Materi ke 1 untuk mata kuliah Kimia Fisika / Farmasi Fisika keterangan selengkapnya silahkan kunjungi http://www.catatankimia.com

1. STRUKTUR ATOM DAN MOLEKUL

2. PARTIKEL-PARTIKEL DASAR
Elektron, proton dan neutron, bersama dengan dua puluh
partikel lainnya yang kurang dikenal merupakan dinding-
dinding bangunan yang membentuk bahan.
Elektron (G. J. Stoney, 1891)
Bermuatan negatif: 1,6 x 10-19
Coloumb
Massa 9 x 10-28
g
Proton (J. J. Thomson, 1906)
Massa 1,65 x 10-24
g
Neutron (J. Chadwich, 1932)
Massa 1,67 x 10-24
g

3. Hukum Coloumb
 Hukum Coloumb secara kuantitatif dinyatakan sebagai
daya tolak-menolak antarmuatan sejenis dan adaya tarik-
menarik antarmuatan berlainan jenis.
 Hukum Coloumb menyatakan bahwa daya antar dua
muatan berbanding lurus dengan hasil kali muatannya dan
berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak antara
kedua muatan itu.
 Dimana k adalah nilai kostanta, q1 dan q2 adalah harga dari
kedua muatan dan r jarak antara kedua muatan.

4. Persamaan Einstein
 Massa elekton meningkat sebanding dengan kecepatan
partikel, tetapi perbedaannya hanya sedikit sekali hingga
elektron mendekati kecepatan cahaya.
 Maka massa elektron adalah (rest mass) massanya ketika
bergerak dengan lambat dibanding kecepatan cahaya.
 Massa elektron sebanding dengan 1/1.837 massa proton

5. STRUKTUR ATOM
 Struktur dalam atom disusun oleh inti padat, partikel-
partikel inti secara keseluruhan disebut Nukleon.
 Struktur di luar inti terdistribusi dalam orbital-orbital
yang tersusun secara skematik sesuai dengan teori
Mekanika Kuantum.
 Atom bermuatan netral sehingga jumlah elektron
sama dengan proton.

6. Struktur Atom
 Nomor atom, menyatakan jumlah proton,
menentukan posisi unsur dalam tabel periodik.
 Nomor massa, adalah jumlah massa nukleon
 Isotop, merupakan atom-atom dengan nomor atom
sama tetapi nomor massa berbeda.
 Elektron valensi, merupakan elektron terluar dari
suatu atom, elektron ini menentukan sifat fisika dari
atom dan menyebabkan atom dapat melakukan reaksi
kimia.

7. Teori Kuantum

8. Teori Atom
 Teori Atom Archenius
 Teori Atom Thomson
 Teori Atom Rutherford
 Elektron bermuatan negatif berotasi mengitari inti, daya tarik
inti dimbangi oleh daya sentrifugal.

9. Teori Atom Modern Bohr
 Elektron berotasi pada suatu orbital tertentu.
 Setiap orbital memiliki tingkat energi tertentu.
 Jika terjadi penyerapan energi oleh elektron, maka
elektron pada keadaan dasar akan pindah ke orbital
yang lebih tinggi, disebut sebagai keadaan
tereksitasi.
 Jika elektron kembali ke keadaan dasar maka akan
memancarkan kelebihan energi dalam bentuk
cahaya.
 Perubahan energi yang terjadi pada perpindahan
elektron akan menghasilkan spektrum garis dari
atom yang dapat diamati melalui spektroskop.

