PERKEMBANGAN STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR

I.                  Abstrak

        Perkembangan mengenai teori atom di awali oleh john dalton. Ia mengemukakan pendapa awalnya mengenai atom pada tahun 1803. Dalam hal ini, teori yang di kemukakan oleh dalton di dasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa atau hukum lavoisier dan hukum susunan tetap atau hukum proust.

       Tahapan perkembangan teori atom selanjutnya adalah teori yang di kemukakan oleh thomson. Teori ini muncul setelah teori Dalton. Dalam perkembangannya, Thomson melakukan perbaikan terkait kelemahan yang terdapat dalam teori yang di kemukakan oleh Dalton yang merupakan penemu pertama teori modern yang membahas tentang atom. Dalam hal ini, perbaikan terkait teori atom yang di kemukakan oleh dalton adalah dengan penemuan elektron oleh Thomson pada tahun 1897. Dalam hal ini, elektron merupakan partikel yang bermuatan negatif. Penemuan yang di lakukan oleh Thomson ini di peroleh melalui sebuah percobaan dengan menggunakan tabung sinar katode.

       Perkembangan selanjutnya terkait teori atom adalah teori yang di kemukakan oleh Rutherford. Teori ini didasarkan pada eksperimen dengan melakukan penembakan partikel alfa terhadap lempeng emas. Eksperimen tersebut kemudian di kenal dengan Geiger-Marsden. Nama dari eksperimen tersebut merupakan murid dari Rutherford. Pada waktu , ia bersama kedua muridnya tersebut melakukan percobaan dengan menembakkan partikel atau sinar alfa terhadap lempeng tipis emas. Partikel alfa sendiri merupakan partikel yang memiliki muatan positif, bergerak lurus serta memiliki daya tembus yang besar.

       Sekitar tahun 1913 seorang pakar fisika dari denmark, yaitu Bohr melakukan eksperimen yang kemudian di kenal dengan nama spektrum atom hidrogen. Esperimen yang di lakukan tersebut bertujuan untuk menyempurnakan capaian dalam teori atom Rutherford yang sudah muncul sebelumnya. Eksperimen ini berhasil menggambarkan keadaan elektron. Penjelasan yang di berikan oleh Bohr mengenai atom hidrogen adalah gabungan dri teori klasik yang berasal dari teori atom Rutherford dan teori kuantum yang di jelaskan oleh planck.

Kata kunci : Atom,partikel,sistem periodik

Abstract

        The development of atomic theory was initiated by John Dalton. He put forward his initial opinion about the atom in 1803. In this case, the theory put forward by Dalton is based on two laws, namely the law of conservation of mass or Lavoisier's law and the law of fixed composition or Proust's law.

       The next stage of the development of atomic theory is the theory put forward by Thomson. This theory emerged after Dalton's theory. In its development, Thomson made improvements related to the weaknesses contained in the theory put forward by Dalton who was the first inventor of the modern theory that discussed atoms. In this case, improvements related to the atomic theory put forward by Dalton was the discovery of the electron by Thomson in 1897. In this case, the electron is a negatively charged particle. The discovery made by Thomson was obtained through an experiment using a cathode ray tube.

       The next development related to atomic theory is the theory put forward by Rutherford. This theory is based on experiments by bombarding alpha particles against gold plates. This experiment became known as Geiger-Marsden. The name of the experiment is a pupil of Rutherford. At that time, he and his two students conducted an experiment by firing particles or alpha rays at a thin plate of gold. Alpha particles are particles that have a positive charge, move in a straight line and have great penetrating power.

       Around 1913 a physicist from Denmark, namely Bohr conducted an experiment which became known as the spectrum of the hydrogen atom. The experiments carried out were aimed at perfecting the achievements in Rutherford's atomic theory that had appeared previously. This experiment succeeded in describing the state of the electron. The explanation given by Bohr regarding the hydrogen atom is a combination of the classical theory derived from Rutherford's atomic theory and the quantum theory described by Planck.

Keywords: Atoms, particles, periodic system

II.              Pendahuluan

Model atom Dalton

       

Masa modern kimia diawali sejak proposal John Dalton tentang teori atom dalam bukunya “New system of chemical philosophy” 1808. Jauh sebelum Dalton sebenarnya beberapa teori telah diajukan oleh ilmuwan Yunani Leucippos yang dilanjutkan oleh Democritos pada abad ketiga sebelum Masehi. Akan tetapi teori Dalton ini sangat melengkapi dan lebih cocok, sehingga teori ini mampu menumbuhkan ilmu kimia. Pada tahun 1808, John dalton seorang ahli kimia bangsa inggris mengemukakan gagasannya tentang aom sebagai partikel penyusun materi:

·         Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.

·         Atom suatu unsur yang sama mempunyai bobot yang sama, sedang unsur yang. berbeda atomnya akan berbeda pula, yang berarti mempunyai bobot berbeda. 

·         Senyawa dikatakan sebagai hasil dari penggabungan atom-atom yang tidak sama dengan perbandingan bobot yang proporsional dengan bobot atom yang bergabung itu.

·         Reaksi kimia hanya melibatkan penataulangan atom-atom sehingga tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.

Kata atom sebenarnya berasal dai bahasa latin atomos, yang berarti tidak terbelahkn.

       Model atom Thomson

        Penemuan elektron atas jasa J. J Thomson dan R. Millikan pada tahun-tahun pertama abad ke-20 memberikan bukti ketidaksempurnaan model atom Dalton. J. J Thomson merinci model atom Dalton yang mengemukakan, bahwa di dalam atom terdapat elektron-elektron yang tersebar secara merata dalam “bola” bermuatan positif. Keadaannya mirip roti kismis. Kismis (diumpamakan sebagai elektron) tersebar dalam seluruh bagian dari roti (diumpamakan sebagai bola bermuatan positif).

          Model atom Rutherford

Rutherford mengajukan teori atomnya, yaitu:

I.       Sebagian besar atom berupa ruang kosong, sehingga semua massa atom terpusat pada inti atom yang sangat kecil.

II.    Atom disusun dari:

a)      Inti atom yang bermuatan positif

b)      Elektron-elektron yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom. 

III. Seluruh proton terpusat di dalam inti atom.

IV. Banyaknya proton di dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom, sehingga atom bersifat netral.

       Dari teorinya, Rutherford memodelkan atom sebagaimana pada sistem tata surya, yaitu elektron-elektron bergerak mengelilingi inti atom seperti planet-planet mengitari matahar. Satu keberatan dari postulat Rutherford adalah selama elektron bergerak dalam suatu orbit, maka ada percepatan menuju ke pusat, elektron ini secara kontinyu mengemisikan radiasi dan secara berangsur angsur akan melepaskan energi yang akhirnya akan jatuh ke dalam inti. Hal ini adalah tidak mungkin terjadi karena atom itu stabil lagi pula model ini tidak dapat memperoleh data dari penelitian spektrum atom unsur unsur.

          Model atom Bohr

       Niels bohr merupakan ilmuan yang pertama kali mengembangkan teori struktur atom pada 1913. Teori tentang sifat atom yang didapat dari pengamatan bohr :

a)      Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di kelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

b)      Elektron bisa berpindah dari satu lintasan kelintasan lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom ini tidak akan berkurang.

c)      Jika berpindah ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi. Jika berpindah ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan energi

d)     Kedudukan elektron elektron pada tingkat tingkat energi tertentu-tertentu yang disebut kulit kulit elektron.

Postulat Bohr  berbunyi:

1.      Elektron dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti pada orbit/tingkat energi tertentu.

2.      Lebih jauh tingkat energi dari inti, maka lebih besar pula energinya.

3.      Energi akan diemisikan bila elektron bergerak dari tingkat energi tinggi  ke tingkat energi  yang lebih rendah.

4.      Energi akan diabsorpsi bila elektron bergerak dari tingkat energi rendah  ke tingkat energi  yang lebih tinggi.

5.      Energi tidak diemisikan atau diabsorpsi secara pelan-pelan, tetapi dalam satuan/paket h?  (disebut kuantum).

III.          Permasalahan

       Menjelang abad ke-19 dengan ditemukan adanya elektron dan gejala radioaktiv, maka atom bukan lagi partikel yang tidak dapat di bagi bagi lagi, melainkan tam itu mengandung sejumlah partikel subatomik . Partikel-partikel utama yang dimaksud ilah elektron, proton, dan neutron. Sedangkan partikel lain yang terdapat di dalam atom di antaranya  ialah positron,, neutrino dan meson. Partikel-partikel lain ini biasanya diperoleh selama terjadi perubahan-perubahan.  Pendapat Thomson juga menggugurkan pendapat Dalton bahwa partikel terkecil adalah atom dan tidak bisa di bagi bagi lagi.

