Selasa, 18 Desember 2012

fisika modern

STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK
A.   Perkembangan Teori  Atom
1.     Teori Atom Dalton
John Dalton (1766-1844) seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris mengemukakan teorinya sebagai berikut.
a.       Materi/zat tersusun atas partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagi yang disebut atom.
b.      Setiap unsur disusun oleh atom-atom yang memiliki massa dan sifat yang sama.
c.       Unsur-unsur yang berbeda memiliki massa dan sifat yang berbeda.
d.      Gabungan dari dua atau lebih unsur yang berbeda dinamakan senyawa.
e.       Atom tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan; reaksi kimia hanyalah penataan ulang dari atom-atom yang bereaksi
2.      Teori dan Model Atom Thomson
Dari hasil percobaannya dengan tabung sinar katoda, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda merupakan berkas partikel yang bermuatan negatif dan memiliki massa yang disebut elektron. Berdasrkan eksperimen ini Thomson berpendapat bahwa atom adalah bola bermuatan positif dan elektron menyebar di seluruh bagian atom, dan dikenal sebagai teori atom Thomson.



 





                              Model Atom Thomson


3.      Teori dan Model Atom Rutherford
Rutherford mengemukakan teori atomnya sebagai berikut:
a.       Atom tersusun dari inti yang bermuatan  positif dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
b.      Massa atom terpusat pada inti dan sebagian besar volume atom merupakan ruang hampa.
c.       Jumlah muatan positif dalam inti harus sama dengan jumlah elektron (kerena atom bersifat netral).
4.      Teori dan Model Atom Niels Bohr
Niels Bohr pada tahun 1913 mengemukakan teori atomnya sebagai berikut:
a.       Lintasan (orbit) elektron dalam atom memiliki tingkat-tingkat energi tertentu.
b.      Lintasan elektron yang makin dekat ke inti atom memiliki tingkat energi yang makin rendah, sebaliknya makin jauh dari inti atom, memiliki tingkat energi yang makin tinggi.
c.       Dalam lintasannya elektron tidak menyerap maupun melepaskan energi (bersifat stabil).
d.      Elektron dapat berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi apabila menyerap energi, sebaliknya akan melepaskan energi (dalam bentuk pancaran cahaya/seperti pada kembang api) jika berpindah ke lintasan yang lebih rendah.

B.   Sistem periodik Unsur
Pada tahun 1913, Henry Mosley kimiawan Inggris melakukan eksperimen mengukur panjang gelombang unsur dengan menggunakan sinar X. Dari eksperimen ini diketahui bahwa sifat dasar suatu atom bukanlah ditentukan oleh massa atom, tetapi berdasarkan kenaikan jumlah proton (partikel dasar penyusun atom).
Peningkatan jumlah proton identik dengan kenaikan nomor atom. Jadi, sistem periodik modern bukan lagi didasarkan kenaikan massa atom melainkan berdasarkan kenaikan nomor atom.
Unsur-unsur dalam sistem periodik modern dibagi menjadi dua lajur, yaitu lajur horizontal (mendatar) menunjukan nomor periode, sedangkan lajur vertikal (tegak) menyatakan nomor golonngan.
Komponen Sistem Periodik Unsur Modern
No
Golongan
Disebut
Periode
Jumlah unsur
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.


8.

IA (kecuali H)
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA


VIIIA
Alkali (pembentukan basa)
Alkali tanah
boron-aluminium
karbon-silikon
nitrogen-fhosforus
oksigen-belerang
halogen (pembentukan garam)

gas mulia

1
2
3
4
5
6
7
2
8
8
18
18
32
Belum dapat dipastikan

C.   Struktur Atom
Struktur atom meliputi partikel dasar penyusun atom, nomor atom, massa atom, isotop, isobar, isoton, massa atom relatif, dan konfigurasi elektron.
1.      Partikel Dasar Penyusun Atom, Nomor Atom, dan Massa Atom
a.      Partikel Dasar Penyusun Atom
1)      Elektron
Elektron merupakan salah satu penyusun atom yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti atom.
2)      Inti Atom
Di dalam inti atom terdapat proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral. Berikut ini tabel partikel-partikel dasar penyusun atom:
Partikel Dasar
Massa
Muatan
Lambang
Elektron (e)
0,0005858
-1
Proton (p)
1,0073
+1
Neutron (n)
1,0087
Netral
b.      Nomor Atom
Dalam suatu atom, nomor atom menyatakan jumlah elektron (e) atau jumlah proton (p), oleh kerena atom itu netral (tidak bermuatan), maka jumlah elektron (bermuatan negatif) sama dengan jumlah proton (bermuatan posotif). Untuk mencari nomor atom dapat dicari dengan rusmus seperti dibawah ini:

Nomor Atom (Z) = jumlah elektron = jumlah proton
                       Z = ∑e = ∑p
c.       Massa Atom
Dalam suatu atom, nomor massa (A) atau bilangan massa menyatakan jumlah proton (p) dan jumlah neutron (n) yang berpusat dalam inti atom.

Nomor massa (A) = jimlah proton + jumlah neutron
A= ∑p + ∑n atau ∑p = A − ∑n = A − ∑p
Umumnya notasi/ tanda atom suatu unsur dituliskan dengan cara sebagai berikut:
A menyatakan bilngan massa yang ditulis di kiri atas dan Z menyatakan nomor atom yang ditulis di kiri bawah. Adapaun X menyatakan lambang unsur. Penulis notasi seperti ini disebut nuklida.
2.      Isotop, Isobar, dan Isoton
a.      Isotop
Isotop adalah atom-atom yang memiliki nomor atom sama, tetapi bilangan massa berbeda.
Contoh :
Karbon terdiri dari tiga isotop dan klor dua isotop
, , , dan 17
Karena dalam isotopnya atom-atom memiliki nomor atom  sama, maka dapat dipastikan bahwa jumlah proton dan elektronnya sama, sedangkan jumlah neutronnya berbeda.
b.      Isobar
Isobar adalah atom-atom yang memiliki bilangan massa sama, tetapi nomor atom berbeda.
Contoh :
Atom karbon dengan nitrogen, natrium dengan magnesium, ada nuklidanya yang berisobar.
 dengan
c.       Isoton
Isoton adalah atom-atom yang berbeda, tetapi memiliki jumlah neutron yang sama.
Contoh :
Atom hidrogen dengan helium, argon dengan kalsium, pospor dengan belerang, ada nuklidanya yang berisoton.
unsur
Isoton
Jumlah Neutron
Hidrogen dengan Helium
Argon dengan Kalsium
Pospor dengan Belerang
                      
2
22
16



D.    Konfigurasi Elektron
Pengisian atau persebaran elektron-elektron pada kulit-kulit atom disebut konfigurasi elektron. Pengisian elektron pada kulit memiliki aturan-aturan sebagai berikut :
1.      Jumlah maksimum elektron pada suatu kulit memenuhi =2n2 dengan n adalah nomor kulit.
2.      Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8.
3.      Pada keadaan normal, pengisian elektron dimulai dari kulit bagian dalam (kulit K).
Konfigurasi elektron tiap kulit ditentukan oleh jumlah elektron maksimum yang dapat menempati setiap kulit sesuai dengan tingkat energinya, tingkat energi pertama, E-1 / kulit K = 2 (dua) elektron, tingkat energi kedua, E-2 / kulit L = 8 (delapan) elektron, dan seterusnya, yang sesuai dengan rumusan sebagai berikut :
∑ e maksimum / kulit = 2n2
n= tingkat energi / kulit yang ditempati elektron

Berikut ini tabel dan jumlah elektron maksimum.
Nomor Kulit
Nama Kulit
Jumlah Elektron Maksimum
1
2
3
4
5
6
K
L
M
N
O
P
2 elektron
8 elektron
18 elektron
32 elektorn
50 elektron
72 elektron

Elektron yang terletak pada kulit terluar disebut elketron valensi. Berdasarkan konfigrasi elektron suatu unsur, dalam table periodik jumlah kulit yang diisi elektron menyatakan nomor periode, sedangkan jumlah elektron yang mengisi kulit paling luar (elektron valensi) menyatakan nomor golongan.
E.     Sifat-Sifat Unsur, Massa Atom Relaif, dan Massa Molekul Relatif
1.      Sifat Logam dan Nonlogam
Dalam sistem periodik dari sekitar 118 jenis unsur dibedakan atas dua sifat fisika, yaitu logam dan bukan logam. Dalam satu periode (kecuali perioda satu) dari kiri ke kanan dan dalam satu golongan dari bawah ke atas sifat logam makin berkurang, sebaliknya sifat bukan logam makin meningkat.
2.      Massa Atom Relatif
Massa atom relatif suatu unsur (Ar) adalah perbandingan massa atom rata-rata suatu unsur terhadap   massa satu atom isotop karbon-12 ().
Massa atom relatif (Ar) = sma

3.      Massa Molekul Relatif
Massa molekul relatif didefinisikan sebagai perbandingan masa rata-rata satu molekul unsur atau molekul senyawa dengan  massa 1 atom .
Massa molekul relatif (Mr) = sma
Atau
Massa molekul relatif (Mr)sma
Oleh karena molekul itu berasal dari gabungan dua atau lebih unsur, maka Mr molekul itu sama juga dengan jumlah massa atom relatif (Ar) unsur-unsur penyusunnya.
Mr = ∑ Ar

F.     Sifat-sifat Periodik Unsur
1.      Jari-jari atom
Jari-jari atom menyatakan jarak dari inti atom terhadap elektron pada kulit terluar. Dalam satu periode jari-jari atom dari kiri ke kanan makin kecil. Sebaliknya, dalam satu golongan jari-jari atom dari atas ke bawah makin besar.
2.      Energi ionisasi
Energi yang diperlukan suatu unsur dalam fase gas untuk melepaskan satu atau lebih elektron pada kulit paling luar disebut energi ionisasi. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan) energi ionisasi makin besar. Sebaliknya, dalam satu golongan dari atas ke bawah, energi ionisasi makin kecil.
3.      Keelektronegatifan
Tingkat kesukaran suatu unsur (dalam fase gas) untuk menarik suatu elektron dalam suatu elektron dalam membentuk ikatan kimia disebut keelektronegatifan (elektronegatifitas). Dari acuan jari-jari atom, dalam satu periode keelektronegatifan makin besar. Sebaliknya, dalam satu golongan keeloktronegatifan makin kecil.
4.      Afinitas elektron
Energi yang dibebaskan saat suatu atom dalam fase gas menarik satu elektron untuk menjadi ion negatif disebut afinitas elektron. Sebagai acuan jari-jari atom dan selaras dengan keelektronegatifan, afinitas elektron dalam suatu periode makin besar, sedangkan dalam satu golongan afinitas elektron makin kecil disebabkan jarak inti atom terhadap elektron yang akan diterima makin jauh.