SEJARAH PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Teori atom mengalami perkembangan dari waktu ke waktu sesuai dengan penemuan-penemuan terbaru mengenai atom. Perkembangan teori atom mulai dari yang sederhana hingga teori-teori yang dikembangkan berdasarkan penemuan-penemuan secara eksperimen. Teori terbaru merupakan perbaikan atau perkembangan dari teori sebelumnya. | ||||||
Teori atom telah lama berkembang mulai pada beberapa abad sebelum masehi. Teori ini telah menjadi pertanyaan besar di kalangan para ahli filsafat Yunani. Demokritus (464 SM) berpendapat bahwa suatu materi bersifat diskontinu, artinya jika suatu materi dibelah-belah secara terus menerus akan diperoleh materi terkecil yang tidak dapat dibelah lagi. Bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi tersebut dinamakan atomos. Generasi penerusnya, seperti Plato dan Aristoteles tidak meneruskan pemikiran ini. Menurut mereka materi bersifat kontinu, yang berarti materi dapat dibelah terus-menerus. Perbedaan pendapat ini terus berkembang hingga muncul teori atom Dalton yang mulai berpijak pada penemuan secara eksperimen. | Sumber: Crash course #37 Gambar 1.1: Demokritus | |||||
Sumber: www.kidspast.com Gambar 1.2: Plato | ||||||
TEORI ATOM DALTON | ||||||
Sumber: Crash course #37 Gambar 1.3: John Dalton | John Dalton adalah seorang guru berkebangsaan Inggris. Dia mengemukakan teori atom berdasarkan Hukum Kekekalan Massa yang dikemukakan oleh Antonie Lavoisier dan Hukum Perbandingan Tetap yang dikemukakan oleh Joseph Proust. | |||||
Antonie Lavoisier menyatakan bahwa dalam suatu reaksi, massa sebelum dan sesudah reaksi adalah sama dan Joseph Proust menyatakan bahwa dalam suatu zat kimia murni, perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap senyawa adalah tetap. |
Sumber: Crash course #37 Gambar 1.4: Antoine Lavoisier | |||||
Gambar 1.5: Perbandingan Tetap | Misalnya air tersusun atas 2 bagian atom hidrogen (H) dan 1 bagian atom oksigen (O) membentuk molekul air (H2O) dengan perbandingan 1 gram atom hidrogen (H) dan 8 gram atom oksigen (O). Dimanapun air berasal, air tersusun atas unsur dengan perbandingan yang sama, yaitu 1: 8. | |||||
Teori atom Dalton meliputi 4 (empat) hal sebagai berikut: 1. Tiap-tiap unsur kimia disusun atas partikel-partikel kecil yang tidak dapat dipecah lagi yang disebut atom. Atom tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan selama perubahan kimia. Atom-atom berbentuk bulat seperti bola. | Gambar 1.6: Atom | |||||
2. Atom-atom penyusun suatu unsur adalah sama dalam massa (berat) dan sifat-sifat tertentu. Namun, atom-atom suatu unsur berbeda dari atom-atom unsur lainnya. |
Gambar 1.7: (a) Atom sama mempunyai massa sama (b) Atom berbeda mempunyai massa berbeda | |||||
Gambar 1.8: Perbandingan atom dalam senyawa (a) air; (b) peroksida | 3. Ketika membentuk senyawa, unsur-unsur yang berbeda bergabung dengan perbandingan yang sederhana. Misalnya, satu atom A dengan satu atom B (AB), atau satu atom A dengan dua atom B (AB2), dan seterusnya. | |||||
4. Suatu reaksi kimia semata-mata merupakan pemindahan atom-atom dari satu set kombinasi ke kombinasi yang lain. Atom-atom itu sendiri secara individual selalu tetap dan tidak berubah. | Gambar 1.9: Reaksi kimia | |||||
Teori atom Dalton memberikan rincian dan penjelasan yang lebih lengkap daripada pernyataan Demokritus. Tetapi teori ini juga belum sempurna.
| ||||||
TEORI ATOM J.J. THOMSON
| ||||||
Sumber: scientistsinformation.blogspot.com Gambar 1.10:Michael Faraday Sumber: Crash course #37 Gambar 1.11: Tabung Katode | Sekitar 2 abad yang lalu, Michael Faraday (1791-1867) menemukan tabung sinar katode. Faraday menemukan sinar katode dengan melewatkan listrik di dalam tabung gelas yang telah divakumkan. Sinar tersebut merupakan radiasi yang dipancarkan oleh terminal negatif atau katode melewati tabung vakum menuju terminal positif atau anode. Sinar katode bergerak secara garis lurus dan sifat-sifatnya tidak tergantung dari jenis materialnya sinar katode merupakan sinar tak terlihat yang hanya dapat dideteksi dari cahaya yang dipancarkan oleh material yang dikenainya. Misalnya dengan cara yang melapisi dinding tabung dengan ZnS yang disebut fluoresens. | |||||
Salah satu sifat yang menarik dari sinar katode adalah dapat dibelokkan oleh suatu medan listrik atau medan magnet sebagaimana sifat partikel-partikel bermuatan negatif. | Gambar 1.12: Pembelokan sinar katode | |||||
Sumber: Crash course #37 Gambar 1.13: J.J. Thomson | Pada tahun 1897 dengan menggunakan metode yang sama, J.J.Thomson (1856-1940) menentukan rasio massa (m) terhadap muatan listrik (e) untuk sinar katode. Berdasarkan rasio m/e, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katode merupakan partikel dasar bermuatan negatif penyusun suatu atom. Sinar katode kemudian dikenal sebagai elektron, yaitu suatu istilah yang pertama kali diusulkan oleh George Stoney pada tahun 1874. | |||||
Sumber: Crash course #37 Gambar 1.14: J.J. Thomson | ||||||
Dengan ditemukannya elektron yang bermuatan negatif oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, teori atom Dalton yang sudah cukup lama dianut oleh para ahli saat itu, dapat dipatahkan. Berdasarkan percobaan yang Thomson lakukan diketahui bahwa elektron adalah partikel terkecil dan merupakan partikel penyusun atom. Oleh karena elektron adalah partikel yang bermuatan negatif, maka Thomson berpikir bahwa ada muatan positif sebagai penyeimbang sehingga atom bersifat netral. Walaupun demikian pada saat itu ia belum mampu membuktikan adanya partikel bermuatan positif di dalam atom sehingga ia belum bisa menjelaskan lebih rinci mengenai muatan positif. | ||||||
Model atom Thomson menggambarkan bahwa atom merupakan suatu bola yang bermuatan positif. Sementara itu, elektron (bagian atom yang bermuatan negatif) tersebar merata di permukaan bola tersebut. Muatan-muatan negatif tersebut tersebar seperti kimis pada roti kismis. Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif sehingga atom bersifat netral. Jumlah muatan positif = Jumlah muatan negatif | Sumber: Crash course #37 Gambar 1.15: Atom Sumber: Crash course #37 Gambar 1.16: Roti kismis | |||||
TEORI ATOM ERNEST RUTHERFORD | ||||||
Pada tahun 1911, Rutherford bersama kedua mahasiswanya yaitu Geiger dan Ernest Marsden, melakukan percobaan dengan menembak lapisan tipis emas menggunakan partikel-α, yang dikenal dengan hamburan sinar α. Hasil eksperimen ini berhasil menyempurnakan teori atom J.J. Thomson. | Sumber: Crash course #37 Gambar 1.17: Rutherford | |||||
Sumber: Crash course #37 Gambar 1.18: Tembakan partikel α Sumber: Crash course #37 Gambar 1.19: Model atom Rutherford | Rutherford mengemukakan model atomnya sebagai berikut: 1. Sebagian besar massa dan seluruh muatan positif yang terdapat dalam atom terpusat di wilayah yang sangat kecil yang disebut inti atom. Atom itu sendiri sebagian besar merupakan ruangan kosong. Inti atom menempati bagian yang sangat kecil di dalam atom. Jika inti atom digambarkan sebesar bola tenis meja, maka diameter atom dalam perbandingan sesungguhnya adalah 2,4 km. | |||||
2. Besarnya muatan positif adalah berbeda antara satu atom dengan atom lainnya. 3. Banyaknya elektron di sekitar inti atom sama dengan banyaknya muatan positif pada inti atom. Atom itu sendiri secara keseluruhan bersifat netral. | Gambar 1.20: (a) atom He, (b) atom H | |||||
Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa muatan positif atom seluruhnya terpusat di inti atom. Setelah mengetahui hal ini, Rutherford memfokuskan penelitiannya mengenai inti atom. Meskipun Rutherford telah mengamati adanya muatan positif pada inti atom, baru pada tahun 1919 ia menemukan partikel positif | Sumber: Crash course #37 Gambar 1.21: Inti atom | |||||
tersebut dan selanjutnya dinamakan proton. Proton ini ditemukan ketika Rutherford mempelajari penyebaran partike-α oleh atom-atom hidrogen (H) dalam udara. Dalam percobaan yang lain, ia menemukan bahwa proton memiliki muatan yang sama dengan elektron dan memiliki massa 1,67262 x 10-24 g (sekitar 1.840 kali massa elektron). | ||||||
Meskipun Rutherford telah berhasil menemukan proton, tetapi dia masih menemukan kejanggalan dalam struktur atom. Hal ini dilihatnya pada atom hidrogen (H) dan helium (He). Hidrogen (H) mempunyai satu proton, sedangkan helium (He) mempunyai dua proton. Dengan mengabaikan massa elektron yang sangat kecil (9,1094 x 10-28 g), seharusnya perbandingan massa antara hidrogen dan helium adalah 1 : 2. Namun, pada kenyataannya perbandingan massa antara hidrogen (H) dan helium (He) adalah 1 : 4. Rutherford kemudian menduga bahwa dalam inti atom terdapat partikel lain yang bermuatan netral dan memiliki massa yang hampir sama dengan proton. | ||||||
TEORI ATOM NEILS BOHR | ||||||
Gambar 1.22: Gerakan spiral elektron | Model atom Rutherford belum menjelaskan bagaimana elektron-elektron tersusun di sekeliling inti atom saling tarik menarik dengan inti atom yang bermuatan positif. Oleh karena itu, elektron akan terus bergerak mengelilingi inti atom seperti planet-planet mengelilingi matahari. Tarik menarik antara elektron dengan inti ini semakin mempercepat pergerakan elektron. Elektron akan | |||||
memancarkan energi selama pergerakannya. Lambat laun elektron akan terpilin semakin mendekati inti dan akhirnya jatuh ke inti atom. Akan tetapi, hal ini tidak sesuai dengan kenyataan bahwa elektron di dalam atom tidak pernah jatuh ke inti atom | ||||||
Fisikawan Denmark, Neils Bohr pertama kali mengembangkan teori struktur atom dan menggambarkan tingkat energi elektron di dalam atom untuk menjelaskan spektra atom. Ia memilih atom hidrogen (H) sebagai model teorinya, karena atom hidrogen (H) merupakan atom yang paling sederhana. Selain itu, juga karena atom hidrogen (H) menghasilkan spektrum atom yang paling sederhana. Untuk menjembatani perbedaan pendapat yang muncul pada saat itu mengenai susunan dan pergerakan elektron di sekeliling inti, Bohr merumuskan sebagai berikut. | Sumber: Crash course #37 Gambar 1.23: Bohr | |||||
Gambar 1.24: Spektra hidrogen | ||||||
Gambar 1.25: Model atom tata surya | 1. Elektron bergerak pada orbit melingkar mengelilingi inti dengan pergerakan yang mengikuti hukum fisika klasik. | |||||
Gambar 1.26: Model atom tata surya | 2. Elektron memiliki suatu set orbit tertentu yang disebut kondisi stasioner dan selama elektron berada pada orbitnya, maka energinya akan tetap dan tidak memancarkan energi apa pun. | |||||
Gambar 1.27: Eksitasi dan aborbsi | 3. Elektron dapat berpindah naik dan turun dari satu orbit ke orbit lainnya. Selama elektron mengalami proses transisi ini, sejumlah paket energi tertentu (kuanta) akan dihasilkan atau dibutuhkan. Artinya, elektron dapat berpindah dari tingkat energi terendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara menyerap | |||||
energi tertentu. Sebaliknya, ketika elektron kembali ke tingkat energi terendahnya, energi yang sama akan dibebaskan. Lebih lanjut, mengenai teori atom Bohr terutama mengenai proses transisi elektron dari satu orbit ke orbit lainnya akan dibahas di tingkat SMA/MA | ||||||
