BAHAN AJAR

1

STRUKTUR ATOM

Satuan Pendidikan : SMAN 1 FATULEU
Mata Pelajaran : Kimia
Kelas/ Semester : X/ 1

2

A. KOMPETENSI DASAR
3.2 Memahami model atom Dalton, Thomson, Rutherfod, Bohr, dan mekanika gelombang
4.2 Menggunakan model atom untuk menjelaskan fenomena alam atau hasil percobaan

B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI (IPK)
3.2.1 Peserta didik mampu mendeskripsikan struktur atom
3.2.2 PEserta didik mampu menjelaskan partikel dasar penyusun atom
3.2.3 Peserta didik mampu menggambarkan model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr,
dan Mekanika Gelombang
3.2.4 Peserta didik mampu membedakan model Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr, dan
Mekanika Gelombang
3.2.6 Peserta didik mampu mendeskripsikan teori atom Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr, dan
Mekanika Gelombang
3.2.7 Peserta didik mampu mengidentifikasi kelebihan dan kekurangan teori Dalton, Thomson,
Rutherford, Niels Bohr, dan Mekanika Gelombang
4.2.1 Peserta didik mampu menganalisis fenomena alam dengan menggunakan model atom

C. URAIAN MATERI DAN KEGIATAN
1. Partikel-partikel dasar atom
2. Nomor atom dan massa atom
3. Isotop, Isobar dan Isoton
4. Susunan elektron dalam atom
5. Perkembangan Model Atom

3

STRUKTUR ATOM
1.1 TEORI

Struktur atom adalah susunan partikel dasar dalam atom. Atom sebagai partikel penyusun
materi dapat menentukan sifat materi. Berukuran sangat kecil dan kita tidak sanggup untuk melihatnya.
Sedangkan para ahli memperkirakan bentuk molekul dari berbagai percobaan dan fakta yang ada
dengan suatu model. Kebenaran suatu model atau teori atom tidak mutlak. Dalam perkembangannya
model atau teori atom terus mengalami perbaikan dan penyempurnaan.

Konsep atom sudah dikenal sejak peradaban Yunani (500 SM). “Atom” berasal dari bahasa
Yunani, yaitu atomos, yang berarti tidak dapat dibagi. Menurut filosof Yunani, atom dianggap sebagai
partikel sangat kecil yang tidak dapat diurai lagi. Sayangnya, tidak ditemukan data atau eksperimen
yang dapat menjelaskan pemikiran tersebut.

Pada tahun 1803, John Dalton menjelaskan postulat mengenai teori atom berdasarkan
pemikiran kuno tersebut. Postulat teori atom Dalton berbunyi :

1. Atom adalah zat yang terdiri dari bagian terkecil yang tidak dapat diurai
2. Semua atom pada unsur yang sama bersifat identik, tetapi atom – atom yang berasal dari unsur

yang berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
3. Senyawa kimia terbentuk dari atom – atom dengan jumlah perbandingan tertentu
4. Reaksi kimia terjadi karena adanya perubahan susunan atom dari satu kombinasi menjadi

kombinasi yang lain. Sifat individu atom sendiri tidak mengalami perubahan.
Postulat Dalton ini bertahan selama hampir seratus tahun. Kunci keberhasilan teori ini adalah adanya
konsep yang menjelaskan bahwa tiap unsur memiliki atom dengan karakteristik massa tertentu.

1. Partikel-Partikel Dasar Atom
Partikel dasar penyusun atom adalah proton, neutron dan elektron. Inti atom terdiri dari

proton dan netron dikelilingi elektron yang terletak pada kulit atom. Atom bersifat netral berarti jumlah
proton (muatan positif) sama dengan jumlah elektron (muatan negatif).

Inti
n+p e

Kulit

4

Tabel Partikel Atom

Jenis Partikel Penemu/tahun Massa Muatan Lambang
0 -1 -1e0
Elektron JJ Thomson 1
1897 1

Proton Goldstein +1 +1p1
1886

Neutron J. Chadwick 0 0n1
1932

ELEKTRON
Percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil

eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katoda menuju ke anoda
yang disebut sinar katoda.

George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”.
Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat
yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama
memiliki elektron.

Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur
Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh
medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda

Pembelokan sinar katoda oleh medan listrik

5

Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom
karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Besarnya muatan dalam
elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan (1908) melalui percobaan tetes minyak Milikan
seperti gambar 6 :

Diagram percobaan tetes minyak Milikan
Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan
mengendapkan tetesan minyak yang turun. Bila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan
tertarik kekutub positif medan listrik.
Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0, sehingga
elektron dapat dilambangkan

PROTON
Jika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa padahal partikel materi

mempunyai massa yang dapat diukur. Begitu pula kenyataan bahwa atom itu netral. Bagaimana
mungkin atom itu bersifat netral dan mempunyai, jika hanya ada elektron saja dalam atom?

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

6

Gambar.Percobaan Goldstein untuk mempelajari partikel positif
Ternyata pada saat terbentuk elektron yang menuju anoda terbentuk pula sinar positif yang
menuju arah berlawanan melewati lubang pada katoda.
Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar
muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut dengan
proton.
Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.
INTI ATOM
Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan
lempeng tipis. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alpha yang
ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan/menembus lempeng sehingga muncullah istilah inti
atom. Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti
atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat Radioaktif (1896).
Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut :

7

Gambar. Percobaan Rutherford, hamburan sinar alfa oleh lempeng emas
Hasil percobaan Rutherford sebagai berikut:
1. Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas menunjukan bahwa

partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam atom sehingga dengan mudah partikel alfa
ini melewati ruang kosong tersebut tanpa hambatan yang berarti.
2. Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut berada pada posisi yang
dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif dengan muatan positif akan saling tolak
menolak, hal inilah yang menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
3. Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan bahwa partikel alfa
tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan positif. Inti atom emas mempunyai massa
dan muatan positif yang lebih besar dibanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang
membuat partikel alfa di pantulkan kembali.
Hasil ini membuat Rutherford menyatakan hipotesanya bahwa atom tersusun dari inti atom yang
bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. Untuk mengimbanginya sehinga
atom bersifat netral.Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom,
sehingga dapat dipredisi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.

NEUTRON
Prediksi dari Rutherford memacu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen

penembakan partikel alpha pada inti atom berilium (Be). Ternyata dihasilkan radiasi partikel berdaya

8

tembus tinggi.
Eksperimen ini dilanjutkan oleh James Chadwick (1932). Ternyata partikel yang

menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya
hampir sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron dan dilambangkan dengan

2. Nomor Atom (Z) dan Nomor Massa (A)

XA A = Nomor Massa menyatakan jumlah p dan n
X = lambang unsur
Z

Z = Nomor Atom menyatakan jumlah p atau e

Hubungan nomor atom dengan nomor massa sebagai berikut

A= Z+n

3. Isotop, Isobar dan Isoton

Isotop ialah atom dari unsur yang sama tetapi berbeda massanya.
Contoh:
6C12 : 6 proton, 6 elektron, 6 neutron
6C13 : 6 proton, 6 elektron, 7 neutron
Perbedaan massa pada isotop disebabkan perbedaan jumlah neutron.

Isobar ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai
nomor massa yang sama.
Contoh: 14 C dengan 14 N; 24 Na dengan 24 Mg

6 7 11 12

Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda), tetapi mempunyai
jumlah neutron sama.

9

Contoh : 13 C dengan 14 N; 31P dengan 32 S

6 7 15 16

Massa Atom Relatif (Ar)
Massa Atom relatif adalah perbandingan relative massa atom unsur tertentu terhadap massa

atom unsur lainnya. Satuan Massa Atom disingkat sma.
1 sma = x massa atom C-12

Jika massa atom Karbon (C) adalah 12,01115 = 12 maka perhitungan massa atom relative
dilakukan dengan cara sebagai berikut:
Karena massa atom C-12 sama dengan 1 sma, maka

Ar X = massa rata-rata 1 atom unsur X
Ar X = pembulatan massa rata-rata 1 atom unsur X

Contoh :
Diketahui massa atom unsur Al adalah 26,98115 tentukan massa atom relatif (Ar) unsurtersebut :
Jawab : 26,98115 dibulatkan menjadi 27

10

Massa Molekul Relatif (Mr)

Massa Molekul Relatif adalah perbandingan massa 1 molekul unsur atau senyawa terhadap
massa atom C-12 dan dirumuskan sebagai berikut :

Atau Mr = jumlah total Ar unsur-unsur penyusun senyawa
Atau Mr = S Jumlah Atom. Ar.b

Jumlah atom adalah hasil perkalian antara indeks dan koefisien. Indeks menyatakan atom
masing-masing unsur yang ada. Jika terdapat indeks ganda (indeks didalam kurung dan indeks diluar
kurung) maka terlebih dahulu dilakukan perkalian antar indeks lalu dikalikan dengan koefisien.
Koefisien menyatakan jumlah keseluruhan atom unsur yanga da dibelakangnya. Jika indeks dan
koefisien tidak tertulis maka indeks dan koefisiennya adalah 1.

aXb
Penulisan indeks dan koefisien dilambangkan sebagai berikut :
a = Koefisien
b = Indeks
X = Lambang unsur
Contoh :
Diketahui Ar H=1, Ar C=12, Ar N=14, Ar O=16. Tentukan Mr dari senyawa (NH4)2CO3

Jawab :
Mr (NH4)2CO3 = {(Jumlah Atom N.Ar N) + (jumlah Atom H.Ar H) + (jumlah Atom C.Ar C) +

(Jumlah AtomO. Ar O)}

= {(indeks N.indeks NH4)).Koef. (NH4)2CO3 x Ar N) + (indeks H.indeks NH4).Koef. (NH4)2CO3 x Ar
H) + (indeks C.Koef. (NH4)2CO3 x Ar C) + (indeks O.Koef. (NH4)2CO3x Ar O)}

= {(1.2 x 1 x Ar N) + (4.2.1 x 1 x Ar H) + (1.1 x Ar C) + (3.1 x Ar O)}
= {(2.Ar N) + (8.Ar H) + (1.Ar C) + (3.Ar O)}
= {(2.14) + (8.1) + (1.12) + (3.16)}
= {(28 + 8 +12 +48)}
= 96

11

4.Susunan Elektron Dalam Atom
Elektron yang selalu bergerak mengelilingi inti atom ternyata berada pada tingkat-tingkat

energi tertentu yang disebut sebagai kulit-kulit atom.

Konfigurasi Elektron

Konfigurasi elektron ialah penyusunan atau pengaturan elektron berdasarkan tingkat

energinya dalam suatu atom. Tingkat energi paling dekat dengan inti atau tingkat energi pertama (n=1)

diberi lambang K atau disebut kulit K. Tingkat energi kedua diberi lambang L, ketiga M dan

seterusnya.

Jumlah elektron maksimum yang dapat menempati setiap tingkat energi sesuai dengan
2n2(akan diterangkan lebih rinci di kelas 3), sehingga jumlah elektron dalam tiap-tiap tingkat energi

utama dapat anda lihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Kulit Dan Jumlah Elektron Maksimum

Tingkat Energi Lambang Kulit Jumlah elektron Maksimum

elektron

1K 2 elektron

2L 8 elektron

3M 18 elektron

4N 32 elektron

5O 50 elektron

6P 72 elektron

7Q 98 elektron

dst Dst dst

Perhatikan Contoh Berikut ini! Kulit K Kulit L Kulit M Kulit N
Atom Jumlah (n = 1) (n = 2) (n = 3) (n = 4)
elektron
1H 1 1 1
7Li 3 2 4
6C 6 2

12

12Mg 12 2 8 2

33As 33 2 8 18 5

Jumlah elektron maksimum perkulit = 2n2
Kulit K (n = 1), elektron maksimum = 2(1)2 = 2
Kulit L (n = 2), elektron maksimum = 2(2)2 = 8
Kulit M ( = 3), elektron maksimum = 2(3)2 = 18 dst.

ELEKTRON VALENSI
Elektron valensi adalah jumlah elektron yang terdapat pada kulit terluar atom suatu unsur.

Elektron valensi digunakan untuk membentuk ikatan kimia. jadi elektron valensi merupakan penentu
sifat kimia atom unsur.
Contoh:
3Li, elektron valensi = 1; 6C, elektron valensi = 4
12Mg, elektron valensi = 2

13

Perkembangan Teori Atom

No. Gambar Teori Atom Penjelasan

1. Dalton John Dalton mengemukakan hipotesa tentang atom

berdasarkan hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan

hukum perbandingan tetap (Proust).

