Perkembangan Model Atom

Perkembangan Model Atom

Coba kalian ambil selembar kertas kemudian robeklah kertas tersebut sampai bagian terkecil sehingga kalian tidak dapat memotongnya lagi! Nah, robekan kertas yang sudah tidak bisa kalian bagi lagi itu dinamakan dengan atom. Akan tetapi penemuan tentang atom ini memerlukan waktu yang sangat panjang dari mulai model atompertama yang dikemukakan oleh Democritus sampai model atom yang termutakhir saat ini yaitu model atom modern atau sering disebut model atom mekanika kuantum.

  1. Model Atom Democritus

Perkembangan model atom dimulai dari konsep materi Demokritus (460-370 SM) yang menyatakan bahwa ‘materi dapat dibagi menjadi bagian yang lebih kecil, sampai diperoleh bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.’ Atom berasal dari kata A yang berarti ‘tidak’ dan tomos yang berarti ‘dipotong-potong’. Nah, materi yang sudah tidak bisa dibagi lagi itu yang disebut Atom. Namun, filsuf yang lain mempunyai pendapat yang berbeda. Plato dan Aristoteles berpendapat bahwa tidak ada yang tak terbagi. Oleh karena Aristoteles adalah orang yang berpengaruh pada masa itu, gagasan tentang atom memudar dan tidak mengalami perkembangan selama berabad-abad.

  1. Model Atom Dalton

Pemikiran tentang keberadaan atom kembali muncul di eropa pada abad ke-17, ketika para ilmuwan mencoba menjelaskan tentang sifat-sifat gas. Model atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (hukum prouts). Lavosier menyatakan 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:

  1. Semua unsur terdiri atas partikel yang sudah tak terbagi yang dinamai atom.
  2. Atom-atom dari suatu unsur adalah identik. Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat-sifat yang berbeda, termasuk mempunyai massa yang berbeda.
  3. Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain, tidak dapat dirumuskan atau diciptakan. Reaksi kimia hanya merupakan penataan ulang atom-atom.
  4. Senyawa terbentuk ketika atom-atom dari dua jenis unsur atau lebih bergabung dengan perbandingan tertentu.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

Namun demikian kesahihan suatu model terletak pada kemampuannya menjelaskan fakta-fakta yang ada. Model atom Dalton dapat menjelaskan hukum kekekalan massa (Lavoiser) dan hukum perbandingan tetap (Proust). Namun model tersebut juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya:

  • Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain.
  • Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
  • Tidak dapat menjelaskan atom-atom saling berikatan
  1. Model Atom Thomson

Meskipun model atom Dalton masih memiliki kelemahan tetapi modelnya menjadi dasar bagi perkembangan model atom selanjutnya.

  1. Penemuan elektron

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 menetralkan muatan negatif elektron tersebut.

  1. Percobaan tetes minyak millikan

Setelah harga e/m diketahui melalui percobaan Thomson, selanjutnya harus dilakukan percobaan untuk menentukan nilai e atau m. Jika salah satu nilai itu diketahui maka nilai yang lain dapat ditentukan. Robert Andrews Millikan pada tahun 1909 dapat memecahkan masalah ini melalui percobaan yang dikenal dengan percobaan tetes minyak. Melalui percobaan ini Millikan dapat menentukan nilai muatan elektron (e).

Model atom yang dikemukakan oleh Thomson dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dibelah menjadi dua bagian. 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:

 

Model atom Thomson: “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron” 

Kelebihan:

  • Dapat menerangkan partikel yang lebih kecil dari atom
  • Dapat menerangkan sifat listrik atom.

Kelemahan:

  • Tidak dapat menerangkan efek penghamburan cahaya pada lempeng tipis emas
  1. Model 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, atau ada yang dipantulkan.

Berdasarkan percobaan itu Rutherford mengemukakan gagasannya tentang inti atom. Menurutnya, sebagian besar massa dan muatan positif atom terkonsentrasi pada bagian pusat atom yang selanjutnya disebut inti atom. Elektron beredar mengitari pada jarak yg relative sangat jauh. Jarak antara inti hingga kulit atom dinamakan jari-jari atom.

Dengan model seperti itu, maka penghamburan sinar alfa lempeng emas tipis dapat dijelaskan sebagai berikut:

  • Sebagian besar partikel sinar alfa dapat tembus karena melalui daerah hampa
  • Partikel alfa yang mendekati inti atom dibelokkan karena mengalani gaya tolak inti.
  • Partikel alfa yang menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat pejal.
  1. Model Atom Niels Bohr

Salah satu kelemahan model atom Rutherfords adalah modelnya tidak menjelaskan mengapa elektron tidak tersedot dan jatuh ke inti atom. Sedangkan menurut hukum fisika klasik, gerakan elektron mengitari inti akan disertai pemancaran energi berupa radiasi elektromagnet. Jika demikian maka energi elektron akan semakin berkurang sehingga gerakannya akan melambat, maka gerakannya akan berbentuk spiral dan ahirnya ia akan jatuh ke inti atom.

Pada tahun 1911, Niels Bohr berusaha memperbaiki model Rutherford dengan melakukan percobaan spectrum atom hydrogen.

Neils Bohr mengajukan model atom sebagai berikut:

  1. Dalam atom terdapat lintasan tertentu tempat elektron dapat mengitari inti, yang juga disebut dengan kulit atom. Tiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n),mulai dari 1,2,3,4 dst, yang dinyatakan dengan lambang, K,L,M,N dan seterusnya. Lintasan pertama n=1 dinamai kulit K dst.Makin besar harga n makin jauh energi elektron yang mengorbit pada kulit itu.
  2. Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan yang diperbolehkan, dan tidak boleh berada di antara dua lintasan. Pada keadaan normal elektron menempati tingkat energi terendah.
  3. 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.
  4. Model Atom Mekanika Kuantum

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926). Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan model 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.

Tinggalkan Balasan

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *