Teori Atom dan Konfigurasi Elektron

 

Teori Atom Dalton

Postulat Dalton:

• Materi tersusun dari partikel yang sangat padat dan tidak bisa dibagi lagi, yaitu atom. 
• Atom-atom suatu unsur identik dalam berbagai hal (massa, ukuran, dan bentuk) namun berbeda dengan unsur lain. 
• Dalam reaksi kimia terjadi pemisahan atau penggabungan atom-atom, dari satu komposisi ke komposisi lain, namun tidak bisa dihancurkan.
• Atom dapat bergabung dengan atom lain membentuk suatu molekul. 
• Atom: Bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi dan seperti bola pejal. 

Gambar 1. Penggambaran atom sebagai bola pejal berdasarkan teori atom Dalton.

Kelemahan Teori Atom Dalton:

• Bentuk atom tidak seperti bola pejal yang padat dan tidak bisa dibagi-bagi lagi. Tetapi atom tersusun dari partikel-partikel penyusun lainnya.

• Atom-atom suatu unsur terdiri dari isotop (massanya sama, namun nomor atomnya berbeda).

Teori Atom Thomson

Postulat Thomson didasari atas penemuan elektron olehnya melalui eksperimen Tabung Sinar    Katoda. Berikut proses dan kesimpulan hasil eksperimen Tabung Sinar Katoda oleh Thomson:

• Voltase tinggi dan sinar dipancarkan dari katoda menuju anoda.
• Sinar dilanjutkan pada daerah bermedan listrik dan bermedan magnet yang saling tegak lurus.
• Besarnya medan magnet dan medan listrik diatur sedemikian rupa. Saat besar kedua medan tersebut sama, sinar katoda akan merambat lurus dengan kecepatan tertentu.
• Selanjutnya, sinar katoda akan melewati daerah bermedan magnet, sehingga sinar katoda akan berbelok dan menempuh lintasan lingkaran (dalam hal ini gaya medan magnet bertindak sebagai gaya sentripetal.

Gambar 2. Tabung Sinar Katoda.

Berdasarkan eksperimen tersebut, Thomson menentukan perbandingan muatan listrik terhadap masa elektron tunggal, angka yang diperolehnya adalah 1,76 x 10^8 C/kg. Sehingga Thomson berpostulat bahwa:

Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis (Gambar 3). 

Gambar 3. Penggambaran atom sesuai teori atom Thomson, seperti roti kismis.

Kelebihan Teori Atom Thomson:

• Thomson dapat menjelaskan bahwa elektron merupakan partikel subatomik.

• Atom memiliki sifat listrik berdasarkan percobaan Tabung Sinar Katoda.

Kekurangan Teori atom Thomson:

• Thomson tidak bisa menjelaskan adanya inti atom.

• Thomson tidak bisa membuktikan/menjelaskan bahwa sebagian sinar alfa dapat diteruskan, dibelokkan dan dipantulkan sesuai dengan hasil percobaan Rutherford.

Teori Atom Rutherford

Untuk menyempurnakan teori atom Thomson, maka Rutherford melakukan eksperimen penembakan lempeng emas dengan sinar alfa. Eksperimen Rutherford digambarkan seperti pada Gambar 4 berikut:

Gambar 4. Percobaan yang dilakukan Rutherford. 

Berdasarkan eksperimen tersebut, Rutherford menyimpulkan bahwa:

Kelemahan model atom Rutherford:

Pergerakan elektron mengelilingi inti atom karena berdasarkan hukum fisika, jika suatu partikel bermuatan listrik bergerak melingkar maka akan mengemisikan energinya sehingga percepatannya akan menurun hingga akhirnya diam. Dengan demikian, jika elektron mengelilingi inti atom maka elektron akan kehilangan energinya dan akhirnya akan jatuh ke dalam inti atom (Gambar 5).

Gambar 5. Elektron akan jatuh berdasarkan hukum fisika 

Teori Atom Bohr

Niels Bohr memperbaiki kegagalan teori atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen, sehingga Niels Bohr mengemukakan postulatnya:

• Dalam mengelilingi inti atom, elektron berada pada lintasan atau kulit tertentu. Kulit ini tetap dengan jarak tertentu dari inti atom, selama elektron berada pada kulit tertentu maka energi elektron akan konstan sehingga tidak ada energi yang diserap atau diemisikan.
• Elektron dapat beralih dari satu kulit ke kulit yang lain dengan energi sebesar tetapan Plank (h).
• Lintasan elektron memiliki momentum sudut yang nilainya adalah kelipatan dari: L = nh/2Π dengan n adalah bilangan kuantum dan h adalah konstanta Plank.

• Kulit lintasan elektron memiliki n = 1, 2, 3... dan disimbolkan dengan K, L, M...

Gambar 6. Kulit lintasan elektron sesuai teori atom Bohr

Kesimpulan Teori Atom Bohr:

• Elektron mengorbit inti atom seperti planet-planet mengorbit matahari.
• Setiap orbit atau kulit dapat menampung jumlah maksimum elektron (Tabel 1).
• Elektron terlebih dahulu akan mengisi orbit atau kulit paling dekat dengan inti.

     Tabel 1. Cara penentuan jumlah maksimum elektron pada setiap orbital (n).

Gambar 7. Elektron menempati setiap orbital dengan jumlah tertentu sesuai dengan kaidah 2n² sesuai Tabel 1

Lambang Atom

Keterangan:

A    : Nomor Massa 

Z    : Nomor Atom

X    : Lambang Unsur

• Nomor massa berkaitan dengan banyaknya jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron.
• Nomor atom berkaitan dengan jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron dalam keadaan netral. 
• Lambang unsur berkaitan dengan unsur-unsur kimia di dalam tabel periodik unsur. 

Contoh:

Flourin (F) memiliki nomor massa 19 dan nomor atom 9. Tentukan:

a. Lambang unsur flourin

b. Jumlah Proton (P), Neutron (N), dan Elektron (e)

c. Gambarkan model atom Bohr

Jawab:

a. 

Ingat: jangan bingung dengan penulisan lambang tersebut, biasanya nomor atom  lebih kecil daripada nomor massa.

b. Jumlah proton mengacu pada nomor atom. Karena atom netral maka jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yaitu 9. 

Nomor Massa = Jumlah Proton + Jumlah Neutron

Maka Jumlah Neutron = Nomor Massa - Jumlah Proton

                                = 19 - 9 

                                = 10

C. Untuk menjawab soal ini, akan dibahas setelah pembahasan tentang konfigurasi elektron.

Konfigurasi Elektron

• Konfigurasi elektron    : Susunan elektron berdasarkan kulit atau orbital dari suatu atom.
• Sesuai dengan teori atom Bohr, elektron berada pada orbit atau kulit-kulit atom sesuai dengan persamaan 2n² dengan n adalah kulit ke- 1, 2, 3...
• Elektron terluar atau elektron valensi berjumlah maksimum 8.
• Elektron Valensi    : Elektron yang menempati kulit terluar dari suatu atom.

Berikut contoh konfigurasi elektron untuk Kalium (K) dengan nomor massa 39,10 dan nomor atom 19. 

Dari konfigurasi elektron K di atas, dapat digambarkan dalam bentuk model atom Bohr seperti berikut ini:

Jadi jawaban untuk bagian C (gambar model atom Bohr dari atom F) adalah sebagai berikut:

Latihan!

Fosfor merupakan salah satu unsur penting dalam penyusunan DNA. Tentukan:

a. Lambang unsur fosfor lengkap dengan nomor atom dan nomor massa

b. Jumlah Proton (P), Neutron (N), dan Elektron (e)  dari fosfor

c. Konfigurasi elektron fosfor

d. Gambarkan model atom Bohr dari fosfor

Silakan di jawab bisa lewat komentar. Terima kasih, semoga bermanfaat.