MODUL KIMIA - TEORI ATOM

TEORI ATOM

1. Model atom Dalton
a. Atom adalah bagian terkecil suatu unsur yang tidak dapat dibagi-bagi lagi
b. Atom suatu unsur semuanya sama, dan tidk dapat berubah menjadi atom unsur lain.
c. Dua atom atau lebih dapat membentuk suatu molekul ( H20, H2SO4)
d. Pada reaksi kimia atom-atomberpisah kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula.
e. Pada reaksi kimia atom-atom bergabung dengan perbandingan tertentu yang sederhana.

2. Model Atom Thomson
Teori ini sudah berdasarkan eksperimen di lab.
a. Elektron ( negatif) adalah bagian terkecil dari atom
b. Atom juga mengandung muatan positif ( proton
c. Atom berbentuk bola padat dengan muatan positif dan negatif tersebar di seluruh bagian permukaan atom
d. Atom secara keseluruhan netral ( seperti kismis)
Percobaan tabung lucutan untuk memperoleh e/m :
Ep listrik = Ek
e.V = ½ mv2
Percobaan Millikan
Prcobaan tetes minyak oleh millikan
didapat :
e/m = 1,758803 x 1011
e = 1,6 x 10 – 19 C
m = 9,109543 x 10 – 31 kg

3. Model atom Rutherford
1. semua muatan positif dan sebagian massa atom berkumpul pada suatu titik  inti, inti bermuatan positif.
2. Inti dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang retatif jauh. Elektron berputar pada lintasan-lintasan seperti planet-planet mengelilingi matahari dalam tatasurya.
3. Secara keseluruhan atom netral ( jml muatan (+) = jml muatan negatif (-) )
4. Dalam reaksi kimia elektron terluar saja yang mengalami perubahan

Kelemahan model atom Rutherford
1. Tidak dapat menjelaskan menjelaskan kestabilan Inti
2. tidak dapat menjelaskan spektrum atom H, menurut Rutherford spaktrum atom H adalah kontinu, padahal kenyataannya adalah spektrum garis.

Deret spektrum atom Hidrogen :
Gas hidrogen ditempatkan dalam tabung lucutan kemudian dipasang beda potensial tinggi sehingga terdapat lucutan muatan listrik gas hidrogen bercahaya dan memancarkan cahaya merah kebiru-biruan.Dianalisa dengan spektrograf nampak deret-deret spektrum garis.Panjang gelombang spektrum garis atom H dinyatakan dengan :

R = konstanta Rydberg
= 1,097 x 107 m – 1
nA = lintasan yang dituju
nB = lintasan asal elektron ( nB > nA)

Deret seret tersebut meliputi :
1. deret Lyman berupa deret ultra ungu, didapat jika nA = 1, nB >1
2. deret berupa deret cahaya tampak , didapat jika nA = 2, nB >2
3. deret Paschen berupa deret infra merah I, didapat jika nA = 3, nB >3
4. deret Brachett berupa deret infra merah II, didapat jika nA = 4, nB >4
5. deret Pfund berupa deret infra merah III , didapat jika nA = 5, nB >5
dari deret deret tersebut tiap deret akan didapat :
- panjang gelombang () terpanjang jika nA =1
- panjang gelombang () terpendek jika nB = 

Model Atom Bohr
Dengan pendekatan Teori kuantum , bahwa elektron dengan massa m ,muatan –e bergerak dengan kelajuan v dalam suatu orbit stasioner lingkaran dengan jari-jari r mengitari sebuah inti atom akan mempunyai :

dan , maka energi total elektron pada lintasan tersebut adalah E total (energi mekanik) = Ep + Ek

Jari jari atom hidrogen (ao) ( jari-jari Bohr) pada lntasan dasar ( n = 1) adalah

Jari-jari orbit stasioner ke n adalah

Energi elektron pada lintasan n=1 E1 = - 13,6 eV
Energi kuantisasi atom hidrogen pada lintasan n adalah : ,
n = nomer kulit atom.

Kerjakan Soal berikut ini :
1. Jika terjadi transisi elektron dari n = 5 ke n = 1 dan konstnta R = 1,097 x 107 m – 1
a) hitung panjang gelombang yang dipancarkannya.
b) Termasuk dalam deret apa?

2. Garis-garis spektrum Paschen dihasilkan bila dalam atom hidrogen terjadi transisi elektron dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat n = 3. Jika R = 1,097 x 107 m – 1 , hitung panjang terbesar dari deret Paschen .

