Perkembangan Teori Atom Dalton, Thompson, Rutherford, Niels Bohr dan Modern
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2018/02/perkembangan-teori-atom-dalton-thompson-bohr-modern.html
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron berada di dalam inti atom. Sedangkan elektron terus berputar mengelilingi inti atom karena muatan listriknya. Semua elektron bermuatan negatif (–) dan semua proton bermuatan positif (+). Sementara itu, neutron bermuatan netral.
Elektron yang bermuatan negatif (–) ditarik oleh proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom. Elektron tersebut tidak meninggalkan inti, meskipun ada gaya sentrifugal yang terjadi akibat kecepatan elektron. Atom memiliki elektron di bagian luarnya sedangkan proton dalam jumlah yang sama di bagian pusatnya, sehingga muatan listrik atom berada dalam keadaan seimbang.
Namun, baik volume maupun massa proton lebih besar daripada elektron. Jika kita membandingkannya, perbedaan di antara kedua partikel ini seperti perbedaan antara manusia dengan sebutir kacang kenari. Walaupun demikian, muatan listrik total keduanya tetap sama besar. Apa yang akan terjadi jika muatan listrik proton dan elektron tidak sama besar?
Dalam hal ini, semua atom di alam semesta akan menjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan listrik positif (+) di dalam proton. Akibatnya, semua atom akan saling bertolakan satu sama lain. Apa yang akan terjadi jika situasi seperti ini berlangsung? Apa yang akan terjadi jika semua atom di alam semesta saling bertolakan?
Hal yang akan terjadi sangat tidak lazim. Begitu terjadi perubahan seperti itu di dalam atom, tangan Anda yang saat ini sedang memegang buku, begitu pula lengan Anda, akan hancur berantakan. Tidak hanya tangan dan lengan, tetapi juga tubuh, kaki, kepala, gigi Anda, singkatnya setiap bagian tubuh Anda akan terpisah-pisah saat itu juga.
Ruangan yang Anda tempati, pemandangan di luar yang terlihat dari jendela juga akan berantakan. Semua laut di bumi, gunung-gunung, semua planet di dalam tata surya dan semua benda-benda langit di jagat raya akan musnah, hancur secara serempak. Tidak ada satu benda pun yang akan tersisa. Demikianlah karena keseimbangan yang sangat teliti dari struktur atom maka tercipta pula keseimbangan alam semesta.
Perkembangan Teori Atom
Anda telah mengetahui beberapa unsur dalam kehidupan sehari-hari. Unsur dapat mengalami perubahan materi yaitu perubahan kimia. Ternyata perubahan kimia ini disebabkan oleh partikel terkecil dari unsur tersebut. Partikel terkecil inilah yang kemudian dikenal sebagai atom.
Jika Anda memotong satu batang kapur menjadi dua bagian, kemudian dipotong lagi menjadi dua bagian dan seterusnya maka bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi inilah yang mengawali berkembangnya konsep atom. Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.
Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914). Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom.
Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.
1. Model Atom Dalton
Model atom yang dikemukakan oleh John Dalton adalah sebagai berikut.
■ Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.
■ Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
■ Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
■ Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti bola tolak peluru.
2. Model Atom Thompson
Menurut J. J. Thompson, atom adalah bola padat bermuatan positif dan di permukaannya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Model atom Thompson tersebut layaknya rotis kismis seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
3. Model Atom Rutherford
Menurut Ernest Rutherford, atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom. Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Model atom Rutherford ini ibarat sistem tata surya kita seperti yang diilustrasikan pada gambar berikut.
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. Fenomena di atas dapat dijelaskan sebagai berikut.
Ambillah 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? Lama-kelamaan putarannya akan melemah karena Anda pegal memegang tali tersebut sehingga kayu akan mengenai kepala Anda.
|
Meski teorinya lemah, namun Rutherford telah berjasa dengan mengenalkan istilah lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.
4. Model Atom Bohr
Model atom yang dikemukakan oleh Niels Bohr adalah sebagai berikut.
■ Atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.
■ Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan energi.
■ Kedudukan elektron-elektron pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit-kulit elektron.
Bentuk model atom yang dicetuskan oleh Niels Bohr diilustrasikan seperti pada gambar berikut ini.
5. Model Atom Modern
Model atom modern disebut juga model atom mekanika kuantum. Model atom ini pertama kali dikemukakan oleh Erwin Schrodinger. Model mekanika kuantum dapat digunakan untuk menjelaskan atom hidrogen dan atom yang lain. Menurut teori mekanika kuantum, elektron dalam mengelilingi inti terletak pada tingkat-tingkat tertentu.
Akan tetapi, keberadaan elektron tidak dapat dipastikan kedudukannya secara tepat. Adapun yang dapat dipastikan hanyalah kebolehjadian menemukan elektron. Daerah atau ruang kebolehjadian menemukan elektron disebut orbital.
Erwin Schrodinger mendasarkan model atomnya pada hipotesis de Broglie mengenai dualisme partikel dan ketidakpastian Heisenberg. Menurut Louis de Broglie, cahaya memiliki sifat partikel dan sifat cahaya. Sifat partikel ditandai dengan memiliki massa.
Sifat cahaya ditandai dengan memiliki sifat gelombang dalam gerakannya. Dengan demikian, elektron yang memiliki massa dapat dipandang sebagai partikel dan cahaya. Akibat dualisme elektron, Heisenberg mengajukan prinsip ketidakpastian.
Menurut Heisenberg, tidak ada metode yang dapat digunakan untuk menentukan kedudukan elektron. Akan tetapi, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron. Erwin Schrodinger memperoleh hadiah Nobel 1933 bidang fisika bersama Paul Dirac, seorang fisikawan lain, untuk karya perintis mereka dalam mekanika kuantum.
