Di awal abad ke-20, percobaan oleh Ernest Rutherford
telah dapat menunjukkan bahwa atom namun demikian, model sistem
keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum
mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi
elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut
elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju
ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan
akan berubah.
Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik
yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa
akan membuat atom atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi
elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret. Pada tahun 1913,
Niels Bohr, fisikawan berkebangsaan Swedia, mengikuti jejak Einstein menerapkan
teori kuantum untuk menerangkan hasil studinya mengenai spektrum atom hidrogen.
Bohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat-sifat atom.
Teori atom Bohr ini pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum Planck dan
teori atom dari Ernest Rutherford yang dikemukakan pada tahun 1911. Bohr
mengemukakan bahwa apabila elektron dalam orbit atom menyerap suatu kuantum
energi, elektron akan meloncat keluar menuju orbit yang lebih tinggi.
Sebaliknya, jika elektron itu memancarkan suatu kuantum energi, elektron akan
jatuh ke orbit yang lebih dekat dengan inti atom.
terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti
yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat
wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang
diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron
mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari.
Sejarah Penemuan Atom
Sejarah penemuan
atom bermula sejak zaman dahulu kala. Pada tahun 400 SM seorang filsuf Yunani
bernama Democritus, mengemukakan bahwa materi tersusun atas partikel - partikel
kecil yang tidak dapat dibelah kembali. Beliau memberi istilah
"ATOMOS" Ilmu kimia semakin pesat, pemahaman atom pun meningkat. Pada
tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan bukunya "The Sceptical
Chymist"yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari
berbagai kombinasi"corpuscules", yaitu atom-atom yang berbeda.
Berseberangan dengan berbagai pendapat klasik bahwa materi terdiri dari unsur -
unsur tanah,api,air, dan udara.
Pada tahun 1789, istilah element (unsur) didefinisikan
oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan
dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan
metode-metode kimia. Pak Antoine juga penemu oksigen, lho!
John Dalton
(1766-1844) ialah seorang guru SMU di Manchester, Inggris. Ia terkenal karena
teorinya yang membangkitkan kembali istilah “atom”. Dalam buku karangannya yang
berjudul New System of Chemical Philosophy ia berhasil merumuskan hal tentang
atom sekitar tahun 1803. Ia menyatakan
bahwa materi terdiri atas atom yang tidak dapat dibagi lagi. Tiap-tiap unsur
terdiri atas atom-atom dengan sifat dan massa identik, dan senyawa terbentuk
jika atom dari berbagai unsur bergabung dalam komposisi yang tetap.
Teori John Dalton pada tahun1808
•
Setiap unsur
tersusun dari partikel kecil yang disebut atom.Semua atom dalam suatu unsur
adalah sejenis,mempunyai ukuran,massa,dan sifat kimia yang sama.Sementara
itu,atom dari suatu unsur berbeda dengan atom dari unsur yang lain.
• Senyawa adalah materi yang tersusun oleh paling sedikit dua jenis atom
dari unsur yang berbeda dengan perbandingan yang tetap dan tertentu.
• Atom tidak dapat dimusnahkan.Reaksi kimia hanyalah penataan ulang atom
– atom yang bereaksi.
Kemudian, melalui hasil kerjanya
pada sinar katoda pada tahun 1897, J. J. Thomson menemukan elektron dan
sifat-sifat subatomiknya. Hal ini meruntuhkan konsep atom sebagai satuan yang
tidak dapat dibagi-bagi lagi. Thomson percaya bahwa elektron-elektron
terdistribusi secara merata di seluruh atom, dan muatan-muatannya diseimbangkan
oleh keberadaan lautan muatan positif.
Namun pada tahun 1909, para peneliti di bawah arahan
Ernest Rutherford menembakkan ion helium ke lembaran tipis emas dan menemukan
bahwa sebagian kecil ion tersebut dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih
tajam dari yang apa yang diprediksi oleh teori Thomson. Rutherford kemudian
mengajukan bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massanya
terkonsentrasi pada inti atom pada pusat atom dengan elektron-elektron
mengitari inti atom seperti planet mengitari matahari. Muatan positif ion
helium yang melewati inti padat ini haruslah dipantulkan dengan sudut pantulan
yang lebih tajam.
Pada tahun 1913, ketika bereksperimen dengan hasil proses peluruhan radioaktif,
Frederick Soddy menemukan bahwa terdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap
posisi tabel periodik. Istilah isotop kemudian diciptakan oleh Margaret Todd
sebagai nama yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namun merupakan satu unsur
yang sama. J.J. Thomson menemukan teknik untuk memisahkan jenis-jenis atom
tersebut melalui hasil kerjanya pada gas yang terionisasi. Model atom hidrogen
Bohr yang menunjukkan loncatan elektron antara orbit-orbit tetap dan
memancarkan energi foton dengan frekuensi tertentu.Sementara itu, pada tahun
1913, fisikawan Niels Bohr mengkaji ulang model atom Rutherford dan mengajukan
bahwa elektron-elektron terletak pada orbit-orbit yang terkuantisasi dan dapat
meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, namun tidak dapat dengan bebas
berputar spiral ke dalam maupun keluar dalam keadaan transisi. Elektron
haruslah menyerap ataupun memancarkan sejumlah energi tertentu untuk melakukan
transisi antara orbit-orbit yang tetap ini. Ketika cahaya dari materi yang
dipanaskan memancar melalui prisma, ia dapat menghasilkan spektrum multiwarna.
Penampakan garis-garis spektrum tertentu ini berhasil dijelaskan oleh teori transisi
orbital ini. Penjelasan pada perbedaan massa
isotop ini berhasil dipecahkan setelah ditemukannya neutron, yakni partikel
bermuatan netral dengan massa yang hampir sama dengan proton, oleh James
Chadwick pada tahun 1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai unsur dengan
jumlah proton yang sama, namun memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam inti
atom.
B. Teori – Teori Atom Menurut Para Ahli
John Dalton
:
= Dasar : Berdasarkan 2 hukum yaitu hukum kekelan massa dan hukum perbandingan
tetap.
