KIMIA ANORGANIK DASAR 3 (STKIP MUHAMMADIYAH SORONG 2012)

Sejarah perkembangan Model Atom

Semua kehidupan, baik dalam bentuk tanaman, hewan maupun manusia. Demikian pula, semua materi, baik dalam bentuk aspirin, emas, udara, vitamin, atau mineral, terdiri dari atom, , terdiri dari unit dasar yang sama (terlepas dari perbedaan ukuran).

Sudah sejak zaman dahulu manusia tertarik kepada benda-benda yang ada di sekeliling mereka. Sejarah perkembangan ilmu pengetahuan mencatat, bahwa banyak di antara para filosof Yunani kuno telah berusaha menerangkan materi yang ada di sekitar mereka. Di salah satu sekolah filsafat Yunani kuno misalnya, Empedocles (abad ke-5 SM) mengajarkan, bahwa ada empat bahan dasar penyusun alam, yaitu: tanah, udara, api dan air.

Aristoteles menekankan bahwa alam terdiri dari empat unsur: udara, tanah, api, dan air. Dia berpikir ini adalah pembawa sifat dasar, kekeringan dan panas yang berhubungan dengan api, panas dan kelembaban dengan udara, kelembaban dan dingin dengan air, dan dingin dan kekeringan dengan bumi. Dia tidak meyakini bahwa benda jika dipotong-potong maka tetap bersifat kuntinuitas tak pernah habis.

Democritus (460 SM-370 SM) mengungkapkan keberadaan atom tak terlihat, ditandai hanya oleh sifat kuantitatif: ukuran, bentuk, dan gerak. Bayangkan atom-atom ini sebagai
bagian yang terpisahkan terpisahkan seperti bola, potongan-potongan terkecil dari suatu unsur yang masih berperilaku seperti sifat materi. Konsep tersebut lahir murni dari hasil pemikiran, dan bukan merupakan hasil percobaan.

 

J. Dalton (lahir 6 September 1766, Inggris;. D 27 Juli 1844) menggambarkan atom sebagai bola pejal yang sangat kecil. Menurut Dalton:

· Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur.

. Atom-atom dari unsur yang sama, sifat dan massanya sama, sedangkan atom-atom dari unsur yang berbeda, sifat dan massanya juga berbeda.

. Dalam senyawa, atom-atom dari unsur yang berbeda melakukan ikatan kimia dengan perbandingan numerik sederhana.

· Dalam reaksi, atom-atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Menurut Dalton, atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat berubah menjadi unsur lain. Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk molekul. Pada suatu reaksi kimia, atom-atom berpisah tetapi kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula, tetapi massa keseluruhannya tetap. Pada reaksi itu, atom-atom bergabung menurut perbandingan tertentu.  Sebagai contoh, oksigen dan karbon dapat bergabung membentuk dua senyawa yang berbeda dengan perbandingan karbon dioksida (CO2) berisi dua kali lebih banyak berat oksigen dibanding karbon monoksida (CO). Dalam hal ini, rasio oksigen dalam satu senyawa dibanding jumlah oksigen pada senyawa lain adalah rasio integer sederhana yakni 2:1. Meskipun teori Dalton disebut teori "modern" untuk membedakannya dari filsafat Democritus ', dia tetap menggunakan istilah atom seperti yang dikatakan oleh orang Yunani untuk menghormati para ahli terdahulu. Dalton juga memberi wawasan yang lebih dalam tentang molekul, tapi ide atomnya tidak begitu berbeda dari Democritus, ia masih membayangkan atom
sebagai bagian kecil seperti bola pejal (menyerupai bola bowling).

J.J. Thomson (lahir 18 Desember 1856, Inggris d. Agustus 30, 1940,) menyatakan bahwa atom adalah seragam lingkup materi bermuatan positif di mana elektron yang tertanam. Dia menyadari bahwa elektron ada dengan meningkatkan tabung Crooke, sebuah tabung yang berisi sejumlah kecil gas melalui mana listrik disahkan. Thomson telah melihat bahwa sinar dalam tabung yang dibengkokkan oleh magnet, sesuatu yang lampu biasa tidak melakukan. Dengan mengembangkan vakum lebih baik, Thomson menunjukkan bahwa sinar ini sama juga menekuk ke arah plat positif dari baterai, tidak peduli apa yang menghasilkan gas
mereka. Thomson menyimpulkan bahwa "sinar katoda" adalah partikel dasar yang ditemukan di semua elemen.

