Teori Atom

Teori Atom Dalton

Seorang filsafat Yunani, Leucippus, berpendapat bahwa materi tersusun atas butiran-butiran kecil. Pendapat ini dikembangkan oleh muridnya, Democritus, yang menyatakan bahwa materi tersusun atas partikel-partikel yang tak dapat dibagi lagi, yaitu atom.

John Dalton membuktikan pemikiran filsafat Yunani tersebut dengan menyatakan bahwa pemikiran Democritus tidak bertentangan dengan Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap.

                John Dalton

Kemudian pada tahun 1803 John Dalton mengemukakan teori atomnya:

1. Materi tersusun dari partikel-partikel terkecil yang disebut atom. 2. Unsur adalah materi yang tersusun dari atom-atom yang sejenis dengan massa dan sifatnya

sama. 3. Unsur yang berbeda memiliki atom-atom dengan massa dan sifat yang berbeda. 4. Senyawa adalah materi yang tersusun minimal 2 jenis atom dari unsur-unsur berbeda, dengan

perbandingan tetap dan tertentu. Dalam senyawa, atom-atom berikatan melalui ikatan antar atom.

5. Atom tidak dapat dimusnahkan. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang atom-atom yang bereaksi.

Seiring perkembangan teknologi, teori atom Dalton terbukti tidaklah sepenuhnya benar. Penelitian selanjutnya mengarah bahwa ternyata atom dapat dibagi menjadi bagian-bagian kecil lain yang merupakan partikel dasar atom itu sendiri yaitu proton, elektron baru disusul neutron. Artinya atom bukanlah bagian terkecil dari suatu materi.

Model Atom Dalton

Teori Atom J.J. Thomson

Setelah penemuan proton oleh Goldstein di tahun 1886 dan elektron oleh J.J. Thomson di tahun 1897. Kemudian pada tahun 1898 J.J Thomson mengemukakan model atomnya. Model atom Thomson menyatakan bahwa atom berbentuk bulat dimana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang berada di antara muatan positif.

J.J Thomson

Model atom Thomson didasarkan pada asumsi bahwa massa elektron lebih kecil dari massa atom, dan elektron merupakan partikel penyusun atom. Karena atom bermuatan netral, maka elektron yang bermuatan negatif akan menetralkan suatu muatan positif dalam atom. Hal ini mendukung keberadaan proton dalam atom.

 Model Atom J.J Thomson

Model atom Thomson diuji oleh penelitian yang dilakukan oleh Philipp Lenard pada tahun 1903, yang mempelajari tentang pengaruh fotolistrik. Ia mengamati perilaku elektron yang menembus lempeng alumunium yang sangat tipis

dengan cara memodifikasi tabung sinar katode dan menempatkan lempeng tersebut di dalamnya. Jika model atom Thomson benar, maka akan ada banyak berkas elektron yang dibelokkan setelah menembus lempeng alumunium, hal ini disebabkan elektron telah kehilangan energi yang banyak karena menabrak elektron yang tersebar merata dalam muatan positif atom.

Akan tetapi, ia mengamati bahwa sebagian besar elektron tidak dibelokkan. Hal ini membuktikan bahwa model atom Thomson yang menyatakan bahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atom, adalah tidak benar.

Teori Atom Rutherford

Pada tahun 1911 Ernest Rutherford bermaksud melanjutkan penelitian Philipp Lenard, hanya saja Rutherford mengganti partikel elektron dengan partikel dan lempeng alumunium dengan lempeng emas.

Setelah penembakan partikel terhadap lempeng emas, Rutherford menyimpulkan:

1. Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa/kosong. Hal ini didasarkan adanya berkas partikel yang tidak dibelokkan atau tetap diteruskan.

2. Adanya suatu bagian yang sangat kecil dan padat dalam atom yang disebut inti atom. Hal ini dibuktikan oleh partikel yang dipantulkan kembali oleh atom dengan jumlah yang kecil.

3. Adanya muatan inti yang sejenis dengan muatan partikel yaitu muatan positif (proton). Hal ini didasarkan adanya berkas partikel yang dibelokkan akibat terjadi gaya tolak-menolak dengan muatan listrik yang sejenis.

Hasil penelitian Rutherford sekaligus menggantikan model atom Thomson, Rutherford mengajukakan model atom yang menyatakan bahwa atom tersusun dari inti yang bermuatan positif dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif, seperti planet mengelilingi matahari. Massa atom terpusat pada inti dan sebagian besar volum atom merupakan ruang hampa/kosong. Karena atom bersifat netral, maka jumlah muatan positif dalam inti (proton) harus sama dengan jumlah elektron.

Tidak beberapa lama Rutherford mengajukan model atomnya, ternyata terdapat beberapa kelemahan. Model atom Rutherford bersifat tidak stabil karena bertentangan dengan hukum fisika klasik Maxwell. Berdasarkan hukum tersebut, jika ada partikel bermuatan (elektron) mengelilingi inti atom yang memiliki muatan yang berlawanan (proton) maka elektron akan memiliki percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik, dengan demikian lama kelamaan elektron akan kehilangan energinya. Akibatnya, jari-jari lintasan semakin kecil, hingga suatu saat elektron akan bergabung inti atom. Padahal kenyataannya, atom bersifat stabil sehingga elektron tidak bergabung dengan inti atom.

Selang waktu 2 tahun dari penelitian Rutherford, pada tahun 1913, Niels Bohr berhasil memperbaiki kelemahan model atom Rutherford, melalui percobaannya terhadap spektrum atom hidrogen.

Bohr berpendapat jika elektron bergerak mengelilingi inti atom berbentuk spiral (seperti yang disampaikan

Rutherford) adalah benar, maka energi yang dipancarkan elektron akan menghasilkan spektrum yang

bersifat kontinu. Akan tetapi, hasil pengamatan Bohr terhadap spektrum atom menggunakan

spektrometer bahwa spektrum bersifat diskrit (terputus-putus). Hal ini menandakan bahwa elektron hanya

memancarkan energi dengan panjang gelombang tertentu atau dengan besaran energi tertentu.

Teori Atom Bohr

Sehingga menurut Bohr, adanya spektrum yang bersifat diskrit menandakan bahwa elektron berada pada lintasan-lintasan tertentu berdasarkan tingkat energinya. Hal ini dibuktikan dengan menggunakan teori kuantum Planck, hingga akhirnya Bohr mengemukakan postulatnya menjelaskan kestabilan atom dan spektrum atom hidrogen.

1. Setiap elektron dalam atom mengelilingi inti dalam lintasan tertentu yang stationer disebut orbit/kulit.

2. Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi.

 Niels Bohr

Model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum atom hidrogen. Akan tetapi model ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain:

Hanya dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen dengan akurat, belum dapat menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks.

Asumsi elektron mengelilingi inti atom dalam lintasan lingkaran belum tentu benar, dapat saja berbentuk elips.

Belum dapat menjelaskan adaya garis halus pada spektrum atom hidrogen.

KONFIGURASI ELEKTRON

Model atom Bohr memperkenalkan adanya kulit atom sebagai lintasan elektron mengelilingi inti atom dengan tingkat energi tertentu.Perhatikan gambar 1 disamping, inti atom dikelilingi oleh elektron yang tersebar di tiga kulit dengan jumlah elektron disetiap kulit berbeda-beda. Bohr menyatakan bahwa lapisan kulit tersusun berdasarkan urutan tingkat energinya, artinya kulit K memiliki tingkat energi paling rendah jika dibandingkan kulit L dan dan kulit M. Susunan elektron dalam kulit-kulit elektron disebut sebagai konfigurasi elektron.

Kulit atom selanjutnya disimbolkan dengan n, berturut-turut n = 1, n = 2, n = 3 dinamakan kulit K, L, M,

dst., dengan jumlah elektron maksimal disetiap kulitnya mengikuti persamaan

                                    Konfigurasi elektron menurut Bohr

ELEKTRON VALENSI

Elektron valensi adalah jumlah elektron pada kulit atom terluar. Unsur-unsur yang memiliki jumlah elektron valensi memiliki kemiripan sifat kimia. Kesamaan elektron valensi beberapa unsur

Unsur-unsur Li, Na dan K memiliki kemiripan sifat kimia, begitu juga F, Cl dan Br.

Partikel Dasar Atom

ELEKTRON

Teori atom Dalton menyatakan bahwa atom merupakan bagian terkecil dari materi. Pada kenyataannya, atom dapat dibagi menjadi partikel penyusunnya yaitu elektron, neutron dan proton. Hal ini dibuktikan berdasarkan penelitian tentang arus listrik pada gas bertekanan rendah. Penelitian dimulai pada tahun 1855 oleh Heinrich Geissler, yang berhasil merancang tabung gelas bertekanan rendah yang disebut tabung Geissler. Pada tahun 1859, Julius Plucker menggunakan tabung Geissler alam percobaan elektrolisis gas, didalam tabung ia memasang 2 plat elektrode, elektrode pada kutub positif disebut anode, sedangkan elektrode pada kutub positif disebut katode. Setelah diberi tegangan tinggi, ia mengamati adanya berkas sinar yang dipancarkan dari katode. Namun Plucker menganggap sinar tersebut sebagai cahaya listrik biasa.

Pada tahun 1876, Eugene Goldstein, menggunakan teknik yang sama dengan Plucker, namun ia menamakan berkas sinar yang dipancarkan dari katode sebagai sinar katode. Pertanyaan yang muncul adalah apakah sinar katode itu sebagai gelombang elektromagnetik atau partikel?

Wiliam Crookes, pada tahun 1880, memodifikasi tabung Geissler untuk membuat vakum lebih baik, tabung ini disebut sebagi tabung Crookes. Pengamatan Crookes tehadap karakteristik sinar katode dapat disimpulkan sebagai berikut:

Sinar katode merambat lurus. Sinar katode membawa muatan karena dibelokkan dalam medan magnet. Sinar katode memiliki massa karena dapat memutar kincir kecil dalam tabung. Sinar katode menyebabkan materi seperti gas dan zat lain berpijar. Akhirnya Crookes menyimpulkan bahwa sinar katode adalah partikel bermuatan.

Pada tahun 1891, George Johnston Stoney, berpendapat bahwa sinar katode adalah partikel, ia menamakan sebagai elektron. Pada tahun 1897, J.J. Thomson membuktikan bahwa sinar katode adalah merupakan berkas partikel, dengan menggunakan tabung sinar katode khusus.

PROTON

Pada tahun 1886, Eugene Goldstein, membuktikan adanya muatan positif. Pembuktian dilakukan menggunakan tabung sinar katode dimana plat katode telah diberi lubang. Ia mengamati jalannya sinar katode yang merambat menuju anode, tenyata terdapat sinar lain yang bergerak dengan arah berlawanan melewati lubang pada plat katode. Oleh karena arahnya berlawanan, maka sinar tersebut haruslah terdiri dari muatan positif.

NEUTRON

Penemuan partikel neutron diawali oleh penelitian Rutherford, dalam eksperimennya ia berusaha menghitung jumlah muatan positif dalam inti atom dan massa inti atom dan ia mendapati bahwa massa inti atom hanya setengah dari massa atom. Pada tahun 1920, William Draper Harkins, berasumsi bahwa terdapat partikel lain dalam inti atom selain proton, partikel itu bermassa hampir sama dengan proton dan tidak bermuatan, ia menyebutnya sebagai neutron. Hingga tahun 1932, James Chadwick, membuktikan keberadaan partikel neutron.

