Atom

1. STRUKTUR ATOM

2. PERKEMBANGAN TEORI
ATOM
Seluruh materi di alam semesta ini tersusun atas atom-atom. Contohnya tubuh manu-sia yang hampi
r 99% massa tubuh manusia tersusun atas atom hidrogen, karbon,
oksigen, dan nitrogen. Atom-atom tersebut berikatan membentuk senyawa yang ter-
susun sedemikian rupa hingga membentuk sel. Sel-sel tersebut berkumpul hingga membentuk tubu
h manusia. Selain pada tubuh manusia, atom juga Menyusun benda-benda mati seperti udara, tanah,
plastik, kayu, kain dan logam.
Konsep dasar tentang atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus yang berasal dari Yunani. Ia
menggambarkan atom sebagai materi terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Atom berasal dari bahasa
Yunani yaitu atomos (a berarti tidak dan tomos berarti terbagi).

3. Perkembangan Teori dan Model Atom
Hal yang perlu diingat adalah atom-atom dalam keadaan menyendiri atau tunggal tidak
memiliki sifat-sifat tertentu, seperti warna, wujud, massa
jenis, daya hantar listrik, titik didih, titik leleh, dan sebagainya.
Sifat-sifat itu baru muncul jika atom-atom dalam jumlah besar bergabung membentuk k
umpulan atom dengan cara-cara tertentu,Contohnya adalah grafit dan intan. Kedua zat
itu, memiliki sifat yang berbeda, intan sangat keras dan tembus pandang, sedangkan gr
afit sangat lunak dan tidak tembus pandang. Kedua zat itu termasuk zat yang berbeda, t
etapi terbentuk oleh atom yang sama yaitu atom C.
Democritus tidak dapat menjelaskan sifat-sifat kimia materi serta tidak didukung denga
n eksperimen.

4. Perkembangan Teori dan Model Atom
Atom dapat ditemukan melalui serangkaian percobaan yang dilakukan oleh
beberapa ahli. Model atom dikembangkan oleh Dalton, Thomson, Rutherford
,Niels Bohr, Heinsenberg, dan Schrodinger.
Ditemukannya partikel subatom maka struktur atom menjadi makin mudah
dipelajari. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif yang berisi proton d
an neutron serta dikelilingi elektron yang bermuatan negatif.

5. 1. Teori Atom Dalton
Gambar Model Atom Dalton
Tokoh pertama yang mengawali perkembangan teori atom ialah John
Dalton. Ia menyatakan pendapatnya tentang atom pada tahun 1803.
Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum,yaitu hukum
Lavoisier atau hukum kekekalan massa dan hukum Proust atau
hukum susunan tetap.

6. Isi Teori Atom Dalton
1. Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur-unsur dan tidak dapat dibagi l
agi.
2. Atom-atom sejenis mempunyai sifat yang sama, sedangkan atom-atom den
gan unsur tidak sejenis memiliki sifat yang berbeda.
3. Dalam reaksi kimia, terjadi penggabungan atau pemisahan atom.
4. Atom dapat bergabung dengan atom lainnya untuk membentuk molekul d
engan perbandingan bulat dan sederhana.
Dalam praktiknya, teori atom Dalton memiliki beberapa kelemahan/kekurangan
di antaranya:
a. Tidak bisa menggambarkan bagaimana cara atom saling bergabung.
b. Atom unsur yang satu dengan atom unsur lainnya tidak bisa dideskripsikan.
c. Hubungan senyawa antara larutan senyawa dengan daya hantar arus listrik
tidak bisa dideskripsikan.
d. Sifat listrik materi tidak bisa dideskripsikan.

7. 2. Teori Atom Thomson
(Sir Joseph John Thomson)
Gambar Model Atom Thomson
Setelah teori atom Dalton, tokoh perkembangan teori atom
selanjutnya adalah teori atom Thomson. Dalam perkembang
annya, Thomson memperbaiki kekurangan-kekurangan yang
ada pada teori atom Dalton sebleumnya. Pada tahun 1897,
Thomson menemukan partikel yang bermuatan negatif dan
disebut dengan elektron.

8. Isi Teori Atom Thomson
Thomson menemukan bahwa sinar katode adalah sebuah partikel.Hal ini disebab
kan karena sinar katode mampu memutar baling-baling yang diletakkan antara
katode dan anode. Setelah mengetahui hal itu, Thomson menyatakan bahwa sinar
katode termasuk ke dalam partikel penyusun atom (partikel subatom) yang memili
ki muatan negatif dan sekarang disebut dengan elektron. Partikel yang bermuatan
negatif atau elektron inilah yang akan memuat isi dari teori atom Thomson.
Isi dari teori atom yang dimiliki oleh Thomson adalah sebuah bola pejal atau bola
biliar yang bermuatan positif yang memuat beberapa partikel bermuatan negatif
atau elektron.Elektron-elektron ini akan tersebar pada bola seperti kismis pada roti.
Teori atomThomson bisa disebut dengan sebutan teori roti kismis. Dinamakan teori
roti kismis karena muatan negatifnya atau elektron (kismis) mengelilingi atom yang
bermuatan positif (roti). Secara garis besar teori atom J.J Thomson dapat disimpul
kan menjadi beberapa garis besar.

9. Kekurangan teori atom Thomson :
• Teori atom Thomson tidak bisa menjelaskan bagaimana susun
an muatan positif dan jumlah elektron yang ada di dalam bol
a.
• Inti atom tidak dapat dijelaskan.

10. 3. Teori Atom Rutherford
(Ernest Rutherford)
Gambar Model Atom Rutherford
Teori yang ditemukan oleh Rutherford berasal dari ekspe
rimen penembakan inti atom lempengan emas dengan
partikel alfa (sebuah partikel dengan massa empat kali
massa atom hidrogen dan muatan positif sebesar dua
kali muatan elektron).

11. Rutherford membuat rancangan percobaan penembakan atom emas de
ngan partikel alfa yang dipancarkan unsur radioaktif. Setelah di- panc
arkan maka hasilnya adalah radioaktif itu ada yang dipantulkan, diterusk
an, dan dibelokkan.
Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, Rutherford memiliki ke
simpulan bahwa inti atom yang terkena partikel alfa maka akan terja
di tumbukan yang menyebabkan pembelokan atau pemantulan partikel
alfa. Penyebab terjadinya hal itu adalah massa dan muatan atom terpu
sat pada inti (nukleus). Dengan demikian, Rutherford ber- pendapat bah
wa muatan inti atom sama dengan massa atom dalam sma (satuan m
assa atom).
Rutherford menemukan inti atom yang ada di dalam atom, inti atom ini
memiliki muatan positif yang menjadi pusat massa, dan dikelilingi oleh a
wan elektron bermuatan negatif atau bisa dikatakan seperti bentuk tat
a surya.

12. Isi Teori Atom Rutherford
• Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron
-elektron yang bermuatan negatif seperti model tata surya.
• Atom bersifat netral karena muatan positif sebanding dengan muatan
negatif.
• Selama mengitari inti, gaya sentripetal pada elektron terbentuk oleh gaya
tarik menarik antara elektron dengan gaya inti atom (gaya Coulomb).
• Sebagian besar volume atom adalah ruang kosong (bukan pejal). Hal itu
disebabkan oleh Jari-jari inti atom jauh lebih kecil dari jari-jari atom.

13. Kelemahan/ kekurangan Teori Atom Rutherford :
• Teori atom ini tidak bisa mendeskripsikan cara rotasi dari inti atom
dan letak dari elektron.
• Teori atom ini tidak bisa mendeskripsikan spektrum garis yang ada
pada atom hidrogen.
• Energi atom menjadi tidak stabil karena elektron yang bergerak ak
an memancarkan energi.

14. 4. Teori Atom Bohr
(Niels Bohr)
Gambar Model Atom Bohr
Bentuk dari teori atom Bohr bisa dikatakan seperti peredaran planet
saat mengitari tata surya. Eksperimen yang dilakukan Bohr mengha
silkan elektron-elektron yang mengelilingi inti atom yang terdiri dari
Proton dan Neutron dan di lintasan-lintasan tertentu disebut dengan
kulit elektron atau tingkat energi. Setelah mengelilingi inti atom, elekt
ron itu bisa berpindah dari satu kulit ke kulit lainnya dengan penyera
pan atau pemancaran dari beberapa energi tertentu.

15. Inti dari teori atom Bohr dapat disimpulkan menjadi empat inti, yaitu
• Elektron mengelilingi atom pada orbit tertentu.
• Selama berada dalam lintasan, energi elektron tetap sehingga tidak
ada energi yang diserap atau dipancarkan.
• Elektron hanya bisa berpindah dari satu kulit ke kulit lainnya denga
n menyerap atau memancarkan energi.
• Lintasan-lintasan yang diperbolehkan elektron adalah lintasan-linta
san yang mempunyai momentum sudut kelipatan bulat dari h2π (π
=3,14)
Teori atom Bohr memiliki beberapa kelemahan yaitu :
 Teori atom ini tidak dapat menerangkan spektrum atom yang lebih
besar daripada hidrogen.
 Teori atom ini tidak bisa menjelaskan efek Zeeman yaitu spektrum
atom yang lebih rumit apabila atom ditempatkan pada medan mag
net.

16. 5. Teori Atom Mekanika Kuantum
Gambar Model Atom mekanika kuantum
Alasan teori mekanika kuantum dikembangkan adalah untuk
menyempurnakan teori atom Bohr.
Teori mekanika kuantum disempurnakan oleh Erwin Schrödinger
yang merupakan fisikawan dari Austria dan peraih Nobel Fisika
pada tahun 1933.

17. Pengembangan teori atom modern berdasarkan hipotesis de Broglie.
Menurut Louis de Broglie, berlaku sifat dualisme pada elektron, yaitu
elektron bukan hanya sekadar sebagai partikel, tetapi juga sebagai
gelombang. Dengan kata lain, elektron akan bergerak seperti gelom
bang dan memiliki lintasan yang juga merupakan gelombang.
Bukan hanya Schrödinger yang mengembangkan teori atom modern
, tetapi ada peneliti yang bernama Werner Heisenberg. Heisenberg
dan Schrödinger bekerja sama untuk mengembangkan teori atom
modern. Teori yang sudah dikembangkan oleh dua peneliti ini saat
ini disebut dengan teori atom mekanika kuantum.
Penelitian Heisenberg berdasarkan pada asas ketidakpastian. Dari
asas ini Heisenberg menyimpulkan bahwa terdapat suatu keterbatas
an dalam menentukan posisi dan momentum elektron. Teori atom
mekanika kuantum bisa dikatakan sebagai teori paling mutakhir dari
beberapa teori atom yang sudah dikembangkan.

18. Isi Teori Atom Mekanika Kuantum :
 Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu
electron secara saksama, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian
menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom.

19. 1. Apa sajakah partikel dasar penyusun atom ?
2. Jelaskan secara singkat susunan partikel subatom dalam
suatu atom !
3. Apa fungsi dari tiap-tiap partikel subatom tersebut ?

20. Partikel Dasar Penyusun Atom
1. Elektron
Elektron ditemukan oleh Joseph Jhon Thomson melalui percobaannya pada tah
un1897. JJ Thomson melakukan percobaan dengan tabung sinar katode pada t
ekanan udara sangat rendah Kedua ujung tabung dipasang plat elektrode yang
dihubungkan dengan arus listrik bertegangan tinggi. JJ Thomson melakukan pe
rcobaan tersebut menggunakan pompa vakum, sehingga tekanan udara dalam t
abung dapat diatur.

21. Berdasarkan hasil percobaan tersebut, maka JJ Thomson membuat simpul
an tentang sifat-sifat sinar katode
sebagai berikut.
a. Sinar katode dapat dibelokkan oleh medan magnet
ke arah positif, sehingga menunjukkan sinar tersebut bermuatan negatif.
b Sinar katode tidak tergantung pada bahan elektrodanya,artinya setiap el
ektroda dapat memancarkan sinar katode.
c. Sinar katode adalah partikel dasar dari setiap atom,
yang selanjutnya disebut elektron.
Thomson juga berhasil menghitung perbandingan e/m
(e = muatan, m = massa) berdasarkan data banyaknya
sinar yang dapat dibelokkan oleh medan magnet dan energi yang dibawa.

22. 2. Proton
Proton ditemukan oleh Eugene Goldstein pada tahun 1886. Eugene Goldstein menem
ukan proton dengan cara melakukan eksperimen menggunakan tabung sinar katode (
Tabung Cookes).
Anode dan katode dihubungkan dengan sumber arus listrik bertekanan tinggi. Berdas
arkan hasil percobaanya, Goldstein menemukan fakta jika katode diberi lubang dan dii
si gas
hidrogen bertekanan rendah, maka gas dibelakang katode
akan berflouresensi. Fluoresensi adalah terpancarnya sinar oleh suatu zat yang tel
ah menyerap sinar atau radiasi electromagnet lain.

23. Peristiwa ini disebabkan karena radiasi sinar dari anode yang memendar ters
ebut. Sinar tersebut dinamakan sinar anode (sinar positif) atau dikenal juga d
engan sinar terusan.
Hasil percobaan Goldstein menunjukkan bahwa sinar anode merupakan radia
si partikel yang bermuatan positif, dimana sinar anode bergantung pada jenis
gas di dalam tabung.

24. Goldsten menyimpulkan sifat-sifat sinar anode (sinar positif) sebagai berikut.
a. Sinar anode merupakan radiasi partikel yang disebut proton
b. Sinar anode jika diuji dengan medan listrik atau medan
magnet (dibelokkan ke kutub negatif) akan menjadi bermuatan positif, sehingga
disebut juga sinar positif.
c. Apabila tabung diisi dengan gas lain, seperti helium,
oksigen, dan nitrogen, akan menghasilkan sinar positif yang berbeda. Hal ini m
embuktikan bahwa sinar positif yang dihasilkan tergantung pada jenis gas dalam
tabung.
Goldstein juga memperoleh hasil dari percobaanya bahwa massa 1 atom prot
on = 1 sma = 1,67 10-24 gram dengan
muatan 1 proton = +1 = 1,6 x 10-19 C.

25. 3. Neutron
Penemuan proton dan elektron ternyata menimbulkan
adanya masalah baru, yaitu massa atom terhimpun semua pada inti atom te
rnyata tidak sesuai kenyataan.
Pasti ada partikel selain proton dan elektron di dalam
atom, karena massa kedua partikel tersebut sangat kecil.
Kecurigaan ini kemudian membuat beberapa ilmuwan
tertarik untuk mencari tahu partikel lain tersebut.
Penemuan inti atom oleh Rutherford membangkitkan
keinginan untuk melakukan penelitian lebih lanjut, seperti penelitian yang dil
akukan oleh W. Bothe dan H. Becker.
Kedua ilmuwan tersebut melakukan percobaan dengan menembakkan sinar
alfa pada belerium yang dihasilkan
dari radiasi partikel berkekuatan daya tembus sangat
tinggi.

26. Percobaan tersebut kemudian dilanjutkan oleh James Chadwick pada tahun 1932
. Chadwick melakukan percobaan yang dapat membuktikan bahwa radiasi terseb
ut merupakan partikel
netral (tidak bermuatan) yang massanya hampir sama dengan proton.
Partikel tersebut selanjutnya dinamakan neutron, yang
merupakah salah satu partikel dasar penyusun atom.
James Chadwick menyimpulkan sifat-sfat neutron dari hasil
percobaannya sebagai berikut.
1. Di dalam medan magnet, neutron tidak dibelokkan ke kutub positif atau kutub n
egatif, sehingga neutron bermuatan netral.
2. Massa sinar neutron hampir sama dengan massa sinar
anode, yaitu = 1,6728 10-24 gram = 1 sma.