Menurut Thomson, atom merupakan bola pejal bermuatan positif yang didalamnya terdapat elektron-elektron yang bermuatan negatif, sehingga secara keseluruhan atom muatannya netral. Penemuan elektron oleh J.J. Thomson menyebabkan model atom yang dikemukakan Dalton tidak dapat diterima lagi. Dengan gugurnya model atom Dalton ini, Thomson terdorong untuk mengemukakan teori atom baru yang dikemukakannya pada tahun 1904. Thomson melukiskan bahwa atom bukanlah merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi seperti yang difahami manusia sebelumnya. Ia melukiskan bahwa atom mempunyai bentuk seperti bola yang muatan positifnya terbagi merata ke seluruh isi atom. Muatan positif itu dinetralkan oleh elektron-elektron bermuatan negatif yang tersebar di antara muatan positif tadi. Teori atom ini diterima secara luas oleh para ilmuwan hingga akhir abad ke-18.
Model atom Thomson dikenal sebagai model plum pudding dari atom. Di lain kata dia berpikir bahwa atom tidak terpisah di luar bola, tapi bola positif dengan negatif elektron tertanam di dalamnya. Ini harus ditinggalkan (1911) pada kedua teoretis dan eksperimental. Alasanan ini yang mendukung model atom Rutherford.

Ernest Rutherford. (Lahir 30 Agustus 1871, Selandia Baru;. 19 Oktober 1937, Inggris)
Model ini menggambarkan atom sebagai inti kecil padat, bermuatan positif disebut inti, di
mana hampir semua massa terkonsentrasi, Inti atom dikelilingi elektron bermuatan negatif yang bergerak terus dengan lintasan yang disebut kulit atom, seperti planet-planet berputar mengelilingi matahari.

Model alternatif atom Rutherford Itu telah disebut atom nuklir, atau model planet atom. Model atom tersebut dilandasi oleh hasil penelitian hamburan partikel alpha melalui kertas emas dan terdeteksi sebagai kilatan cahaya atau scintillations pada layar. Tebal foil emas hanya 0.00004 sentimeter. Sebagian besar partikel alfa langsung melalui foil, tetapi ada sebagian yang dibelokkan oleh foil dan membentur sebuah tempat di layar yang ditempatkan disuatu sisi. Geiger dan Marsden menemukan bahwa sekitar satu dari 20.000 partikel alpha telah dibelokkan 45^o atau lebih.

Bohr Pada tahun 1913 ia mengusulkan shell terkuantisasi nya model atom untuk menjelaskan bagaimana elektron dapat memiliki orbit yang stabil di sekitar inti. Gerakan elektron dalam model Rutherford tidak stabil karena menurut mekanika klasik dan teori elektromagnetik, setiap muatan partikel yang bergerak pada jalur melengkung memancarkan radiasi elektromagnetik, dengan demikian, elektron akan kehilangan energi dan secara spiral akan jatuh ke dalam inti. Untuk memperbaiki masalah stabilitas ini, Bohr memodifikasi Rutherford Model dengan mensyaratkan bahwa elektron bergerak dalam orbit dengan ukuran dan energi tetap. Energi Itu dari sebuah elektron tergantung pada ukuran dan orbit lebih rendah ke orbit yang lebih lain. Radiasi dapat terjadi hanya ketika elektron melompat dari satu orbit ke orbit yang lain. Atom akan benar-benar stabil di keadaan dengan orbit terkecil, karena tidak ada orbit energi yang lebih rendah untuk elektron dapat melompat.

Arti penting model ini terletak pada pernyataan bahwa hukum mekanika klasik tidak berlaku pada gerak elektron di sekitar inti. Bohr mengusulkan bahwa satu bentuk mekanika baru, atau mekanika kuantum, menggambarkan gerak elektron di sekitar inti. Namun demikian, model elektron yang bergerak dalam orbit yang terkuantisasi mengelilingi inti ini kemudian digantikan oleh model gerak elektron yang lebih akurat sekitar sepuluh tahun kemudian oleh fisikawan Austria Erwin Schrödinger dan fisikawan Jerman Werner Heisenberg.

