Perkembangan teori atom

Teori atom dalton

Teori atom thomson

Teori atom rutherford

Spektrum atom hidrogen

Teori atom bohr

Teori atom Dalton

Teori atom Thomson

“Atom berbentuk bola dan bermuatan positif yang tersebarmerata ke seluruh bagian atom dan dinetralkan olehelektron yang melekat pada permukaannyaJadi, menurut Thomson elektron melekat pada permukaanatom bagaikan kismis yang melekat pada roti sehinggamodel atom ini dikenal dengan roti kismis.

Teori atom Rutherford

• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif. Inti atomyang mengandung hampir seluruh massa atom dan dikelilingi olehelektron-elektron bermuatan listrik negatif seperti model tata surya

• Atom bermuatan netral karena jumlah inti (positif) sama denganjumlah muatan elektron yang mengelilinginya (negatif)

• Selama mengelilingi inti, gaya sentripetal pada elektron dibentukoleh gaya tarik elektrostatik (gaya coulomb)

Spektrum atom hidrogen

• Spektrum hidrogen dijadikan prototipe untuk mempelajari spektrum atomyang lebih rumit

• Spektrum atom hidrogen bukan merupakan spektrum yang kontinu, tetapiberupa garis-garis spektrum dengan jarak tertentu yang teratur. Spektrumyang demikian disebut spektrum garis.

Teori atom bohr

Niels bohr mengajukan model atom baruuntuk memperbaiki kelemahan teori atomrutherford. Bohr mempostulatkan bahwaelektron-elektron mengitari inti yangbermuatan positif pada orbit statioer tertentusaja, tetapi elektron dapat melompat dari satuorbit ke orbit yang lain.

Spektrum Cahaya unsur logam yang dipanasi

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa spektrum yang dihasilkan hanya

satu warna

Spektrum Garis dari Beberapa Unsur

Kesimpulan yang didapat oleh Niels Bohr

• Spektrum garis menunjukkan bahwa elektronmempunyai energi yang konstan maka : selamaelektron mengelilingi inti tidak terjadi perubahanenergi.

• Terjadinya pemancaran spektrum karena elektronmenyerap energi dan berpindah lintasan sehinggapada saat kembali ke keadaan semula energitersebut dipancarkan kembali dalam bentukspektrum garis maka : lintasan elektron mempunyaitingkat energi tertentu, dan semakin besar tingkatenerginya jika semakin jauh dari inti atom.

Model Atom Niels Bohr

• Atom Terdiri dari inti atom yang bermuatanpositif.

• Elektron mengelilingi inti atom padalintasan-lintasan tertentu yang disebuttingkat energi atau kulit elektron. Selamamengelilingi inti atom, elektron tidakkehilangan energi.

• Semakin jauh lintasan elektron dari intiatom semakin besar tingkat energi elektron

Jari-jari lintasan stasioner

Menurut Bohr, dalam keadaanstasioner, elektron tidak menerima energi.Elektron terus bergerak pada orbitnya denganmomentum sudut besar

Energi total elektron

Berdasarkan postulat Bohr, elektron hanyamelepaskan energi ketika melompat kelintasan yang lebih dalam dan akan menyerapenergi jika pindah ke lintasan yang lebih luar.Selama bergerak pada orbitnya, energi yangdimiliki elektron tetap, besar energinyamerupakan jumlah kinetik dan energipotensial sistem.

Atom berlektron banyak

Elektron-elektron pada lintasan yang berbedamemiliki energi yang berbeda pula. Untukmembedakan keadaan elektron-elektrondalam suatu atom, digunakan bilangankuantum yang pembahasannya secaraterperinci.

Bilangan kuantum

Bilangan kuantum digunakan untuk menyatakankeadaaan dan energi elektron.Macam-macam bilangan kuantum :

o bilangan kuantum utama (n) = menyatakan nama kulitatom.

o Bilangan kuantum azimut (l) = menyatakan namasubkulit

o Bilangan kuantum magnetik (ml) = menyatakanbanyaknya orbital yang terdapat di setiap subkulit

o Bilangan kuantum spin (ms) = menyatakan arahputaran elektron pada sumbunya

Bilangan kuantum utama menyatakan nama kulitatom dengan urutan energi K, L, M, N.

Bilangan kuantum azimut menyatakan namasubkulit.

Orbital s (sharp)

Orbital p (principle)

Orbital d (diffuse)

Orbital f (fundamental)

Ada kemungkinan untuk orbital yang lebih tinggilagi dengan orbital g, h, i dan seterusnya.

a. Bilangan Kuantum Utama (n)

Untuk menyatakan orbit elektron di kulittertentu, digunakan notasi K, L, M, N. Setiapkulit hanya dapat diisi oleh sejumlah eelektrontertentu. Bilangan kuantum utama n adalahbilangan bulat n = 1, 2, 3, 4,... Setiap nmenyatakan K, L, M, N. Banyak elektronmaksimal yang dapat mengisi setiap kulitdinyatakan dengan persamaan 2n2 dengan n =1, 2, 3, ...

b. Bilangan Kuantum Orbital (Azimut)

Bilangan kuantum yang menggambarkanbentuk orbital elektron. Nilai l bergantungpada bilangan kuantum utama dengan l=n-1dengan subkulit s,p,d,f.

c. Bilangan Kuantum Magnetik

Nilai bilangan kuantum magnetik bergantungdengan nilai kuantum orbital (l) dengan

ml = -l, -(l-1), -(l-2), ..., 0, ..., (l-2), (l-1), l

d. Efek Zeeman

dalam medan magnetik, energi keadaanatomik akan berubah menjadi beberapasubkeadaan jika atom itu berada dalammedan magnetik dan energinya dapatsedikit lebih besar atau lebih kecildaripada keadaan tanpa medan magnetik.Gejala itu menyebabkan terpecahnyagaris spektrum individual menjadi garis-garis terpisah jika atom dipancarkan kedalam medan magnetik, dengan jarakantara garis bergantung dari besar medantersebut.

e. Bilangan Kuantum Spin

Elektron berputar pada sumbunya, perputaranelektron dapat menimbulkan momenmagnetik. Ada dua kemungkinan perputaranyang keduanya saling berlawanan arah. Tanda+1/2 dengan notasi penulisan anak panah keatas, dengan notasi -1/2 dengan notasipenulisan anak panah ke bawah.

Sifat atom dan sistem periodik

a. Sifat Atom

Susunan elektron dalam suatu atom dapat dipakai sebagai dasar untuk mengetahui sifat-sifat atom tertentu. Pada bagian unsur, kulit-kulit atom ada yang terisi elektron dengan penuh dan ada yang tidak penuh. Kuit yang tidak penuh terisi elektron berada pada kulit yang paling luar, yang dinamakan elektron valensi.

Pengisian elektron dimulai dari tingkat energi teredah.

b. Sistem Periodik

Sistem periodik unsur disusun berdasarkankenaikan nomor atomnya atau urutan jumlahelektron yang dapat menjelaskan sifat unsurpada periode dan golongan tertentu.

Sifat dalam sistem periodik dapat diketahuimelalui konfigurasi elektron (cara penyusunanatau pengaturan elektron dalam suatu atom).

1. Aturan Aufbau

Penempatan elektron dimulai dari subkulit yangmemiliki tingkat energi yang paling rendah sampaipenuh, sesuai dengan jumlah elektron yang ada.

Cara penulisan konfigurasi:

7N : 1s2 2s2 2p3

12Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2

27Co : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

Dapat disingkat dengankonfigurasi gas mulia sebagai berikut:

7N : 1s2 2s2 2p3

12Mg : (Ne) 3s2

27Co : (Ar) 4s2 3d7

2. Kaidah Hund

Penempatan elektron pada subkulit p, d, fyang memiliki subkulit yang sama. Setiapsubkulit diisi dengan satu elektron terlebihdahulu dengan arah spin yang sama, lalu diisidengan elektron berikutnya dengan arahyang berlawanan.

3. Asas Larangan Pauli

Elektron-elektron cenderung akan menempati energi terendah yang masih mungkin dalam suatu orbital. Karena jumlah elektron maksimum yang dapat mengisi subkulit tertentu terbatas, maka dibuat suatu aturan “dalam sebuah atom tidak boleh ada dua elektron yang menempati keadaan yang sama, elektron ridak boleh mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama (n, l, mp,dan ms)

INTI ATOM

INTI ATOM

Inti atom:

proton = 1.007276 sma 1 sma

neutron = 1.008665 sma 1 sma

Simbol inti :A

Z

ket : Z = nomor atom = proton

A = nomor massa = p + n.

Contoh :

Berarti : No atom 17, p= 17 dan n= 35-17 = 18

35

17

Isotop :Atom yang jml protonnya sama tp berbeda jml neutronnya

Contoh : Atom hidrogen

Hidrogen Deuterium Tritium

Proton 1 1 1

Neutron 0 1 2

Elektron 1 1 1

Inti tdk stabil meluruh radiasi

Ra Rn + He

Th Pa + e

N P + e

226

88

Radioaktivitas alam

Tabel Peluruhan Radioaktif & Perubahan inti

Jenis Radiasi Simbol No. Massa MuatanPerub No

massa

Perub No.

Atom

Alfa 4 2 Berkurang 4 Berkurang 2

Beta 0 1- Tetap Tambah 1

Gamma 0 0 Tetap Tetap

Contoh :

Plutonium meluruh dgn memancarkan partikel alfa. Unsur

apakah yg tbtk?

Jawab :

Massa unsur baru = 239-4 = dan muatannya = 94-2 = 92

Muatan inti (nomor atom) 92 adalah uranium (U)

U He Pu 235

92

4

2

239

94

WAKTU PARUHYaitu perioda waktu dimana 50% dari jml atom semula yang

ada tlh meluruh

Contoh :

1. Berapa fraksi atom radioaktif tersisa setelah 5 waktu paruh?

Jawab:

Setelah 1 waktu paruh, tersisa 1/2 bagian

Setelah 2 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/2 = 1/4 bagian

Setelah 3 waktu paruh, tersisa 1/2 x 1/4 = 1/8 bagian

Setelah 4 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)3 = (1/2)4 = 1/16 bagian

Setelah 5 waktu paruh, tersisa 1/2 x (1/2)4 = (1/2)5 = 1/32 bagian

2/1

9

5 B t = 8 x 10-19 detik

2/1

238

92 U t = lama sekali

3.5 Transmutasi buatan

Transmutasi : Perubahan suatu unsur menjadi unsur lain

alami

buatan

Reaksi umum : , n, partikel subatomik lain + inti stabil

pemancaran radioaktif

2. Bila dimulai dgn 16 juta atom radioaktif, berapa yg tertinggal

stl 4 waktu paruh?

Jawab:

Tersisa = (1/2)4 = 1/16 x 16 juta = 1 juta atom

Setelah n kali waktu paruh, tersisa 1/2n bagian

Ernest Rutherford :

HOHeN 1

1

17

8

4

2

14

7

James Chadwick :

nCHeBe 1

0

12

6

4

2

9

4

Contoh:

Bila Kalium-39 ditembak dgn neutron akan terbentuk klor-36.

Partikel apakah yg terpancar?

HeClnK 4

2

36

17

1

0

39

19

3.6 RADIOAKTIF TERINDUKSI

yaitu : pancaran radioaktif baru, yg dihslkan dr suatu

inti radioaktif yg terbentuk dr reaksi inti sebelumnya

n P He Al 1

0

30

15

4

2

27

13

Si e P 30

14

0

1

30

15

n e H 0

1

0

1

1

1

Contoh:

Karbon-10 memancarkan positron ketika meluruh. Tuliskan

reaksinya!

Jawab:

B e C 10

5

0

1

10

6

3.7 DAYA TEMBUS

Daya Tembus : < <

Daya ionisasi : > >

dpt ditahan oleh lapisan kulit

dpt ditahan selembar kertas

dpt ditahan papan kayu atau Al

dpt menembus & merusak organ

dpt ditahan oleh beberapa cm Pb

Penggunaan Isotop Keterangan

Kebocoran pipaIsotop yg

pendek umurnyaAlat pencacah Geiger

Penyerapan

pupuk PIsotop P Hasilnya disebut autoradiograf

Pertanian -

Menguji keefektifan pupuk & herbisida

Membandingkan nilai nutrisi pakan

Pemberantasan hama

Penelitian dasar 14CMekanisme fotosintesis jalur

metabolisme hewan & manusia

3.8 penggunaan radioisotop

Isotop suatu unsur tertentu, radioaktif atau tdk, mempunyai

tingkah laku yg sama dlm proses kimia & fisika pelacak

3.9 PENGOBATAN NUKLIR

ISOTOP NAMA PENGUNAAN

51Cr Kromium-51Penentuan volume sel darah & volume

darah total

58Co Kobalt-58 Penentuan serapan vit. B12

60Co Kobalt-60 Perlakuan radiasi utk kanker

131I Iod-131

Deteksi ktdk beresan fs tiroid; pengukuran

aktifitas hati & metabolisme lemak;

perlakuan utk kanker tiroid

59Fe Besi-59Pengukuran laju pembentukan & umur sel

darah merah

ISOTOP NAMA PENGUNAAN

32P Fosfor-32Deteksi kanker kulit /kanker jaringan

yg terbuka krn operasi

226Ra Radium-226 Terapi radiasi utk kanker

24Na Natrium-24Deteksi konstriksi 7 obstruksi dlm

sistem sirkuler

99Tcm Teknetium-99m Diagnosis beberapa penyakit

3 H Tritium Penentuan total air tubuh

Teknetium-99m* diperoleh dr peluruhan molibdenum 99

eTcMo m 0

1

99

43

99

42

*m = metastabil artinya

isotop tsb akan melepas sjmlh energi utk menjadi isotop

yg sama tp lbh stabil

TcMo 99

43

99

42

Emisi Positron Tomografi Transaksial (PETT)

Utk mengukur proses dinamis dlm tubuh, spt aliran darah atau laju

metabolisme oksigen/glukosa

eBC 0

1

11

5

11

6

20

1

0

1 ee

3.10 PENENTUAN UMUR DGN

RADIOISOTOP

Waktu paruh isotop tertentu dpt digunakan utk memperkirakan

umur batuan & benda purbakala

Uranium-238 (t1/2 = 4,5 x 109 thn)

PbU 206238

Utk memperkirakan umur batuan

batuan bumi 3-3,5 x 109 thn umur bumi 4,5-5,0 x 109 thn

batuan bulan 4,5 x 109 thn karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)

Karbon-14 (t1/2 = 5730 thn)

Utk menentukan umur benda purbakala & mendeteksi

keaslian benda purbakala 14C terbtk di lap atmosfir atas

HCnN 1

1

14

6

1

0

14

7

)hidupmakhluk di(146)atmosfir di(

146 CC

jk makhluk hidup mati maka:

NC berkurang

14

7)(

14

6

Tritium (t1/2 =5730 thn)

Utk penentukan umur benda sampai 100 thn

IsotopT1/2

(tahun)

Selang umur yg

diukurPenerapan

14C 5730 500-50000 thnBatubara, bhn

organik

3H 12,3 1-100 thn Anggur tua

40K 1,3 x 109 10000 thn – contoh

bumi tertuaBatuan, kerak bumi

187Rh 4,3 x 109 4 x 107 thn – contoh

tertetua di duniaMeteorit

238U 4,5 x 109 107- contoh tertua Batuan, kerak bumi

Contoh

Sepotong kayu fosil mempunyai aktivitas karbon-14, 1/8 x

aktivitas dlm kayu baru. Berapa umur fosil tsb? (t1/214C = 5730

thn)

