Teori Perkembangan Atom Dari Dulu Hingga Sekarang
1. Teori Atom John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan
mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua
hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap
(hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi
akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts
menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu
tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom
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 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.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom
sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:
Kelemahan:
Teori dalton tidak menerangkan hubungan
antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.
2. Teori Atom J. J. Thomson
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih
baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang
sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab
dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari
hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel
penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut
elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral,
oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang
bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari
penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan
mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang
menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan
positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”
Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu
biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang
tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom
Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat
digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat
menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
3. Teori Atom Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans
Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan
sinar alfa (λ) terhadap lempeng
tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel 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.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi,
diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena
hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai
satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang
sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang
menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa
akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter,
maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran
atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari
percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model
Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat
kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang
berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan
sebagai beriukut:
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron
tidak jatuh ke dalam inti atom.
4. Teori Atom Bohr
ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama
Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang
spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan
elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang
atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori
kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
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.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron
mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron
atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang
terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin
tinggi tingkat energinya.
Kelemahan:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan
spektrum warna dari atom berelektron banyak.
5. Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh
Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman
Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan
prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan
momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan
adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian
untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital
dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan
untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan
ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger.
x,y dan z :
Posisi dalam tiga dimensi
Y
: Fungsi gelombang
m
: Massa
ђ
: h/2p dimana h
= konstanta plank dan p = 3,14
E
:
Energi total
V
: Energi
potensial
Model atom dengan orbital lintasan elektron
ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku
sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
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.
Ciri khas model atom mekanika gelombang
Gerakan elektron memiliki sifat gelombang,
sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi
mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk
tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan
keadaan tertentu dalam suatu atom)
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada
harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital
dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari
inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan
peluang terbesar ditemukannya elektron.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar