Teori atom John Dalton, JJ. Thomson, Rutherford, dan Niels Bohr

1. Struktur Atom

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral (terkecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkanjumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya pula. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop penerowongan payaran. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.


2. Perkembangan Model Atom
Seorang filsuf Yunani yang bernama Democritus berpendapat bahwa jika suatu benda dibelah terus menerus, maka pada saat tertentu akan didapat akan didapat bagian yang tidak dapat dibelah lagi. Bagian seperti ini oleh Democritus disebut atom. Istilah atom berasal dari bahasa yunani “a” yang artinya tidak, sedangkan “tomos” yang artinya dibagi. Jadi, atom artinya tidak dapat dibagi lagi. Pengertian ini kemudian disempurnakan menjadi, atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dibelah lagi namun namun masih memiliki sifat kimia dan sifat fisika benda asalnya.

Atom dilambangkan dengan ZXA, dimana A = nomor massa (menunjukkan massa atom, merupakan jumlah proton dan neutron), Z = nomor atom (menunjukkan jumlah elektron atau proton). Proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan (netral), dan elektron bermuatan negatif. Massa proton = massa neutron = 1.800 kali massa elektron. Atom-atom yang memiliki nomor atom sama dan nomor massa berbeda disebut isotop, atom-atom yang memiliki nomor massa sama dan nomor atom berbeda dinamakan isobar, atom-atom yang memiliiki jumlah neutron yang sama dinamakan isoton.

3. Macam-macam Model Atom



Model Atom John Dalton



Pada tahun 1808, John Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus. Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal. Dalam renungannya Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom:
Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom
Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama
Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia, atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak dapat dihancurkan
Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekul
Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap


Teori atom Dalton mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom. Namun, teori atom Dalton memiliki kekurangan, yaitu tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.


Model Atom Thomson


Penemuan elektron atas penelitian yang dilakukan oleh William Crookes (1875) yang disempurnakan oleh J.J. Thomson dan R. Milikan, memberikan bukti bahwa ketidaksempurnaan model atom Dalton, hal ini karena massa elektron lebih kecil dibandingkan dengan atom J.J. Thompson memperinci model atom Dalton. Dikemukakannya bahwa “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamnya tersebar muatan negatif elektron.

Cara yang mudah dan praktis untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis di dalam roti proton, sehingga model ini diberi nama model roti kismis. Namun, Thomson tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.


Model Atom E. Rutherford

Pada tahun 1910, Rutherford melakukan eksperimennya dengan melakukan penembakan sinar alfa terhadap sasaran sebuah lempeng emas tipis. Sinar alfa merupakan sinar yang berasal dari partikel yang dipancarkan oleh zat radioaktif. Sinar ini merupakan partikel atom helium yang bermuatan positif serta mampu menembus berbagai logam.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa adanya partikel alfa yang terpantul pada penembakan lempeng tipis emas. Fakta ini tidak sesuai dengan model atom yang dikemukakan oleh J.J. Thomson dimana atom digambarkan bersifat homogen pada seluruh bagiannya (tidak mengindikasikan adanya bagian yang lebih padat pada atom). Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas.

Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford :

Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong.
Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom.
Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Sebagian besar partikel α lewat tanpa mengalami pembelokkan/hambatan. Sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.


Kelemahan Model Atom Rutherford :

Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.
Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap inti atom.
Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.
Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).


Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom Rutherford.


Kelemahan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Niels Bohr dengan postulat bohr :
1. Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu. 
2. Dalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke orbit yang lebih luar dan akan membebaskan energi jika berpindah ke orbit yang lebih dalam.

Kelebihan model atom Bohr :
Atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. 

Kelemahan model atom Bohr :
Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.
Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.

Translate