Struktur Atom

1. Nomor Atom, Nomor Massa, Isotop dan Elektron Valensi
    
   Penulisan lambang atom unsur menyatakan nomor atom dan nomor massa sebagai berikut
    

Keterangan :

A = nomor massa

Z = nomor atom

         X = lambang unsur

Nomor massa (A) = jumlah proton (p) + jumlah neutron (n)

     Jumlah neutron (n) = nomor massa (A) – nomor atom (Z)

     Nomor atom (Z) = jumlah proton (p) = jumlah elektron

1. Nomor atom (Z)
   Nomor atom (Z) menunjukkan jumlah proton ( muatan positif) atau jumlah elektron dalam atom tersebut. Nomor atom ini merupakan ciri khas suatu unsur karena nomor atom juga menunjukkan jumlah elektron.
   Elektron inilah yang nantinya paling menentukan sifat suatu unsur. Nomor atom ditulis agak ke bawah sebelum lambang unsur.
   Contoh :
   Atom nomor atom = 19
   Jumlah proton = 19
   Jumlah elektron = 19
   Atom netral mempunyai jumlah proton sama dengan jumlah elektronnya. Apabila suatu atom netral melepaskan elektronnya, atom tersebut menjadi bermuatan positif. Hal ini karena jumlah proton lebih banyak daripada jumlah elektron. Atom bermuatan positif disebut kation. Namun, apabila atom netral menangkap elektron, atom tersebut akan jadi bermuatan negatif. Hal ini karena jumlah elektron lebih banyak daripada jumlah proton. Atom beermuatan negatif disebut anion. Perubahan ini hanya terjadi pada elektron, sedangkan jumlah proton dan neutron tetap karena inti atom tidak berubah.
   Contoh :
   Atom kalium mempunyai nomor atom 19 dan nomor massa 39 (). Ini berarti, atom K terdiri atas 19 proton, 19 elektron, dan 20 neutron.
   Apabila atom K melepaskan satu elektron, atom K menjadi ion , artinya ion terdiri atas 19 proton, 18 elektron, dan 20 neutron.
2. Nomor Massa (A)
   karena jumlah proton sama dengan nomor atom maka nomor massa juga merupakan jumlah nomor atom ditambah neutron. Semakin banyak proton dan neutron yang dimiliki sebuah atom, semakin besar massanya. Nomor massa ditulis disebelah kiri atas sebelum lambang unsur.
   Contoh :
   Atom nomor massa = 23
   Jumlah proton + neutron = 23
3. Isotop, Isoton, dan Isobar
   Isotop yaitu atom yang mempunyai nomor atom sama,tetapi memiliki nomor massa yang berbeda. Contoh :
       , ,
   P = 7 p = 7 p = 7
   E = 7 e = 7 e = 7
   N = 6 n = 7 n = 8
   Setiap isotop satu unsur memiliki sifat kimia yang sama. Oleh karena setiap isotop mem-punyai massa yang berbeda, maka harga massa atom setiap unsur merupakan harga rata-rata setiap isotopnya. Isotop-isotop ini dapat digunakan untuk menentukan massa atom relatif (Ar) atom tersebut berdasarkan kelimpahan isotop dan massa atom semua isotop.
   Contoh :
   Oksigen di alam terdiri dari 3 isotop dengan kelimpahan sebagai berikut;
   (99,76 (0,04 (0,20
   Hitunglah massa atom rata-rata (Ar) dari unsur oksigen !
   Jawab :
    
        (99,76 x 16) + (0,04 x 17) + (0,20 x 18)
   Ar =    _____________________________ = 16,0044
            100
   Ar = 16
    
   Isoton, adalah atom atom unsur yang berbeda yang mempunyai neutron yang sama, tetapi nomor atom berbeda.
   Contoh :
   Isoton antara dan
   Jumlah neutron O = 31 – 15 = 16 dan N 32 – 16 =16
   Isobar, adalah atom-atom unsur berbeda yang mempunyai nomor atom berbeda, tetapi mempunyai nomor massa yang sama.
   Contoh :
   Isobar antara dan
   Isoelektron, merupakan atom-atom yang jumlah elektron sama setelah melepaskan atau menangkap elektron.
   Contoh :
   11Na⁺ dan 9F^- Keduanya mempunyai jumlah elektron sama.
    
