Struktur Atom

1. Teori – Teori dan Struktur Atom

Konsep atom sudah dikenal sejak peradaban Yunani (500 SM). “Atom” berasal dari bahasa Yunani, yaitu atomos, yang berarti tidak dapat dibagi. Menurut filosof Yunani, atom dianggap sebagai partikel sangat kecil yang tidak dapat diurai lagi. Sayangnya, tidak ditemukan data atau eksperimen yang dapat menjelaskan pemikiran

tersebut.

Pada tahun 1803, John Dalton menjelaskan postulat mengenai teori atom berdasarkan pemikiran kuno tersebut. Postulat teori atom Dalton berbunyi :

1. Atom adalah zat yang terdiri dari bagian terkecil yang tidak dapat diurai
2. Semua atom pada unsur yang sama bersifat identik, tetapi atom – atom yang berasal dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
3. Senyawa kimia terbentuk dari atom – atom dengan jumlah perbandingan tertentu
4. Reaksi kimia terjadi karena adanya perubahan susunan atom dari satu kombinasi menjadi kombinasi yang lain. Sifat individu atom sendiri tidak mengalami perubahan.

Postulat Dalton ini bertahan selama hampir seratus tahun. Kunci keberhasilan teori ini adalah adanya konsep yang menjelaskan bahwa tiap unsur memiliki atom dengan karakteristik massa tertentu.

Menjelang akhir 1800, teori atom Dalton mulai diragukan karena adanya penemuan sinar X (1895), radioaktifitas (1896), elektron (1897), dan unsur radium (1898). Penemuan – penemuan tersebut menunjukkan bahwa atom merupakan struktur yang sangat rumit, yang tersusun dari partikel – partikel sub atom. Rutherford dkk menemukan

bahwa zat – zat radioaktif dapat menghasilkan tiga macam radiasi, yaitu radiasi yang bersifat positif (disebut partikel a), negatif (b) dan netral (g). Dengan dibuktikan bahwa suatu unsur dapat menghasilkan tiga macam radiasi yang berbeda sifat, maka teori atom Dalton tidak dapat diikuti lagi.

Pada tahun 1911, Rutherford menggambarkan atom sebagai suatu partikel bulat dengan suatu pusat kecil yang disebut sebagai inti atom (nucleus). Karena inti atom menolak partikel a, maka inti atom bermuatan positif. Elektron dibayangkan berada di luar inti, membentuk permukaan luar dari atom. Penelitian modern kemudian menunjukkan bahwa atom terbagi atas tiga macam partikel, yaitu proton, neutron, dan elektron.

Tabel 4. Partikel – partikel atom

	Massa		Muatan
	gram	s m a	Coulomb	unit muatan elektronik
Proton	1,67 x 10-24	1,007276	+ 1,602 x 10-19	+1
Neutron	1,67 x 10-24	1,008665	0	0
Elektron	9,11 x 10-28	0,000549	- 1,602 x 10-19	-1

Proton dan neutron membentuk inti. Karena proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan, maka inti atom bermuatan positif. Banya

knya proton dalam inti disebut sebagai proton number (nomor proton) atau atomic number (nomor atom). Tiap unsur memiliki nomor atom yang berbeda – beda, contohnya karbon (C),memiliki nomor atom 6, nitrogen (N) memiliki nomor atom 7, oksigen (O) memiliki nomor atom 8, dll. Sampai dengan unsur bernomor atom 20, jumlah proton dan neutron dalam inti sama. Di atas nomor atom 20, jumlah neutron umumnya lebih besar dari pada jumlah proton. Misalnya, timbal (Pb) dengan jumlah proton 82, memiliki 125 neutron dalam inti. Banyaknya proton dan neutron dalam inti disebut nucleon number (nomor inti) at

au mass number (nomor massa).

Struktur atom secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 1. Struktur atom

Elektron digambarkan mengelilingi inti atom menurut lintasan tertentu. Karena letaknya di luar, maka elektron – elektron inilah yang berperan ketika unsur – unsur mengalami reaksi atau membentuk ikatan. Susunan elektron di dalam atom menentukan sifat dari unsur yang bersangkutan.

4.2. Konfigurasi Elektron

Elektron tersusun dalam kulit – kulit (n) yang dapat dinyatakan dalam huruf kapital, yaitu K, L, M, N, O, … atau angka, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, … . Tiap kulit memiliki sub – sub kulit yang dinyatakan dengan huruf, yaitu s, p d, f. Dalam sub – sub kulit terdapat ruang (orbital) yang dapat menampung elektron dengan kapasitas tertentu.

Tabel 2. Sub – sub kulit dan kapasitas elektron di dalamnya

Sub kulit	Jumlah ruang (orbital)	Kapasitas elektron
S	1	2
P	3	6
D	5	10
F	7	14

Elektron diisikan pada ruang – ruang (orbital) dengan energi yang terendah lebih dulu. Sistem pengisian elektron berdasarkan tingkat energi ini disebut sebagai Azas Aufbau. Urutan tingkat energi pada sub – sub kulit dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Tingkat energi atom

Menurut Pauli, dalam satu orbital, tidak boleh diisi oleh elektron dengan arah putaran (spin) yang sama. Aturan ini disebut sebagai Prinsip Eksklusi Pauli, yang membatasi jumlah elektron dalam satu orbital maksimal adalah dua.

Gambar 4.3. Arah putaran elektron

Selain dua aturan di atas, dalam pengisian elektron pada orbital juga berlaku Aturan Hund, yaitu

1. Elektron yg masuk ke dalam sub kulit yg memiliki lebih dari 1 orbital, disebarkan terlebih dahulu pada orbital – orbital yg tk. energinya sama, dengan spin yg searah
2. Posisi orbital setengah penuh atau penuh lebih stabil

Penulisan konfigurasi elektron dilakukan sebagai berikut :

1. Unsur Cl (nomor atom 17)

Jumlah elektron = 17

Konfigurasi elektron = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

2. Ion Fe³⁺ (nomor atom 26)

Karena ion bermuatan +3 à kehilangan 3 elektron à hanya 23

elektron yang terlibat dalam konfigurasi

Konfigurasi elektron = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³

3. Ion F^- (nomor atom 9)

Karena ion bermuatan -1 à bertambah 1 elektron à ada 10

elektron yang terlibat dalam konfigurasi

Konfigurasi elektron = 1s² 2s² 2p⁶

4. Unsur Ar (nomor atom 18)

Jumlah elektron = 18

Konfigurasi elektron = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Catatan :

v Ion positif terjadi apabila suatu unsur melepaskan elektron à jumlah elektron dalam konfigurasi lebih sedikit daripada jumlah elektron pada nomor atom

v Ion negatif terjadi apabila suatu unsur menerima elektron à jumlah electron dalam konfigurasi lebih banyak daripada jumlah elektron pada nomor atom

v Suatu unsur membentuk ion positif atau negatif agar memiliki konfigurasi seperti gas mulia

v Gas mulia memiliki konfigurasi dengan orbital penuh, umumnya berakhir pada orbital np⁶, kecuali unsur He (konfigurasi elektron = 1s²)