3. Jika konstanta R = 1,097 x 107 m – 1 hitung panjang gelombang
a) terpanjang dari deret Balmer
b) terpendek dari deret Balmer

4. Energi elektron atom hidrogen pada lintasan dasar adalah E. Energi maksimum foton yang dipancarkan atom hidrogen berdasarkan deret Balmer adalah .......E

5. Dalam model atom Bohr energi yang dibutuhkan oleh elektron hidrogen untuk pindah dari orbit dengan bilangan kuantum 1 ke 3 adalah .... ( energi dasar = - 13,6 eV)

6. Jika energi pada tingkat dasar ( n = 1) = - 13,6 eV , maka berapa besar energi yang diserap atom hidrogen ketika elektron atom hidrogen tereksitasi dari tingkat dasar ke kulit N ( n = 4)

Model atom menurut Mekanika Kuantum :

Postulat Bohr :
Elektron yang mengelilingi inti mempunyai momentu sudut yang besarnya :
, elektron yang merupakan partikel juga dianggap sebagai gelombang.

1. Seluruh keadaan stasioner dari elektron dianalogikan sebagai dengan keadaan keadaan gelombang stasioner yang memiliki panjang gelombang dan momentum sudut.
2. Atom atom dianggap menyerupai kulit genderang yang bergetar dengan model-model getaran diskret. ( tidak seperti susunan tata surya)
3. Dalam gelombang stasioner, frekuensi resonansi tertentu terjadi jika ,
L = panjang senar
 = panjang gelombang getaran.
n = nilangan bulat positif
Jadi keliling lingkaran orbit sebagai n Panjang gelombang elektron.
,
n = 1,2,3,4, .....
r = jari-jari orbit

Keadaan gelombang stasioner elektron dapat menyatakan kuantisasi momentum sudut elektron dalam atom. ( postulat kuantisasi elektron Bohr menjadi kenyataan)

Percobaan Difraksi Elektron
Elektron dipercepat oleh tegangan pemercepat V, maka panjang gelombang de Broglie dapat dinyatakan :

Tegangan V dapat memberikan energi potensial listrik sebesar eV pada elektron, kemudian eV elektron diubah menjadi energi kinetik elektron sehinggadiperoleh :

 = panjang gelombang de Broglie
h = konstantan Planck = 6,6 x 10 – 34 J.s
V = tegangan pemercepat
m = 9,1 x 10 – 31 kg
e = 1,6 x 10 – 19 C

Bilangan Kuantum :

Dalam model atom Bohr untuk menetapkan keadaan stasioner hanya diperlukan satu bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n)

Model atom Mekanika Kuantum
Untuk menetapkan keadaan stasioner elektron diperlukan empat bilangan kuantum adalah :

1. Bilangan kuantum utama (n)
2. Bilangan kuantum orbital (l)
3. Bilangan kuantum magnetik (ml )
4. Bilangan kuantum spin (ms) .

Bilangan kuantum Utama (n)
- menentukan energi total elektron, yaitu yang selalu konstan.
- Menyatakan kulit dimana elektron berada .
- Bilangan kuantum utama n = 1  kulit K
- Bilangan kuantum utama n = 2  kulit L
- Bilangan kuantum utama n = 3  kulit M
- Bilangan kuantum utama n = 4  kulit N
- Bilangan kuantum utama n = 5  kulit O
- Bilangan kuantum utama n = 6  kulit P

Bilangan Kuntum Orbital (l) ( bilangan kuantum Azimut)
- Menentukan besar momentum sudut elektron (L)  vektor  kaidah tangan kanan
- menyatakan sub kulit ( s,p,d,f,g,h, . . ..) tempat elektron berada dan bentuk orbital.
l = 0,1,2,3, . . . . ( n - 1)
Momentum sudut ; .........
- Sub kulit s (sharp)  l = 0
- Sub kulit p (princilpe)  l = 1
- Sub kulit d (diffuse)  l = 2
- Sub kulit f ( fundamental)  l = 3
- Sub kulit g  l = 4
- Sub kulit h  l = 5, dst.

Bilangan Kuantum Magnetik (ml )
- menentukan arah momentum sudut . Besarnya ditentukan oleh l
- jadi ml = -l, .....0, ....+l
- Contoh :
Untuk sub kulit s , maka l = 0
ml = 0

Untuk sub kulit d , maka l = 2
ml = -2, -1, 0, 1, 2

Bilangan Kuantum Spin (ms)
- Menurut Dirac , spin elektron dapat ditunjukkan oleh bilangan kuantum ms
- Ms = ± ½

Rangkuman :

Nama notasi Nilai yang diperbolehkan
Bilangan kuantum utama n 1,2,3,...
Bilangan kuantum orbital l 0,1,2,.....( n – 1)
Bilangan kuantum magnetik ml -l, .....0, ....+l
Bilangan kuantum spin ms - ½ , + ½