khusus yang ditempati elektron pada suatu subkulit. Nilai bilangan kuantum magnetik bergantung pada nilai kuantum azimuth, yaitu semua bilangan bulat mulai dari –1 sampai dengan +1, termasuk 0.

d. Bilangan Kuantum Spin (ms atau s)

Sambil beredar mengintari inti, elektron juga berputar pada sumbunya. Gerak berputar pada sumbu ini disebut rotasi. Hanya ada dua kemungkinan arah rotasi elektron, yaitu searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah yang berbeda itu dinyatakan dengan bilangan kuantum spin (s) yang mempunyai nilai s = +1/2 atau s = -1/2 . Akibatnya satu orbital hanya dapat ditempati oleh maksimum dua elektron, di mana kedua elektron itu haruslah mempunyai spin yang berlawanan, sehingga menghasilkan medan magnet yang berlawanan pula. Medan magnet yang berlawanan ini diperlukan untuk mengimbangi gaya tolak-menolak listrik yang ada (karena muatan sejenis).

2. Aturan Pengisian

  • Prinsip Aufbau: elektron dalam suatu atom menempati subkulit berenergi rendah baru kemudian ke tingkat energi lebih tinggi, atom lebih menyukai berada pada tingkat energi
  • Kaidah hund: elektron-elektron dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak berpasangan. Elektron-elektron baru berpasangan apabila pada subkulit itu sudah tidak ada lagi orbital
  • Larangan Pauli: tidak ada dua elektron dalam satu atom yang boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang Dua elektron yang mempunyai bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetik yang sama dalam satu orbital, harus mempunyai spin yang berbeda. Kedua elektron tersebut berpasangan.

D. Konfigurasi Elektron

Pengisian elektron dimulai dari tingkat energi (kulit) yang paling rendah yaitu kulit K. Tiap kulit maksimum mampu menampung 2n2 elektron, n adalah nomor kulit.

  • Kulit K (n = 1) maksimum menampung elektron 2 x 12 = 2.
  • Kulit L (n = 2) maksimum menampung elektron 2 x 22  = 8.
  • Kulit M (n = 3) maksimum menampung elektron 2 x 32  = 18.
  • Kulit N (n = 4) maksimum menampung elektron 2 x 42  = 32.

Penentuan golongan A dan periode berdasarkan elektron valensi.

Contoh:

Aturan penomoran golongan unsur utama:

Aturan penomoran golongan unsur transisi: nomor golongan sama dengan jumlah elektron pada sub kulit s+d
1. Jika s + d = 9, golongan VIIIB.
2. Jika s + d = 10, golongan VIIIB.
3. Jika s + d = 11, golongan IB.
4. Jika s + d = 12, golongan IIB.

Source: Maestro Bank Soal Kimia

Tinggalkan Balasan