S T R U K T U R A T O M

KIMIA KIMIA DASARDASAR

STRUKTUR ATOMSTRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOMSTRUKTUR ATOM1.1. DaltonDalton

- Semua materi terbuat dari partikel sangat Semua materi terbuat dari partikel sangat kecil, tak dapat diciptakan atau dimusnahkan kecil, tak dapat diciptakan atau dimusnahkan disebut atom.disebut atom.

- Atom suatu unsur tertentu adalah sama.Atom suatu unsur tertentu adalah sama.- Selama reaksi kimia atom-atom dapat Selama reaksi kimia atom-atom dapat

bergabung atau kombinasi atom dapat pecah bergabung atau kombinasi atom dapat pecah menjadi atom-atom.menjadi atom-atom.

- Bila atom bergabung membentuk molekul, Bila atom bergabung membentuk molekul, atom memiliki angka banding bulat kecil 1:1; atom memiliki angka banding bulat kecil 1:1; 2:1 ; atau 2:32:1 ; atau 2:3

2. Elektron (e)2. Elektron (e)SifatSifat

- Sinar bergerak kurus kecuali ada gaya dari luar.Sinar bergerak kurus kecuali ada gaya dari luar.- Bermuatan negatif, dapat dibelokkan oleh medan Bermuatan negatif, dapat dibelokkan oleh medan

ke positif. Ditemukan oleh R.A. Milikan.ke positif. Ditemukan oleh R.A. Milikan.e = - 1,6022 x 10e = - 1,6022 x 10-19-19 coulumb. Muatan = -1 coulumb. Muatan = -1

- Sinar terdiri dari partikel-partikel dengan massa Sinar terdiri dari partikel-partikel dengan massa pasti.pasti.

angka banding muatan terhadap massa angka banding muatan terhadap massa e/m = 1,7588 x 10e/m = 1,7588 x 1088 C/g C/g m = -1,6022 x 10m = -1,6022 x 10-19 -19 C/1,7588 x 10C/1,7588 x 1088 C/g C/g = 9, 1096 x 10= 9, 1096 x 10-28-28. Massa = 0. Massa = 0

- Sifat sinar katoda adalah sama, tak brgantung Sifat sinar katoda adalah sama, tak brgantung pada bahan, macam gas dan macam kawat.pada bahan, macam gas dan macam kawat.

3. Proton (p)3. Proton (p)Goldstein (1886), menemukan ion positif yang Goldstein (1886), menemukan ion positif yang disebut protondisebut proton

- Perbandingan e/m ion positif berbeda jika gas Perbandingan e/m ion positif berbeda jika gas alam tabung berbeda.alam tabung berbeda.

- Harga e/m ion positif jauh lebih kecil dari e/m Harga e/m ion positif jauh lebih kecil dari e/m elektron.elektron.

4. Netron4. NetronMassa Spektrometer ( J. Chadwick)Massa Spektrometer ( J. Chadwick)

nNBHe 10

147

115

42

5. 5. Sinar XSinar X

W.Rontgen (1895)W.Rontgen (1895)- Elektron berenergi tinggi bertabrakan dengan Elektron berenergi tinggi bertabrakan dengan

antikatoda menghasilkan radiasi berdaya tembus antikatoda menghasilkan radiasi berdaya tembus besar.besar.

- Berbagai panjang gelombang antara 100 dan 1 ABerbagai panjang gelombang antara 100 dan 1 A

PartikelPartikel LambLambangang

MuatanMuatan MassaMassa

unitunit coulumbcoulumb gramgram Massa atomMassa atom

ProtonProton pp +1+1 +1,602x10+1,602x10-19-19 1,67x101,67x10-24-24 1,0072741,007274

NeutronNeutron nn 00 00 1,67x101,67x10-24-24 1,0086651,008665

ElektronElektron ee -1-1 - 1,602x10- 1,602x10-19-19 1,67x101,67x10-28-28 0,0005490,000549