= Isi : Setiap unsur tersusun atas partikel-partikel kecil yang tidak dapt di
bagi lagi yang disebut atom.
= Kelemahan : John Dalton tidak dapat menemukan bagian atom yang lebih dalam
lagi.
J. J.
Thomson :
= Dasar : Ditentukannya partikel negative di dalam atom yang disebut electron.
= Isi : Atom terdiri dari materi bermuatan positif dan electron yang tersebar
didalamnya.
= Kelemahan : Thomson belum mampu menjelaskan neutron dalam atom.
Rutherford :
= Dasar : BAdanya partikel alfa yang terpantul pada penembakan lempeng emas
tipis dengan sinar alfa yang mengejutkan.
= Isi : Atom mempunyai inti kecil, sangat pejal dan bermuatan positif, yang
berada di pusat atom. Elektron beredar mengikuti inti pada lintasan yang
relative sangat jauh, sehingga sebagian besar dari atom terdiri dari ruang
hampa.
= Kelemahan : Teorinya tidak menjelaskan mengapa electron tidak tersedot dan
jatuh ke intinya.
Niels Bohr :
= Dasar : Niels Bohr menjelaskan kelemahan di teori atom Rutherford.
= Isi : Didalam atom terdapat lintasan-lintasan yang disebut kulit atom.
Electron hanya boleh pada lintasan-lintasan yang diperbolehkan dan tidak boleh
diantara 2 lintasan. Elektron dapat berpindah dari satu kulit kekulitnya di
sertai pemancuran/penyerapan sejumlah energi tertentu.
= Kelemahan : Teori orbit yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu
tidak dapat di terima.
Dari
zaman yunani kuno hingga sekarang, model dan teori atom terus berkembang.
Melalui model dan teori atom, kita dapat mengetahui struktur suatu atom.
Perkembangan tersebut tidak dapat dilepaskan dari upaya para ilmuwan
diantaranya Democritus, John Dalton, J.J. Thomson, Rutherford, Chadwick, Milikan,
Niels Bohr, Schrodinger, de Broglie dan Heisenberg.
1. Teori
Atom Democritus (460 SM–370 SM)
Democritus
mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika
suatu materi dibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel
fundamental yang disebut sebagai atom (Yunani: atomos = tidak terbagi).
Pendapat ini ditolak oleh Aristoteles (384–322 SM), yang berpendapat bahwa
materi bersifat kontinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak
berhingga). Aristoteles lebih menyetujui teori Empedokles, yaitu materi
tersusun atas api, air tanah dan udara. Sekitar tahun 1592 - 1655 Gasendi
mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat.
2. Teori
Atom Dalton (1803)
John Dalton
mengungkapkan bahwa :
a. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
b. Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah,
diciptakan ataupun dimusnahkan.
c. Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama.
d. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang
berbeda memiliki sifat yang berbeda.
e. Reaksi kimia terjadi karena adanya penggabungan dan pemisahan atom-atom.
f. Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang
bergabung sama akan terbentuk molekul unsur, sedangkan bila atom-atom yang bergabung
berbeda akan terbentuk molekul senyawa.
Kelemahan
teori atom Dalton
Pada perkembangan
selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori
tersebut, antara lain :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
c. Model atom Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur
yang satu dengan unsur yang lain.
Kelemahan –kelemahan tersebut dapat dijelaskan setelah ditemukan beberapa partikel
penyusun atom, seperti elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson tahun 1900,
penemuan partikel proton oleh Goldstein tahun 1886.
Kelebihan
teori atom Dalton
a. Dapat menerangkan
Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
3. Teori Atom
Thomson
Berdasarkan percobaan
tentang hantaran listrik melalui tabung hampa/tabung pengawan muatan (discharge
tube) atau tabung sinar katode. Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung
dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Pada tekanan cukup rendah
dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam tabung akan
berpijar dengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas dalam tabung
(gas neon berwarna merah, gas natrium berwarna kuning). Jika tekanan gas
dikurangi, maka daerah didepan katode akan menjadi gelap. Daerah gelap ini akan
bertambah jika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya seluruh
tabung menjadi gelap, tetapi bagian tabung didepan katode berpendar dengan
warna kehijauan.
Melalui percobaan dapat ditunjukkan bahwa perpendaran tersebut disebabkan
oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menuju anode. Oleh
karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil
percobaan tabung katoda ini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif
dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif
medan listrik. selanjutnya sinar katode ini merupakan partikel yang bermuatan
negatif dan oleh Thomson partikel ini dinamakan elektron.
C. PENDAPAT ATOM
Pendapat Demokritus,Pendapat Robert Boyle,Pendapat
John Dalton,Model atom J. J. Thomson,Percobaan Ernest Rutherford,Model atom
hidrogen Bohr,Gilbert Newton Lewis.
Pendapat Demokritus,Pendapat Robert Boyle,Pendapat John Dalton,Model atom
J. J. Thomson,Percobaan Ernest Rutherford,Model atom hidrogen Bohr,Gilbert
Newton Lewis,Teori Atom Modern,.ilmuwan mempelajari atom dengan presisi yang
sangat tinggi, yang pada akhirnya membawa para ilmuwan menemukan kondensasi
Bose-Einstein
· Pendapat Demokritus
Kira-kira pada tahun 450 SM, Demokritos menciptakan istilah átomos
(bahasa Yunani: ἄτομος), yang berarti “tidak dapat dipotong” ataupun “tidak
dapat dibagi-bagi lagi”. Teori Demokritos mengenai atom bukanlah usaha untuk
menjabarkan suatu fenomena fisis secara rinci, melainkan suatu filosofi yang
mencoba untuk memberikan jawaban atas perubahan-perubahan yang terjadi pada
alam. Filosofi serupa juga terjadi di India, namun demikian ilmu pengetahuan
modern memutuskan untuk menggunakan istilah “atom” yang dicetuskan oleh
Demokritus.
· Pendapat Robert Boyle
Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku The Sceptical
Chymist yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari
berbagai kombinasi “corpuscules”, yaitu atom-atom yang berbeda. Hal ini
berbeda dengan pandangan klasik yang berpendapat bahwa materi terdiri dari
unsur-unsur udara, tanah, api, dan air. Pada tahun 1789, istilah element
(unsur) didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis,
Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh
lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.