4. Menentukan Elektron Valensi Berdasarkan Konfigurasi Elektron
   Elektron-elektron yang mengelilingi inti beredar pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Lambang kulit dimulai dari K, L, M, N dan seterusnya dimulai dari kulit yang dekat inti. Semakin jauh dari inti, tingkat energi dari kulit tersebut semakin tinggi. Susunan elektron pada setiap kulitnya disebut konfigurasi elektron. Elektron disusun sedemikian rupa pada tiap-tiap kulit dan diisi maksimum sesuai daya tampung kulit tersebut. Jika masih ada sisa elektron yang tidak dapat ditampung pada kulit tersebut, diletakkan pada kulit selanjutnya.
   Konfigurasi (susunan) elektron suatu atom berdasarkan kulit-kulit atom tersebut. Setiap kulit atom dapat terisi elektron maksimum 2n², dengan menunjukkan kulit ke-n.
   Jika n = 1 maka berisi 2 elektron
   Jika n = 2 maka berisi 8 elektron
   Jika n = 3 maka berisi 18 elektron
   Perhatikan konfigurasi elektron pada unsur dengan nomor atom 19!
   Konfigurasi elektronnya adalah ;
   K L M N
   2 8 8 1
   Hal ini dapat dijelaskan bahwa kapasitas elektron maksimum di kulit M dari unsur tersebut sebanyak 8, sehingga sisa 1 harus diletakkan di kulit terluar.
   Elektron yang berperan dalam reaksi pembentukan ikatan kimia dan dalam reaksi kimia yaitu elektron pada kulit terluar atau elektron valensi . Jumlah elektron valensi suatu atom ditentukan berdasarkan elektron yang terdapat pada kulit terakhir dari konfigurasi elektron atom tersebut.
   Unsur-unsur yang mempunyai jumlah elektron valensi yang sama memiliki sifat kimia yang sama pula.
   Contoh :
   Unsur natrium dan kalium memiliki sifat yang sama karena kedua unsur tersebut memiliki sifat elektron valensi = 1 
   
   
   
   
   1. Perkembangan Teori Atom
       
      Perkembangan konsep atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914).
      Eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel di dalam atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar di dalam atom disebut model atom.
      1. Model Atom Dalton
         1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi
         2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.
            Suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbedauntuk unsur yang berbeda.
         3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri dari atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
         4. Reaksi kimia merupakan pemisahan, penggabungan atau penyusunan kembali atom- atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
            Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti bola tolak peluru.
      2. Model Atom Thomson
         Menurut Thomson, atom adalah bola padat bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Model atom Thomson digambarkan dengan sebagai kismis yang tersebar pada seluruh bagian roti sehingga disebut sebagai model roti kismis.
      3. Model Atom Rutherford
         Teori atom Rutherford muncul berdasarkan eksperimen hamburan sinar alfa dan uranium. Brerdasarkan percobaan tersebut, Rutherford menyimpulkan bahwa;
         1. Atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya.
         2. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom.
            Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh
   Ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai
   Pemancaran energi. Oleh karenanya elektron lama-kelamaan akan berkurang dan lin-
   Tasannya makin lama mendekati inti kemudian jatuh ke dalam inti.
   1. Model Atom Niels Bohr
      Kesimpulan Bohr adalah;
      1. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif yang dikelilingi elektron bermuatan negatif di dalam suatu lintasan
      2. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika erlektron berpindah kelintasan yang lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi. Jika beralih kelintasan yang lebih rendah maka akan memancarkan energi radiasi.
      3. Elektron-elektron berkedudukan pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kuli-kulit elektron.
   2. Kulit-kulit elektron bukan merupakan kedudukan yang pasti dari suatu elektron. Tetapi hanyalah suatu kebolehjadiannya saja. Teori ini sesuai dengan teori ketidakpastian yang dikemukakan oleh Heisenberg. Yang menyatakan bahwa kedudukan dan kecepatan gerak elektron tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanyalah kemungkinan terbesarnya atau probabilitasnya. Dengan demikian kedudukan dan kecepatan gerakan elektron dalam atom berada diruang tertentu dalam atom tersebut yang disebut orbital. Teori mengenai elektron berada dalam orbital-orbital diseputar inti atom inilah yang merupakan pokok teori atom modern.
       
