Perkembangan Atom

a. Perkembangan Atom

Atom merupakan bagian yang sangat kecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur itu. Pada jaman dahulu tidak ada satupun alat yang mampu untuk melihat bentuk dan susunan atom. Adapun model atom hanya merupakan rekaan para ahli sebagai kesimpulan atas data eksperimen yang dilakukan dan untuk menjelaskan keadaan suatu atom yang sebenarnya. Pandangan tentang atom oleh para ahli adalah:

1) Model Atom Dalton

Gambar 3. John Dalton dan Model Atomnya Pada akhir abad ke-18 dan permulaan abad ke-19, dalam mempelajari reaksi kimia secara kuantitatif ditemukan sejumlah hukum yang dikenal sebagai hukum – hukum persenyawaan kimia atau hukum – hukum pokok reaksi kimia. Hukum – hukum ini termasuk Hukum Kekekalan Massa, Hukum Perbandingan Tetap, dan Hukum Kelipatan Perbandingan. Dalam usahanya untuk menerangkan hukum – hukum tersebut, pada permulaan abad ke-9 Dalton mengemukakan hipotesis bahwa zat tidak bersifat kontinu melainkan terdiri atas partikel – partikel kecil yang disebut atom. Atom – atom dari suatu unsur tertentu adalah identik (Hiskia Achmad dan M.S. Tupamalu, 1988: 1).

John Dalton menggambarkan atom sebagai bola pejal (padat) yang sangat kecil. Bola pejal ini seperti bola pejal pada olah raga tolak peluru tetapi ukurannya sangat kecil. Model atom ini tidak bisa menerangkan bagaimana suatu larutan dapat menghantarkan listrik, padahal listrik merupakan elektron yang bergerak.

commit to user

massa dan hukum perbandingan 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.

Teori atom Dalton dikembangkan selama periode 1803-1808 dan didasarkan atas tiga asumsi pokok, yaitu:

a. Setiap unsur kimia tersusun oleh partikel-partikel kecil yang tidak dapat dihancurkan dan dipisahkan yang disebut atom . Selama mengalami perubahan kimia, atom tidak bisa diciptakan dan dimusnahkan.

b. Semua atom dari suatu unsur mempunyai massa dan sifat yang sama, tetapi atom-atom dari suatu unsur berbeda dengan atom-atom dari unsur yang lain, baik massa maupun sifat-sifatnya yang berlainan.

c. Dalam senyawa kimiawi, atom-atom dari unsur yang berlainan melakukan ikatan dengan perbandingan angka sederhana.

(Budi Utami, dkk, 2009: 4) Namun demikian. Teori tersebut juga mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya:

a. Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain.

b. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.

c. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.

commit to user

terpecahkan setelah percobaan-percobaan lebih lanjut yang dilakukan para ahli menunjukan bahwa atom bukanlah sesuatu yang tidak dapat terbagi, melainkan terdiri atas berbagai jenis partikel sub atom. Tiga diantaranya adalah proton, elektron dan neutron.

Tabel 1. Sifat-sifat Partikel Sub Atom

Partikel Lambang

1,6726231 x 10 -24 1 +1

Goldstein/Rutherford Elektron

9,1093897 x 10 -28 1/1840

-1

J.J. Thomson Neutron

e 1,672492716 x 10 -24 1 netral

J. chadwick (Michael Purba, 2006: 21)

2) Model Atom J.J. Thomson

Thomson adalah orang pertama yang berusaha membayangkan bentuk atom ditinjau dari sudut kelistrikannya pada tahun 1904. Menurut Thomson bentuk atom menyerupai agar – agar yang tersusun dari muatan listrik positif dan negatif. Muatan positif menyebar secara merata dalam bulatan yang merupakan atom dan elektron (muatan negatif) terdapat didalamnya. Model atom Thomson

Gambar 4. J.J. Thomson dan Model Atomnya

commit to user

kismis sebagai muatan negatif. Suatu bola pejal yang permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang bermuatan positif sehingga atom bersifat netral (Hiskia Achmad dan M.S. Tupamalu, 1988: 15).

Dari teori yang disampaikan oleh Thomson dapat diketahui bahwa atom bukanlah bagian terkecil dari suatu materi. Sebab, atom masih tersusun oleh

partikel positif dan negatif. Setelah J.J. Thomson menemukan bahwa di dalam

atom terdapat elektron, maka Thomson membuat model atom sebagai berikut:

1. atom merupakan suatu materi berbentuk bola pejal bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron (model roti kismis);

2. atom bersifat netral, jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif. Model atom Thomson tidak bertahan lama. Hal indisebabkan karena

model atom Thomson tidak dapat menjelaskan adanya inti atom.

3) Model Atom Rutherford

Gambar 5. Rutherford dan Model Atomnya

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford (1871-1937) melakukan pengujian terhadap model atom Thomson dengan menggunakan hamburan sinar alfa yang ditembakkan pada lapisan logam emas tipis. Menurut Rutherford, jika model atom Thomson benar, seluruh sinar alfa akan diteruskan tanpa ada yang dibelokkan. Pada kenyataannya, sinar alfa ada yang dibelokkan bahkan ada juga yang dipantulkan membentuk sudut antara 90 –180. Rutherford menyatakan bahwa muatan positif suatu atom tidak tersebar merata di seluruh atom, melainkan

commit to user

sebagai inti atom. Elektron (bermuatan negatif) bergerak mengelilingi inti atom, seperti beredarnya planet mengelilingi matahari (Khamidinal, dkk, 2009: 3).

Beberapa tahun kemudian yaitu tahun 1911, Ernest Rutherford mengungkapkan teori atom modern yang dikenal sebagai model atom Rutherford .

a. Atom tersusun dari:

1. Inti atom yang bermuatan positif.

2. Elektron-elektron yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti.

b. Semua proton terkumpul dalam inti atom, dan menyebabkan inti atom bermuatan positif.

c. Sebagian besar volum atom merupakan ruang kosong. Hampir semua massa atom terpusat pada inti atom yang sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10

–10

m, sedangkan jari-jari inti atom sekitar 10

–15

m.

(Budi Utami, dkk, 2009: 6)

4) Model Atom Neils Bohr

Gambar 6. Neils Bohr dan Model Atomnya

Suatu kemajuan dari teori Rutherford adalah ditemukannya inti atom. Meskipun demikian, teori atom Rutherford masih memiliki kelemahan. Menurut teori fisika klasik, jika suatu partikel bermuatan bergerak mengelilingi partikel lain dengan muatan berlawanan, maka semakin lama partikel itu akan jatuh ke pusatnya. Padahal, elektron tersebut tidak pernah tertarik ke inti atom. Seorang fisikawan Denmark, Niels Bohr (1885-1962) melakukan percobaan dengan

commit to user

menunjukkan bahwa spektrum hidrogen merupakan garis-garis yang terpisah menurut aturan tertentu. Garis-garis terpisah itu merupakan lintasan elektron dengan tingkat energi tertentu. Berdasarkan hasil pengamatannya, Bohr menyusun teori atom sebagai berikut:

a. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi inti atom.

b. Elektron bergerak mengelilingi inti atom pada jarak tertentu yang disebut lintasan elektron.

c. Selama bergerak mengelilingi inti atom, elektron tidak memancarkan maupun menyerap energi.

d. Elektron dapat berpindah ke lintasan yang lebih tinggi dengan menyerap energi dan dapat pula berpindah ke lintasan yang lebih rendah dengan memancarkan energi.

(Khamidinal, dkk, 2009: 4) Model atom Bohr dapat dianalogkan seperti sebuah tata surya mini. Pada tata surya, planet-planet beredar mengelilingi matahari. Pada atom, elektron – elektron beredar mengelilingi atom, hanya bedanya pada sistem tata surya, setiap lintasan (orbit) hanya ditempati 1 planet, sedangkan pada atom setiap lintasan (kulit) dapat ditempati lebih dari 1 elektron (Budi Utami, dkk, 2009: 7).

5) Model Atom Mekanika Gelombang

Gambar 7. Model Atom Mekanika gelombang

Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger seorang ilmuwan dari Austria mengemukakan teori atom yang disebut teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang. Menurut teori atom mekanika kuantum, meski elektron

commit to user

dikatakan tentang posisi elektron adalah peluang untuk menemukannya disetiap titik disekitar inti atom. Daerah dengan peluang terbesar untuk menemukan elektron tersebut disebut orbital.

Struktur atom menurut teori atom mekanika kuantum mempunyai kesamaam dengan teori atom Neils Bohr dalam hal tingkat-tingkat energi dalam atom. Keduanya menyatakan bahwa elektron dalam atom berada pada tingkat- tingkat tertentu. Bedanya adalah dalam hal posisi elektron dalam atom tersebut. menurut Bohr, posisi elektron dipastikan yaitu berada pada orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. Dalam teori atom mekanika kuantum posisi elektron tidak pasti yang dapat dikatakan hanya peluang untuk menemukannya, yaitu dalam orbital. Perhatikan bahwa Bohr menggunakan istilah orbit, sedangkan mekanika kuantum menggunakan orbital.

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada ganbar berikut ini.

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hamper 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 orbitalnya belum tentu sama.

a) 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 dari kebolehjadian 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).

commit to user

sesuatu yang pasti, tetapi boleh jadi merupakan peluang terbesar

b) Kelemahan Model Atom Modern Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal. (Michael Purba, 2006: 30-31)