. Teori Atom John DaltonPada
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:
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 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:
model atom dalton
Kelemahan:
Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.
2. Teori Atom J. J. ThomsonBerdasarkan
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:
atom thomson
Kelemahan:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
3. Teori Atom RutherfordRutherford
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:
1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom
emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang
bermuatan positif.
3. 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:
atom rutherford
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
4. Teori Atom Bohrada
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:
1. 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.
2. Selama elektron berada
dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada
energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
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. 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.
atom Bohr
Kelemahan:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.
5. Teori Atom ModernModel
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.
atom modern
Persamaan Schrodinger
persamaan
x,y dan z
Y
m
ђ
E
V = Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= 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
1.
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)
2.
Bentuk dan ukuran
orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron
yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
3.
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr
bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar
ditemukannya elektron.