      KOMPETENSI C
       
      Pilihlah jawaban yang tepat !
      1. Eksperimen tabung sinar katoda menghasilkan penemuan ….
         1. Elektron
         2. Massa elektron
         3. Muatan elektron
         4. Massa proton
         5. Muatan proton
      2. Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain sambil menyerap atau memancarkan energi. Teori ini merupakan penyempurnaan teori atom Rutherford yang dikemukan oleh ….
         1. Becquerel
         2. Bohr
         3. Dalton
         4. Rontgen
         5. Thomson
      3. Kelemahan model atom Bohr adalah ….
         1. Elektron akan jatuh ke inti
         2. Belum ada muatan dalam atom
         3. Elektron bergerak stasioner pada lintasannya
         4. Hanya tepat untuk atom-atom dengan nomor atom kecil
         5. Belum menggambarkan lintasan dan letak elektron dalam atom
      4. Model atom Dalton digambarkan sebagaibola berbentuk bola bulat masif. Kelemahan model atom ini adalah ….
         1. Belum menggambarkan letak dan lintasan elektron dalam suatu atom
         2. Belum mengemukakan adanya muatan dalam suatu atom
         3. Dalton gtidak mampu menerangkan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom
         4. Atomnya digambarkan sebagai bola yang berbentuk bulat masif
         5. Hanya tepat untuk atom dengan nomor atom kecil
      5. Suatu atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dengan elektron-elektron yang mengelilinginya. Elektron-elektron tidak akan jatuh ke dalam intinya karena …..
         1. Elektron selalu dalam keadaan diam
         2. Energi tolak menolak partikel pasif dan partikel negatif cukup besar
         3. Elektron bergerak menurut lintasannya yang tertentu dengan gerak tertentu pula dari inti
         4. Elektron terlalu jauh dari inti sehingga ada efek tarik-menarik
         5. Antara inti dan elektron terdapat penghalang
       
      BAB II SISTEM PERIODIK UNSUR
       
      1. Perkembangan Dasar Pengelompokan Unsur-Unsur
         Pengelompokan unsur-unsur mengalami perkembangan dari yang paling sederhana hingga modern. Sejarah perkembangan tersebut dapat diuraikan sebagai berikut;
         1. Logam dan Nonlogam
            Para ahli kimia Arab dan Persia pertama kali mengelompokkan unsur-unsur menjadi dua, yaitu Lugham (logam) dan Laysa lugham (non logam). Unsur logam yang dikenal saat itu ada 16 unsur, diantaranya besi, emas, perak, seng, nikel dan tembaga. Sementara unsur non logam yang dikenal ada 7, yaitu arsen, hidrogen, nitrogen, oksigen, karbon, belerang, dan fosfor.
         2. Hukum Triade Dobereiner
            Pada tahun 1829, John Wolfgang Dobereiner, ahli kimia dari Jerman melihat adanya kemiripan sifat diantara beberapa unsur. Dobereiner mengelompokkan unsur-unsur tersebut menurut kemiripan sifat yang ada. Ternyata setiap kelompok terdiri atas tiga unsur (sehingga disebut triade).
            Unsur-unsur dalam satu triade juga disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya. Berdasarkan aturan tersebut massa atom relatif unsur unsur kedua merupakan rata-rata dari massa atom relatif unsur pertama dan ketiga. Penemuan ini memperlihatkan adanya hubungan antara massa atom relatif dengan sifat-sifat unsur.
            Contoh : Triade Cl Br I, massa atom relatif Br adalah
            Ar = Ar Cl + Ar I
            
            2
            Ar = 35,5 + 127
            2
                 Ar = 81,25
             
            Pengelompokan ini ternyata memiliki kelemahan. Kemiripan sifat tidak hanya terjadi pada tiga unsur dalam tiap kelompok.
         3. Hukum Oktaf Newlands
            Tahun 1864, A.R. Newlands, seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris mengemukakan penemuannya yang disebut hukum oktaf. Berdasarkan hukum ini unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Ternyata unsur-unsur yang berselisih 1 oktaf (misalnya, unsur H dengan unsur kedelapan yaitu F pada tabel 2.2) menunjukkan kemiripan sifat dan keteraturan perubahan sifat unsur. Hukum Oktaf menyatakan ” jika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan nomor massa atom, sifat unsur tersebut akan berulang pada unsur kedelapan”.
            Pada saat daftar Oktaf Newlands disusun, unsur-unsur gas mulia belum ditemukan. Pengelompokan ini ternyata hanya sesuai untuk unsur-unsur ringan dengan massa atom relatif rendah.
         4. Hukum Mendeleyev
            Tahun 1869, sarjana bangsa Rusia Dmitri Ivanovich Mendeleyev, mengadadakan pengamatan terhadap 63 unsur yang sudah dikenal saat itu. Mendeleyev menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur fungsi periodik diketahui dari massa atom relatifnya. Hal ini berarti jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya. Akibat cara pengelompokan ini terdapat tempat-tempat kosong dalam tabel periodik tersebut. Tempat-tempat kosong ini diramalkan akan diisi unsur-unsur yang waktu itu belum ditemukan. Di kemudian hari ramalan itu terbukti dengan ditemukannya unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat. Unsur-unsur tersebut yaitu germanium di bawah silikon dan galium di bawah aluminium.
            Sistem periodik Mendeleyev masih mempunyai kelemahan-kelemahan. Kelemahan sistem periodik Mendeleyev yaitu;
            1. Penempatan unsur tidak sesui dengan kenaikan massa atom relatifnya. Hal ini terjadi karena penempatan unsur mempertahankan kemiripan sifat unsur dalam satu golongan
            2. Masih banyak unsur yang belum dikenal pada masa itu sehingga banyak tempat kosong dalam tabel.
         5. Sistem Periodik Modern
            Tahun 1914, Henry G.J. Moseley, ahli kimia dari Inggris menemukan bahwa urutan unsur dalam tabel periodik sesuai kenaikan nomor atom. Sistem periodik modern yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang, disusun menurut kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Sistem periodik modern ini dapat dikatakan sebagai penyempurnaan sistem periodik Mendeleyev.
            Sistem periodik bentuk panjang terdiri atas lajur vertikal (golongan) dan lajur horizontal (periode). Golongan disusun menurut kemiripan sifat, sedangkan periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya.
            1. Lajur Vertikal (golongan)
               Golongan ditulis dengan angka Romawi, terdiri atas 19 golongan. Unsur-unsur yang berada pada lajur vertikal dikelompokkan dalam satu golongan. Unsur-unsur yang berada dalam satu golongan mempunyai persamaan sifat karena mempunyai elektron valensi (elektron di kulit terluar) yang sama.
               Pada sistem unsur periodik modern (sistem periodik panjang) ada delapan golongan utama dan delapan golongan transisi.
               1. Golongan A (Golongan Utama)
                  Golongan utama terdiri atas delapan golongan unsur sebagai berikut :
                  Golongan IA : Alkali terdiri atas unsur-unsur H, Li, Na, K,Rb, Cs , Fr
                  Golongan IIA : Alkali tanah terdiri atas unsur-unsur Be, Mg, Ca, Sr,