Adanya penemuan neutron ini, membuat strukur atom semakin jelas, bahwa atom tersusun atas inti atom dengan elektron mengelilingi pada lintasan kulitnya. Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. Sedangkan elektron bermuatan negatif. 

Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur

Penyusunan sistem periodik unsur telah mengalami banyak penyempurnaan. Mulai dari Antoine

Lavosier, J. Newslands, O. Mendeleev hingga Henry Moseley.

1. Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Pada 1789, Antoine Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan unsur

tersebut berdasarka sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di bagi menjadi empat kelompok. Yaitu

gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam

kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda.

Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote

( nitrogen ), dan hidrogen. Unsur-unsur yang etrgolong logam adalah sulfur, fosfor, karbon, asam

klorida, asam flourida, dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam adalah antimon,perak,

arsenik, bismuth. Kobalt, tembaga, timah, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina,

tobel, tungsten, dan seng. Adapun yang tergolong unsur tanah adalah kapur, magnesium oksida,

barium oksida, aluminium oksida, dan silikon oksida.

Kelemahan dari teori Lavoisior : Penglompokan masih terlalu umum

kelebihan dari teori Lavoisior : Sudah mengelompokan 33 unsur yang ada berdasarka

sifat kimia sehingga bisa di jadikan referensi bagi ilmuan-ilmuan setelahnya.

2. Pengelompokan unsur menurut J.W. Dobereiner

Pada tahun 1829, J.W. Dobereiner seorang profesor kimia dari Jerman mengelompokan

unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya.

Ia mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium sangat dekat dengan masa rata-

rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strantium, yaitu kalsiium dan barium. Dobereiner juga

mengemukakan beberapa kelompok unsur lain seperti itu. Unsur pembentuk garam dan massa

atomnya, yaitu c1 = 35,5 Br = 80, dsn I = 127. unsur pembentuk alkali dan massa atomnya. Yaitu

Li = 7, Na = 23dan K = 39.

Dari pengelompokan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu keteraturan. Setiap tiga unsur

yang sifatnya mirip massa atom ( A r ) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-

rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga.

Oleh karena itu, Dobereiner mengambil kesimpulan bahwa unsur-unsur dapat di

kelompokan ke dalam kelompok-kelompok tiga unsur yang di sebut triade.

Triade A r Rata-Rata A r unsur pertama dan ketiga

Kalsium

Stronsium

Bariuim

40

88

137

(40 + 137) = 88,

2

Kelemahan dari teori ini adalah pengelompokan unsur ini kurang efisian dengan adanya

beberapa unsur lain dan tidak termasuk dalam kelompok triad padahal sifatnya sama dengan

unsur dalam kelompok triefd tersebut.

Kelebihan dari teori ini adalah adanya keteraturan setiap unsure yang sifatnya

mirip massa Atom (Ar) unsure yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata di

massa atom unsure pertama dan ketiga.

3. Hukum Oktaf Newlands

J. Newlands merupakan orang pertama yang mengelompokan unsur-unsur berdasarkan

kenaikan massa atom relatif. Newlands mengumumkan penemuanya yang di sebut hukum

oktaf.

Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur.. Unsur pertama mirip

dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Daftar

unsur yang disusun oleh Newlands berdasarkan hukum oktaf diberikan pada tabel 1.1

Di sebut hokum Oktaf karena beliau mendapati bahwa sifat-sifat yang sama berulang

pada setiap unsure ke delapan dalam susunan selanjutnya dan pola ini menyurapi oktaf music.

Tabel 1.1 Daftar oktaf Newlands

1. H 2. Li 3. Be 4. B 5. C 6. N 7. O

8. F 9. Na 10. MG 11. Al 12. Si 13. P 14. S

15. Cl 16. K 17. Ca 18. Ti 19. Cr 20. Mn 21. Fe

22. Co&Nl

23. Cu 24. Zn 25. Y 26. ln 27. As 28. Se

29. Br 30. Cu 31. Sr 32. Sr 33. Zr 34. Bi & Mo

35. Po &

Hukum oktaf newlands ternyata hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika diteruskan,

teryata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Ti mempunya sifat yang cukup berbeda

dengan Al maupun B.

