BAB_V_Struktur Atom menurut beberpa teori

struktur atom

1. Struktur Atom

2. NOTED
Untuk memudahkan anda memahami bahan ajar (presentasi)
ini, silahkan baca modul 4 untuk penjelasan yang lebih rinci

3. Teori Atom Dalton (1808)
1. Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil, yang
disebut atom. Semua atom unsur tertentu adalah
identik, yaitu mempunyai ukuran, masa dan sifat kimia
yang sama. Atom satu unsur tertentu berbeda dari
atom semua unsur yang lain.
2. Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua unsur
atau lebih. Dalam setiap senyawa perbandingan antara
jumlah atom dari setiap dua unsur yang ada bisa
merupakan bilangan bulat atau pecahan sederhana.
3. Yang terjadi dalam reaksi kimia hanyalah pemisahan,
penggabungan, atau penyusunan ulang atom-atom;
reaksi kimia tidak mengakibatkan penciptaan atau
pemusnahan atom-atom.
2.1

4. 2
2.1

5. 8 X
2
Y16 X 8 Y+
2.1

6. J.J. Thomson, menentukan perbandingan muatan listrik terhadap
massa elektron tunggal e
-

(Pemenang Hadiah Nobel bidang Fisika tahun 1906)2.2

7. Tabung Sinar Katoda
2.2
-
+

8. tegangan e
-
= -1,60 x 10
-19
C
tegangan/massa e- Thomson = -1,76 x 10
8
C/g
massa e
-
= 9,10 x 10
-28
g
Pengukuran massa
elektron tunggal (e
-
)
(Pemenang Hadiah Nobel
bidang Fisika tahun 1923)
2.2

9. (Uranium compound)
2.2

10. 2.2

11. 1.muatan positif atom seluruhnya terkumpul dalam inti.
2.proton (p) memiliki muatan yang berlawanan (+)
dari muatan elektron (-).
3.massa proton 1,840 x massa elektron (1,67 x 10
-24
g).
kecepatan partikel  ~ 1,4 x 10
7
m/dt
(~5% dari kecepatan cahaya)
(Pemenang Hadiah Nobel di bidang Kimia tahun 1908)
2.2

12. jari-jari atom ~ 100 pm = 1 x 10
-10
m
Jari-jari inti atom ~ 5 x 10
-3
pm = 5 x 10
-15
m
Model Atom
Rutherford
2.2
“Jika suatu atom seukuran Gelora Senayan,
maka volume intinya akan sebanding dengan
ukuran kelereng.”

13. Sifat Gelombang
Panjang gelombang () menyatakan jarak di antara titik-
titik yang identik pd gelombang2 yang berurutan.
Amplitudo adalah jarak vertikal dari garis tengah
gelombang ke puncak atau lembah.
7.1

14. Sifat Gelombang
Frekuensi () adalah jumlah gelombang yang melewati titik
tertentu dalam 1 dtk (Hz = 1 siklus/dt).
laju (u) gelombang =  x 
7.1

15. Maxwell (1873), menyatakan bahwa cahaya yang
terlihat terdiri dari gelombang elektromagnetik.
Radiasi Elektromagnetik
adalah emisi dan transmisi
energi dalam bentuk
gelombang
elektromagnetik.
Kecepatan cahaya (c) dlm tabung = 3,00 x 10
8
m/dt
Seluruh radiasi elektromagnetik
 x c
7.1

16. 7.1

17. Masalah #1, “Black Body Problem”
Diselesaikan oleh Planck pada tahun 1900
Energi (cahaya) dapat
dipancarkan atau diserap
hanya dalam kuantitas
diskrit (kuantum).
E = h x 
Konstanta Planck (h)
h = 6,63 x 10
-34
J•s
7.1
TEORI KUANTUM

18. E = h x 
E = 6,63 x 10
-34
(J•s) x 3,00 x 10
8
(m/s) / 0,154 x 10
-9
(m)
E = 1,29 x 10
-15
J
E = h x c /
7.2
Jika tembaga disinari dengan elektron berenergi tinggi,
Sinar X akan dipancarkan. Hitung energi foton (dlm
joule) jika panjang gelombang sinar X 0,154 nm.

