Teori Atom

Teori atom telah muncul sebelum Masehi. Contohnya adalah definisi atom menurut Demokretus. Demokritus membuat kesimpulan : Suatu zat dapat dibagi menjadi yang lebih kecil hingga mendapatkan bagian yang paling kecil dan tidak dapat dibagi lagi dan dinamakan atom. Kata atom ini berasal dari bahasa Yunani “atomos” yang berarti tak dapat dipotong.

Perkembangan Teori Atom

Sejak awal tahun 1900-an para ilmuwan mengetahui bahwa atom pembentuk materi terdiri atas inti kecil yang dikelilingi oleh elektron. Inti itu ternyata terdiri atas partikel-partikel yang terlihat erat. Pada artikel perkembangan teori atom ini akan kita bahas perkembangan teori tentang atom yang didasarkan pada penemuan - penemuan yang telah dilakukan oleh para ahli Fisika.

Model Atom Dalton

John Dalton (1766–1844), teori atom Dalton dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Atom merupakan bagian terkecil dari suatu zat yang tidak bisa dibagi lagi.
2. Atom-atom penyusun zat tertentu memiliki sifat yang sama.
3. Atom unsur tertentu tidak bisa berubah menjadi atom unsur lain.
4. Dua atom atau lebih dapat bersenyawa (bereaksi) membentuk molekul.
5. Dalam reaksi kimia perbandingan antara atom-atom penyusunnya mempunyai perbandingan yang tertentu dan sederhana.
6. Dalam reaksi kimia pada dasarnya terjadi penyusunan kembali atom-atom penyusun zat.

Kelemahan teori atom Dalton

Pada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut, antara lain :

• Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi
• Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
• 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

•  Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
•  Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Model Atom Thomson

Sehubungan dengan penemuan elektron yang menjadi bagian dari atom oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, maka teori atom Dalton mulai goyah. Berdasarkan hasil penemuan elektron tersebut, maka Thomson mengajukan model atom untuk pertama kali (1904), yaitu sebagai berikut :

1. Atom bukan bagian terkecil dari zat.

2. Atom mempunyai muatan positif yang tersebar merata ke seluruh atom yang dinetralkan oleh elektron-elektron yang tersebar di antara muatan positif itu.

3. Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom.

Apabila digambarkan/divisualisasikan model atom yang dikemukakan Thomson ini seperti model roti kismis di mana bagian atom seperti halnya kismis yang menempel pada kue.

Model atom yang dikemukakan Thomson ini tidak dikembangkan lebih lanjut karena tidak cocok dengan hasil percobaan yang dilakukan oleh Ernest Rutherford (1871-1937) yang membuktikan bahwa muatan positif atom tidak tersebar merata di seluruh bagian atom tetapi terpusat pada bagian tengah atom yang kemudian disebut inti atom.

Penemuan elektron pertama kali dikemukakan oleh J.J. Thomson pada saat mempelajari tentang sinar katode. Dari eksperimen tentang sinar katode yang dilakukan di dalam Laboratorium Cavendish di Cambridge, Inggris pada tahun 1897 inilah J.J. Thomson berhasil mengukur perbandingan antara muatan elektron dengan massa elektron (e/m), dengan mengamati penyimpangan sinar katode dalam gabungan medan listrik dan medan magnet. Dari hasil perhitungan yang mutakhir perbandingan e/m adalah 1,7588 × 10¹¹C/kg.

Model Atom Rutherford

Untuk menguji model atom J.J. Thomson, maka Ernest Rutherford mengadakan percobaan dengan menembak atom-atom dengan partikel-partikel alpha, yaitu partikel dengan massa empat kali massa atom hidrogen dan muatan positif sebesar dua kali muatan elektron. Partikel alpha mempunyai daya tembus yang cukup kuat untuk melalui plat logam yang sangat tipis. Dalam percobaannya, Rutherford menembakkan partikel alpha dengan sasaran target lempengan tipis emas, seperti gambar di bawah ini :

Percobaan hamburan partikel α oleh Rutherford

Berdasarkan hasil percobaan diharapkan semua partikel alpha menembus lurus lempengan emas, akan tetapi dalam hasil pengamatan diperoleh ada partikel alpha yang dibelokkan bahkan ada yang dibelokkan dengan sudut antara 90^o sampai 180^o. Hal terakhir yang tidak cocok dengan model atom Thomson.

Rutherford mengukur sudut-sudut hamburan partikel alpha dengan teliti. Bila muatan positif tidak menyebar, tetapi mengumpul pada suatu tempat dalam tiap-tiap atom, maka berdasarkan hukum Coulomb sudut penyimpangan akan berkisar antara 5^o sampai 150^o. Berarti gejala pemantulan kembali partikel alpha tersebut ditolak oleh suatu konsentrasi muatan positif dalam atom (terjadi gaya tolakan karena muatannya sejenis).

Berdasarkan hasil percobaannya ini kemudian Rutherford menyusun model atomnya yang secara garis besar adalah sebagai berikut :

1. Pada atom muatan positif dan sebagian besar massa atom terpusat pada suatu titik, yaitu di tengah-tengah atom yang kemudian disebut inti atom.
2. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruang kosong, yang ditunjukkan oleh banyaknya partikel alpa yang diteruskan dalam percobaan Rutherford.
3. Di luar inti pada jarak relatif jauh, elektron bergerak mengelilingi inti dalam lintasan-lintasan seperti planet-planet mengitari matahari dalam sistim tata surya.

Lintasan Spiral Elektron Athom Rutherford

Meskipun model atom Rutherford lebih baik dari model atom Thomson, tetapi model atom Rutherford memiliki kelemahan-kelemahan yaitu sebagai berikut.

1. Model atom Rutherford tidak bisa menjelaskan tentang kestabilan atom. Berdasarkan hukum Coulomb antara elektron dan inti mengalami gaya Coulomb yang berfungsi sebagai gaya sentripetal sehingga mengalami percepatan. Menurut teori Maxwell percepatan muatan listrik akan memancarkan gelombang elektromagnetik, sehingga energi elektron total elektron (E) akan semakin berkurang dan jari-jari orbitnya akan semakin mengecil sehingga lintasan elektron berbentuk spiral yang menunjukkan ketidakstabilan inti atom.
2. Model atom Rutherford tidak mampu menjelaskan terjadinya spektrum garis yang merupakan ciri dari atom gas yang berpijar, yang seharusnya menurut teori atom Rutherford karena elektron memiliki gerakan spiral maka spektrum yang dihasilkan merupakan spektrum yang kontinu tetapi kenyataannya spektrum diskontinu.

Model Atom Bohr

Model atom Rutherford gagal menjelaskan tentang kestabilan atom dan terjadinya spektrum garis atom hidrogen. Seorang ilmuwan Fisika dari Denmark, Niels Bohr dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogren. Bohr mengemukakan teori atomnya untuk menutupi kelemahan atom Rutherford dengan mengemukakan tiga postulatnya yaitu :

1. Elektron berotasi mengelilingi inti tidak pada sembarang lintasan, tetapi pada lintasan-lintasan tertentu tanpa membebaskan energi. Lintasan ini disebut lintasan stasioner dan memiliki energi tertentu.
2. Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke lintasan yang lain. Jika elektron pindah dari lintasan berenergi rendah (lintasan dalam) ke lintasan berenergi tinggi (lintasan luar) akan menyerap energi dan sebaliknya akan memancarkan energi. Energi yang dipancarkan atau diserap elektron sebesar hf.
3. Lintasan-lintasan yang diperkenankan elektron adalah lintasan-lintasan yang mempunyai momentum sudut kelipatan bulat dari 

Kelemahan model atom Bohr

• Tidak bisa menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack. Efek Zeeman  adalah pemisahan sebuah garis spektrum menjadi beberapa komponen disebabkan oleh adanya medan magnet. Jika atom ditempatkan dalam medan listrik maka akan menghasilkan spektrum halus yang rumit. Gejala ini disebut efek Strack.
• Model atom Bohr didasarkan pada spektrum atom dan juga Mekanika Newton ini yang berlaku untuk benda-benda makroskopik, bukan untuk partikel mikroskopis.
• Teori Bohr tidak sesuai dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
• Ketika spektroskop berdaya tinggi digunakan, teramati bahwa garis spektral dalam spektrum hidrogen bukanlah garis sederhana namun koleksi beberapa baris yang sangat dekat satu sama lain. Ini dikenal sebagai spektrum halus. Teori Bohr tidak menjelaskan spektrum halus bahkan untuk atom hidrogen
• Tidak menjelaskan spektrum atom multi-elektron
• Dia mengatakan bahwa elektron berputar mengelilingi inti pada jarak tetap tetapi sebenarnya menurut Schrodinger elektron dapat berputar di sekitar inti pada jarak apapun.

sumber: fisikazone dan lain - lain

Share this post