TEORI ATOMBy Bambang Sugiarto
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri
UPN Veteran Jogjakarta 2008
PERKEMBANGAN
Konsep ilmiah awal (postulat): semua benda dptdipecah mjd partikel-2 yg tidak dapat dibagi lagi
Filosofi Yunani Democritus ( 460 370 SM ) : partikel-2 bergerak tetap dan dpt bergabung mjdgabungan stabil
Diduga sifat tertentu dari suatu bahandiakibatkan oleh perbedaan : Ukuran, bentuk, dan susunan partikel.
Partikel-2 disebut atom (atomos)
A tidak
Tomos memotong
Atom tidak terpotong atau tak dapatdipecah/dibagi
BANYAK ILMUAN YANG MENEMUKAN SIFAT ATOM BERDASAR
PERCOBAAN :
ANTOINE LAVOISIER ( 1743 1794 )JOSEPH PROUST ( 1754 1826 )ATOM DALTON ( 1776 1844 )MICHAEL FARADAY ( 1791 1867 )JJ. THOMSON ( 1856 1940 )ROBERT MILLIKAN ( 1868 1953 )WILHELM ROENTGEN
HENRY BECQUERED.
Semasa Dalton dikenal 2 kelompok pandangan
Pembelahan setiap benda dapat terjadi terus sampai
tak terhingga
Proses pemecahan ada batasnya, pemecahan benda
menjadi bagian kecil akan berhenti manakala
mencapai atom-atom
TEORI ATOM DALTON
Melanjutkan dan memperdalam teori Antoine Lavoisier (AL)
Ada 2 percobaan yg mendasari teori Dalton
Penemuan ttg pembakaran
Proses yang berkaitan dg pembakaran (menyertai)
Dalam pembakaran oksigen dr ud bergabung dg benda yg mengalamiperubahan
Hg(l) + O2(g)HgO2(l) merah
Ditemukan (AL) hk kekekalan massa total
Hk Perbandingan tetap/tertentu : senyawa kimia tdk peduli dr manaasalnya atau caranya dibuat, selalu mempunyai komposisi yg sama, yi : perbandingan-perbandingan massa yg sama dr unsur-unsur pembentuknya. Contoh : karbonat alam atau buatan mempunyai komposisi tertentu dan tetap
Pemanasan logam Mg dengan O2
No Wo W1 R=W/W1
1
2
3
0,62
0,48
0,36
1,02
0,79
0,60
0,61
0,60
0,60
Kolom terakhir menunjukkan bukti hk perbandingan tetap
ANGGAPAN-ANGGAPAN DALAM TEORI
ATOM DALTON
1. Semua benda terbentuk dr atom
2. Atom-atom tak dp dibagi/dipecah lagi mjd bagianlain
3. Atom-atom tak dapat dicipta atau dihancurkan
4. Atom-atom dr unsur ttt adl identik 1 dg yg lain dlmukuran, massa, dan sifat-sifat lain, namun berbedadari atom unsur lain
5. Perubahan kimia mrp penyatuan atau pemisahandari atom-atom yg tak dapat dibagi
Bagaimana teori atom sekarang?
Hk perbandingan kelipatan, jika 2 unsur
membentuk lebih dr senyawa tunggal, maka 1
unsur yg bergabung dg massa unsur ke 2 mrp
perbandingan dr bilangan2 bulat sederhana,
mnrt Dalton metana memp rumus CH2 dan
etilen CH. (rumus benar berdasar pengetahuan
skrg CH4, metana etilen, C2H4)
Meski sekarang tdk dp diterima, mrp konsep
dasar kuantitatif. Dan pernah dianut 1 abad, shg
ditemukan + 10.000 senyawa dr 35 unsur (kini >
1 juta senyawa dr > 100 unsur)
KESALAHAN DALTON DITUNJUKKAN OLEH JJ THOMSON
Atom tersusun atas partikel yang lebin sederhana yg disebut elektron
(massa elekt = 9,1096x10-28 g dan muatan listrik = -1,6022x10-19
coulomb)
Muatan positip menyebar (partikel )
Dapat melalui medan listrik yang lemah ( tidak belok ).
Pembelokan dan pemantulan ( mengagetkan ) dapat terjadi bila muatan
positif, massa terpusat inti.
Inti, muatan dan massanya tinggi dapat membelokan.
Nama simbol Massa, me- Muatan, e
Elektron
Proton
Neutron
Omegahyperon
Xi hyperon
Sigma hyperon
Lambda hyperon
K meson
Pi meson
Muon
Nutrino
e-
p
n
-oKo
Model Atom Rutherford
Sebagian besar massa dan semua muatanpositif terpusat pada daerah sempit inti atom, sebagian atom merupakan ruang kosong.
Besarnya muatan pada inti berbeda untuk atom yang berbeda, nilainya nilai numerik bobotatom.
Diluar inti harus terdapat electron yang jumlahnya = satuan muatan inti.
MODEL ATOM RUTHERFORD ( KESIMPULANPERCOBAAN HAMBURAN SINAR ALFA ) TIDAK
SESUAI DENGAN MODEL ATOM THOMSON.
UNSUR RADIOAKTIF BERUBAH SELAMA PELURUHAN ---
TERMASUK PERUBAHAN DASAR PADA SUB ATOM MENGGANTIKAN UNSUR LAIN. HAL INI MENGGOYAHKAN
ASUMSI DASAR DARI DALTON
SINAR KATODA
Michael Faraday, lempeng logam (katoda dan anoda), dihubungkan dengan sumber listrik negatif dengantegangan beberapa ribu volt, tekanan dihampakan (
Sinar Kanal / Sinar Positif
Dalam penelitian sinar katoda menghasilkan suatu dasar muatanpositif oleh Eugen yang disebut sinar kanal / sinar positif.
Sifat-sifatnya antara lain : Dibelokkan oleh medan magnet dan listrik sehingga bermuatan positif
sinar katoda lebih kecil dari electron
tergantung sifat gas tabung (gas hydrogen sangat besar)
sinar positif dari gas hydrogen dalam tabung identik dengan gas hydrogen hasil hidrolisa air.
Semua atom terdiri-dari satuan dasar yang bermuatan positif (padaatom H terdapat satu, atom lainnya lebih banyak) yang disebutproton.
SINAR X
Kadangkala benda di luar tabung katoda bersinar
Wilhelm Roentgen : memperlihatkan pengaruh sinar katoda padapermukaan yang menghasilkan suatu jenis radiasi (zat tertentubersinar pada jarak tertentu dari tabung) yang disebut sinar X.
Sifat-sifat sinar X antara lain :
Tidak berbelok pada medan listrik dan medan magnet.
Daya tembusnya besar
Dianggap sebagai radiasi elektromagnetik dengan = l angstrom (l A = 10-10 m)
Radioaktivitas
Perkembangan radioaktivitas :
Ditemukan sinar X ditemukan radioaktivitas.
Lempeng fotografi dibungkus kertas hitam tebal,
kristal ( uranium dan kalliumdisulfat )
ditempatkan diluar kertas dijemur
Terik matahari \
Kertas texpose
Mendung /
Sinar matahari bukan penyebab fluoresensi;
radiasi dipancarkan secara terus-menerus oleh
kristal radioaktivitas
TIGA JENIS RADIASI
MODEL ATOM NIELS BOHR
Kelemahan dari Rutherford diperbaiki oleh Niels Bohr dengan
percobaannya
menganalisa spektrum warna dari atom hidrogen yang berbentuk garis.
Hipotesis Bohr adalah;
a. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh
elektron
yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.
b. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan
menyerap
atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan
berkurang.
Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi maka elektron akan
menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah maka akan
memancarkan energi.
MODEL ATOM BOHR DIGAMBARKAN SEBAGAI
BERIKUT
Gambar 4. Model atom Bohr
Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa
kulit untuk tempat berpindahnya elektron.
Kelemahan model atom ini adalah: tidak dapat menjelaskan
spekrum warna dari atom berelektron banyak. Sehingga
diperlukan model atom yang lebih sempurna dari model atom
Bohr.
Inti Atom
Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford
melakukan penelitian
penembakan lempeng tipis. Jika atom terdiri dari partikel yang
bermuatan
positif dan negatif maka sinar alpha yang ditembakkan
seharusnya tidak ada
yang diteruskan/menembus lempeng sehingga muncullah istilah
inti atom.
Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden
(1911)
menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X
oleh WC.
Rontgen (1895) dan penemuan zat Radioaktif (1896).
Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesanya bahwa atom
tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang
bermuatan negatif. Untuk mengimbanginya sehinga atom bersifat netral.
Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti
atom, sehingga dapat dipredisi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.
Partikel , keluar membentuk berkas sempit,
layer seng sulfide
Sebagian besar partikel menembus lempeng
tanpa pembelokkan
Sebagian (1/20.000) mengalami pembelokkan
setelah menembus lempeng tembaga
Sebagian (1/20.000) tidak menembus lempeng
logam sama sekali, tetapi berbalik sesuai dengan
arah datangnya sinar.
Dapat terjadi : muatan positif dan massa atom
terpusat pada daerah yang sempit
INTI ATOM
Proton dan Neutron
Moseley : mencoba unsur/senyawa yang berbeda-beda
Panjang gelombang sinar X bervariasi tergantung bahansasarannya
Hubungan panjang gelombang dengan persamaanmatematis setiap unsur dapat ditetapkan dengan suatubilangan bulat Nomor Atom, identik dengan muatan intiRutherford.
Mengembangkan satuan dasar bermuatan positifproton ( hasil studi jalur lintasan partikel melaluiudara ).
Konsep dari aturan inti, mengandung :
Sejumlah proton yang sama dengan nomor atomnya
Sejumlah partikel netral yang disebut neutron, untukmenyesuaikan dengan massa sebuah atom.
ATOM TERDIRI DARI : PROTON, NEUTRON, DAN
ELECTRON, ADAPUN MUATAN DAN MASSA
MASING-MASING ADALAH :
RINGKASAN SIFAT-SIFAT
PARTIKEL DASAR
Tingkah laku kimia suatu unsur terutama berasal
dari 3 partikel dasar yaitu : proton, neutron, dan
elektron.
Muatan listrik elektron merupakan satuan terkecil
yang pernah ada satuan listrik atomik ( juga
berlaku untuk proton + ), juga untuk satuan massa
atom.
Satuan massa atom (sma), u; diambil tepat dari isotop
karbon karbon 12.
CONTOH-CONTOH SOAL
1.Data berikut dari pemanasan logam magnesium
dalam gas oksigen menghasilkan bubuk putih
magnesium oksida. Perlihatkan bahwa data tersebut
mengikuti hukum susunan tetap.
Perbandingan massa magnesium dan magnesium
oksida nilainya tetap, tidak tergantung contoh
awal.
Ketepatan pengukuran 0,01 g ( kolom terakhir ).
2. Dari tabel, hitunglah untuk elektron dan bandingkan
dengan nilai yang tertera pada gambar : Peralatan
Thomson
Jawab :
Muatan = -1,602 x 10-19 c
Massa= 9,110 x 10-28 g
= -1,602 x 10-19 c
9,110 x 10-28 g
= 1,759 x 108 c/g
Perbandingan ini sama dengan nilai yang
terdapat pada gambar : Peralatan Thomson.
3. Nyatakan jumlah : proton,neutron,electron dalam Cl dan
Br-
Jawab : Z = 17; A = 35, atom netral
Jumlah proton = 17, jumlah electron = 17
Jumlah neutron = A Z = 35 17 = 18
Jawab : Z = 35; A = 80, ion dengna muatan -1
Jumlah proton = 35; jumlah electron = 36 ( tambahan 1
elektron )
Jumlah neutron = A Z = 80 35 = 45
4. TULISLAH LAMBANG YANG BENAR UNTUK (A). ATOMSTRONTIUM 90 (B) UNSUR YANG MENGANDUNG 29 PROTON, 34 NEUTRON, DAN 27 ELEKTRON
Jawab :
(a). Dicari ditabel berkala. Unsur ini mempunyai
lambang Sr dan nomor atom 38.
Jumlah massa 90 : Sr
(b). Unsur dengan Z = 29 adalah tembaga
Jumlah massa = jumlah proton dan neutron = 29 + 34 =
63
Dalam hal ini jumlah elektron hanya 27 maka unsur
ini merupakan ion dengan muatan + 2. ( CU+2)
5. Dengan data spektra massa dapat diukur bahwa perbandinganmassa O terhadap C adalah 1,3329. Berapa massa atom O ?
Jawab :
Perbandingan O / C = 1,3329
Massa O = 1,3329 x 12,00000 = 15,9948 sma
6. Spektra massa karbon menunjukan bahwa 98,892% atom karbonadalah C dengan massa 12,00000 sma dan 1,108% adalahC dengan massa 13,00335 sma. Hitung bobot atom karbon yang ada secara alamiah.
Jawab : harus dihitung dengan rata-rata terhitung
{ bobot atom yang ada }={ sumbangan oleh C } + { sumbangan oleh C}
= ( 0,988892 x 12,00000 ) + ( 0,01108 x 13,00335 )
= 11,867 + 0,1441
= 12,011
7. Brom mempunyai dua isotop alamiah. Massa dan %
alamiah Br adalah 78,9183
sma dan 50,54%. Berapa massa dan % alamiah isotop
kedua Br ?
jawab : persen sebaran alamiah semua isotop
dijumlahkan akan = 100%
B.A = sumbangan Br + sumbangan Br
= (fraksi x massa nuklida)1 + (fraksi x massa nuklida)2
Bobot Atom diperoleh dari table rata-ratanya 79,904
79,904 = (0,5054 x 79,9183) + (0,4946 x massa Br)
79,904 = 39,89 + (0,4946 x massa Br)
massa Br = % sebaran dan massa nuklidat Br adalah :
49,46% dan 80,89 sma.