19. 7.3
Spektrum Garis Transmisi dari Atom Hidrogen

20. 7.3

21. 1.e
-
hanya dapat memiliki
besaran energi yg
spesifik (terkuantisasi).
2.cahaya dipancarkan
sebagai gerakan e
-
dari
suatu tingkat energi level
tingkat energi yg lebih
rendah.
Model Atom Bohr
(1913)
E
n = -R
H( )
1
n
2
n (bilangan kuantum utama) = 1,2,3,…
R
H
(konstanta Rydberg) = 2,18 x 10
-18
J
7.3

22. E
foton = E = E
f - E
i
E
f = -R
H( )
1
n
2
f
E
i
= -R
H( )
1
n
2
i
i f
E = R
H( )
1
n
2
1
n
2
n
f
= 1
n
i
= 2
n
f
= 1
n
i = 3
n
f = 2
n
i = 3
7.3

23. E
foton
= 2,18 x 10
-18
J x (1/25 - 1/9)
E
foton
= E = -1,55 x 10
-19
J
 = 6,63 x 10
-34
(J•s) x 3,00 x 10
8
(m/dt)/1,55 x 10
-19
J
 = 1.280 nm
Hitung panjang gelombang (dlm nm) dari
suatu foton yg dipancarkan oleh atom
hidrogen ketika elektron turun dari kondisi n =
5 menjadi kondisi n = 3.
E
foton
= h x c /
 = h x c / E
foton
i f
E = R
H( )
1
n
2
1
n
2
E
foton =
7.3

24. De Broglie (1924)
menyatakan bahwa e
-

merupakan partikel dan
gelombang.
2r = n  = h/mu
u = kecepatan e
-
m = massa e
-
Kenapa energi e
-

terkuantisasi?
7.4

25. Rumus Gelombang Schrodinger
Tahun 1926 Schrodinger menulis suatu rumusan
yang mendeskripsikan sifat-sifat partikel dan
gelombang dari e
-
Fungsi gelombang () menyatakan:
1. energi e
-
memiliki jml tertentu 
2. probabilitas memperoleh e
-

dalam suatu volume ruang
Rumus Schrodinger hanya dapat memprediksi atom
hidrogen. Untuk sistem dg banyak elektron hanya
dapat dilakukan perkiraan.
7.5

26. Rumus Gelombang Schrodinger
fn(n, l, m
l
, m
s
)
bilangan kuantum utama n
n = 1, 2, 3, 4, ….
n=1 n=2 n=3
7.6
jarak e
-
dari inti

27. kerapatan e
-
(orbital 1s) turun dg cepat
ketika jarak dari inti bertambah
Dimana 90% dari
kerapatan e
-
untuk
orbital 1s
7.6

28. = fn(n, l, m
l, m
s)
Bilangan kuantum momentum sudut l
Untuk nilai tertentu n, l = 0, 1, 2, 3, … n-1
n = 1, l = 0
n = 2, l = 0 or 1
n = 3, l = 0, 1, or 2
Ukuran “volume” ruangan yang ditempati e
-
l = 0 orbital s
l = 1 orbital p
l = 2 orbital d
l = 3 orbital f
Rumus Gelombang Schrodinger
7.6

29. l = 0 (orbital s)
l = 1 (orbital p)
7.6

30. l = 2 (orbital d)
7.6

31. = fn(n, l, m
l, m
s)
Bilangan kuantum magnetik m
l
Untuk nilai tertentu l
m
l
= -l, …., 0, …. +l
orientasi orbital dlm ruang
Jika l = 1 (orbital p), m
l = -1, 0, or 1
Jika l = 2 (orbital d), m
l
= -2, -1, 0, 1, or 2
Rumus Gelombang Schrodinger
7.6