Point-point penting lainnya adalah:

    Ketika sebuah elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, perbedaan energi dibawa (atau dipasok) oleh sebuah kuantum tunggal cahaya (disebut sebagai foton) yang memiliki energi sama dengan perbedaan energi antara kedua orbit. Orbit-orbit yang diperkenankan bergantung pada harga-harga terkuantisasi (diskret) dari momentum sudut orbital, L menurut persamaan

   

    dimana n = 1,2,3,… dan disebut sebagai bilangan kuantum utama, dan h adalah konstanta Planck.

Point (2) menyatakan bahwa harga terendah dari n adalah 1. Ini berhubungan dengan radius terkecil yang mungkin yaitu 0.0529 nm. Radius ini dikenal sebagai radius Bohr. Sekali elektron berada pada orbit ini, dia tidak akan mungkin bertambah lebih dekat lagi ke proton.

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

Erwin Schrödinger

- Mengkombinasikan beberapa perilaku partikel dengan perilaku gelombang seperti yang disarankan oleh deBroglie dan dirumuskan model matematika untuk atom hidrogen
- Yang diturunkan persamaan yang memberikan probabilitas untuk menemukan elektron di beberapa titik dalam 3-dimensi ruang pada suatu instan; tidak memberikan informasi tentang jalan elektron berikut

- Solusi dari persamaan hasil informasi tentang peta probabilitas atau bentuk yang berbeda pada
tingkat energi MODEL: "gelombang / mekanik": tata letak dasar atom mirip dengan Bohr dan Rutherford, tetapi elektron tidak mengikuti orbit sederhana, posisi mereka hanya dapat diprediksi dalam hal probabilitas.

5. Model atom Mekanika Kuantum (Mekanika Gelombang)

Posisi dan momentum elektron dalam atom tidak dapat ditentukan/diketahui dengan pasti (asas ketidakpastian Heisenberg). Hanya dapat ditentukan kebolehjadian (kemungkinan) ditemukannya elektron pada orbital. Di sekeliling inti atom terdapat beberapa tingkat energi (kulit). Setiap tingkat energy terdiri dari satu atau beberapa subtingkat energi (subkulit). Setiap subtingkat energy terdiri dari satu atau beberapa orbital. Setiap orbital kemungkinan terdapat paling banyak dua elektron. Kedudukan elektron dalam atom dapat diterangkan dengan persamaan fungsi gelombang Schrödinger (Y). Persamaan deferensial order-kedua yang menyatakan energi total (E), energi potensial (V), dan massa (m) sebagai fungsi posisi elektron dalam tiga dimensi X, Y, dan Z adalah:

Penyelesaian dari persamaan fungsi gelombang Schrödinger diperoleh tiga macam bilangan, yaitu bilangan kuantum utama (n), azimut (l), dan magnetik (m).

Kemudian untuk membedakan dua elektron dalam sebuah orbital dibuat bilangan kuantum spin (s). Posisi elektron dalam atom ditentukan dari bilangan kuantumnya.

1. Bilangan Kuantum Utama (n) menunjukkan tingkat energi (kulit atom).

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …

kulit = K, L, M, N, O, P, Q, …

2. Bilangan Kuantum Azimut (l) menunjukkan subtingkat energi (subkulit).

Harga l tergantung dari harga n, yaitu l = 0, 1, …, (n – 1)

l = 0, 1, 2, 3, …

subkulit = s, p, d, f, …

3. Bilangan Kuantum Magnetik (m) menunjukkan orbital. Harga m tergantung dari harga l, yaitu m = (-l, …, +l). Jadi subkulit s terdiri dari 1 orbital s, subkulit p terdiri dari 3 orbital p, subkulit d terdiri dari 5 orbital d, subkulit f terdiri dari 7 orbital f.

4. Bilangan Kuantum Spin (s) untuk membedakan dua elektron dalam sebuah orbital. Elektron yang satu s = + ½ (atau = ), dan satunya lagi s = - ½ (atau = ↓).