6. Radioaktifitas6. RadioaktifitasHenry Bequerel (1886) & Marie Curie (1898)Henry Bequerel (1886) & Marie Curie (1898)

- Sinar Sinar αα, adalah sinar helium berkecepatan tinggi , adalah sinar helium berkecepatan tinggi antara 13 dan 2,1 x 10antara 13 dan 2,1 x 1077 m/s m/se/m = 4,82 x 10e/m = 4,82 x 1044 = 2 x massa ion hidrogen = 2 x massa ion hidrogen

- Sinar Sinar ββ, adalah elektron berkecepatan tinggi yang , adalah elektron berkecepatan tinggi yang dipancarkan inti mampu menembus aluminium 2-dipancarkan inti mampu menembus aluminium 2-3 cm.3 cm.

- Sinar Sinar γγ, bersifat elektromagnetik dan tidak , bersifat elektromagnetik dan tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet. dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet. Energi sangat besar, panjang gelombang sangat Energi sangat besar, panjang gelombang sangat kecil. Menembus timbal 15-20 cm.kecil. Menembus timbal 15-20 cm.

7. Spektroscopi atom7. Spektroscopi atom

Berdasarkan radiasi elektromagnetik pada atom Berdasarkan radiasi elektromagnetik pada atom hidrogen, dengan kecepatan konstan. Hasil kali frekuensi hidrogen, dengan kecepatan konstan. Hasil kali frekuensi ((υυ) dan panjang gelombang () dan panjang gelombang (λλ))

λλ υυ = c = c

NamaNama Massa RelatifMassa Relatif MuatanMuatan

Ter. Atom HTer. Atom H RelatifRelatif IdentitasIdentitas

Partikel Partikel αα 44 2+2+

Partikel Partikel ββ 1/18371/1837 1-1-

Sinar Sinar γγ 00 00 RadioaktifRadioaktif

242He

e01

Berdasarkan prisma Balmer :Berdasarkan prisma Balmer :

1/1/λλ = = ύύ = R(1/2 = R(1/222 – 1/n – 1/n22))

AtauAtau

1/1/λλ = 109, 678 cm = 109, 678 cm-1-1 (1/2 (1/222 – 1/n – 1/n22))

λλ = panjang gelombang = panjang gelombang

ύύ = bilangan gelombang = bilangan gelombang

R = tetapan RydbergR = tetapan Rydberg

n = bilangan 1,2,3,4,..dstn = bilangan 1,2,3,4,..dst

8. Efek Fotolistrik8. Efek Fotolistrik

Pancaran logam yang dikenai sinar matahari Pancaran logam yang dikenai sinar matahari terjadi pancaran elektron.terjadi pancaran elektron.

Menurut EinsteinMenurut Einstein- Energi kuantum E = h Energi kuantum E = h υυ- Energi kinetik E = ½ m vEnergi kinetik E = ½ m v22

- Fungsi kerja W = h Fungsi kerja W = h υυ00

- Energi total dari elektron = energi fotonEnergi total dari elektron = energi foton

EEfotonfoton = = h h υυ = W + ½ m v = W + ½ m v22

- Jadi ½ m v- Jadi ½ m v2 2 = = h h υυ – W = h ( – W = h (υυ - - υυ00) )

Tetapan planck (h) menurut milikan = 6,65 x 10Tetapan planck (h) menurut milikan = 6,65 x 10 -24-24

TEORI ATOMTEORI ATOM1. Teori atom Thompson1. Teori atom Thompson

“ “ Atom menyerupai agar-agar tersusun dari Atom menyerupai agar-agar tersusun dari muatan positif dan negatif. muatan positif dan negatif.

2. Model atom Rutherford2. Model atom Rutherford

Atom terdiri dari inti positif yang sangat kecil dan Atom terdiri dari inti positif yang sangat kecil dan elektron mengelilingi intielektron mengelilingi inti

3. Model Atom Bohr3. Model Atom Bohr- Elektron bergerak mengelilingi inti dalam Elektron bergerak mengelilingi inti dalam

lintasan berbentuk orbit atau lingkaranlintasan berbentuk orbit atau lingkaran- Lintasan diperlukan adalah momentum sudut Lintasan diperlukan adalah momentum sudut

elektron menurut kelipatan h/2elektron menurut kelipatan h/2ππ disebut lintasan disebut lintasan kuantum.kuantum.

- Momentum sudut elektron dengan dengan massa Momentum sudut elektron dengan dengan massa m, bergerak dengan kecepatan v dan jari-jari d m, bergerak dengan kecepatan v dan jari-jari d adalah mvr.adalah mvr.

mvr = n h/2mvr = n h/2ππ (n = bilangan kuantum 1,2,3…dst) (n = bilangan kuantum 1,2,3…dst)- Berada dalam keadaan stasioner, elektron tidak Berada dalam keadaan stasioner, elektron tidak

menerima atom melepaskan energi.menerima atom melepaskan energi.

- Energi akan diserap (EEnergi akan diserap (E22>E>E11) atau dipancarkan ) atau dipancarkan

(E(E11>E>E22) jika elektron berpindah dari keadaan ) jika elektron berpindah dari keadaan

stasioner ke keadaan stasioner lain Estasioner ke keadaan stasioner lain E11-E-E22 = h = h υυ ( (υυ

= frekuensi radiasi)= frekuensi radiasi)

mvr = momemtum sudutmvr = momemtum sudut

r = jari-jari lintasanr = jari-jari lintasan

h = tetapan plankh = tetapan plank

v = kecepatanv = kecepatan

ππ = tetapan (3,14) = tetapan (3,14)

Jika elektron berpindah dari orbit ke 1 ke orbit ke 2 Jika elektron berpindah dari orbit ke 1 ke orbit ke 2 maka : maka : ΔΔE =EE =E22-E-E11

Dari model atom Bohr dapat menjelaskan garis Dari model atom Bohr dapat menjelaskan garis spektrum emisi dan absorpsi dari atom hidrogenspektrum emisi dan absorpsi dari atom hidrogen

1)1) Garis Lyman terjadi karena perpindahan Garis Lyman terjadi karena perpindahan elektron. n = 2,3,4.. Ke orbit n = 1elektron. n = 2,3,4.. Ke orbit n = 1

2)2) Garis Balmer terjadi karena perpindahan Garis Balmer terjadi karena perpindahan elektron. n= 3,4,5.. Ke orbit n =2elektron. n= 3,4,5.. Ke orbit n =2

3)3) Garis Paschen terjadi karena perpindahan Garis Paschen terjadi karena perpindahan elektron. n= 4,5,6..ke orbit n=3elektron. n= 4,5,6..ke orbit n=3

4)4) Garis Bracket terjadi karena perpindahan Garis Bracket terjadi karena perpindahan elektron. n= 5,6,7..ke orbit n=4elektron. n= 5,6,7..ke orbit n=4

5)5) Garis Pfund terjadi karena perpindahan Garis Pfund terjadi karena perpindahan elektron. n= 6,7,8..ke orbit n=5elektron. n= 6,7,8..ke orbit n=5

Energitransisi dari spektrum HidrogenEnergitransisi dari spektrum Hidrogen

Bilangan Kuantum dan OrbitalBilangan Kuantum dan Orbital

1)1) Bilangan kuantum utama (n)Bilangan kuantum utama (n)

“ “ menentukan tingkat energi, mempunyai harga menentukan tingkat energi, mempunyai harga positif dan bulat. Yaitu n = 1,2,3,4,5…dst”positif dan bulat. Yaitu n = 1,2,3,4,5…dst”

2) 2) Bilangan Kuantun orbital (azimut)Bilangan Kuantun orbital (azimut)

““menentukan besarnya momentum sudut menentukan besarnya momentum sudut elektron yang berkuantisasi. Menentukan elektron yang berkuantisasi. Menentukan bentuk ruang dari orbital”.Yaitu L = 0,1,2,3..n-bentuk ruang dari orbital”.Yaitu L = 0,1,2,3..n-1. 1.

Orbital l dinyatakan sesuai dengan distribusi Orbital l dinyatakan sesuai dengan distribusi sudutnya.sudutnya.

l = 0 orbital s (sharp), jumlah elektron maks =2el = 0 orbital s (sharp), jumlah elektron maks =2el = 1 orbital p (principal), jumlah elektron maks = l = 1 orbital p (principal), jumlah elektron maks =

6e6el = 2 orbital d (diffuse), jumlah elektron maks = 10 l = 2 orbital d (diffuse), jumlah elektron maks = 10

eel = 3 orbital f (fundamental), jumlah elektron maks l = 3 orbital f (fundamental), jumlah elektron maks

=14e=14eHubungan kulit K, bilangan kuantum n, l dan Hubungan kulit K, bilangan kuantum n, l dan orbitalnyaorbitalnya

- Kulit K (n=1) mengandung satu harga orbital sKulit K (n=1) mengandung satu harga orbital s- Kulit L (n=2) mengandung dua harga l. orbital Kulit L (n=2) mengandung dua harga l. orbital

2s, 2p2s, 2p

- Kulit M (n=3) mengandung tiga harga l. orbital Kulit M (n=3) mengandung tiga harga l. orbital 3s, 3p, 3d3s, 3p, 3d

- Kulit N (n=4) mengandung empat harga l. orbital Kulit N (n=4) mengandung empat harga l. orbital 4s, 4p, 4d, 4f4s, 4p, 4d, 4f

3) Bilangan Kuantum Magnit3) Bilangan Kuantum Magnit

“ “menentukan orirntasi orbital dalam ruang untuk menentukan orirntasi orbital dalam ruang untuk tiap harga l ada sejumlah orbital (2l+1), harga m tiap harga l ada sejumlah orbital (2l+1), harga m mulai dari -1 s/d +1mulai dari -1 s/d +1

Misal : l = 0 maka, mMisal : l = 0 maka, mll = 0 = 0

l = 1 maka, ml = 1 maka, mll = -1 0 +1 = -1 0 +1

l = 2, maka, ml = 2, maka, mll = -2 -1 0 +1 +2 = -2 -1 0 +1 +2

4) Bilangan Kuantum Spin4) Bilangan Kuantum Spin

““elektron memiliki momen magnetik sehingga elektron elektron memiliki momen magnetik sehingga elektron berputar pada porosnya dan menghasilkan sudut spin”berputar pada porosnya dan menghasilkan sudut spin”

Terkuantisasi oleh bilangan kuantum spin mTerkuantisasi oleh bilangan kuantum spin mss, dengan , dengan

harga +harga +½ dan -½½ dan -½

nn KulitKulit Jumlah OrbitalJumlah Orbital OrbitalOrbital

11 KK 11 ss

22 LL 44 s, ps, p

33 MM 99 s, p, ds, p, d

44 NN 1616 s, p, d, fs, p, d, f

Orbital 1sOrbital 1s

Orbital 2sOrbital 2s

Orbital 2pOrbital 2p

Ketiga orbital p Ketiga orbital p

Kelima orbital dKelima orbital d

Konfigurasi ElektronKonfigurasi Elektron

Prinsip AufbauPrinsip Aufbau

a)a) Elektron dalam atom dapat dinyatakan dengan fungsi Elektron dalam atom dapat dinyatakan dengan fungsi gelombang gelombang ψψ

b)b) Setiap fungsi gelombang sesuai dengan energi tertentuSetiap fungsi gelombang sesuai dengan energi tertentu

c)c) Setiap Setiap ψψ sesuai dengan seperangkat bilangan suatu sesuai dengan seperangkat bilangan suatu fungsi kuantum n, l, mfungsi kuantum n, l, m

d)d) Setiap Setiap ψψ menyatakan suatu volume ruang disebut menyatakan suatu volume ruang disebut orbital atomorbital atom

e)e) Setiap orbital paling banyak menampung dan elektron Setiap orbital paling banyak menampung dan elektron spin berlawanan.spin berlawanan.

f)f) Elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki Elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki energi terendahenergi terendah