· Pendapat John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan
mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap,
serta mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan
gas-gas lainnya. Ia mengajukan pendapat bahwa setiap unsur mengandung atom-atom
tunggal unik, dan atom-atom tersebut selanjutnya dapat bergabung untuk
membentuk senyawa-senyawa kimia. Berbagai atom dan molekul yang digambarkan
pada buku John Dalton, A New System of Chemical Philosophy (1808).
Teori partikel ini kemudian dikonfirmasikan lebih jauh lagi pada tahun
1827, yaitu ketika botaniwan Robert Brown menggunakan mikroskop untuk mengamati
debu-debu yang mengambang di atas air dan menemukan bahwa debu-debu tersebut
bergerak secara acak. Fenomena ini kemudian dikenal sebagai “Gerak Brown”. Pada
tahun 1877, J. Desaulx mengajukan pendapat bahwa fenomena ini disebabkan oleh
gerak termal molekul air, dan pada tahun 1905 Albert Einstein membuat analisis
matematika terhadap gerak ini. Fisikawan Perancis Jean Perrin kemudian
menggunakan hasil kerja Einstein untuk menentukan massa dan dimensi atom secara
eksperimen, yang kemudian dengan pasti menjadi verifikasi atas teori atom
Dalton.
· Model atom J. J.
Thomson
Berdasarkan hasil penelitiannya terhadap sinar katoda, pada tahun 1897 J.
J. Thomson menemukan elektron dan sifat-sifat subatomiknya. Hal ini meruntuhkan
konsep atom sebagai satuan yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Thomson percaya
bahwa elektron-elektron terdistribusi secara merata di seluruh atom, dan
muatan-muatannya diseimbangkan oleh keberadaan lautan muatan positif (model
puding prem).
· Percobaan Ernest
Rutherford
Namun pada tahun 1909, para peneliti di bawah arahan Ernest Rutherford
menembakkan ion helium ke lembaran tipis emas, dan menemukan bahwa sebagian
kecil ion tersebut dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam dari yang
apa yang diprediksikan oleh teori Thomson. Rutherford kemudian mengajukan pendapat
bahwa muatan positif suatu atom dan kebanyakan massanya terkonsentrasi pada
inti atom, dengan elektron yang mengitari inti atom seperti planet mengitari
matahari. Muatan positif ion helium yang melewati inti padat ini haruslah
dipantulkan dengan sudut pantulan yang lebih tajam. Pada tahun 1913, ketika
bereksperimen dengan hasil proses peluruhan radioaktif, Frederick Soddy
menemukan bahwa terdapat lebih dari satu jenis atom pada setiap posisi tabel
periodik. Istilah isotop kemudian diciptakan oleh Margaret Todd sebagai nama
yang tepat untuk atom-atom yang berbeda namun merupakan satu unsur yang sama.
J.J. Thomson selanjutnya menemukan teknik untuk memisahkan jenis-jenis atom
tersebut melalui hasil kerjanya pada gas yang terionisasi.
· Model atom hidrogen
Bohr
Sementara itu, pada tahun 1913 fisikawan Niels Bohr mengkaji ulang model
atom Rutherford dan mengajukan pendapat bahwa elektron-elektron terletak pada
orbit-orbit yang terkuantisasi serta dapat meloncat dari satu orbit ke orbit
lainnya, meskipun demikian tidak dapat dengan bebas berputar spiral ke dalam
maupun keluar dalam keadaan transisi. Suatu elektron haruslah menyerap ataupun
memancarkan sejumlah energi tertentu untuk dapat melakukan transisi antara
orbit-orbit yang tetap ini. Apabila cahaya dari materi yang dipanaskan memancar
melalui prisma, ia menghasilkan suatu spektrum multiwarna. Penampakan
garis-garis spektrum tertentu ini berhasil dijelaskan oleh teori transisi
orbital ini.
· Gilbert Newton Lewis
Ikatan kimia antar atom kemudian pada tahun 1916 dijelaskan oleh Gilbert
Newton Lewis sebagai interaksi antara elektron-elektron atom tersebut. Atas
adanya keteraturan sifat-sifat kimiawi dalam tabel periode kimia, kimiawan
Amerika Irving Langmuir tahun 1919 berpendapat bahwa hal ini dapat dijelaskan
apabila elektron-elektron pada sebuah atom saling berhubungan atau berkumpul
dalam bentuk-bentuk tertentu. Sekelompok elektron diperkirakan menduduki satu
set kelopak elektron di sekitar inti atom.
Percobaan Stern-Gerlach pada tahun 1922 memberikan bukti lebih jauh
mengenai sifat-sifat kuantum atom. Ketika seberkas atom perak ditembakkan
melalui medan magnet, berkas tersebut terpisah-pisah sesuai dengan arah
momentum sudut atom (spin). Oleh karena arah spin adalah acak, berkas
ini diharapkan menyebar menjadi satu garis. Namun pada kenyataannya berkas ini
terbagi menjadi dua bagian, tergantung dari apakah spin atom tersebut
berorientasi ke atas ataupun ke bawah.
· Teori Atom Modern
Pada tahun 1926, dengan menggunakan pemikiran Louis de Broglie bahwa
partikel berperilaku seperti gelombang, Erwin Schrödinger mengembangkan suatu
model atom matematis yang menggambarkan elektron sebagai gelombang tiga dimensi
daripada sebagai titik-titik partikel. Konsekuensi penggunaan bentuk gelombang
untuk menjelaskan elektron ini adalah bahwa adalah tidak mungkin untuk secara
matematis menghitung posisi dan momentum partikel secara bersamaan. Hal ini
kemudian dikenal sebagai prinsip ketidakpastian, yang dirumuskan oleh Werner
Heisenberg pada 1926. Menurut konsep ini, untuk setiap pengukuran suatu posisi,
seseorang hanya bisa mendapatkan kisaran nilai-nilai probabilitas momentum,
demikian pula sebaliknya. Walaupun model ini sulit untuk divisualisasikan, ia
dapat dengan baik menjelaskan sifat-sifat atom yang terpantau yang sebelumnya
tidak dapat dijelaskan oleh teori mana pun. Oleh sebab itu, model atom yang
menggambarkan elektron mengitari inti atom seperti planet mengitari matahari
digugurkan dan digantikan oleh model orbital atom di sekitar inti di mana
elektron paling berkemungkinan berada.
Perkembangan pada spektrometri massa mengijinkan dilakukannya pengukuran
massa atom secara tepat. Peralatan spektrometer ini menggunakan magnet untuk
membelokkan trayektori berkas ion, dan banyaknya defleksi ditentukan dengan
rasio massa atom terhadap muatannya. Kimiawan Francis William Aston menggunakan
peralatan ini untuk menunjukkan bahwa isotop mempunyai massa yang berbeda.
Perbedaan massa antar isotop ini berupa bilangan bulat, dan ia disebut sebagai
kaidah bilangan bulat. Penjelasan pada perbedaan massa isotop ini berhasil
dipecahkan setelah ditemukannya neutron, suatu partikel bermuatan netral dengan
massa yang hampir sama dengan proton, yaitu oleh James Chadwick pada tahun
1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai unsur dengan jumlah proton yang sama,
namun memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam inti atom.
Pada tahun 1950-an, perkembangan pemercepat partikel dan detektor
partikel mengijinkan para ilmuwan mempelajari dampak-dampak dari atom yang
bergerak dengan energi yang tinggi. Neutron dan proton kemudian diketahui
sebagai hadron, yaitu komposit partikel-partikel kecil yang disebut sebagai
kuark. Model-model standar fisika nuklir kemudian dikembangkan untuk
menjelaskan sifat-sifat inti atom dalam hal interaksi partikel subatom ini.
Sekitar tahun 1985, Steven Chu dkk. di Bell Labs mengembangkan sebuah
teknik untuk menurunkan temperatur atom menggunakan laser. Pada tahun yang
sama, sekelompok ilmuwan yang diketuai oleh William D. Phillips berhasil
memerangkap atom natrium dalam perangkap magnet. Claude Cohen-Tannoudji
kemudian menggabungkan kedua teknik tersebut untuk mendinginkan sejumlah kecil
atom sampai beberapa mikrokelvin. Hal ini mengijinkan ilmuwan mempelajari atom
dengan presisi yang sangat tinggi, yang pada akhirnya membawa para ilmuwan
menemukan kondensasi Bose-Einstein.Teori Atom
Democritus
Democritus, filusuf Yunani kuno yang hidup dari 460 SM - 370 SM,
mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi.
Menurut Democritus :
Jika sebuah
batu dibelah dua, kemudian setiap hasil pembelahan tersebut dibelah kembali,
dan demikian seterusnya hingga tidak dapat dibelah lagi, setiap belahan batu
mempunyai sifat yang sama dengan batu asal.
Democritus menyebut bagian dari belahan batu
yang paling kecil itu dengan istilah atomos (A = tidak, TOMos =
dipotong-potong), yang artinya "invisible" (tidak terlihat).
Berdasarkan teori Democritus, atom yang menyusun setiap zat berbeda satu sama
lain.
Namun Teori Atom Democritus tersebut ditolak oleh Aristoteles
dan Plato, dua orang filusuf Yunani kuno terkemuka lainnya. Aristoteles lebih
menyetujui teori Empedokles yang dikemukakan pada 432 SM. Menurut Empedokles,
batu tersusun atas api, air, tanah, dan udara.
Aristoteles juga melengkapi pendapat Empedokles bahwa keempat unsur penyusun
zat, yaitu api, air, tanah, dan udara dapat diubah ke bentuk lainnya. Meskipun
pendapat Aristoteles itu salah, masyarakat Yunani lebih mengikuti pendapat
Aristoteles dibandingkan Democritus.
|
|
|
Bagian penyusun unsur menurut Empedokles
|
Pendapat atau Gagasan Bohr tentang Struktur
Atom
Niels Henrik David Bohr
(1885-1962) adalah seorang ahli fisika berkebangsaan Denmark. Ilmuwan ini
termasuk sebagai ahli fisika terbesar segala zaman yang terkenal dengan penemu
Teori Atom Bohr dan penemu model tetes cairan untuk model atom. Ahli fisika
berkebangsaan Denmark ini dapat disejajarkan dengan Enstein.
Niels Henrik David Bohr
merupakan orang pertama di dunia yang menerapkan teori kuantum untuk
mengatasi problem struktur atom. Dia memberikan kontribusi
penting dalam perkembangan fisika kuantum selama kurang lebih 50 tahun. Bohr
lahir di Copenhagen, Denmark pada 7 Oktober 1885 dan tutup usia pada umur 77
tahun, November 1962. Sejak kecil, dia sudah tampak sebagai anak yang cerdas
yang suka sekali membaca dan mempelajari buku-buku ilmiah. pada umur 26 tahun,
dia mendapat gelar doktor untuk tesisnya tentang elektron logam.
Setelah itu, dia pergi ke Inggris untuk mempelajari atom bersama Thomson,
penemu elektron. Kemudian, Bohr mempelajari struktur atom bersama Rutherford.
Dia mendapat nobel pada 1922 dalam bidang fisika karena teori struktur atomnya.
Teori Struktur Atom Buhr
Dalam teori struktur atomnya, Bohr menggunakan
teori berkas cahaya Planck dan model atom Rutherfrod
untuk menjelaskan cahaya yang muncul pada atom hidrogen. Menurutnya, elektron
menggelilingi inti pada orbit tertentu. Di dalam atom, ada orbit luar dan orbit
dalam.
Orbit dalam adalah orbit
elektron yang berada dekat inti orbit luar yang bisa menampung lebih
banyak elektron. Elektron pada orbit luar menentukan sifat-sifat kimia atom.
Terkadang, elektron pada orbit luar pindah ke orbit dalam. Pada waktu melompat
atau pindah tersebut, elektron itu menimbulkan cahaya.
Model atom Bohr merupakan sebuah
model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr bisa
dianggap sebagai sebuah pendekatan pertama dari atom hidrogen mengaplikasikan
mekanika yang lebih umum dan akurat. Di samping itu, model atom Bohr pun dianggap
sebagai model yang telah usang. Akan tetapi, karena kesederhanaan dan hasil
yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model atom Bohr tetap dipelajari
sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Pada 1913, Niels Bohr
mengeluarkan beberapa gagasan mengenai teori struktur atomnya. Gagasan
mengenai teori struktur atomnya sebagai berikut:
- Dalam
elektron, ada banyak lintasan tertentu tempat elektron dapat mengorbitkan
inti tanpa diikuti dengan pemancaran atau menyerap energi. Lintasan itu
disebut kulit atom. Kulit atom adalah orbit yang berbentuk lingkaran
dengan jari-jari tertentu. Setiap lintasan ditandai dengan satu bilangan
bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n), mulai dari 1, 2, 3, 4, dan
seterusnya, yang dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, dan seterusnya.
Lintasan pertama, dengan n = 1, dinamai kulit K, dan seterusnya. Semakin
besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang
mengorbit pada kulit itu. Jadi, tingkat energi kulit L lebih besar
daripada kulit K, tingkat energi kulit M lebih besar daripada kulit L, dan
seterusnya. Kulit yang ditempati elektron bergantung pada energi elektron
itu.
- Elektron
hanya bisa berada pada lintasan yang lintasan yang ada dan tidak boleh
berada di antara dua lintasan. Lintasan yang akan ditempati elektron
bergantung pada energinya. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar),
elektron menempati tingkat energi terendah. Keadaan seperti itu disebut
tingkat dasar. Jika suatu atom dipanaskan atau disinari, elektron akan
menyerap energi yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang
lebih tinggi. Keadaan itu disebut keadaan tereksitasi. Keadaan tereksitasi
merupakan keadaan yang tidak stabil dan berlangsung dalam waktu yang
singkat. Elektron akan kembali ke tingkat energi yang lebih rendah dikuti dengan
pelepasan energi berupa gelembong elektromagnet. Karena
perpindahan elektron berlangsung antara kulit yang sudah tertentu tingkat
energinya, atom hanya akan memancarkan radiasi dengan tingkat
energi tertentu pula.
Pendapat
terhadap Teori atom
1.
Bapak Demokritus dan Aristoteles
Bapak demokritus
gambar di atas adalah Bapak jenius asal Yunani yang mengemukakan pendapat
tentang pengertian atom untuk pertama kalinya, yang paling pertama, sekitar
tahun 460-370 tahun SM. (sering orang menyebut Pak Dalton, padahal menurut saya
Pak Demokritus lah yang pertama kali mengemukakan pendapatnya).
Jadi menurut beliau, atom adalah unsur-unsur yang
membentuk realitas. Tetapi, unsur-unsur tersebut tidak dapat dibagi-bagi
lagi.Karena itulah unsur-unsur tersebut diberi nama atom. Atom berasal dari
bahasa Yunani atomos: a berarti tidak dan tomos berarti terbagi.
Bapak Aristoteles
“Menurut saya suatu zat
tersusun atas api, air, tanah, dan udara,”kata pak Aristoteles. Jadi siapa yang
lebih tepat? Hal itu pastilah tergantung kepada masyarakat kala itu yang
menerimanya. Ternyata teori Pak Aristoteles lah yang lebih banyak diterima dan
dijadikan dasar untuk menyusun teori perkembangan berikutnya oleh Pak Dalton.
2. TEORI ATOM DALTON
Selama seribu tahun lebih istilah atom tenggelam, seperti semua orang sudah
yakin bahwa apa yang dikatakan Pak Aristoteles adalah kebenaran yang selama ini
dicari tentang “tersusun oleh materi
apakah suatu zat?”. Tetapi ternyata pada tahun 1803 ada seorang guru SMA di
Inggris yang masih penasaran tentang atom. Dengan mendasarkan pada teori
Aristoteles, pada sore hari yang cerah, Pak Dalton pun menemukan bukti dan
ide-ide mendasar tentang teorinya. Teori ini juga mampu menjelaskan Hukum kekekalan massa Lavoisier dan Hukum perbandingan tetap Proust.
Pak Dalton sedang berpikir
Berikut 5 Teori
Atom Dalton:
1. Unsur-unsur terdiri
dari partikel-partikel yang luar
biasa kecil yang tidak dapat dibagi kembali(disebut atom) berbentuk bola bulat
dan masif. Dalam reaksi kimia,mereka tidak dapat
diciptakan,dihancurkan atau diubah menjadi jenis unsur yang lain.
2. Semua atom dalam unsur yang sejenis
adalah sama dan oleh karena itu memiliki sifat-sifat yang serupa;seperti massa dan ukuran.
3. Atom dari unsur-unsur yang berbeda
jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda pula.
4. Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1
jenis unsur yang digabungkan.
5. Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat
direaksikan dalam perbandingan-perbandingan yang berbeda untuk menghasilkan
lebih dari 1 jenis senyawa.
Ini
dia gambar dari atom menurut pak Dalton: prinsipnya sederhana: bola bulat
pejal, massif, tidak memiliki muatan, dan tidak dapat dibagi
Tapi
zaman waktu itu sudah berbeda dengan zaman waktu Pak Demokritus, sehingga
banyak ilmuwan yang mencoba cara untuk istilahnya mencari “kesalahan” dari
teori Pak Dalton. Pak Dalton pun tetap percaya diri. Sebelum ada yang menemukan
bukti bahwa teorinya salah, ia menganggap bahwa teorinya adalah yang terbenar.
Ternyata akhirnya memang
ada 2 ilmuwan yang kurang setuju dengan Teori Atom Dalton. Mereka adalah Sir
Humphry Davy (1778-1892) dan Michael Faraday (1791-1867). Untuk membuktikan
bahwa pendapat mereka lebih benar, mereka melakukan eksperimental
perubahan kimia ketika arus listrik melewati larutan elektrolit, atau biasa
disebut elektrolisis. Begitu menakjubkan, Faraday menemukan bahwa jumlah zat
yang dihasilkan di elektroda-elektroda saat elektrolisis sebanding dengan
jumlah arus listrik. Pada tahun 1833, Faraday pun menemukan bahwa jumlah
listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap
(96,500 C). Hubungan ini disebut sebagai hukum elektrolisis Faraday. Berdasar pendapat temannya seorang
ahli kimia, maka Ia menyimpulkan bahwa terdapat
satuan dasar dalam elektrolisis, ada analog untuk kelistrikan. Ia pun memberi
nama elektron pada satuan hipotetik ini.
