TEORI ATOM

By. Dedi Nofiandi

Perkembangan Teori Atom

• Perkembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911) dan disempurnakan oleh Bohr (1914).

TEORI ATOM DALTON

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.

3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana.

4. 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

Model Atom Dalton

Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan listrik.

Teori Atom JJ. Thomson

Hasil eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif dalam atom yang disebut elektron.

Atom adalah suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral.

Model Atom

Teori Atom Rutherford

Eksperimen yang dilakukan Rutherford adalah penembakan lempeng Emas tipis dengan partikel alpha

Sumber sinar Alpha

Lempeng Emas

Layar

EKSPERIMEN RUTHERFORD

Sinar alfa

Diteruskan

Dibelokkan

Dipantulkan

Atom Logam

Hipotesa dari Rutherford adalah atom yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.

-

-

-

Model Atom

Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti.

Kelemahan dari Rutherford diperbaiki oleh Niels Bohr dan menyusun Teori Atomnya

Teori Atom Niels Bohr

1. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

2. Elektron yang bergerak tidak melepas dan tidak menyerap energi.

3. Elektron bergerak pada lintasan tertentu dan lintasannya diberi nomor 1, 2, 3, ….. Dan diberi lambang K, L, M, …..

4. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain dengan cara melepas dan menyerap energi.

Model Atom Neils Bhor

• Pada tahun 1932, Chadwick berhasil menemukan partikel neutron yang merupakan kebenaran dari anggapan Rutherford pada tahun 1920.

• Dengan penemuan neutron maka dapat disimpulkan bahwa neutron merupakan massa pengikat proton dalam inti sehingga menghasilkan gaya tarik menarik yang mengimbangi gaya tolak Coulomb antar proton yang bermuatan positif

• Oleh karena itu inti terdiri dari proton dan neutron. Jumlah proton dalam inti sama dengan nomor atom (Z) . Jumlah neutron dalam inti sama dengan bilangan neutron (N)

• Partikel- partikel penyusun inti yaitu proton dan neutron disebut nukleon. Jumlah nukleon dalam inti sama dengan bilangan massa (A), dimana berlaku hubungan : A= N + Z

dimana A = Z+N = Jumlah Nukleon (Bilangan Massa) Z = Jumlah proton (Nomor Atom) N = Jumlah Neutron

• Setiap spesi nuklir yang ditandai dengan bilangan massa, nomor atom Z dan bilangan neutron N disebut nuklida. Secara umum dapat ditulis sebagai :

Nuklida- nuklida dapat dikelompokkan menjadi 4 kelompok nuklida yaitu :1. IsotopIsotop yaitu nuklida Z sama tetapi N dan A berbeda. Dengan kata lain isotop- isotop suatu unsur memiliki nomor atom sama tetapi bilangan massanya berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh jumlah neutron yang berbeda.Contoh :

•Sifat-sifat kimia suatu unsur tergantung pada nomor atomnya, oleh karena itu maka isotop- isotop suatu unsur mempunyai sifat- sifat kimia yang sama.

2. IsobarIsobar adalah nuklida- nuklida yang bilangan massanya sama tetapi nomor atomnya berbeda. Nomor atom isobar- isobar berbeda sehingga sifat kimia dan sifat fisikanya juga berbeda. Contoh :

3. Isoton Isoton adalah nuklida- nuklida yang mengandung jumlah neutron sama. Nomor atom isoton- isoton adalah berbeda sehingga sifat kimia dan sifat fisikanya berbeda pula. Contoh :

4. IsomerSelain dari ketiga macam nuklida diatas, maka dikenal pula isomer. Isomer adalah nuklida- nuklida yang mempunyai nomor atom dan bilangan massa yang sama tetapi berbeda dalam sifat keradioaktifannya. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan susunan tingkat energi proton dan neutron dalam inti.

Energi Pengikat Inti

• Ikatan antara proton dan neutron didalam inti sangat kuat, sehingga diperlukan energi yang sangat besar untuk dapat membebaskan ikatan proton dan neutron yang bebas. Energi tersebut disebut “ energi ikat total inti”.

• Energi ikat inti suatu nuklida harganya tergantung dari jenis nuklidanya.

Radio Aktivitas

• Selain gaya yang terdapat dalam inti yang menentukan kestabilan inti tersebut antara proton dalam inti bekerja gaya tolak elektron statis yang arahnya berlawanan dengan gaya inti, bila gaya tolak menolak antara dua proton lebih besar dan tak cukup diimbangi oleh gaya inti akan menyebabkan ikatan nukleon dalam inti menjadi lemah dan tak stabil.

• Nuklida-nuklida yang tidak stabil akan memancarkan energi/cahaya untuk dapat berubah menjadi nuklida yang stabil, dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar-sinar radioaktif.

• Sedang gejala ketidakstabilan nuklida yang berakibat pemancaran radiasi sinar radioaktif disebut radioaktivitas.

• Nuklida-nuklida yang memancarkan radiasi tersebut dinamakan nuklida radioaktif.

Isotop dari atom karbonJml proton Jml.neutron Total

(A+Z)Katagori

666666666

34567891011

91011121314151617

Sangat tak stabilTak stabilTak stabilStabilStabilTak stabilTak stabilTak stabilSangat tak stabil

Stabilitas Inti

• Pada jumlah proton < 20 nuklida tersebut stabil karena mempunyai jumlah proton dan neutron yang sama n/p = 1

Misal :

• Bila jumlah nuklida z > 50 atau n > 20, ternyata dibutuhkan jumlah n yang lebih besar dari jumlah proton agar nuklida stabil.

Pita Kestabilan radioaktif

• Dari sekian banyak isotop yang dikenal, hanya kurang lebih seperempatnya yang stabil. Jika N dialurkan terhadap Z.

• Bagi nuklida dengan Z 20, perbandingan neutron terhadap proton sekitar 1,0 sampai 1,1. Jika Z bertambah, maka perbandingan neutron terhadap proton bertambah sekitar 1,5 kali.

• Jika jumlah proton makin bertambah banyak, maka tolak-menolak antara proton-proton sangat besar sehingga tidak mungkin terdapat nuklida yang stabil.

• Jadi tidak dikenal nuklida stabil dengan nomor atom lebih besar dari 83. Sebaliknya semua unsur dengan Z kurang dari atau dengan 83, mempunyai suatu nuklida atau lebih stabil kecuali unsur teksium, Ti (Z=83), dan prometium, Pr (Z=61).

Daerah di sekitar pita kestabilan, dimana terdapat inti-inti yang tidak stabil dapat dibagi dalam dua daerah, yaitu :1. Daerah di atas pita kestabilanDaerah di atas pita kestabilan, Z<83, perbandingan neutron terhadap proton besar (N/Z besar), atau daerah surplus neutron. Di daerah ini inti-inti mempunyai N/Z besar. Untuk mencapai kestabilan inti, maka :

a. Inti memancarkan neutron. Hal ini jarang dapat diamati karena berlangsung sangat cepat. Menurut perhitungan untuk memancarkan neutron, waktu paruh (T ½) inti 10-12 detik sehingga terlampau singkat untuk dapat diamati.

b. Memancarkan partikel beta ( β). Dalam hal ini salah satu neutron dalam inti berubah menjadi proton disertai dengan pemancaran partikel β.n → proton + elektronmisalnya : → + e -

2. Daerah di bawah pita kestabilan •Daerah di bawah pita kestabilan, Z < 83 dan N/Z kecil atau surplus proton. Untuk mencapai kestabilan inti, maka :a. Inti memancarkan positron. Dalam hal ini proton berubah menjadi neutron dan memancarkan positron.Contoh : → + 1 eb. Inti menangkap elektron (Electrone Capture, EC)

Bilangan Mukjizat (Magic Number)• Dari berbagai pengamatan tentang kestabilan inti

ditemukan bahwa inti itu stabil jika dalam inti tersebut terdapat jumlah proton dan jumlah neutron sama dengan bilangan mukjizat (Magic Number).

• Bilangan- bilangan tersebut adalah : Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50, dan 82 Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82, dan 126• Nuklida yang mempunyai proton dan neutron

sebanyak bilangan mukjizat stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif . Isotop- isotop yang stabil misalnya :

Peluruhan radioaktif

• Radiasi → pemancaran dan penjalaran (propagation) energi melalui ruang, dalam bentuk partikel atau gelombang elektromagnetik

• Inti tidak stabil berupaya mencapai keadaan stabil dengan cara pembelahan (fission) spontan, memancarkan partikel α, partikel β atau foton- γ, atau tangkapan elektron (electron capture)

• Peluruhan radioaktif dengan memancarkan partikel atau tangkapan elektron akan menyebabkan perubahan nomor atom; peluruhan dengan memancarkan foton tidak mengalami perubahan.

• Karena itu radionuklida dapat meluruh (decay) melalui salah satu atau kombinasi dari lima proses berikut:

peluruhan α, peluruhan β-, peluruhan β+, tangkapan elektron, atau transisi isomerik

• Dalam semua proses peluruhan berlaku kekekalan energi, massa, dan muatan radionuklida.