10. Teori Kuantum

11. Mekanika Kuantum
 Ketidakpastian Heisenberg
 Propabilitas
 Persamaan Gelombang Schroedinger
 Bilangan Kuantum

12. Susunan Berkala Unsur
 Susunan berkala Unsur
 Konfigurasi Elektron dari Unsur
 Aturan Penggandaan Maksimum Hund
 Larangan Pauli

14. Radioaktifitas
Unsur berat (NA>83) menunjukkan suatu emisi radiasi
spontan atau dikenal dengan Radioaktif. Unsur radioaktif
memancarkan 3 jenis radiasi:
Sinar alfa (α)
 Partikel terdiri dari inti helium
 Membawa muatan positif ganda
 Daya ionisasi besar
 Memecah molekul menjadi elektron (-) dan residu (+)
 Tidak mudah dibelokkan
 Kecepatan rendah
 Interaksi dengan elektron membentuk atom helium netral

15. Radioaktifitas
 Sinar beta (β)
 Mengandung elektron bermuatan negatif, negatron (β-) dan
bermuatan positif, positron (β+)
 Mudah dibelokkan
 Kecepatan lebih tinggi dibanding partikel α
 Sinar gamma (γ)
 Terdiri dari radiasi elektromagnetik (foton berenergi tinggi)
 Tidak memiliki massa atau muatan
 Daya tembus paling kuat
 Berguna dalam pengobatan namun perlu penanganan khusus.

16. Radioaktifitas
 Unsur radioaktif dapat disintesis dari unsur bernomor
atom rendah yang cendrung stabil
 Radioaktif buatan dihasilkan dari pengubahan
kesetimbangan jumlah neutron-proton
 Reaksi ini dapat dilakukan dalam suatu Siklotron dan
reaktor batang uranium 235
U.
 Pada siklotron, partikel gas terionisasi dipercepat dengan
medan magnet intensitas tinggi. Energi partikel yang
dipercepat digunakan untuk menumbuk unsur sasaran
yang akan dijadikan radioaktif. Reaksi diatas terjadi
berdasarkan reaksi fisi inti. Energi yang dihasilkan sesuai
dengan persamaan E = m.c2

17. Radioisotop dalam Farmasi dan Pengobatan
Isotop Waktu
Paruh
Pancaran
Radiasi
Energi Radiasi
(meV)
Karbon 14 5.700 Tahun β- 0,155
Natrium 24 15,1 Jam β- dan γ 1,39 dan 1,38
Fosforus 32 14,3 Hari β- 1,70
Kobalt 60 5,27 Tahun β- dan γ 0,306 dan
1,17;1,33
Iodine 131 8,05 Hari β- dan γ 0,608 dan 0,36
Emas 198 2,70 Hari β- dan γ 0,96 dan 0,41

18. DAYA IKAT ANTARATOM
Daya ikat antaratom memberi petunjuk pada
pembentukan molekul dan ion. Ikatan yang
terbentuk dapat dipandang dari dua dasar teori,
teori ikatan valensi dan teori orbital molekul.
Teori ikatan valensi didasarkan pada teori
kovalensi (G. N. Lewis). Sedangkan teori orbital
molekul dipusatkan pada gambaran mekanika
kuantum dari struktur atom.

19. Teori Ikatan Valensi
 Valensi adalah daya relatif atau kapasitas atom untuk
berikatan
 Valensi ditentukan oleh jumlah orbital elektron yang
berpengaruh terhadap sifat kimia atom.
 Valensi adalah elektron yang memiliki energi paling
tinggi, biasa berupa elektron terluar bisa elektron dari
sub kulit lain.

20. Teori Ikatan Valensi
 Berdasarkan cara penggabungan elektron, dikenal 2 jenis
valensi, yaitu:
 Elektrovalensi
Senyawa dibentuk dengan pepindahan elektron. Perpindahan
elektron menghasilkan suatu daya elektrostatik atau
coulombik yang mengikat ion-ion membentuk kristal.
Unsurnya dikatakan terikat oleh ikatan ionik atau
elektrovalen.
 Kovalensi,
Senyawa dibentuk oleh pemakaian bersama elektron.
Kovalensi menjelaskan tentang ikatan dalam senyawa non-
ionik. Ikatan kovalen koordinasi terbentuk jika semua
elektron berasal dari satu atom.