1.      Bagaimanakah percobaan yang di lakukan Thomson atas pendapatnya ?

       Pada Tahun 1913 Bohr mengusulkan suatu model atom yang dapat dijelaskan melalui spektra hidrogen. Ia menerima konsep ini seperti yang diusulkan oleh Rutherford,akan tetapi dengan menerapkan teori kuantum radiasi seperti yang dikembangkan oleh Planck dan Einstein dalam menerangkan sifat-sifat sistem planet elektron. 

2.      Apa sajakah kelebihan dan kekurangan dari teori Bohr ?

3.      Dan jelaskan postulat Bohr tentang atom

       Pada tahun 1869 ilmuan terkenal dari Rusia Mendeleyev menyusun satu daftar seperti yang di lakukan meyer yang terdiri dari 65 unsur yang telah di kenal pada masa itu. Selain dari sifat fisika, ia menggunakan sifat sifat kimia untuk menyusun daftar unsur unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif.

4.      Apa keuntungan dan kelemahan dari tabel periodik mendeleyev dalam memahami sifat unsur?

       Keelektronegaifan merupakan ukuran kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatannya. Besarnya harga keelektronegatifan bersifat relatif antara suatu atom dengan atom lain. Linus Pauling (1932) memberi harga tertinggi  pada fluor (4) karena paling mudah membentuk ion negatif.

5.      Jelaskan singkatnya yang di maksud dengan kelektronegatifan pada sifat keperiodikan unsur?

IV.          Penyelesaian

     1.Penemuan elektron oleh Thomson berdasarkan hasil percobaan menggunakan tabung sinar katoda. Bila suatu muatan listrik dilewatkan melalui tabung Geisler yang berisi gas dengan tekanan sangat rendah, maka akan diemisikan seberkas sinar dari katoda. Sinar ini biasa disebut sinar katoda yang ditemukan oleh Plucker (1859) dan diteliti oleh Hittorf (1869) dan William Crookes (1879 – 1885). Sinar ini bergerak lurus meninggalkan katoda dengan kecepatan tinggi dan dapat menimbulkan bayangan kabur bila diberi tabir, dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik. Thomsn tidak bisa menentukan massa maupun muatan elektron, hanya isa menemukan rasio massa terhadap muatan = 6×10^-12 Kg/C

     2. Kelebihan dai teori bohr adalah adanya tingkat energi/lintasan bagi elektron, Dapat menjelaskan emisi dan absorpsi energi dan dapat mengetahui jari Jari  atom hidrogen dan ion sejenisnya, kelemahannya adalah tingkat energi masih bisa dibagi lagi menjadi beberapa subtingkat energi, hanya cocok untuk atom/ion berelektron satu.

       3. Postulat bohr tentang atom:

a)      Elektron dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti pada orbit/tingkat energi tertentu. 

b)      Lebih jauh tingkat energi dari inti, maka lebih besar pula energinya.

c)      Energi akan diemisikan bila elektron bergerak dari tingkat energi tinggi  ke tingkat energi  yang lebih rendah.

d)     Energi akan diabsorpsi bila elektron bergerak dari tingkat energi rendah  ke tingkat energi  yang lebih tinggi.

e)      Energi tidak diemisikan atau diabsorpsi secara pelan-pelan, tetapi dalam satuan/paket h?  (disebut kuantum). 

       4. Mendeleyev mengungkapkan suatu hukum periodik yang berbunyi:

“Sifat unsur unsur merupakan fungsi periodik dari massa atom relatifnya” Tabel sistem periodik yang telah disempurnakan (1871) terdiri atas golongan (lajur tegak) dan periode (deret mendatar)

       Keuntungan Tabel Periodik Mendeleyev dalam memahami sifat unsur ialah:

1.      Sifat kimia dan sifat fisika unsur dalam satu golongan berubah secara teratur. 

2.      Dapat meramal sifat unsur yang belum diketemukan, yang akan mengisi tempat kosong dalam daftar. 

3.      Tabel ini tidak mengalami perubahan setelah penemuan unsur-unsur gas mulia. 

Kelemahan Tabel periodik Mendeleyev:

1.      Panjang periode tidak sama.

2.      Triade besi (Fe, Co, dan Ni), triade platina ringan (Ru, Rh, dan Pd), dan triade platina (Os, Ir, dan Pt) dimasukkan ke dalam golongan VIII.

3.      Selisih massa atom relatifnya antara dua unsur yang berurutan tidak teratur (antara –1 dan +4), sehingga sukar untuk meramal unsur-unsur yang belum ditemukan. 

      5.Keelektronegatifan merupakan ukuran kemampuan  suatu atom untuk menarik elektron dalam ikatannya. Besarnya harga keelektronegatifan bersifat relatif antara suatu atom dengan atom lain. Linus Pauling (1932) memberi harga tertinggi  pada fluor (4) karena paling mudah membentuk ion negatif. Dalam sisem periodik dapat disimpulkan “Unsur unsur satu golongan dari atas ke bawah harga keelektronegatifannya berkurang” dan “Unsur unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan harga keelektronegatifannya semakin besar”.

         V. Kesimplan

       Menurut teori atom Dalton: Atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Atom suatu unsur yang sama mempunyai bobot yang sama, sedang unsur yang berbeda atomnya akan berbeda pula, yang berarti mempunyai bobot berbeda. Senyawa dikatakan sebagai hasil dari penggabungan atom-atom yang tidak sama dengan perbandingan bobot yang proporsional dengan bobot atom yang bergabung itu. 

       Menurut J. J. Thomson: Bahwa di dalam atom terdapat elektron-elektron yang tersebar secara merata dalam “bola” bermuatan positip. Keadaannya mirip roti kismis. Partikel-partikel utama penyusun atom ialah elektron, proton, dan netron. Elektron terdapat dalam semua materi, merupakan sinar katoda yang bergerak lurus, dapat dibelokkan oleh medan magnet/ listrik. Muatan listriknya = 1,602 x 10-19 Coulumb dan massanya = 9,11 x 10-34 g. 

      Menurut teori Rutherford : Atom disusun dari inti atom yang bermuatan positif. Elektron elektron yang bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom. Dalam atom yang netral, banyaknya inti atom yng bermuatan positif sama dengan banyaknya elektron.

       Menurut teori Bohr postulat Bohr tentang atom :

a)      Elektron dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti pada orbit/tingkat energi tertentu.

b)      Lebih jauh tingkat energi dari inti, maka lebih besar pula energinya.

c)      Energi akan diemisikan bila elektron bergerak dari tingkat energi tinggi  ke tingkat energi  yang lebih rendah.

d)     Energi akan diabsorpsi bila elektron bergerak dari tingkat energi rendah  ke tingkat energi  yang lebih tinggi.

e)      Energi tidak diemisikan atau diabsorpsi secara pelan-pelan, tetapi dalam satuan/paket h?  (disebut kuantum).

vv         VI. Daftar pustaka

Hidayat, Atep avia. 2021. Struktur atom dan sistem periodik unsur. Modul perkuliahan kimia dan pengetahuan lingkungan industri. Universitas Mercu Buana. ( di unduh pada 21 September 2021 )

Kenanga, Senja arif. 2013. Struktur atom, sistem periodik dan ikatan kimia. dalam http://eprints.uny.ac.id/52361/6/Presentation1.pdf ( di unduh pada 22 September 2021 )

Drs. Sugiarto, Bambang. 2004. Struktur atom dan sistem periodik unsur. Direktorat pendidikan menengah kejuruan Direktorat jendral pendidikan dasar dan menengah Departemen pendidikan nasional. dalam http://mysch.id/cms/file/336964542struktur_atom_dan_sistim_periodik_unsur.pdf ( di unduh pada 22 September 2021 )

Sugiyarto, Kristian H. 2014. Pendalaman materi kimia, struktur atom, sistem periodik dan struktur molekular. Modul PLPG 2014 Rayon 126 Universitas Halu Oleo. dalam https://psg126.files.wordpress.com/2014/07/126-187-pendalaman-materi-kimia.pdf ( di unduh pada 23 September 2021 )