Teori yang diusulkan Dalton:

Model atom Dalton, - Atom bagian terkecil suatu materi yang tidak dapat
seperti bola pejal dibagi lagi

- Atom-atom suatu unsur sama dalam segala hal,
tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain

- Atom tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan
- Pada reaksi kimia terjadi penggabungan dan

pemisahan atom
- Senyawa adalah hasil reaksi atom-atom

penyusunnya
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu
larutan dapat menghantarkan listrik. Bagaimana
mungkin suatu bola pejal dapat menghantarkan listrik,
padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti
ada partikel lain yang dapat menyebabkan terjadinya
daya hantar listrik.

2. JJ. Thomson Teori yang diusulkan Thomson:
- Dalam atom terdapat elektron tersebar merata
dalam bola muatan (+)
- Disebut model atom roti kismis rotinya bola
muatan (+) kismisnya elektron tersebar merata
Kelebihan dari model atom ini yaitu dapat
menjelaskan partikel lain dalam atom yang bermuatan
negatif (elektron) namun kelemahannya tidak dapat

Model atom Thomson, 14
seperti roti kismis
menjelaskan susunan muatan positif dan negatif
dalam bola atom tersebut.

3. Rutherford Teori yang diusulkan Rutherford:
Atom terdiri atas inti yang menjadi pusat massa atom
dan bermuatan positif, sedang elektron berputar di
sekelilingnya.
Kelebihannya dapat menjelaskan inti atom
Kelemahannya Rutherford tidak dapat menjelaskan
mengapa elektron tidak tertarik pada inti
Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari
inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama -
kelamaan energi elektron akan berkurang dan
lintasannya makin lama akan mendekati inti dan
jatuh ke dalam inti

4. Niels Bohr Teori yang diusulkan Niels Bohr:

1. Elektron dalam atom bergerak melalui lintasan

yang merupakan tingkat energi tertentu, dengan

demikian elektron juga mempunyai energi

tertentu

2. Selama bergerak dalam lintasannya elektron

tidak memancarkan energi disebut keadaan

stationer atau dasar.

3. Elektron dalam atom dapat menyerap energi dan

pindah ke lintasan/tingkat energi yang lebih

tinggi (disebut eksitasi atau promosi).

Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari

beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

15

Kelemahan model atom ini adalah: tidak dapat
menjelaskan spekrum warna dari atom berelektron
banyak. Sehingga diperlukan model atom yang lebih
sempurna dari model atom Bohr

5. Modern Dasar pemikiran: materi mempunyai sifat

simpul (Mekanika gelombang. Elektron-elektron yang bergerak dalam
bulat
Gelombang) atom juga mempunyai sifat gelombang. Sehingga

kedudukan elektron tidak jelas. Kita hanya dapat

berbicara tentang kebolehjadian untuk menemukan

suatu elektron pada berbagai jarak dari inti dan pada

berbagai arah dalam ruang. Daerah-daerah dalam

atom dengan kebolehjadian menemukan elektron

paling besar disebut orbital bukan orbit.

Kontur 90%

16

LATIHAN SOAL D. Goldstein
E. Goldsmith
PILIHAN GANDA
1. Penemu elektron adalah…

A. JJ. Thomson
B. James Chadwick
C. Stoney

2. Penemu proton adalah… D. Goldstein
A. JJ. Thomson E. Goldsmith
B. James Chadwick
C. Stoney

3. Eksperimen tabung sinar katoda menghasilkan…

A. Penemuan elektron D. Penemuan massa proton

B. Penemuan massa elektron E. Penemuan muatan proton

C. Penemuan muatan elektron

17

4. Eksperimen tetes minyakoleh Millikan untuk menentukan…

A. Massa elektron D. Muatan proton

B. Muatan elektron E. Massa neutron

C. Massa proton

5. Lambang partikel penyusun atom yang benar adalah…
A. D.
B. E.
C.

6. Nomor massa dari atom yang mengandung 5 buah proton dan 6 neutron
adalah…
A. 5 D. 16
B. 6 E. 17
C. 11

7. Pernyataan yang tepat untuk unsur dengan lambang atom Fe adalah…
A. p = 26, e = 26, n = 56
B. p = 26, e = 30, n = 56
C. p = 26, e = 30, n = 26
D. p = 26, e = 26, n = 26
E. p = 26, e = 26, n = 30

8. Atom dengan nomor atom 24 dan nomor massa 52 mempunyai neutron
sebanyak…

A. 24 D. 52

18

B. 28 E. 76
C. 48

9. Berikut ini yang bukan merupakan isotop adalah…
A. D.
B. E.
C.

10. Unsur Galium mempunyai dua isotop yaitu 69Ga dan 71Ga. Jika diketahui
bahwa 3 dari lima atom Galium adalah 69Ga, maka massa ataom relatif
(Ar), Galium adalah…

A. 68 D. 70,0

B. 69,8 E. 71,0

C. 69,0

11. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut…
A. Konsep atom
B. Model atom
C. Teori atom
D. Definisi atom
E. Sejarah atom

. 12. Pernyataan berikut yang bukan tentang teori atom Dalton adalah…
A. Atom adalah bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi
B. Atom tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan
C. Atom dari unsur yang berbeda dapat bergabung membentuk senyawa

19

D. Reaksi kimia melibatkan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali atom-atom
E. Atom digambarkan sebagai roti kismis

13. Kelemahan model atom Dalton adalah tidak dapat menerangkan…
A. Atom berelektron banyak
B. Hubungan larutan senyawa dengan daya hantar listrik
C. Elektron tidak jatuh ke inti
D. Susunan muatan positif dalam atom
E. Adanya lintasan elektron

14. Eksperimen yang mendukung untuk menjelaskan model atom adalah…
A Penemuan tabung sinar katoda, model atom Thomson
B. Penemuan radio aktif, model atom Niels Bohr
C. Spektrum warna, model atom Rutherford
D. Penemuan elektron, model atom Rutherford
E. Penemuan teori fisika klasik, model atom Thomson

15. Konsep inti atom pertama kali dikemukakan oleh…
A. Dalton
B. Thomson
C. Rutherford
D. Niels Bohr
E. Max Planck

16. Percobaan atau eksperimen yang mendasari model atau Rutherford
adalah…
A. Tabung crookes

20

B. Tabung gas katoda
C. Percobaan tetes minyak
D. Penghamburan sinar alpha
E. Penembakan inti atom dengan partikel alpha

17. Percobaan spektrum warna dilakukan oleh…
A. Dalton
B. Thomson
C. Rutherford
D. Niels Bohr
E.Max Planck

18. Gambar model atom Niels Bohr adalah…
A. D.

B. E.

C.

21

19. Spektrum garis hanya dimiliki oleh…
A. Atom-atom berelektron tunggal
B. Atom-atom berelektron banyak
C. Atom yang berpindah lintasan
D. Elektron yang mengelilingi inti atom
E. Elektron yang berpindah lintasan

20. Konsep kulit atom dikemukakan oleh…
A. Dalton
B. Thomson
C. Rutherford
D. Niels Bohr
E. Max Planck

22

ESSAY

1. Klorin yang terdapat di alam terdiri dari Cl35 dan Cl37 dan massa atom relatif rata-rata Cl = 35,5.

Berapa % tiap-tiap isotop yang ada di alam?

2. Suatu atom mempunyai 18 netron dengan nomer massa 35, tentukan:

a. elektron valensinya

b. gambar struktur atomnya

3. Unsur A yang berwujud gas mempunyai massa 1 gram dan volumenya 560 ml (STP), jika dalam

intinya terdapat 22 neutron, tentukanlah:

a. nomor atom A

b. konfigurasi elektronnya

c. elektron valensinya

4.Lengkapilah tabel berikut ini !

Unsur No. Atom Nama Unsur Massa Atom Proton Neutron Elektron

Relatif

Na 11 23 Natrium 11 12 11

Mg 12 24 12 12

B 5 10

B 5 11

P 15 32 17 15

S 32 16 16
Al3+ 14 10

K+ 19 39 19

23

O2- 8 10
Cl– 17 18

A. Berdasarkan Tabel diatas, kelompokkan unsur-unsur tersebut ke dalam isotop, isoton, dan isobar!
Jawab:
B. Di alam unsur Galium terdapat dalam dua bentuk isotop, 69Ga dan 71Ga, dengan kelimpahan masing-
masing 60% dan 40%. Hitunglah massa rata-rata atom unsur tersebut!
Jawab: (boleh ditulis dalam kertas lalu difoto jawabannya)