32. m
l
= -1 m
l
= 0 m
l
= 1
m
l
= -2m
l
= -1m
l
= 0 m
l
= 1 m
l
= 2
7.6

33. = fn(n, l, m
l, m
s)
bilangan kuantum spin elektron m
s
m
s = +½ or -½
Rumus Gelombang Schrodinger
m
s
= -½m
s
= +½
7.6

34. Eksistensi (dan energi) elektron pd atom dideskripsikan
oleh fungsi gelombang khas .
Prinsip larangan Pauli – tidak ada elektron2 dlm satu
atom yg memiliki keempat bilangan kuantum yg sama.
Rumus Gelombang Schrodinger
= fn(n, l, m
l
, m
s
)
Tiap kursi teridentifikasi secara khusus (E,
R12, S8)
Tiap posisi hanya dapat menampung satu
individu pada suatu waktu
7.6

35. 7.6

36. Rumus Gelombang Schrodinger
= fn(n, l, m
l
, m
s
)
Kulit – elektron dengan nilai n yang sama
Subkulit – elektron dengan nilai n dan l yang sama
Orbital – elektron dg nilai n, l, dan m
l yang sama
Berapa banyak elektron yg dapat ditampung orbital?
Jika n, l, dan m
l
tetap, maka m
s
= ½ or - ½
= (n, l, m
l, ½)or= (n, l, m
l
, -½)
Satu orbital dapat menampung 2 elektron 7.6

37. Berapa banyak orbital 2p terdapat pada atom?
2p
n=2
l = 1
jika l = 1, maka m
l
= -1, 0, or +1
3 orbital
Berapa banyak elektron dapat ditempatkan pada
subkulit 3d?
3d
n=3
l = 2
If l = 2, maka m
l
= -2, -1, 0, +1, or +2
5 orbital dapat menampung total 10 e
-
7.6

38. Energi di orbital pada atom dg satu elektron
Energi hanya ditentukan oleh bilangan kuantum utama n
E
n
= -R
H( )
1
n
2
n=1
n=2
n=3
7.7

39. Energi di orbital pd atom dg banyak elektron
Energi ditentukan oleh n dan l
n=1 l = 0
n=2 l = 0
n=2 l = 1
n=3 l = 0
n=3 l = 1
n=3 l = 2
7.7

40. “Tata cara pengisian” elektron pd orbital dg energi terendah
(prinsip Aufbau)
H 1 elektron
H 1s
1
He 2 elektron
He 1s
2
Li 3 elektron
Li 1s
2
2s
1
Be 4 elektron
Be 1s
2
2s
2
B 5 elektron
B 1s
2
2s
2
2p
1
C 6 elektron
??
7.7

41. Susunan elektron yang paling stabil dalam
subkulit adalah susunan dengan jumlah
spin paralel terbanyak (aturan Hund).
Atom O memiliki 8 elektron
Konfigurasinya 1s
2
2s
2
2p
4

42. Urutan pengisian subkulit pada atom berelektron banyak
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
7.7
S = 2
P = 6
D = 10
F= 14

43. Konfigurasi electron merupakan bagaimana elektron
tersebar di antara berbagai orbital atom.
1s
1
Bilangan kuantum utama n Bilangan kuantuk
momentum sudut l
jumlah elektron
pd orbital atau subkulit
diagram orbital
H
1s
1
7.8

44. Berapakah konfigurasi elektron Mg?
Mg 12 elektron
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron
7.8
Tersusun menjadi [Ne]3s
2
[Ne] 1s
2
2s
2
2p
6
Berapakah nomor kuantum yang mungkin bagi
elektron subkulit terluar Cl?
Cl 17 elektron1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
5
2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron
Elektron terakhir ditambahkan pd orbital 3p
n = 3l = 1m
l
= -1, 0, or +1m
s
= ½ or -½

45. Subkulit terluar yang terisi dengan elektron
7.8

46. 7.8