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.