Larangan PauliLarangan Pauli

“ “ tidak mungkin terdapat dua elektron dalam tidak mungkin terdapat dua elektron dalam atom yang mempunyai keempat bilangan atom yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama jika terjadi maka spin kuantum yang sama jika terjadi maka spin arahnya berlawanan”arahnya berlawanan”

s = +s = +½ dan -½½ dan -½

Aturan HundAturan Hund

““dalam tingkat energi yang sama (n dan l dalam tingkat energi yang sama (n dan l tertentu) sedapat mungkin etertentu) sedapat mungkin e-- dalam keadaan tidak dalam keadaan tidak berpasangan atau mempunyai spin sejajar”berpasangan atau mempunyai spin sejajar”

Urutan Pengisian OrbitalUrutan Pengisian Orbital

Contoh :Contoh :

77N 1sN 1s22 2s 2s22 2p 2pxx11 2p 2pyy

11 2p 2pzz11

99F 1sF 1s22 2s 2s22 2p 2pxx11 2p 2pyy

11 2p 2pzz11

Energi IonisasiEnergi Ionisasi

“ “ energi ionisasi : energi minimum yang diperlukan energi ionisasi : energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektronyang tidak terikat erat untuk melepaskan elektronyang tidak terikat erat dari atom”dari atom”

eAA gg )()(

Energi ionisasi suatu unsur dapat ditentukan :Energi ionisasi suatu unsur dapat ditentukan :- Dengan cara penembakan elektronDengan cara penembakan elektron- Dari limit pertemuan garis-garis Lyman dalam Dari limit pertemuan garis-garis Lyman dalam

spektrum emisi.spektrum emisi.

Contoh :Contoh :

ΔΔ H° = 577,4 kj/mol H° = 577,4 kj/mol

ΔΔ H° = 1816 kj/mol H° = 1816 kj/mol

ΔΔ H° = 2744 kj/mol H° = 2744 kj/mol

eAlAl gg )()(

eAlAl gg )(

2)(

eAlAl gg )(

3)(

2

Afinitas ElektronAfinitas Elektron

“ “ energi yang dibebaskan untuk pembentukan ion energi yang dibebaskan untuk pembentukan ion negatif”negatif”

Contoh :Contoh :

∆ ∆ H° = +850 kj/molH° = +850 kj/mol

Jari-Jari Atom dan Jari-Jari IonJari-Jari Atom dan Jari-Jari Ion

““setengah jarak antara dua inti atom yang terikat setengah jarak antara dua inti atom yang terikat oleh ikatan kovalen tunggaloleh ikatan kovalen tunggal

)()( gg XeX

)(2

)( gg OeO

- Jari-jari atom lebih besar dari jari-jari ion positifJari-jari atom lebih besar dari jari-jari ion positif- Jari-jari atom lebih kecil dari jari-jari atom ion Jari-jari atom lebih kecil dari jari-jari atom ion

negatif.negatif.

Br 1,14 ABr 1,14 A BrBr-- 1,95 A 1,95 A- Dalam satu golongan jari-jari atom lebih besar Dalam satu golongan jari-jari atom lebih besar

dari semakin besar dari atas ke bawah.dari semakin besar dari atas ke bawah.

FF ClCl BrBr

0,72 A0,72 A 0,19 A0,19 A 1,141,14

FF-- ClCl-- BrBr--

1,36 A1,36 A 1,81 A1,81 A 1,95 A1,95 A

- Dalam satu periode jari-jari atom lebih besar dari Dalam satu periode jari-jari atom lebih besar dari semakin kecil dari kiri ke kanan. Logam transisi semakin kecil dari kiri ke kanan. Logam transisi hampiran besarnya.hampiran besarnya.

LiLi BeBe NN1,33 A1,33 A 0,89 A0,89 A 0,74 A0,74 A

- Jari-jari ion positif isoelektrik berkurang jika Jari-jari ion positif isoelektrik berkurang jika muatannya bertambah.muatannya bertambah.

LiLi++ BeBe2+2+

0,60 A0,60 A 0,31 A0,31 A- Jari-jari ion negatif isoelektrik hanya lebih sedikit Jari-jari ion negatif isoelektrik hanya lebih sedikit

lebih kecil jika muatannya bertambahlebih kecil jika muatannya bertambahSS2-2- ClCl--

1,84 A1,84 A 1,181 A1,181 A