Sejak saat itu beberapa pernyataan teori atom Dalton pun gugur. Kelemahan
Teori atom Dalton. Dalam teori atom dalton tidak dijelaskan dari mana
sumber muatan yang ada pada listrik padahal menurut Dalton atom merupakan
partikel netral. Kelebihannya adalah Dalton memberikan dasar kepada ilmu kimia
tentang apa itu atom.
3. TEORI ATOM THOMSON
Penemu elektron,
Bapak J.J. Thomson
Setelah teori atom Dalton dinyatakan
gugur karena ada pertanyaan yang belum bisa dijawab olehnya, maka Pak Thomson
pun pada sekitar tahun 1890-an mencoba melakukan percobaan untuk mencari jalan
keluar masalah tersebut. Dengan berdasar teori ilmuwan lainnya seperti
Sir Humphry Davy yang membuktikan bahwa gas menjadi penghantar listrik yang
lebih baik pada tekanan rendah, Thomson pun melakukan percobaan menggunakan
tabung sinar katoda. Jadi tabung di bawah ini adalah tabung hampa udara, dan di
masing-masing ujung tabung diberi
Tabung sinar katode
arus listrik dengan tegangan yang
cukup tinggi, ternyata pada tekanan yang rendah dan suhu tinggi, gas dalam
tabung akan berpijar tergantung jenis zat dalam tabung. Jika tekanan gas
dikurangi, daerah depan katode akan menjadi gelap. Daerah gelap ini terus
bertambah jika tekanan gas terus dikurangi. Akhirnya, seluruh tabung menjadi
gelap, tetapi bagian tabung depan katode berpendar dengan warna kehijauan.
Melalui percobaan, dapat dibuktikan bahwa warna kehijauan itu adalah radiasi
partikel. Karena berasal dari katode, maka sinar itu dinamakan sinar katode.
Percobaan lebih lanjut membuktikan
bahwa sinar katode merupakan radiasi partikel yang bermuatan listrik negatif
yang selanjutnya disebut elektron.
1.
Sinar
katode merambat lurus dari permukaan anode menuju katode
2.
Sinar
katode dapat memutar kincir
3.
Sinar
katode dibelokkan kea rah kutub positif
"Atom
merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan
negatif elektron" inilah kesimpulan teori dari pak Thomson.
ilustrasi
teori atom thomson
Kelebihan
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti
atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan
negatif dalam bola atom tersebut, belum dapat menjelaskan reaksi kimia yang
terjadi antar atom
4. Teori Atom Rutherford
Pak Rutherford,
penemu inti atom yang bekerjasama dengan pak Thomson
Setelah Pak Thomson mengemukakan teorinya, pada tahun 1910 Pak Rutherford
pun tak kalah melakukan percobaan untuk mengungkapkan teori versi miliknya.
Dengan dibantu oleh dua orang muridnya, mereka melakukan percobaan yang dikenal
dengan hamburan sinar alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif, dan bergerak
lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.
Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson,
yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila
dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka,
didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang
sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan
sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa
satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih, atau
ada yang dipantulkan. Hal ini pastialh tidak sesuai dengan teori Thomson
dimana atom digambarkan bersifat homogen yang padat pada semua bagiannya.
Berdasarkan percobaan jeniusnya itulah Rutherford
mengemukakan gagasannya tentang inti atom. Menurutnya, sebagian besar massa dan
muatan positif atom terkonsentrasi pada bagian pusat atom yang selanjutnya
disebut inti atom.Elektron beredar mengitari pada jarak yg relative sangat
jauh. Jarak antara inti hingga kulit atom dinamakan jari-jari atom.
Dengan model seperti itu, maka penghamburan sinar alfa lempeng emas tipis
dapat dijelaskan sbg berikut:
1. Sebagian besar partikel sinar alfa dapat
tembus karena melalui daerah hampa
2. Partikel alfa yang mendekati inti atom
dibelokkan karena mengalani gaya tolak inti
3. Partikel alfa yang menuju inti atom
dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat pejal
“Atom terdiri dari inti
atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang
bermuatan negatif. “ jadi inilah kesimpulan bagaimana bentuk atom meurut Rutherford.
Kelebihan
Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang
mengelilingi inti
Kelemahan
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
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 Ambilah
seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung
yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi?
Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena
putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford
adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan
kulit
4. Teori atom Niels Bohr
Pak Niels Bohr
mengenalkan teori tentang lintasan-lintasan electron
Ternyata benar segala
sesuatu yang ada di dunia ini tidak ada yang sempurna. Setiap teori yang
dikeluarkan ilmuwan pasti disamping ada kelebihannya, juga ada kekurangannya.
Dengan percobaannya, tahin 1911, Niels Bohr berusaha memperbaiki teori
Rutherford dengan melakukan percobaan spectrum atom hydrogen.
1. Menurutnya, Hanya ada seperangkat
orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit
ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan
lintasan melingkar disekeliling inti
- Selama elektron berada dalam
lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam
bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
- Elektron hanya dapat berpindah
dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan
ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan
planck, ΔE = hv.
- Lintasan stasioner yang
dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat
yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan
kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat
dan h tetapan planck
Jadi menurut pak bohr,
electron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang
disebut kulit electron atau tingkat energi.tingkat energy paling rendah adalah
kulit electron yang terletak paling dalam.semakin keluar semakin besar nomor
kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
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
5. TEORI ATOM
MEKANIKA KUANTUM atau MEKANIKA GELOMBANG
Pak schrodinger
Setelah teori Niehl Bohr ternyata juga mempunyai kelemahan, ilmuwan
berikutnya yang berusaha memperbaiki adalah Erwin Schrodinger. Berdasar
pengembangan selanjutnya yang mengatakan bahwa lintasan electron itu tidak
berbentuk bulat mengelilingi inti namun menyerupai gelombang. Oleh karena itu,
posisinya tidak dapat diketahui secara pasti. Teori atom mekanika kuantum
memiliki persamaan dengan teori Niels bohr mengenai tingkat-tingkat energy atau
kulit atom, tetapi berbeda dalam hal lintasan atau orbit tersebut.