21. Teori Orbital Molekul
Jika dua atom bergabung bersama, orbital atomnya
tidak hanya akan saling tumpang-tindih, tetapi akan
bersatu untuk menghasilkan orbital molekular dari
elektron yang mengelilingi inti dari segenap molekul.
Sama halnya dengan suatu atom yang mengandung
serangkaian orbital atom yang berisi pasangan elektron
dengan spin berlawanan, maka suatu molekul memiliki
pula orbital molekular, yang masing-masingnya mampu
menampung dua elektron berikatan

22. Peran Orbital Atom dalam Pembentukan
Orbital Molekular
 Superposisi dari orbital atom, awan elektron paling padat
terdapat di antara inti atom, keadaan ini mengakibatkan
terbentuknya ikatan stabil antar atom, orbital molekular
berikatan.
 Tumpang-tindih dari orbital atom mengakibatkan
kekurangan awan elektron antara inti positif,
mengakibatkan terjadinya saling tolak, Orbital molekular
anti-ikatan ini mengakibatkan molekul tidak stabil
 Elektron pada kulit sebelah dalam dari suatu atom,
biasanya tidak terlibat dalam berikatan sehingga
menghasilkan orbital molekular tidak berikatan.

23. Hibridisasi
Karbon dan senyawa lain yang memiliki struktur
tetrahedral dapat digambarkan dengan fenomena yang
dikenal sebagai hibridisasi.
Konfigurasi elektron pada keadaan dasar dari karbon
adalah:
1s2
2s2
2p2
; atau 1s2
2s2
2px 2py
Dengan hanya 2 elektron tidak berpasangan, karbon
diharapkan bersifat bivalen, namun pada kenyataannya
karbon umumnya kuadrivalen.

24. Hibridisasi
Hal ini dapat terjadi dengan menganggap satu elektron
2s mengalami promosi ke orbital 2p, sehingga
menghasilkan empat elektron tidak berpasangan pada
kulit n = 2.
Keempat orbital baru ini terbentuk dari penggabungan
satu orbital 2s dan tiga orbital 2p. Proses penggabungan
ini dikenal sebagai hibridisasi.

25. Resonansi dan Delokalisasi
 Resonansi merupakan penggambaran hipotesis yang hanya
berbeda dalam posisi-posisi yang akan ditetapkan untuk
elektron.
 Orbital molekular dilokalisir di antara inti atom karbon
dalam heksagonal dan dikatakan sebagai orbital molekul
terlokalisir.
 Orbital 2pz yang tidak terhibridisasi dari keenam atom
karbon bergabung untuk membentuk orbital molekular
tidak terlokalisir.
 Delokalisasi yang terjadi sepanjang molekul, berlangsung
jika setiap atom memiliki paling sedikit satu elektron p
yang tidak berhubungan dengan suatu ikatan tunggal.

26. Sifat Ikatan
 Elektronegatifitas
• Menggambarkan daya tarik suatu atom terhadap elektron
dalam ikatan kovalen.
• Semakin besar perbadaan harga elektronegativitas antara dua
unsur, ikatan yang terbentuk semakin bersifat ionik.
 Jari-jari kovalen, jari-jari van der Waals, dan jari-
jari kristal
• Jari-jari kovelan: Jarak antar atom dalam ikatan kovalen.
• Jari-jari van der Waals merupakan jarak terdekat antar kedua
inti setelah diimbangi daya tolak elektrostatik.
• Jumlah dari dua jari-jari ionik akan menghasilkan jarak antar
inti.

27. Sifat Ikatan
 Energi Ikatan dan energi kisi
• Harga rata-rata energi yang dibutuhkan untuk disosiasi
suatu molekul diatomik ke dalam dua atomnya disebut
energi ikatan.
• Energi kisi atau energi kristal dari suatu senyawa ionik
adalah energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ion-
ionnya.

28. DAYA IKAT ANTARMOLEKUL
Untuk mempertahankan molekul pada bentuk agregat
dalam gas, cair dan padatan, diperlukan tenaga inter-
molekular. Kohesi atau daya tarik antarmolekul sejenis dan
adhesi atau daya tarik antarmolekul tidak sejenis merupakan
perwujudan dari daya intra-molekular.
Daya Tolak dan Daya Tarik
Daya van der Waals
 Daya dipole-dipole
 Daya dipole-dipole induksi
 Daya dispersi atau daya London
Daya Ion-Dipole dan Ion-Induksi Dipole
Ikatan Hidrogen