Struktur Atom : Penyusun, Masa, Bilangan, dan Konfigurasi

Atom merupakan partikel terkecil yang memiliki sifat yang sama dengan unsur. Jari-jari suatu atom sekitar 3 – 15 nm (1 nm  10^-9). Struktur atom suatu unsur merupakan susunan dari inti berupa proton dan neutron serta susunan elektron yang mengelilingi inti atom (nukleus).

Partikel penyusun atom disebut partikel subatom atau partikel dasar atom. Atom tidak dapat dilihat dengan jelas, tetapi para ahli dapat memperkirakan tentang gambaran atom tersebut yang dapat disebut dengan model atom.

Model atom mengalami perubahan sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan mulai dari model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, hingga model atom modern yang digunakan hingga saat ini.

Partikel Penyusun Atom

Nomor Atom dan Nomor Massa

Setiap unsur memiliki jumlah proton yang berbeda dengan unsur lain. Nomor atom berasal dari jumlah proton karena hanya proton yang bermuatan di dalam inti. Suatu atom akan netral apabila jumlah elektron sama dengan jumlah proton.  Apabila atom menerima 1 elektron, maka atom bermuatan -1 sedangkan apabila atom melepaskan 1 elektron, maka atom bermuatan +1. Berikut ini merupakan penulisan lambang unsur.

X                               = tanda atom unsur

Nomor massa (A)   = jumlah total proton (p) dan neutron (n) yang terdapat dalam inti atom

                                    A = p + n = Z + n

Nomor atom (Z)      = Jumlah proton dalam inti atom

                                  = Jumlah elektron (dalam kondisi netral)

Isotop, Isobar, Isoton, dan Isoelektron

1. Isotop adalah atom-atom yang memiliki nomor atom yang sama, tetapi massa atomnya berbeda. Nomor atom meruakan identitas atom, sehingga apabila atom-atom yang memiliki nomor atom yang sama maka berasal dari unsur yang sama juga.
2. Isobar adalah atom-atom yang memiliki nomor atom yang berbeda, tetapi massa atomnya sama.
3. Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama dari unsur-unsur yang berbeda.
4. Isoelektron adalah atom yang memiliki jumlah elektron yang sama.

Massa Atom dan Massa Molekul Relatif

• Massa Atom Relatif
  Standar pembanding untuk penetapan massa atom relatif yaitu massa 1 atom C-12 (=1sma). Massa Atom Relatif (A_r) adalah perbandingan massa rata-rata satu atom unsur terhadap  kali massa satu atom C-12.
• Massa Molekul Relatif Massa molekul relatif (M_r) adalah perbandingan antara massa rata-rata satu molekul unsur atau senyawa terhadap massa satu atom C-12. Massa molekul relatif didapatkan dari jumlah total massa atom relatif.

Bilangan Kuantum

Bilangan Kuantum Utama (n)

• Menyatakan nomor kulit (besar tingkat energi yang dimiliki elektron).
• Menunjukkan ukuran orbital.
• Semakin dekat dengan inti atom maka nilai bilangan kuantum semakin kecil dan tingkat energi semakin rendah.

Bilangan Kuantum Azimut (l)

• Menyatakan nomor subkulit.
• Menunjukkan bentuk orbital yang ditempati elektron dalam atom.
• Subkulit dari terendah hingga tertinggi berturut-turut s, p, d, dan f.

Bilangan Kuantum Magnetik (m)

• Menyatakan nomor orbital dan dapat menggambarkan arah orbital dalam ruang.

Bilangan Kuantum Spin (s)

• Menyatakan arah rotasi elektron.
• Elekton digambarkan dengan tanda anak panah.

dimana untuk s = +½ arah elektron ke atas dengan lambang

sedangkan untuk s = -1/2 arah electron ke bawah dengan lambing

• Apabila orbital terisi penuh, electron dapat digambarkan dengan panah ke atas / ke bawah

Konfigurasi Elektron

Berdasarkan model atom mekanika kuantum, elektron beredar dalam orbital yang membentuk kulit atom. Berdasarkan model atom Niels Bohr, Setiap elektron mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom atau tingkat energi.

Kulit yang ditempati elektron bergantung pada energinya. Semakin kulit atom dekat dengan inti maka tingkat energinya semakin rendah dan semakin kecil nomor kulitnya. Konfigurasi elektron menggambarkan susunan elektron dalam atom.

Asas Aufbau

Berdasarkan prinsip Aufbau: “Elektron-elektron dalam suatu atom berusaha menempati subkulit-subkulit tang berenergi rendah sampai penuh, kemudian baru ada subkulit berenergi lebih tinggi.”

1. Urutan Pengisian Sub Kulit

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  4 s² 3d¹⁰ dst

2. Penulisan nomor kulit, subkulit, dan jumlah elektron

• Subkulit s maksimum diisi 2 elektron
• Subkulit p maksimum diisi 6 elektron
• Subkulit d maksimum diisi 10 elektron
• Subkulit f maksimum diisi 14 elektron

3. Cara Menuliskan Konfigurasi Elektron

• Tentukan jumlah elektron dari atom unsur tersebut. Jumlah elektron = nomor atom unsur.
• Tentukan jenis subkulit yang dibutuhkan secara urut berdasarkan diagram anak panah diatas. Mulai dari paling kiri 1s-2s-2p-3s-3p-4s..dst
• Isikan elektron pada masing-masing subkulit dengan memperhatikan jumlah elektron maksimumnya. Apabila subkulit terendah sudah terisi maksimum maka sisa elektron dimasukkan pada subkulit berikutnya.

4. Hal yang Harus Diperhatikan dalam Penulisan Konfigurasi Elektron

• Penulisan konfigurasi elektron bisa disingkat dengan menggunakan lambing unsur-unsur gas mulia. Unsur gas mulia digunakan karena merupakan unsur yang paling stabil.

• Subkulit d yang lebih stabil cenderung penuh (d¹⁰) atau setengah penuh (d⁵). Konfigurasi dengan dua subkulit terakhir. Hanya 6 unsur yang terkena aturan ini, yaitu: ₂₄Cr, ₂₉Cu, ₄₂Mo, ₄₇Ag, ₇₄W, ₇₉Au.

• Konfigurasi elektron ion. Ion positif terbentuk dari atom netral dengan melepas x elektron dimana elektron yang dilepas berasal dari kulit terluar. Ion negatif terbentuk dari atom netralnya dengan menerima x elektron dimana elektron yang diterima itu mengisi orbital dengan tingkat energi terendah yang belum penuh.

Kaidah Hund

Hund mengatakan bahwa “ Pengisian elektron pada orbital-orbital yang tingkat energinya sama, elektron tidak akan berpasangan terlebih dahulu sebelum orbital-orbital lainnya masing-masing terisi satu elektron.”

Asas Larangan Pauli

Asas Larangan Pauli yaitu “Tidak mungkin dalam satu atom terdapat dua elektron yang memiliki harga keempat bilangan kuantum yang sama.”.

Dua elektron yang berada dalam satu orbital dapat memiliki bilangan kuantum utama, azimuth, dan magnetic yang sama, akan tetapi harus memiliki spin yang berbeda.

Perkembangan Model Atom

Model Atom Dalton

John Dalton pada tahun 1803 mengemukakan bahwa atom adalah partikel terkecil suatu materi yang tidak bisa dibagi lagi. Atom-atom yang berasal dari unsur sejenis memiliki sifat yang sama sedangkan apabila berasal dari unsur yang tidak sejenis berarti berbeda.

Reaksi kimia tidak akan menghilangkan atom, tetapi hanya mengubah susunan atom-atom dalam unsur tersebut. Kumpulan atom-atom akan membentuk suatu molekul dengan angka perbandingan yang bulat dan sederhana.

Model Atom Tompson

J. J. Thompson mengemukakan bahwa atom adalah suatu materi berbentuk bola pejal bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron-elektron seerti roti kismis. Atom bersifat netral dimana jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif.

Model Atom Rutherford

Ernest Rutherford mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang dikelilingi elektron.

Model Atom Bohr

Neils Bohr mengemukakan bahwa elektron mengelilingi inti atom secara stationer dan berada pada tingkat energi tertentu. Elektron dapat berpindah dari lintasan satu ke lintasan lain dengan menyerap atau melepas energi.

Model Atom Kuantum

Berdasarkan teori atom mekanika kuantum, elektron tidak bergerak pada lintasan tertentu. Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton dan neutrin serta elektron yang mengelilingi inti atom beredar pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom (konsep orbital).

Struktur atom terdiri dari elektron yang mengelilingi inti atom. Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Bilangan kuantum terdiri dari bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s).

Penulisan konfigurasi elektron harus memperhatikan Asas Aufbau, Kaidah Hund, dan Asas Larangan Pauli. Perkembangan model atom dimulai dari model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, hingga model atom modern yang digunakan hingga saat ini yaitu model atom kuantum. Semoga artikel ini bermanfaat.