Percobaan yang dilakukannya adalah percobaan Chadwick
Kesimpulan hasil percobaan:
sketsa teori
mekanika kuantum
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron.
Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat
energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit
bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit
dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama
tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Kelemahan Model Atom Modern
Persamaan gelombang
Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan
atom dengan elektron tunggal
D. MODEL-MODEL ATOM
1. Perkembangan Teori Atom
Perkembangan teori atom telah dimulai sejak sebelum masehi oleh ahli-ahli
filsafat Yunani.
Demokritos (460 – 370 SM), seorang filsuf
Yunani mengemukakan istilah atom dalam bahasa Yunani sebagai
atomos
yang berarti
tidak dapat dibagi-bagi lagi. Dari kata itulah,
Demokritos mendefinisikan atom sebagai partikel yang tidak dapat dibagi-bagi
lagi. Namun konsep atom ini, hanyalah merupakan pemikiran semata tanpa
dibuktikan dengan hasil eksperimen.
Meskipun pemikiran tersebut benar, tetapi memiliki kelemahan, yakni tidak
dapat menjawab pertanyaan tentang hakekat dan sifat atom itu sendiri.
2. Teori Atom Dalton
John Dalton (1766 – 1844), adalah seorang ilmuwan Inggris.
Berdasarkan percobaan-percobaan dan penelitian yang dilakukannya, ia membuat
teori atom sebagai berikut:
- Atom
merupakan partikel terkecil yang tak dapat dibagi lagi.
- Atom-atom
suatu unsur semuanya sama dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain.
- Dua atom
atau lebih dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk suatu
molekul.
- Pada suatu
reaksi kimia, atom-atom berpisah. Tetapi, kemudian dapat bergabung lagi
dengan susunan berbeda dari semula menurut perbandingan tertentu, dengan
massa keseluruhannya tetap.
- Pada reaksi
kimia atom-atom bergabung menurut perbandingan tertentu yang sederhana.
Teori atom Dalton ini sesuai dengan gagasan Lavoisier tentang hukum
kekekalan massa, yakni massa zat sebelum dan sesudah reaksi tetap sama, dan
gagasan Proust tentang hukum perbandingan tetap, yakni perbandingan unsur-unsur
dalam suatu senyawa tetap.
Namun, seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya
penemuan-penemuan dalam bidang listrik, maka teori atom Dalton yang menyatakan
atom merupakan partikel terkecil yang tak dapat dibagi lagi mulai diragukan
oleh banyak ilmuwan.
3. Model Atom Thomson
Setelah elektron ditemukan sebagai partikel hasil peruraian atom, menjadikan
teori atom Dalton tak berlaku lagi. Dengan penemuan elektron ini, maka atom
bukan lagi suatu partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Penemuan
elektron pertama kali dijelaskan oleh
Michael Faraday yang
beranggapan bahwa partikel-partikel elektron bersifat sebagai pembawa arus
listrik negatif. Beberapa ilmuwan lain, seperti:
Goldstein, Crookes,
Lenard, Perrin, Hertz dan J.J Thomson juga menegaskan akan adanya
elektron sebagai partikel hasil peruraian atom.
Pada tahun 1904,
J. J Thomson mengemukakan suatu model atom
yang berbeda dengan teori atom Dalton. Menurut Thomson,
atom merupakan
bola padat dan mempunyai muatan positif yang terbagi rata ke seluruh atom.
Muatan ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang juga tersebar mengelilingi
atom. Model atom Thomson disebut juga sebagai
model puddding
Thomson atau model roti kismis. Coba Anda perhatikan model atom
Thomson pada gambar di bawah ini.
Model atom Thomson memiliki kelemahan yaitu belum ada bagian-bagian atom
atau dengan kata lain tidak ada pemisahan antara elektron dan proton, karena
kedua tersebar merata ke seluruh atom.
Sekarang, marilah Anda pelajari model atom berikutnya, yaitu model atom
Rutherford.
4. Model Atom Rutherford
Untuk beberapa ilmuwan, seperti Lenard dan Rutherford, model atom Thomson
masih perlu dibuktikan kebenarannya melalui percobaan secara empiris.
Ernest Rutherford (1871 – 1937), seorang ilmuwan Inggris
bersama dua orang asistennya
Geiger dan
Marsden
pada tahun 1911, menguji kebenaran model atom Thomson. Mereka melakukan
percobaan dengan menembakkan sinar alfa (α) melalui celah pelat timbal dan
ditumbukkan dengan lempeng emas tipis yang berukuran 0,01 mm. Untuk mendeteksi
partikel alfa yang keluar dari lempeng emas, dipasang layar yang berlapis seng
sulfida. Apabila partikel α bertumbukkan dengan lempeng ini maka akan
menyebabkan nyala sekilas atau fluoresensi yang dapat terlihat secara jelas.
Untuk lebih jelasnya, Anda perhatikan bagan percobaan Rutherford pada gambar di
bawah ini.
Hasil pengamatan Rutherford dinyatakan sebagai berikut:
- Sebagian besar sinar
α dapat menembus lempeng emas dengan lurus, hal ini terjadi karena tidak
dipengaruhi oleh elektron-elektron. Karena sebagian besar bagian atom merupakan
ruang kosong.
- Sebagian kecil sinar
α dibelokkan, karena lintasannya terlalu dekat dengan inti atom, sehingga
dipengaruhi oleh gaya tolak inti atom. Karena inti atom bermuatan positif.
- Sedikit sekali sinar
α dipantulkan kembali sebab tepat bertumbukkan dengan inti atom. Karena massa
atom terpusatkan pada inti atom.
Hasil percobaan Rutherford ini dapat digambarkan seperti pada gambar 1.4 di
bawah.
