PERTEMUAN I

INDIKATOR

A.    Standar Kompetensi

Memahami struktur atom untuk meramalkan sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat-sifat senyawa

B.     Kompetensi Dasar 

      Menjelaskan teori atom Bohr dan  mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik

C.   Indikator

1.    Menjelaskan teori atom mekanika kuantum.

2.    Menentukan bilangan kuantum ( kemungkinan elektron berada )

3.    Menggambarkan bentuk-bentuk orbital

4.    Menjelaskan kulit dan subkulit serta hubungannya dengan bilangan kuantum.

5.    Mengggunakan prinsip Aufbau, aturan Hund dan Azas larangan Pauli untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital.

6.    Menghubungkan konfigurasi elektron suatu unsur dengan letaknya dalam sistem periodik

           PERTEMUAN I

             SEMANGAT BERPRESTASI

                                                               YUUUKK BELAJARRR...!!!!!

Add caption

    TUJUAN PEMBELAJARAN

          1.   Siswa dapat menjelaskan teori atom mekanika kuantum

    
    PETA KONSEP

-->

PENGANTAR MATERI

      1.1  STRUKTUR ATOM

Anda tentu masih ingat dengan model atom yang dikemukakan oleh Ernest Rutherford (1871–1937) dan dilengkapi oleh Niels Bohr (1885 – 1962) yang menerangkan bahwa elektron-elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit atom. Pada bab ini, kita akan mempelajari pengembangan model atom modern berdasarkan konsep mekanika gelombang.

      A.    Teori Kuantum Max Planck

Max Planck, ahli fisika dari Jerman, pada tahun 1900 mengemukakan teori kuantum. Planck menyimpulkan bahwa atom-atom dan molekul dapat memancarkan atau menyerap energi hanya dalam jumlah tertentu. Jumlah atau paket energi terkecil yang dapat dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum. Planck menemukan bahwa energi foton (kuantum) berbanding lurus dengan frekuensi cahaya.

-->

dengan:

E = energi (J)

h = konstanta Planck 6,626 × 10–34 J. s

υ = frekuensi radiasi (s^–1)

Salah satu fakta yang mendukung kebenaran dari teori kuantum Max Planck adalah efek fotolistrik, yang dikemukakan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Efek fotolistrik adalah keadaan di mana cahaya mampu mengeluarkan elektron dari permukaan beberapa logam (yang paling terlihat adalah logam alkali).

Susunan alat yang dapat menunjukkan efek fotolistrik ada pada gambar 1.1. Elektrode negatif (katode) yang ditempatkan dalam tabung vakum terbuat dari suatu logam murni, misalnya sesium. Cahaya dengan energi yang cukup dapat menyebabkan elektron terlempar dari permukaan logam. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif (anode) dan menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

-->

Gambar 1.1 Percobaan Efek Fotolistrik Memperlihatkan susunan alat yang menunjukkan efek fotolistrik, 
                     Seberkas cahaya yang ditembakkan pada permukaan pelat logam akan menyebabkan logam 
                     tersebut melepaskan elektronnya. Elektron tersebut akan tertarik ke kutub positif dan 
                     menyebabkan aliran listrik melalui rangkaian tersebut.

Einstein menerangkan bahwa cahaya terdiri dari partikel-partikel foton yang energinya sebanding dengan frekuensi cahaya. Jika frekuensinya rendah, setiap foton mempunyai jumlah energi yang sangat sedikit dan tidak mampu memukul elektron agar dapat keluar dari permukaan logam. Jika frekuensi (dan energi) bertambah, maka foton memperoleh energi yang cukup untuk melepaskan elektron. Hal ini menyebabkan kuat arus juga akan meningkat.

Energi foton bergantung pada frekuensinya.

-->

B. Model Atom Bohr 

            Pada tahun 1913, Niels Bohr menggunakan teori kuantum untuk menjelaskan spektrum unsur. Bohr memilih hidrogen sebagai model untuk teorinya, hal ini mudah dimengerti karena hidrogen mempunyai atom yang paling sederhana (satu proton dan satu elektron)(James E. Brady, 1990).

Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa unsur-unsur menghasilkan spektrum garis di mana tiap unsur mempunyai spektrum yang khas. Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron dalam atom hanya dapat beredar pada lintasan-lintasan dengan tingkat energi tertentu. Pada lintasan itu, elektron dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Lintasan elektron tersebut berupa lingkaran dengan jari-jari tertentu yang disebut sebagai kulit atom.

-->

Pada keadaan normal, elektron akan mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah, yaitu dimulai dari kulit K, L, dan seterusnya. Keadaan dimana elektron mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah disebut tingkat dasar (ground state). Jika atom mendapat energi dari luar (misalnya dipanaskan, diberi beda potensial), maka elektron akan menyerap energi yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan di mana ada elektron yang menempati tingkat energi yang lebih tinggi disebut keadaan tereksitasi (excited state).

Perpindahan elektron dari tingkat energi lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi disertai penyerapan energi. Sebaliknya, perpindahan elektron dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi lebih rendah disertai pelepasan energi, yaitu berupa radiasi elektromagnet. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah tertentu energi, yang harganya sama dengan selisih kedua tingkat energi tersebut.

-->

dengan:

E = energi yang menyertai perpindahan elektron (joule)

Ef = tingkat energi akhir (joule)

Ei = tingkat energi mula-mula (joule)

Dari percobaan yang dilakukan, Bohr merumuskan sebagai berikut.

1. Elektron bergerak mengelilingi inti atom dengan lintasan (orbit) tertentu, dengan momen sudut kelipatan  
    dari h =  ketetapan Planck.

2. Selama elektron bergerak pada lintasannya, maka energinya akan tetap, sehingga tidak memancarkan 
    energi.

3. Selama bergerak mengelilingi inti, elektron dapat berpindah naik atau turun dari satu lintasan ke lintasan 
    yang lain. Karena perpindahan elektron berlangsung antara kulit yang sudah tertentu tingkat energinya,  
    maka atom hanya akan memancarkan radiasi dengan tingkat energi yang tertentu pula. Dengan demikian 
    dapat dijelaskan penyebab spektrum unsur berupa spektrum garis. Bohr menggunakan atom hidrogen 
    sebagai model, dan dia berhasil merumuskan jari-jari lintasan dan energi elektron.

     Jari-jari lintasan ke-n dalam atom hidrogen memenuhi rumus:

-->dengan: n = kulit ke-1, 2, dan seterusnya 

a₀ = 0,53 Å (53 pm)         (1 pm = 10–12 m) 

Energi elektron pada lintasan ke-n adalah:

 

-->

dengan: R_H = tetapan (2,179 × 10–18 J)

Teori atom Bohr berhasil diterapkan untuk atom hidrogen, akan tetapi tidak dapat digunakan untuk memperkirakan spektrum atom lain (yang mempunyai elektron lebih dari satu) (James E. Brady, 1990).

-->

Gambar 1.3 Model atom hidrogen menurut Niels Bohr

C. Hipotesis Louis de Broglie

Pada tahun 1924, Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan berbentuk partikel pada suatu waktu, yang memperlihatkan sifat-sifat seperti gelombang (James E Brady, 1990).

Argumen de Broglie menghasilkan hal sebagai berikut.

Einstein : E = mc²

Max Planck : E = h . υ = h c/ λ  

sehingga untuk menghitung panjang gelombang satu partikel diperoleh:

-->

dengan:

λ = panjang gelombang (m)

m = massa partikel (kg)

υ = kecepatan partikel (m/s)

h = tetapan Planck (6,626 × 10–34 Joule s)

Hipotesis de Broglie terbukti benar dengan ditemukannya sifat gelombang dari elektron. Elektron mempunyai sifat difraksi seperti halnya sinar–X. Sebagai akibat dari dualisme sifat elektron sebagai materi dan sebagai gelombang, maka lintasan elektron yang dikemukakan Bohr tidak dapat dibenarkan. Gelombang tidak bergerak menurut suatu garis, melainkan menyebar pada suatu daerah tertentu.

D. Teori Mekanika Kuantum

Dalam fisika klasik, partikel memiliki posisi dan momentum yang jelas dan mengikuti lintasan yang pasti. Akan tetapi, pada skala atomik, posisi dan momentum atom tidak dapat ditentukan secara pasti. Hal ini dikemukakan oleh Werner Heisenberg pada tahun 1927 dengan Prinsip Ketidakpastian (uncertainty principle) (Oxtoby, Gillis, Nachtrieb).

Menurut Heisenberg, metode eksperimen apa saja yang digunakan untuk menentukan posisi atau momentum suatu partikel kecil dapat menyebabkan perubahan, baik pada posisi, momentum, atau keduanya. Jika suatu percobaan dirancang untuk memastikan posisi elektron, maka momentumnya menjadi tidak pasti, sebaliknya jika percobaan dirancang untuk memastikan momentum atau kecepatan elektron, maka posisinya menjadi tidak pasti.

Untuk mengetahui posisi dan momentum suatu elektron yang memiliki sifat gelombang, maka pada tahun 1927, Erwin Schrodinger, mendeskripsikan pada sisi elektron tersebut dengan fungsi gelombang (wave function) yang memiliki satu nilai pada setiap posisi di dalam ruang. Fungsi gelombang ini dikembangkan dengan notasi ϕ (psi), yang menunjukkan bentuk dan energi gelombang elektron.

Model atom mekanika kuantum menerangkan bahwa elektron-elektron dalam atom menempati suatu ruang atau “awan” yang disebut orbital, yaitu ruang tempat elektron paling mungkin ditemukan. Beberapa orbital bergabung membentuk kelompok yang disebut subkulit. Jika orbital kita analogikan sebagai “kamar elektron”, maka subkulit dapat dipandang sebagai “rumah elektron”. Beberapa subkulit yang bergabung akan membentuk kulit atau “desa elektron”.

-->

Orbital-orbital dalam satu subkulit mempunyai tingkat energi yang sama, sedangkan orbital-orbital dari subkulit berbeda, tetapi dari kulit yang sama mempunyai tingkat energi yang bermiripan. Susunan kulit, subkulit, dan orbital dalam suatu atom berelektron banyak disederhanakan seperti pada gambar 1.5.

-->

Gambar 1.5 Susunan orbital dalam suatu atom multielektron.

Setiap kotak menunjuk satu orbital

“DISKUSI KELOMPOK”

1. Jelaskan gagasan dari ahli-ahli berikut berkaitan dengan perkembangan teori atom.

a. Louis de Broglie

b. Erwin Schrodinger

c. Werner Heisenberg

2. Spektrum unsur merupakan spektrum garis. Bagaimana Niels Bohr menjelaskan fakta tersebut?

3. Jelaskan perbedaan istilah orbit dalam model atom Niels Bohr dengan orbit dalam istilah    

    mekanika kuantum!

4. Jelaskan masing-masing bilangan kuantum dalam menyatakan kedudukan suatu elektron dalam 

    suatu atom!

Selamat Bekerjaaaa....

Keep ‘Ur SpiriiiiiiTTtttt.....!!!!!

 

-->

-->