                      Ba, dan Ra
                  Golongan IIIA : Aluminium terdiri atas unsur-unsur B, Al, Ga, In, Ti
                  Golongan IVA : Karbon terdiri atas unsur-unsur C, Si, Ge, Sn,Pb
                  Golongan V A : Nitrogen terdiri atas unsur-unsur N, P, As, Sb, Bi
                  Golongan VIA : Oksigen terdiri atas unsur-unsur O, S, Se, Te, Po
                  Golongan VIIA : Halogen terdiri atas unsur-unsur F, Cl, Br, I, At
                  Golongan VIIIA : Gas mulia terdiri atas unsur-unsur He, Ne, Ar, Kr,
                       Xe dan Rn
                  Unsur yang berada dalam satu golongan mempunyai kemiripan sifat atau hampir sama. Hal ini karena elektron valensi unsur-unsur tersebut sama. Misalnya pada golongan IA bersifat logam lunak, mudah bereaksi dengan air, dan warnanya putih seperti perak.
                  Tabel unsur-unsur golongan IA
                  Unsur Susunan Elektron Elektron Valensi
                  3Li 2. 1 1
                  11Na 2. 8. 1 1
                  19K 2. 8. 8. 1             1
                  37Rb 2. 8. 18. 8. 1             1
                  55Cs 2. 8. 18. 18.8. 1 1
                  87Fr 2. 8. 18. 32. 18. 8. 1 1
               2. Golongan transisi atau golongan tambahan (golongan B)
                  1. Golongan transisi (Golongan B), yaitu IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, dan IIB, dimulai dari periode 4. Golongan B terletak di antara golongan IIA dan IIIA. Khusus golongan VIIIB terdiri atas tiga lajur vertikal.
                     Unsur transisi yang mengisi periode empat merupakan unsur logam, misalnya krom, besi, nikel, tembaga, dan seng. Unsur-unsur logam dan unsur non logam dibatasi secara tegas dengan garis tebal.
                     Sebanyak 20 unsur non logam terpusatkan di daerah sudut kanan ke bawah.
                     Unsur-unsur yang paling reaktif terletak di sebelah kiri dan kanan
                     Dalam tabel periodik. Unsur-unsur yang kurang reaktif berada di tengah. Natrium (Na) dan Kalium (K) merupakan dua unsur logam yang sangat reaktif, terletak di daerah paling kiri. Logam-logam reaktif lainnya berada pada golongan II. Logam-logam yang kurang reaktif berada di tengah pada tabel periodik tersebut, misalnya besi (Fe) dan tembaga (Cu).
                     Unsur unsur non logam yang tidak reaktif pada sistem periodik berada di tengah, yaitu karbon (C), silikon (Si), belerang (S) dan oksigen (O) yang terletak di sisi kanannya bersifat lebih reaktif. Unsur-unsur nonlogam yang paling reaktif yaitu flourin (F) dan klorin (Cl). Kedua unsur itu terletak pada sisi kanan atas sistem periodik.
                  2. Golongan Transisi Dalam, ada dua deret yaitu :
                     1. Deret Lantanida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan 57La)
                     2. Deret Aktinida (unsur dalam deret ini mempunyai kemiripan sifat dengan 89Ac)
                        Pada periode 6 golongan IIIB terdapat 14 unsur yang sangat
   Mirip sifatnya, yaitu unsur-unsur Lantanida. Demikian juga pada
   Periode 7 golongan yang sama, terdapat unsur-unsur Aktinida.
   Unsur-unsur tersebut ditempatkan tersendiri pada bagian bawah
   Sistem periodik.
   1. Lajur Horisontal (periode)
      Periode ditulis dengan angka Arab, terdiri atas 7 periode berikut;
      Periode 1 berisi 2 unsur
      Periode 2 berisi 8 unsur
      Periode 3 berisi 8 unsur
      Periode 4 berisi 18 unsur
      Periode 5 berisi 18 unsur
      Periode 6 berisi 32 unsur
      Periode 7 berisi 32 unsur