STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

Asal usul Teori Atom

Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”. Konsep dasar atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus (orang Yunani)pada awal abad ke-4 Sebelum Masehi.Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Menurut Democritus  atom sepenuhnya padat, tidak memiliki struktur internal, serta ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat). Selain itu, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk, massa dan ukurannya. Berdasarkan model atom yang dibuatnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua benda terdiri dari bagian yang lebih kecil disebut atom. Namun model Democritus ini kurang memiliki bukti eksperimental hingga  mulai  tahun 1800an muncul teori-teori baru berdasarkan hasil eksperimen.

Teori Atom Menurut Para Ahli:

Model Teori Atom John Dalton

John Dalton pada tahun 1803 mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi.” Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap.”

Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
   
   

Kelebihan:

Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom

Kelemahan:

Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

Model Teori  Atom JJ. Thomson

J.J. Thomson pada awal 1900an, mengemukakan teori baru tentang atom. Menurutnya di dalam atom terdapat  partikel elektron dan proton. Berdasarkan hasil eksperimennya, proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, sehingga model atom Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.

Di dalam proton terdapat elektron elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif. Secara garis besar teori atom thomson adalah “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron.”    

Secara sederhana model atom thomson dapat analogikan sebagai jambu biji yang telah dikelupas kulitnya. Biji jambu yang tersebar merata dimodelkan sebagai elektron dan bulatan daging jambu yang pejal dimodelkan sebagai proton.

Kelebihan:

Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Kelemahan:

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Model Atom Rutherford

Pada tahun 1910 Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Dari hasil pengamatannya ditemukan bahwa sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan.

Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif. Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lempeng emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom.

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, Rutherford membuat kesimpulan bahwa :

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka d idalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan kesimpulan dari hasil pengamatannya Rutherford mengemukan sebuah model atom yang dikenal dengan model atom Ruthreford yaitu ” Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.”

Kelebihan:

Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti. Teori Rutherford bahwa elektron mengelilingi inti atom ini memberikan inspirasi pada penemuan baru berikutnya yaitu tentang lintasan/kedudukan elektron yang selanjutnya dikenal sebagai kulit elektron.

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori gerak, apabila  elektron bergerak mengitari inti disertai pemancaran energi maka lama – kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti

Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913, Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Berdasarkan hasil percobaannya Bohr memberikan gambaran keadaan/kedudukan orbit elektron dalam menempati daerah di sekitar inti atom. Menurut Bohr elektron mengelilingi inti atom pada orbit tertentu, hanya terdapat orbit dalam jumlah tertentu dan perbedaan antar orbit satu dengan yang lain adalah jarak orbit dari inti atom.

Keberadaan elektron baik di orbit yang rendah maupun yang tinggi sepenuhnya tergantung oleh tingkatan energi elektron. Sehingga elektron di orbit yang rendah akan memiliki energi yang lebih kecil daripada elektron di orbit yang lebih tinggi.

Penjelasan Bohr tentang atom  melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, dan secara garis besar Bohr mengemukaan model atomnya sebagai berikut :

1. Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu, tidak memancarkan energi. Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat energi elektron.
2. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.
3. Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran energi. Sedang perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disertai penyerapan energi.
4. Elektron yang bergerak pada lintasannya berada pada keadaan stasioner, artinya elektron tidak memancarkan atau menyerap energi.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelebihan:

Atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

Kelemahan:

Model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack

partikel penyusun atom adalah sebagai berikut.

1. Elektron

Percobaan tabung sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes pada tahun 1875. Hasil eksperimen ditemukan seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode. Jadi, dapat disimpulkan pengertian dari sinar katode adalah seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode. George Johnstone Stoney (1891) adalah orang yang mengusulkan nama sinar katode tersebut disebut “elektron”.

2. Proton

Jika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa. Namun, pada kenyataannya partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur dan atom bersifat atom netral.

Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik.

Hasil eksperimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melalui lubang pada katode.

Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogen yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut proton.

Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.

3. Neutron

Prediksi oleh Rutherford memicu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen penembakan partikel pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi.

Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton.

Perkembangan Sistem Periodik Unsur

v  Unsur logam 

Ciri-ciri unsur logam sebagai berikut :

• Mengkilap
• Penghantar panas dan listrik yang baik
• Bersifat keras dan dapat ditempa
• Pada umumnya wujudnya padat, kecuali raksa. Contoh : besi, emas, dan perak.

v  Unsur Nonlogam

Cirinya :

• Tidak menghantarkan listrik ataupun panas
• Tidak mengkilap
• Sifatnya rapuh
• Ada yang berwujud padat, cair, maupun gas. Contoh : karbon, belerang, dan oksigen

Metaloid

Unsur yang memiliki sifat logam dan nonlogam. Contohnya adalah seperti silikon dan arsenium.

Dari masa ke masa, maka dimulailah perkembangan dari sistem periodik unsur dengan mengadakan berbagai macam sebagai berikut :

A. Pengelompokkan Unsur (logam dan nonlogam)

Berdasarkan sifat kemiripan fisik, unsur-unsur dikelompokkan menjadi 2 yaitu :

• Unsur logam . Contohnya adalah seperti besi, emas, dan tembaga
• Unsur non logam. Contohnya adalah seperti karbon, belerang, oksigen dan nitrogen.

B. Hukum Triade Dobereiner (1829)

Hukum ini dikemukakan oleh Johann Wolfgang Dobereiner. Hukum ini berbunyi, :Jika tiga unsur di dalam triade disusun menurut kenaikan massa atomnya, massa atom unsur di tengah (ke-2) sama dengan massa atom rata-rata unsur ke-1 dan ke-3.” Ketiga unsur yang memiliki kemiripan sifat ini disebut unsur triade. Berikut ini adalah daftar unsur triade Dobereiner.

C. Hukum Oktet Newlands (1863)

Hukum OKtet dari Newlands berbunyi, “Jika unsur-unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya, sifatnya akan berubah secara teratur atau periodik”. Artinya sifat-sifat unsur akan terulang lagi pada setiap unsur ke-8, sifat unsur ke-8 mirip dengan unsur ke-1. Kelemahan hukum ini : pengulangan setiap delapan unsur hanya cocok untuk unsur-unsur yang massa atomnya kecil. Berikut ini adalah daftar unsur oktet dari Newlands.

D. Sistem Periodik Mendeleyef dan Lothar Mayer (1896)

Mendeleyef dan Lothar Mayer menggolongkan unsur-unsur berdasarkan massa atom dan sifat-sifat yang menghasilkan daftar unsur hampir sama. Lothar Mayer menggolongkan unsur berdasarkan sifat kimia unsur, sedangkan Mendeleyef berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya. Bunyi hukum dari Mendeleyef, “Sifat-sifat unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya.” Susunan Mendeleyef merupakan sistem periodik pertama, biasanya disebut dengan sistem periodik unsur bentuk pendek.

Pada lajur tegak disebut golongan dan lajur mendatar disebut dengan periode.

Kelemahan hukum periodik Mendeleyef adalah adanya tempat-tempat kosong dalam tabel periodik yang terbentuk atau hukum periodik tidak terpenuhi.

Kelebihannya adalah unsur-unsur yang belum ditemukan dapat diramalkan sifat-sifatnya secara tepat.

DAFTAR PUSTAKA

Quipper. 2018. Pengertian Teori Atom Fisika Lengkap, Berdasarkan Para Ahli

https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/pengertian-teori-atom/. 30 Januari 2018.

Kusuma. 2018. Struktur atom.

https://theinsidemag.com/struktur-atom/. 5 Agustus 2018.

http://arsip-kimia.blogspot.com/2015/10/proton-neutron-elektron.html..

Christian. 2013. Perkembangan Sistem Periodik Unsur

https://bisakimia.com/2013/06/01/perkembangan-sistem-periodik-unsur/. 1 Juni 2013