Kelemahan dari teori ini adalah dalam kenyataanya mesih di ketemukan beberapa oktaf

yang isinya lebih dari delapan unsur. Dan penggolonganya ini tidak cocok untuk unsur yang

massa atomnya sangat besar.

4. Sistem periodik Mendeleev

Pada tahun 1869 seorang sarjana asal rusia bernama Dmitri Ivanovich mendeleev, berdasarkan

pengamata terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat

unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur

disusunmenurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara

periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu

lajur vertikal yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan

kenaikan massa atom relatifnya, disebut priode daftar periodik Mendeleev yang dipublikasikan

tahun 1872. Gambar Tabel daftar periodik Mendeleyev dapat diklik disini

Sebagaimana dapat dilihat pada gambar di atas, Mendeleev mengkosongkan beberapa

tempat. Hal itu dilakukan untuk menetapkan kemiripan sifat dalam golongan. Sebagai contoh,

Mendelev menempatkan Ti (Ar = 48 ) pada golongan IV dan membiarkan golongan III kosong

karena Ti lebih mirip dengan C dan Si, dari pada dengan B dan Al. Mendeleev meramalkan dari

sifat unsur yang belum di kenal itu. Perkiraan tersebut didasarkan pada sifat unsurlain yang

sudah dikenal, yang letaknya berdampingan baik secara mendatar maupun secara tegak. Ketika

unsur yang diramalkan itu ditemukan, teryata sifatnya sangat sesuai dengan ramalan mendeleev.

Salah satu contoh adalah germanium ( Ge ) yang ditemukan pada tahun 1886, yang oleh

Mendeleev dinamai ekasilikon.

Kelemahan dari teori ini adalah masih terdapat unsur-unsur yang massanya lebih besar

letaknya di depan unsur yang massanya lebih kecil. Co : Telurium (te) = 128 di kiriIodin (I)=

127. hal ini dikarenakan unsur yang mempunyai kemirpan sifat diletakkan dalam satu golongan.

Kelemahan dari teori ini adalah pemebetulan massa atom. Sebelumnya massa atom. Sebelumnya

massa atom In = 76 menjadi 113. selain itu Be, dari 13,5 menjadi 9. U dari 120 menjadi 240 .

selain itu kelebihannya adalah peramalan unsur baru yakni meramalkan unsur beseerta sifat-

sifatnya.

5. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

Pada awal abad 20, pengetahuan kita terhadap atom mengalami perkembangan yang

sangat mendasar. Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi

melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang di sebut partikel dasar atau partikel

subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikeldasar yaitu proton, elektron, dan

neuron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, artinya setiap unsur mempunyai jumlah

proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut

nomor atom. pada 1913, seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley melakukan

eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.

Berdasarkan hasil eksperimenya tersebut, diperolehkesimpulan bahwasifat dasar atom

bukan didasari oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton. Ha

tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki

jumlah proton sama atau disebut isotop.

Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan kenaikan nonor atom unsur tersebut.

Pengelompokan unsur-unsur sisitem periodik modern merupakan penyempurnaan hukum

periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem periodik bentuk panjang.

Sistem periodik modern disusun berdasarkan kebaikan nomor atom dan kemiripan sifat.

Lajur-lajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ;

sedangkan lajur-lajur vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat.

Sistem periodik modern terdriri atas 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi

menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B (IB – VIIIB).

Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut

golongan transisi. Golongan-golongan juga dapat ditandai dengn bilangan 1 sampai dengan 18

secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3

sampai golongan 12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-

unsur transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam semua

termasuk golongan IIIB. Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB, dan unsur-unsur

aktinida pada periode 7 golongan IIIB. Penempatan unsur-unsur tersebut di bagian bawah tabel

periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr tidak terlalu panjang.