Sejarah Atom

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 berikut:

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda

3. Atom-atom bergabung tetap". Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen 4. 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:

 

Kelebihan dan Kekurangan Model Atom John Dalton

Kelebihan
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom

Kelemahan
Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik.Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

B. Model 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 positif untuk 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 atom ini kemudian disebut sebagai “plum pudding model” yang lebih dikenal sebagai model roti kismis. 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.

C. Model Atom Rutherford
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners Masreden) 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 melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya 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 Model Atom Rutherford

Kelebihan
Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti

Kelemahan
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. 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 Ambilah 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? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.

D. Model Atom Niels Bohr

Seorang Fisikawan Denmark, Niels Bohr (1885-1962) mengembangkan kekurangan teori atom yang dikemukakan oleh Rutherford. Model atom Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dengan elektron yang mengelilingi inti tersebut, model atom ini bisa juga dipandang seperti system tata surya kita dimana matahari sebagai inti dan planet-planet sebagai elektron.

Menurut fisika klasik, obyek bermuatan yang mengalami percepatan akan mengemisikan energi. Dari model atom Rutherford, elektron bergerak mengelilingi inti dengan lintasan berbentuk lingkaran. Kita tahu bahwa benda cenderung untuk bergerak dengan lintasan lurus, agar membentuk lintasan berbentuk lingkaran maka elektron tersebut secara konstan akan merubah arah geraknya, dengan demikian elektron mengalamai percepatan yang konstan, sebagai akibat dari peristiwa ini seperti halnya yang dikemuakan oleh teori fisika klasik diatas maka elektron seharusnya kehilangan energi dalam bentuk emisi cahaya, sehingga lama-kelamaan elektron akan jatuh ke inti.

Apakah hal ini betul-betul terjadi? Tentu saja tidak, sebab kenyataannya atom-atom yang ada di alam semesta dalam keadaan yang stabil. Oleh sebab itulah maka Bohr berbendapat bahwa teori fisika klasik tidak bisa dipergunakan untuk menjelaskan model atom.

Pada tahun 1913 Bohr mengemukakan bahwa:

• Electron dalam atom hydrogen bergerak mengelilingi inti pada orbit dengan jarak tertentu dan tingkatan energi energi pada saat dia berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain, energi akan diabsorbsi atau tertentu pula.
• Selama elektron mengelilingi inti maka elektron tidak akan kehilangan energi. Elektron hanya kehilangan atau mendapatkan diemisikan dalam bentuk radiasi elektromagnetik dengan frekuensi tertentu.
• Untuk menjelaskan model atomnya ini Bohr menggunakan atom hydrogen sebagai model, dia mampu menghitung radius setiap orbit yang ada di atom hydrogen sekaligus menghitung tingakatan energinya, dan yang lebih penting lagi hal ini sesuai dengan kisaran data hasil eksperimen yang ditunjukan oleh spectrum garis atom hydrogen.

Tingkatan energi dalam atom hydrogen dihitung dengan rumus:
E = -2.178×10-18 J ( Z2/n2)
Dimana n adalah bilangan bulat, dan Z adalah muatan inti. Model atom bohr hanya berlaku untuk atom hydrogen dan atom-atom dengan konfigurasi seperti hydrogen, contohnya ion Li+ dan ion He+.

Gambar Model Atom Niels Bohr:



Kelemahan model atom Bohr:
1. Lintasan electron yg sebenarnya, masih mempunyai sub kulit orbital bukan hanya berupa lingkaran, jadi tidak sesederhana teori Bohr
2. Model atom Bohr hanya dapat menerangkan model atom hydrogen, belum dapat menerangkan model atom berelektron banyak
3. Teori Bohr tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam kimia dengan baik, termasuk pengaruh medan magnetik terhadap atom

KElebihan model atom Bohr:
1. Elektron tidak mengorbit mengelilingi inti melalui sembarang lintasan, tapi hanya melalui lintasan tertentu dengan momentum sudut tertentu tanpa melepaskan energi (= Lintasan Stasioner )
2. Elektron dapat berpindah hanya dengan melepaskan dan menyerap energi sebesar hf (energi foton)

E. Model 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.

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

Kelemahan Model Atom Modern
Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal