MODEL-MODEL ATOM

Oleh: Putri Rahadian D.K, S.Pd.

NIM. 14708251099Program Pascasarjana

Universitas Negeri Yogyakarta

Pengertian atom

• Nama “atom” berasal dari bahasa Yunani yaitu “atomos” diperkenalkan oleh Democritus yang artinya tidak dapat dibagi lagi atau bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi.

• Konsep atom yang merupakan penyusun materi yang tidak dapat dibagi lagi pertama kali diperkenalkan sejak 400 tahun SM oleh ahli filsafat Yunani dan India.

PERKEMBANGAN MODEL ATOM

JOHN DALTON (1766-1844)

JJ. THOMSON( 1856 - 1940 )

ERNEST RUTHERFORD(1871-1937)

Niels Bohr

Teori Atom Dalton (1803)

a. Zat tersusun oleh partikel yang tidak dapat dibagi lebih lanjut disebut atom.

b. Semua atom penyusun suatu unsur memiliki sifat yang identik (ukuran, bentuk dan massa) yang berbeda dari sifat atom unsur yang lain.

c. Suatu reaksi kimia semata-mata adalah suatu penyusunan ulang kombinasi atom dari senyawa pereaksi menjadi susunan atom dalam senyawa hasil reaksi.

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Dalton

Kelemahan teori atom DaltonPada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut, antara lain :a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.c. Model atom Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara

atom unsur yang satu dengan unsur yang lain.d. Tidak dapat menjelaskan sifat-sifat magnetik.Kelebihan teori atom Daltone. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)f. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

• Tidak lama setelah itu Sir Humphry Davy (1778-1829) menemukan metode elektrolisis, yaitu cara menguraikan senyawa menjadi unsur-unsurnya dengan bantuan arus listrik. Dengan metode baru itulah akhirnya mereka menemukan bahwa atom mengandung muatan listrik.

Penemuan Elektron

• Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookes.

• Hasil-hasil eksperimen Crookes dapat dirangkum sebagai berikut.

a. Partikel sinar katode bermuatan negatif, sebab tertarik oleh pelat yang bermuatan positif.

b. Partikel sinar katode mempunyai massa sebab mampu memutar baling-baling dalam tabung.

c. Partikel sinar katode dimiliki oleh semua materi sebab semua bahan yang digunakan (padat, cair, dan gas) menghasilkan sinar katode yang sama.

Penemuan Elektron

• J.J. Thomson sekitar tahun 1900. Ia mengamati dua pelat elektroda dalam tabung vakum.

• Sinar-sinar yang keluar dari katoda itu disebut sinar katoda, dan tabung vakum tadi dinamakan tabung sinar katoda.

• Sinar katoda dibelokkan oleh muatan listrik ke arah kutub positif.

• Fakta ini menjadi landasan bagi Thomson untuk menyimpulkan bahwa sinar katoda sebagai arus partikel bermuatan negatif, yang dinamakan ELEKTRON.

e/m = 1,76 x 108 coulomb/gram

Penemuan Proton

• Eugen Goldstein pada tahun 1886 mengembangkan eksperimen Thomson.

• Tabung Crookes diisi gas hidrogen dengan tekanan rendah.

• Bagian katoda dilubangi maka terbentuk berkas sinar terusan.

• Sinar terusan bergerak menuju katode maka disimpulkan bahwa sinar terusan bermuatan positif.

• Sinar terusan = ion hidrogen• Ion hidrogen terbentuk akibat gas

hidrogen bertumbukan dengan sinar katode.

Oleh karena ion hidrogen hanya mengandung satu proton maka disimpulkan bahwa sinar positif adalah proton.

Model atom Thomson (1898)

• Teori Thomson menyatakan bahwa:a. Atom merupakan bola padat

bermuatan positif dengan elektron terbesar di permukaannya sehingga teori ini juga banyak dikenal sebagai teori roti kismis.

b. Pada atom netral jumlah muatan listrik negatif sama dengan jumlah muatan listrik positif.

c. Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan dengan masa atom.

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson

• KelebihanMembuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.• KelemahanModel Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Percobaan Rutherford

• Bila berkas hamburan sinar α ditembakkan pd lempeng emas, maka sinar yg keluar dari lempeng mengalami hamburan. Dapat diamati pada cahaya terang & gelap di layar pendar .

• Sebagian besar partikel sinar α dpt tembus karena melalui daerah hampa.

• Partikel α yg mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

• Partikel α yg menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif & sangat masif.

Model Atom Rutherford (1910)

Teori yang dikemukakan yaitu:a. Atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif (sebagai pusat

massa) b. Elektron-elektron bermuatan negatif yang beredar mengelilingi inti.c. Inti atom bermuatan positif karena mengandung proton. Atom

bersifat netral karena jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti.

d. Sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa. e. Hampir semua massa atom positif berpusat pada inti atom yang

sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10⁻⁹ m sedangkan jari-jari inti atom sekitar 10⁻¹⁵ m.

f. Dalam Reaksi kimia, hanya elektron pada kulit terluar saja yang saling mempengaruhi, sedangkan inti atom tidak mengalami perubahan

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Rutherford

Kelebihan• Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom

dan elektron yang mengelilingi intiKelemahan• Teori atom Rutherford menganggap elektron

memancarkan energi ketika berputar-putar mengelilingi inti sehingga lama-kelamaan jari-jari lintasannya mengecil sebelum akhirnya menyatu dengan inti atom. HAL INI TIDAK PERNAH TERJADI

• Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

• Tidak dapat menerangkan spektrum atom hidrogen• Tidak dapat menerangkan struktur stabil atom

Spektrum Atom hidrogen

• Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi empiris dari 4 garis spektrum atom hidrogen.

R = konstanta Ryberg = 1,097 x

• Setelah Balmer, banyak ahli fisika yang berhasil melakukan percobaan, sehingga tersusunlah formulasi deret-deret Lymann, Paschen, Brackett, dan Pfund.

• 1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )

• 2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)

• 3. Deret Paschen (Deret inframerah I)

•

• 4. Deret Brackett(Deret inframerah II)

• 5. Deret Pfund (Deret inframerah III)

Model Atom Bohr (1913)

Teorinya Niels Bohr menyatakan bahwa:1. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron

yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.2. Elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan stasioner dengan tingkat

energi tertentu tanpa disertai pemancaran atau penyerapan energi. Lintasan ini disebut kulit atom, yaitu orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu.

3. Elektron bergerak pada lintasan tertentu dan tiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n) mulai dari 1, 2, 3 dan seterusnya dan diberi lambang K, L, M, dan seterusnya.

4. Elektron dapat berpindah dari lintasan berenergi rendah (lintasan lebih dalam) ke lintasan berenergi lebih tinggi (lintasan lebih luas) dengan menyerap energi dari lingkungannya. Sebaliknya, elektron-elektron berpindah dari lintasan lebih luar ke lintasan lebih dalam, maka akan melepaskan energi.

Model Atom Bohr

• Model atom Bohr dinyatakan dalam postulat-postulat berikut :

1. 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

Model Atom Bohr

2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3. 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 4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran

dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut

Lintasan stasioner ini mempunyai momentum sudut elektron sebesar:

• Keterangan :m = massa elektron (kg)v = kecepatan linear elektron (m/s) r = jari-jari lintasan electron (m)n = nomor kulit atau bilangan kuantum utama (n=1,2,3…) h = konstanta Planck = 6,62.10-34 J.s

.

• Pada lintasan stasioner, elektron mengorbit tanpa memancarkan energi

• Elektron bisa berpindah dari satu orbit ke orbit lainnya. Apabila elektron berpindah dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan sebaliknya akan menyerap energi.

Kelebihan dan Kelemahan Teori Atom Bohr

Kelebihan• Atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit

untuk tempat berpindahnya elektron.Kelemahan• Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak,• Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet

terhadap spektrum atom (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda),

• Tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia.

Penemuan neutron

• W. Bothe dan H. Becker pada tahun 1930, melakukan eksperimen penembakan partikel alfa pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi.

• Dilanjutkan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton dan partikel ini disebut neutron.

• Louis de Broglie, fisikawan Perancis mengemukakan hipotesisnya tentang dualisme gelombang –partikel yang dimiliki oleh cahaya dan benda.

Model Atom Mekanika Kuantum

• 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”.

Model Atom Mekanika Kuantum

• Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital.

• Kemudian, Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).

• 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:

• 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.

• Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi dari kebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom).

• Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut).

• Posisi elektron sejauh 0,529 Angstrom dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi boleh jadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Modern

Kelebihana. Mengetahui dimana posisi elektron yang sedang

mengorbitb. Bisa ngukur perpindahan energi eksitasi dan emisinyac. Bisa teridentifikasi kalau di inti terdapat proton dan

netron kemudian dikelilingi oleh elektron yang berputar diporosnya/ di orbitalnya

Kelemahan Model Atom Modern• Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan

secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal.

Perbandingan model-model atom

No. Gambar Teori Atom Penjelasan

1. Teori atom Dalton - atom bagian terkecil suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi

- atom-atom suatu unsur sama dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain

- atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan

- pada reaksi kimia terjadi penggabungan dan pemisahan atom

- senyawa adalah hasil reaksi atom-atom penyusunnya

2. JJ. Thomson - dalam atom terdapat elektron tersebar merata dalam bola muatan +

- disebut model atom roti kis mis roh bola muatan + kismisnya elektron tersebar merata

No. Gambar Teori Atom Penjelasan

3. Rutherford Atom terdiri atas inti yang menjadi pusat atom dan muatan positifnya, sedang elektron berputas di sekelilingnya.tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak tertarik pada inti. Dalam inti atom terdapat proton dan neutron. Dasar pemikirantentang spektrum unsur.

4. Niels Bohr 1. Elektron dalam atom bergerak melalui lintasan yang merupakan tingkat energi tertentu, dengan demikian elektron juga mempunyai energi tertentu

2. Selama bergerak dalam lintasannya elektron tidak memancarkan energi disebut keadaan stationer atau dasar.

3. Elektron dalam atom dapat menyerap energi dan pindah ke lintasan/tingkat energi yang lebih tinggi (disebut eksitasi atau promosi).

5. Modern (Mekanika Gelombang)

Dasar pemikiran: materi mempunyai sifat gelombang. Elektron-elektron yang bergerak dalam atom juga mempunyai sifat gelombang. Sehingga kedudukan elektron tidak jelas. Kita hanya dapat berbicara tentang kebolehjadian untuk menemukan suatu elektron pada berbagai jarak dari inti dan pada berbagai arah dalam ruang. Daerah-daerah dalam atom dengan kebolehjadian menemukan elektron paling besar disebut orbital bukan orbit.

Daftar Pustaka

• Bundjali, Bunbun.2002. Kimia Inti. Bandung: Penerbit ITB.• Soedojo, Peter. 2004. Fisika Dasar. Yogyakarta: Andi Offset.• Sukardjo. 2004. Kimia Fisika. Jakarta: PT.Rineka Cipta.• Anonim.2013. Macam-macam Teori Model Atom. Diunduh

tanggal 18 Maret 2015 dari http://nurulhedayat.blogspot.com/2013/11/macam-macam-teori-model-atom.html.

• Rahmii Kurniasari. 2013. Macam-macam Model Atom. Diunduh tanggal 18 Maret 2015 dari http://rahmiikurniasari.blogspot.com/2013/01/macam-macam-model-atom_29.html.

LATIHAN SOAL

1. Pernyataan berikut yang termasuk teori atom menurut

Dalton adalah…

a. Bagian terkecil suatu atom adalah elektron

b. Elektron dari suatu unsur sama dengan elektron dari unsur

lain

c. Sebagian besar massa atom terkumpul pada intinya

d. Atom dari suatu unsur dapat bergabung dengan atom

unsur lain

e. Atom – atom dari unsur-unsur sama mempunyai sifat

berbeda

Pilihlah salah satu jawaban yang tepat!

d

2. Kesimpulan percobaan hamburan Rutherford adalah....a. partikel alfa hanya sedikit yang

dipantulkan oleh atom emasb. partikel alfa mempunyai daya tembus

yang besarc. atom dapat membelokkan partikel alfad. atom terdiri dari inti atom dan elektrone. atom terdiri dari muatan positif dan

negatif

d

3. Kelemahan model atom yang diusulkan oleh Niels Bohr adalah…a. Bertentangan dengan teori atom Dalton, bahwa

atom-atom suatu unsur identik b. Tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen c. Bertentangan dengan hukum-hukum fisika klasik

dari Maxwell d. Tidak dapat menghitung perubahan energi pada

proses perpindahan elektron dalam atom e. Tidak dapat menjelaskan atom berelektron banyake

4. Sebuah atom akan memancarkan foton apabila salah satu elektronnya…a. mengalami transisi ke tingkat energi

yang lebih rendahb. mengalami eksitasi ke tingkat energi

yang lebih tinggic. meninggalkan atom itud. bertumbukan dengan elektron lainnyae. bertukar tingkat energi dengan atom

yang lain

a

5. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut: (1) Atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif. (2) Elektron mengorbit inti atom seperti planet mengorbit matahari. (3) Elektron mengorbit inti atom pada orbit yang stasioner tanpa memancarkan energi. Yang membedakan model atom Rutherford dan model atom Thomson adalah pernyataan.... a. (1), (2), dan (3) b. (1) saja c. (2) saja d. (3) saja e. (1) dan (3) saja

b

6. Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan. Pernyataan ini dikemukakan oleh… a. Louis de Broglie b. Erwin Schrodinger c. W. Heisenberg d. Einstein e. Max Planck

c

7. Gas yang digunakan oleh Eugene Goldstein pada percobaan tabung gas berkatoda adalah . . . . a. Klorin b. Helium c. Nitrogen d. Hidrogen e. Oksigen

d

8. Elektron merupakan partikel bermuatan negatif yang ditemukan oleh JJ.Thomson pada tahun 1900. Penemuan elektron ini berkaitan dengan ….a. Hantaran listrik pada rangkaian serib. Hantaran listrik pada rangkaian paralelc. Hantaran listrik pada tabung hampad. Partikel sinar alfa yang dihamburkane. Fenomena isotop, isobar, dan isoton

c

9. Spektrum deret Paschen menghasilkan panjang gelombang 1,28 × 10-6 m. Jika konstanta Rydberg R = 1,097 × 107 m-1

Pada deret Paschen nilai n tersebut sebesar …. a. 5 b. 4 c. 3 d. 2 e. 1

a

10. Gambar disamping menunjukkan diagram tingkat energi elektron dari sebuah atom hidrogen. Jika sebuah elektron membebaskan energi foton sebesar 2,55 eV, maka elektron tersebut berpindah lintasan dari...a. kulit ke 2 ke kulit ke 3b. kulit ke 2 ke kulit ke 4c. kulit ke 3 ke kulit ke 4d. kulit ke 4 ke kulit ke 2e. kulit ke 4 ke kulit ke 1

d