Jawab :14C tlh melewati 3 waktu paruh yaitu (1/2)3= 1/8

jadi umur fosil = 3 x 5730 = 17190 thn

3.11 PEMBUATAN BOM

fisi inti : inti dipecah dgn penembakan shg dihslkan

fragmen inti yg lebih kecil, & dibebaskan energi yg sgt besar

Enrico Fermi & Emilio Segre (1934)

UnU 239

92

1

0

238

92eNpU 0

1

239

93

238

92

Otto Hahn & Fritz Strassman (1938)

Atom uranium terpecah Ba, La, Ce

Lise Meitner & Otto frisch

Menghitung energi yg berkaitan dgn pembelahan uranium

Pengayaan Uranium-235235U di alam 0,7% utk bom atom dibutuhkan 90%

campuran isotop U + gas F2 UF6 (volatil)235UF6 lbh ringan & lbh cepat bergerak dibandingkan 238UF6 shg

dpt dipisahkan

Glenn T. Seaborg

Uranium-238 tdk akan pecah jk dibombardir oleh neutron

U Np Pu (dpt dipecah, cocok utk pembuatan bom atom)

UnU 239

92

1

0

238

92 ePuNp 0

1

239

94

239

93nNpU 0

1

239

93

239

92

sebelum suatu bhn yg dpt mptahankan reaksi berantai, maka

diperlukan jml minimum ttt yg disebut massa kritis

contoh : uranium-235 mempunyai massa kritis 4 kg

penggabungan sjml inti < massa kritis akan memicu reaksi rantai

pembuatan bom atom

Hiroshima, 6 Agustus 1945

Nagasaki, 9 Agustus 1945

U235

92

Pu 239

94

3.12 KIMIAWI PERANG NUKLIR :

DEBU RADIOAKTIF

Ledakan bom menyebabkan kawah dgn lebar 300m &

kedalaman 100m

- Radius kerusakan total = 10 km

- Radius kematian = 40 km

- Perusakan oleh radioaktif tdk akan habis

Reaksi fisi yg mungkin terjadi:

nXeSrnU 1

0

143

54

90

38

1

0

235

92 3 eCsXe 0

1

143

55

143

54

Komponen Debu Radioaktif:90Sr, 143Xe,143Cs, 14C, 3H

90Sr

• mirip dgn Ca

• t1/2 = 28 thn

• masuk ke tubuh melalui susu & sayuran serta terserap

ke dlm tulang

• merupakan sumber radiasi internal selam beberapa thn

131I

• t1/2 = 8 hari

• terbawa mealalui rantai pangan

• dlm tubuh ada di kelenjar gondok

• bermanfaat utk pelacakan diagnostik

143Cs

mirip dgn K

t1/2 = 30 thn

diperoleh melalui sayuran, susu, & daging

3.13 EFEK RADIASI

Radiasi : dpt menguntungkan & merugikan

Partikel berenergi tinggi & sinar melepaskan e- dr atom ion

Jk tjd dlm tubuh akan berbahaya, misalnya H2O H2O2

• Merusak sel darah putih

• Mempengaruhi sumsum tulang anemia

• Merangsang leukimia

• Perubahan molekul DNA mutasi

3.14 ENERGI IKATAN INTIEnergi ikatan inti adl

Energi yg tbtk dr sebagian massa apabila neutron & proton

dibiarkan bersama-sama membtk inti

Henp 4

2

1

0

1

1 2

{2 x 1,007276} + {2 x 1,008665} 4,001506 sma

4,031882 sma 4,001506 sma

m = 0,030376 sma

massa hilang sebesar m sbg energi Energi ikat

bdsrkan rumus Einstein, E = mc2 maka m setara dgn E

3.15 REAKSI TERMONUKLIR

Reaksi Termonuklir di matahari

eHeH 0

1

4

2

1

1 24

Bom Hidrogen

nHeHH 0

1

4

2

3

1

2

1

HHenLi 3

1

4

2

1

0

6

3