Dengan kenyataan seperti itu, Rutherford membuat teori atom, sebagai berikut:
- Muatan
positif berkumpul pada suatu titik di tengah-tengah atom yang disebut inti
atom.
- Muatan
negatif (elektron) berada di luar inti atom dan bergerak mengelilingi inti
pada lintasannya seperti planet-planet mengelilingi matahari pada sistem
tata surya.
Sebagaimana halnya model atom Thomson, model atom Rutherford juga harus
diuji kebenarannya apakah sesuai dengan kenyataan atau tidak. Dari hasil
pengujian para ilmuwan ternyata juga ditemukan adanya kelemahan pada model atom
Rutherford.
Ada dua kelemahan pada model atom Rutherford. Kelemahan pertama, yaitu:
elektron yang bermuatan negatif bergerak mengelilingi inti atom yang bermuatan
positif sambil mendapatkan percepatan ke arah inti atom karena pengaruh gaya
tarik inti atom. Berdasarkan hukum-hukum elektromagnetik, gerakan elektron yang
demikian akan menimbulkan gelombang elektromagnetik dan memancarkan energi.
Akibatnya energi elektron akan menyusut, sehingga jari-jari lintasannya akan
mengecil.
Maka lintasan elektron tidak lagi merupakan lingkaran berjari-jari sama,
namun merupakan spiral atau putaran yang berpilin mendekati inti atom, hingga
akhirnya elektron jatuh ke inti atom, seperti pada gambar 1.6 di bawah. Tetapi
kenyataannya hal ini tidak pernah terjadi. Setiap elektron yang bergerak mengitari
inti atom tidak pernah mendekati dan masuk bergabung dengan inti atom. Dari
penjelasan di atas, dapat Anda simpulkan bahwa model atom Rutherford tidak
dapat menjelaskan
konsep kestabilan atom.
Kelemahan kedua, model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan
spektrum
garis hidrogen. Hal ini terjadi karena lintasan elektron semakin
mengecil, sehingga waktu putarnya juga berkurang dan frekuensi gelombang yang
dipancarkan menjadi beraneka ragam. Sehingga, atom hidrogen tidak akan
menunjukkan spektrum garis tertentu, namun spektrumnya merupakan spektrum
kontinu. Sedangkan pada kenyataannya dengan menggunakan spektrometer
menunjukkan bahwa spektrum atom hidrogen merupakan garis yang khas.
Tidak sulit, bukan? Apabila belum paham, pelajari kembali materi tersebut baik-baik.
Bagi Anda yang sudah paham, Anda dapat melanjutkan ke materi berikut ini.
5. Model Atom Bohr
Pada tahun 1913 berdasarkan hasil suatu penelitian,
Neils Bohr
(1885 – 1962), seorang ilmuwan Swedia memperbaiki dua kelemahan model atom
Rutherford. Bohr menyusun model atom hidrogen berdasarkan model atom Rutherford
dan teori kuantum Planck.
Bohr mengemukakan dua postulat tentang model atomnya, postulat pertama
menyatakan:
Elektron tidak dapat bergerak mengelilingi inti melalui
sembarang lintasan, namun elektron hanya dapat berputar di sekitar inti melalui
lintasan tertentu tanpa melepaskan energi. Dimana lintasan tersebut
dinamakan
lintasan stasioner.
Pada lintasan stasioner itu elektron mempunyai momentum anguler. Meskipun
postulat ini bertentangan dengan teori elektromagnetik, namun hal ini benar dan
dapat dibuktikan dengan teori kuantum Planck atau mekanika kuantum.
Dari postulat pertama Bohr, jelas bahwa lintasan elektron adalah tetap dan
merupakan deret tertentu.
Kulit paling dekat ke inti yang merupakan lintasan elektron terdalam
(terkecil) mempunyai tingkat energi terendah dinamakan kulit K, selanjutnya
kulit lebih luar dengan energi yang lebih tinggi disebut kulit L, kemudian
kulit M, N dan seterusnya.
Sedangkan postulat kedua Bohr menyatakan:
Elektron dapat berpindah
lintasan dari lintasan luar ke lintasan dalam sambil membebaskan atau
memancarkan energi foton (cahaya) sebesar hf, bila berpindah lintasan
dari lintasan dalam ke lintasan luar akan menyerap energi foton juga sebesar hf.
Dengan kata lain dapat pula dinyatakan:
Elektron pindah dari lintasan
dengan bilangan kuantum utama besar ke lintasan dengan bilangan kuantum kecil,
elektron memancarkan energi foton (cahaya), jika sebaliknya elektron menyerap
energi foton.
Secara skematis proses perpindahan elektron dari lintasan luar ke lintasan
dalam sambil membebaskan atau memancarkan energi sebesar hf, dan perpindahan
elektron dari lintasan dalam ke lintasan luar sambil menyerap energi.
Dari teori atom Bohr yang telah Anda pelajari di
atas, jelaslah kini bahwa model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model
atom Rutherford, sehingga model atom ini dinamakan juga sebagai model atom
Rutherford – Bohr, yang berbunyi:
- Atom
terdiri dari inti atom yang bermuatan positif, terletak di pusat inti
dan elektron yang berputar mengelilingi inti atom pada
lintasan-lintasan tertentu.
- Elektron
hanya bisa berada pada lintasan tertentu dan bisa berpindah dari lintasan
yang satu ke lintasan yang lainnya, namun tidak dapat menempati sembarang
lintasan.
Namun, seperti teori atom Dalton, model atom Thomson dan model atom
Rutherford, model atom Bohr pun memiliki kelemahan-kelemahan. Kelemahan model
atom Bohr yaitu:
- Model atom
Bohr hanya berlaku untuk atom hidrogen, sedangkan untuk atom lain memiliki
perhitungan yang berbeda.
- Lintasan
elektron yang mengelilingi inti bukan merupakan lingkaran saja, namun
bermacam-macam bentuk lingkaran, sehingga amat rumit.
- Bohr tidak
dapat menjelaskan peristiwa-peristiwa atom dalam suatu ikatan kimia dan
pengaruhnya terhadap medan magnet.
