PERKEMBANGAN TEORI ATOM

STRUKTUR ATOM

Mengapa kita perlu mempelajari Atom?

                Sebelum kita masuk ke dalam pokok pembahasan, ada baiknya kita mengetahui esensi apa yang kita dapat apabila mempelajari atom. Pasti pada saat SMP dahulu kalian pernah bertanya-tanya, “apa sih faedahnya kita belajar atom, padahal atom tidak bisa dilihat dengan kasat mata.” Untuk menjawab itu, kita harus tahu, bahwa semua materi yang ada di dunia ini mengandung kumpulan atom. Materi itu apa sih? Materi adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Contohnya, manusia, air, udara, buku, tempat pensil, pulpen, dan lain sebagainya. Berarti manusia mengandung atom? Tentu saja, iya. Kalian makan pasti mengandung karbohidrat kan? Karbohidrat penyusunnya itu ada tiga unsur, yaitu Atom Carbon (C), Atom Hydrogen (H), dan Atom Oxygen (O). Jika manusia diibaratkan materi, maka sel, jaringan, organ, dan sistem organ dalam tubuh manusia sama dengan inti atom, atom, molekul, dan sebagainya. Nah, dari sini sudah sedikit memahamikah manfaat dari belajar atom? Jadi, manfaat dari belajar atom adalah agar kita memahami karakteristik setiap unsur penyusun suatu materi.

Perkembangan Teori Atom

1.       Teori Atom Dalton (1804)

Dalton

Hipotesa John Dalton dalam teori atom berdasarkan oleh Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) yang berbunyi “Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama” dan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) yang berbunyi “Perbandingan Unsur-unsur dalam suatu Senyawa adala Tetap dan Tertentu” Beberapa Postulat Dalton diantaranya:

      1.       Unsur terbuat dari partikel yang sangat kecil disebut atom

      2.       Atom tidak dapat dibagi lagi

     3.      Semua atom dari unsur kimia tertentu memiliki kesamaan dalam ukuran, massa, dan sifat. Sedangkan atom dari unsur kimia berbeda memiliki ukuran, massa, dan sifat yang berbeda.

4.  Atom-atom dari unsur yang berbeda bergabung dalam rasio bulat sederhana membentu molekul senyawa.

5.    Reaksi kimia hanya melibatkan penataan ulang atom-atom penyusunya, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.

Model Atom Dalton seperti bola pejal

 

Kelemahan teori atom Dalton:

1.    Pernyataan atom tidak dapat dibagi lagi adalah salah. Karena atom tersusun oleh Proton, Neutron, dan Elektron.

2.   Pernyataan atom dari unsur yang sama memiliki kesamaan sifat, massa, dan ukuran adalah salah. Karena terdapat atom dalam unsur yang sama memiliki massa yang berbeda. Atom yang memiliki massa yang berbeda disebut isotop, contohnya atom klorin memiliki dua massa yang berbeda, 35 dan 37.

3.  Dalton menyatakan bahwa atom dari unsur yang berbeda memiliki segala perbedaan. Pernyataan ini juga salah, karena terdapat atom berbeda memiliki massa yang sama, contohnya dalam atom Argon dan kalsium yang memiliki massa 40 Amu. Atom-atom ini disebut isobar.

2.       Teori Atom Thomson (1897)

J.J Thomson

Pada percobaan sinar katoda, J.J Thomson menemukan muatan negative yang terdapat dalam atom, partikel tersebut bernama electron. Menurutnya, atom terdiri dari awan muatan negative dalam bidang muatan positif. 

Beberapa postulat Thomson :

     1.   Atom menyerupai bola bermuatan positif dengan electron (partikel bermuatan negative) hadir di dalam bola.

    2. Muatan positif dan negative sama besarnya karena atom tidak memiliki muatan secara keseluruhan dan netral secara elektrik.

    3.  Model atom Thomson menyerupai buah semangka, dimana biji berwarna hitam (electron) tersebar di seluruh buah (bola), atau menyerupai roti kismis dengan kismis yang menyebar dalam roti.

Model Atom Thomson

Kelemahan model atom Thomson :

1.       tidak bisa menjelaskan bagaimana muatan positif terjadi pada electron di dalam atom.

2.       Tidak menjelaskan tentang inti atom

3.       Tidak dapat menjelaskan hasil dari eksperimen dari Rutherford.

3. Teori atom Rutherford (1911)

Rutherford

Percobaan yang dilakukan Rutherford adalah dengan menembakkan aliran energi tinggi partikel α pada kertas emas tipis dengan ketebalan 11 nm. Aliran partikel α diarahkan dari sumber radioaktif. Untuk mempelajari defleksi, ia menempatkan layer yang terbuat dari seng sulfide di sekitar kertas emas. Pengamatan yang dilakukan Rutherford bertentangan dengan pendapat Thomson.

Rutherford Experiment

Kesimpulan atas percobaan Rutherford :

1.    Ruang utama dalam sebuah atom kosong. Sebagian pertikel α melewati lembaran emas tanpa dibelokkan. Karena itu, bagian utama dari sebuah atom adalah kosong.

2.    Muatan posiif pada atom tidak terdistribusi secara seragam dan terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil. Beberapa partikel α ketika ditembak, dibelokkan oleh lembaran emas dengan cermat dan pada sudut yang sangat kecil.

3.  Sangat sedikit partikel α yang dibelokkan ke belakang serta sangat sedikit partikel yang dibelokkan 180˚. Oleh karena itu ia menyimpulkan bahwa partikel bermuatan positif menutupi volume kecil atom dibandingkan dengan volume total atom.

Beberapa postulat Rutherford :

1.       Sebuah atom terdiri dari partikel bermuatan positif pada wilayah yang sanat kecil, disebut inti atom. Ditemukan kemudian bahwa inti atom terdiri dari neuron dan proton.

2.       Inti atom dikelilingi oleh partikel bermuatan negative yang disebut electron. Electron berputar disekitar nukleus (inti atom) dalam jalur melingkar tetap dengan kecepatan sangat tinggi. Jalur tersebur disebut sebagai orbit.

3.       Sebuah atom tidak memiliki muatan netral secara elektrik karena ada electron bermuatan negative dan inti yang terkonsentrasi padat bermuatan positif. Gaya Tarik elektrostatik yang kuat yang menyatukan inti dan electron.

4.       Ukuran inti atom sangat kecil apabila dibandingkan dengan atom.

Model Atom Rutherford

Kelemahan model atom Rutherford:

1.       Tidak dapat menjelaskan stabilitas atom.

2.   Tidak dapat menjelaskan penataan electron pada orbit.

4.  Teori atom Bohr

Niels Bohr

Teori atom Bohr memodifikasi penemuan teori atom Rutherford, bahwa electron bergerak pada kulit orbital yang tetap dimana setiap kulit orbital memiliki tingkat energi. Menurut Bohr, inti atom yang bermuatan positif dikelilingi oleh electron yang bermuatan negative pada kulit orbital yang tetap. Pada kulit orbital yang terletak paling jauh dari inti, memiliki energi lebih banyak dibandingkan dengan electron yang berada dekat dengan inti.

Beberapa postulat Bohr:

1.       Elektron melingkar mengelilingi inti pada jalur yang disebut orbital atau kulit atau tingkat energi.

2.       Orbital tersebut disebut sebagai stasioner orbit

3.      Setiap orbital yang melingkar memiliki jumlah energi tetap dan orbit yang melingkar disebut kulit orbital. Elektron tidak akan memancarkan energi selama mereka terus berputar pada kulit orbital tetap.

4.    Berbagai tingkat energi ditandai dengan bilangan bulat seperti n = 1 atau n = 2 atau n = 3 dan sebagainya. Hal tersebut dinamakan bilangan kuantum

5.   Perubahan energi terjadi ketika atom berpindah kulit dari satu tingkat energi ke tingkat energi lainnya.

6.     Elektron membutuhkan energi apabila bergerak dari orbital yang berenergi rendah ke orbital yang berenergi tinggi, sebaliknya electron akan kehilangan energi apabila berpindah/bergerak dari orbital yang lebih tinggi energi ke tingkat energi lebih rendah.

Model Atom Bohr

 Dimana,

1.       Kulit ke-1 (tingkat energi) dilambangkan dengan  kulit K dan dapat diisi 2 elektron.

2.       Kulit ke-2 (tingkat energi) dilambangkan dengan kulit L dan dapat diisi 8 elketron.

3.       Kulit ke-3 (tingkat energi) dilambangkan dengan kulit M dan dapat diisi 18 elektron.

4.      Kulit ke-4 (tingkat energi) dilambangkan dengan kulit N dan dapat diisi maksimum 32 elektron.

Kelemahan model atom Bohr:

1.       Gagal menjelaskan Efek Zeeman (bagaimana aspectra atom dipengaruhi oleh medan magnet)

2.       Bertentangan dengan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.

3.       Tidak dapat menjelaskan bagaimana menentukan spectra dari atom besar.

5. Teori Atom Mekanika Gelombang

1.       Louis De Broglie (1924)

De Broglie menyatakan bahwa materi seperti radiasi, harus menunjukkan dual perilaku, yaitu seperti gelombang dan materi. Hal ini menunjukkan bahwa electron memiliki sualisme sifat, yaitu bersifat materi dan gelombang.

2.      Prinsip Ketidakpastian Werner Heisenberg) (1926)

Menurut Heisenberg, tidak mungkin menentukan secara bersamaan posisi dan momentum dengan tepat (kecepatan) sebuah elektorn.

3.      Erwin Schrodinger (1926)

Berdasarkan teori mekanika gelombang dan kuantum, Schrodinger menyatakan teori kebolehjadian, bahwa kedudukan electron pada saat tertentu tidak dapat dipastikan. Tapi hanya dapat ditentukan kebolehjadiannya.

Kebolehjadian daerah dalam ruang yang dapat ditempati oleh sejumlah electron tertentu disebut orbital.

Model Atom Mekanika Gelombang