STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK
STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK.












STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK.
Teori Atom Bohr dan
Mekanika Kuantum
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mengikuti pembelajaran siswa dapat :
1. menjelaskan teori atom Bohr dan mekanika kuantum,
2. menentukan bilangan kuantum dan bentuk-bentuk orbital,
3. menjelaskan kulit dan subkulit serta hubungannya dengan bilangan kuantum,
4. menyusun konfigurasi elektron berdasarkan prinsip Aufbau, aturan Hund, dan azas larangan
Pauli,
5. menentukan letak unsur dalam tabel periodik berdasarkan konfigurasi elektron
A. Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum
Bohr yang menyatakan:
1. Elektron dalam atom mempunyai tingkat energi tertentu atau elektron
bergerak mengelilingi inti dalam lintasan tertentu.
2. Pada lintasannya elektron tidak menyerap atau memancarkan energi.
3. Elektron dapat pindah dari satu tingkat ke tingkat energi yang lain. Jika
elektron pindah ke tingkat energi yang lebih tinggi elektron tersebut
dikatakan dalam keadaan tereksitasi.
Pada tahun 1923 Louis de Broglie mengemukakan bahwa semua materi
memiliki sifat gelombang dan setiap partikel yang bergerak memiliki sifat gelombang
dengan panjang gelombang tertentu. Elektron yang bergerak mengelilingi inti,
gerakannya seperti sebuah gelombang, keberadaan dalam lintasannya tidak pasti.
Hal ini tidak sesuai dengan yang dikemukakan Bohr yaitu elektron bergerak pada lintasan tertentu.
Pada tahun 1926 Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg mengemukakan
teori bahwa lokasi elektron dalam atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yang
dapat ditentukan hanyalah daerah kemungkinan keberadaan elektron. Oleh karena
keberadaan elektron diperkirakan dengan mekanika kuantum maka teori ini disebut teori atom mekanika kuantum.
B. Bilangan Kuantum dan Bentuk Orbital
1. Bilangan Kuantum
Schrodinger menggunakan tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum
utama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m).
Ketiga bilangan kuantum tersebut menjelaskan tingkat energi, bentuk, dan orientasi
elektron di dalam orbital. Selain ketiga bilangan kuantum tersebut ada bilangan
kuantum spin (s) yang menunjukkan perputaran elektron pada sumbunya.
a. Bilangan Kuantum Utama
Bilangan kuantum utama memiliki lambang n. Harga n melambangkan tingkat
energi elektron atau kulit elektron. Harga n untuk berbagai kulit elektron yaitu
sebagai berikut.
Elektron pada kulit ke-1, memiliki harga n = 1.
Elektron pada kulit ke-2, memiliki harga n = 2.
Elektron pada kulit ke-3, memiliki harga n = 3.
Elektron pada kulit ke-4, memiliki harga n = 4.
b. Bilangan Kuantum Azimut
Bilangan kuantum azimut memiliki lambang l. Bilangan kuantum azimut
menyatakan tingkat energi elektron pada subkulit. Subkulit elektron mempunyai
lambang s, p, d, f. Huruf-huruf tersebut berasal dari kata sharp (s), principal (p),
diffuse (d), dan fundamental (f) yang diambil dari nama-nama seri spektrum unsur.
Harga l untuk berbagai subkulit yaitu sebagai berikut.
Elektron pada subkulit s memiliki harga l = 0
Elektron pada subkulit p memiliki harga l = 1
Elektron pada subkulit d memiliki harga l = 2
Elektron pada subkulit f memiliki harga l = 3
Hubungan harga n dengan l adalah harga l mulai dari 0 sampai dengan n-1.
Contoh:
Jika n = 1 maka l = 0.
Jika n = 2 maka l = 0, 1.
Jika n = 3 maka l = 0, 1, 2.
Jika n = 4, maka l = 0, 1, 2, 3.
c. Bilangan Kuantum Magnetik
Bilangan kuantum magnetik memiliki lambang m yang menunjukkan arah
orbital elektron. Bilangan kuantum magnetik menyatakan jumlah orbital pada
subkulit elektron. Bilangan kuantum ini bernilai negatif, nol, dan positif. Secara
matematika harga m dapat ditulis mulai dari -l sampai dengan +l. Harga m untuk berbagai l atau sib kulit.
Tabel 1.1 Harga m untuk berbagai subkulit

Tabel 1.2 Harga bilangan kuantum n, l, danm untuk berbagai bilangan kuantum

d. Bilangan Kuantum Spin







Bilangan kuatum spin dengan
lambang s, menyatakan arah perputaran
elektron pada sumbunya.
Bilangan kuantum suatu elektron
di dalam orbital dapat memiliki harga
spin + 1/2 dan -1/2,tetapi kesepakatan para tokoh kimia,untuk elektron pertama didalam orbital harga spinnya =+1/2.
Contoh Soal









2. Bentuk Orbital
Elektron-elektron bergerak pada setiap orbitalnya. Orbital-orbital mempunyai
bentuk yang berbeda-beda sesuai dengan arah gerakan elektron di dalam atom.Bentuk berbagai orbital adalah sebagai berikut:
a. Orbital s





Orbital s digambarkan berbentuk bola dengan inti sebagai pusat.

b. Orbital p
Orbital p terdiri atas 3 orbital, masing-masing berbentuk balon terpilin dengan
arah dalam ruang sesuai dengan sumbu x, y, dan z. Perhatikan Gambar






c. Orbital d
Bentuk orbital d terdiri atas lima orbital yaitu dx2 –y2 , dxz, dz2 , dxy, dan dyz.










C. Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron merupakan distribusi elektron-elektron di dalam orbitalorbital
suatu atom. Distribusi elektron didasarkan pada tingkat-tingkat energi dari
orbital. Konfigurasi elektron harus memenuhi berbagai aturan atau prinsip. Berikut
ini dijelaskan beberapa aturan atau prinsip tentang konfigurasi elektron
1. Prinsip Aufbau
Subkulit atau orbital-orbital elektron mempunyai tingkat energi yang berbeda.
Tingkat-tingkat energi dan subkulit elektron dari periode ke-1 sampai ke-7
digambarkan seperti Gambar 1.5(a).
Menurut Aufbau, elektron dalam atom sedapat mungkin memiliki energi yang
terendah maka berdasarkan urutan tingkat energi orbital, pengisian konfigurasi
elektron dimulai dari tingkat energi yang paling rendah ke tingkat energi yang
tertinggi. Cara pengisian elektron pada subkulit dapat digambarkan seperti Gambar












Urutan subkulit dari energi terendah sampai tertinggi yaitu sebagai berikut.
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 6f, 7d
Contoh:
Konfigurasi elektron dari atom-atom 2He, 3Li, 7N, 11Na, 18Ar, 22Ti, dan 26Fe adalah sebagai barikut:







Prinsip Aufbau adalah:
Elektron-elektron dalam suatu atom selalu berusaha menempati subkulit yang
tingkat energinya rendah. Jika subkulit yang tingkat energinya rendah sudah
penuh, baru elektron berikutnya akan mengisi subkulit yang tingkat energinya
lebih tinggi.
2. Prinsip Eksklusi atau Prinsip Larangan Pauli
Helium memiliki dua elektron yang terletak pada orbital yang sama. Kedua
elektron memiliki harga bilangan kuantum n, l, dan m yang sama, tetapi bilangan
kuantum s berbeda yaitu + 1/2
dan – 1/2
. Harga bilangan kuantum masing-masing
elektron pada He adalah: n = 1, l = 0, m = 0, s = + 1/2
dan n = 1, l = 0, m = 0, s = – 1/2
Atas dasar pengamatan ini ahli fisika Austria Wolfgang Pauli merumuskan
suatu prinsip yang dikenal dengan prinsip eksklusi atau larangan Pauli.
Prinsip larangan Pauli adalah:
Tidak ada dua elektron di dalam atom memiliki empat bilangan kuantum
3. Aturan Hund
Konfigurasi elektron dapat pula ditulis dalam bentuk diagram orbital. Contoh
diagram orbital yaitu:
1s 2s 2p
Elektron-elektron di dalam orbital-orbital suatu subkulit cenderung untuk tidak
berpasangan. Elektron-elektron pada subkulit akan berpasangan setelah semua
orbital terisi satu elektron.
Misalnya konfigurasi elektron pada diagram orbital dari unsur O dengan nomor
atom 8 adalah





Aturan pengisian elektron tersebut sesuai dengan aturan Hund. Aturan Hund
menyatakan:
Pada subkulit yang orbitalnya lebih dari satu, elektron-elektron akan mengisi
dulu semua orbital, sisanya baru berpasangan.
Contoh Soal
Buat konfigurasi elektron dan diagram orbital dari titanium, besi, nikel, dan tembaga
dengan nomor atom berturut-turut 22, 26, 28, dan 29!
Penyelesaian:








Penulisan konfigurasi elektron suatu atom dapat disingkat dengan menuliskan
lambang atom golongan VIIIA pada periode sebelumnya diikuti konfigurasi sisanya.
Contoh:
: 1s2 2s2 2p4 ditulis : (He) 2s2 2p4
17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ditulis 17Cl : (Ne) 3s2 3p5
23V : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 ditulis 23V : (Ar) 4s2 3d3

II. SISTEM PERIODIK
Dasar dan Penyusunan Sistem Periodik Unsur Modern
Sistem periodik unsur modern (lihat gambar) disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur horizontal, yang selanjutnya disebut periode, disusun menurut kenaikan nomor atom, sedangkan lajur vertikal, yang selanjutnya disebut golongan, disusun menurut kemiripan sifat.
Unsur segolongan bukannya mempunyai sifat yang sama, melainkan mempunyai kemiripan sifat. Setiap unsur memiliki sifat khas yang membedakannya dari unsur lainnya. Unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu unsur-unsur yang menempati golongan A yang disebut unsur golongan utama, dan unsur-unsur yang menempati golongan B yang disebut unsur transisi (James E. Brady, 1990).
Sistem periodik unsur modern yang disebut juga sistem periodik bentuk panjang, terdiri atas 7 periode dan 8 golongan. Periode 1, 2, dan 3 disebut periode pendek karena berisi sedikit unsur, sedangkan periode lainnya disebut periode panjang. Golongan terbagi atas golongan A dan golongan B. Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan golongan B disebut golongan transisi. Golongan-golongan B terletak antara golongan IIA dan IIIA. Golongan B mulai terdapat pada periode 4.
Dalam sistem periodik unsur yang terbaru, golongan ditandai dengan golongan 1 sampai dengan golongan 18 secara berurutan dari kiri ke kanan. Dengan cara ini, maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai dengan golongan 12. Cara seperti itu dapat dilihat pada sistem periodik unsur pada gambar










a. Periode
Sistem periodik unsur modern mempunyai 7 periode. Unsur-unsur yang mempunyai jumlah kulit yang sama pada konfigurasi elektronnya, terletak pada periode yang sama.











b. Golongan
Sistem periodik unsur modern mempunyai 8 golongan utama (A).
Unsur-unsur pada sistem periodik modern yang mempunyai elektron
valensi (elektron kulit terluar) sama pada konfigurasi elektronnya, maka
unsur-unsur tersebut terletak pada golongan yang sama (golongan
utama/A).