27. Partikel Dasar Penyusun Atom
Partikel
Subatom
Massa (kg) Massa (sma) Muatan relatif
terhadap
proton
Muatan
Proton 1,67262 x 10−27
1,00727 +1 +1,60218 x 10−19
Neutron 1,67493 x 10−27
1,008866 0 0
Elektron 9,1 x 10−31
0,00055 -1 -1,60218 x 10−19

28. Nomor Atom dan Nomor Massa
a. Nomor Atom (Z)
Nomor atom merupakan ciri khas suatu unsur yang menjadi pembeda
dengan unsur lain. Nomor atom diberi lambang Z yang menunjukkan
banyaknya jumlah proton dalam suatu atom. Nomor atom menunjukka
n sifat karakteristik atom tersebut. Jika nomor atom berbeda, unsurnya
juga berbeda.
Nomor atom (Z) = Jumlah proton (p) = jumlah elektron (e)
Contoh :
Unsur Kalium (K) mempunyai nomor atom 19, artinya setiap atom kaliu
m mempunyai 19 proton dan 19 elektron
Unsur Lambang unsur Jumlah proton Nomor atom (Z)
Hidrogen H 1 1
Helium He 2 2
Litium Li 3 3
Berilium Be 4 4

29. b. Nomor massa / Massa atom relatif (Ar)
Atom tersusun atas proton, neutron, dan elektron. Massa atom dianggap sama
dengan total massa proton dan massa neutronnya. Massa atom dilambangkan
A.
Nomor massa (A) = jumlah proton (p) + jumlah neutron (n)
𝑍
𝐴
𝑋
Keterangan :
A = nomor massa / Massa atom relatif (Ar)
Z = nomor atom
X = lambang unsur
Contoh : 17
35,5
𝐶𝑙
Nomor massa = 35,5
Nomor atom = jumlah proton=jumlah elektron = 17
Jumlah neutron = nomor massa – nomor atom
= 35,5 – 17 = 18,5

30. Isotop, Isobar dan Isoton
Unsur di alam merupakan campuran dari isotop-isotop. Keberadaan isotop di
temukan pertama kali oleh Aston. Ia mengukur massa atom-atom dari unsur
yang sama menggunakan spectrometer massa ternyata ia menemukan perbe
daan. Adanya fenomena isotop ini telah menggugurkan hipotesis Dalton
yang menyatakan bahwa atom dari unsur yang sama mempunyai massa yang
sama.
Selain isotop, ditemukan pula unsur-unsur yang memiliki jumlah neutron
sama atau massa atom sama, tetapi nomor atom berbeda. Oleh karena itu,
selain isotop dikenal juga istilah isoton dan isobar. Ada pula isoelektron,
perbedaan keempatnya dapat dilihat dalam tabel berikut :
Isotop Isoton Isobar Isoelektron
Pengertian Atom-atom yang mempu
nyai nomor atom sama,
tetapi nomor massa ber-
beda.
Atom-atom yang
mempunyai jum-
lah neutron sama
Atom-atom yang
mempunyai nomor
massa sama
Atom-atom yang
mempunyai jumlah
electron sama
setelah melepaskan
atau menangkap
elektron
Contoh 7
13𝑁, 7
14𝑁, 7
15𝑁 19
39𝐾 𝑑𝑎𝑛 20
40𝐶𝑎 6
13𝐶 𝑑𝑎𝑛 7
13𝑁 11𝑁𝑎+dan 9𝐹−

31. Lengkapilah tabel berikut
No. Unsur Notasi Nomor
Atom
Nomor
Massa
Jumlah
neutron
Jumlah
elektron
a. Kalsium 20
40
𝐶𝑎 … … … …
b. Brom … 35 80 … 35
c. Sulfur … … 32 … 18

32. Kelimpahan Isotop
Ar X = A1.P1 + A2.P2 +….
100
Keterangan :
A1 = massa isotop X-1
A2 = massa isotop X-2
P1 = persen kelimpahan isotop X-1
P2 = persen kelimpahan isotop X-2

33. Ar X = (% kelimpahan isotop X-16 x massa isotop X-16) +
(% kelimpahan isotop X-17 x massa isotop X-17) +
(% kelimpahan isotop X-18 x massa isotop X-18)
100
= (99,76 x 15,9949) + (0,04 x 16,9991) + (0,20 x 17,9992)
100
= 15,999 sma
Jadi, massa atom rata-rata atom X adalah 15,999 sma