Kelemahan dari postulat atom Dalton 1. Atom bukanlah sesuatu yang tak terbagi, melainkan terdiri dari partikel subatom
2. Atom-atom dari unsur yang sama, dapat mempunyai massa yang berbeda disebut
Isotop 3. Atom dari suatu unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain melalui Reaksi
Nuklir 4. Beberapa unsur tidak terdiri dari atom-atom melainkan molekul-molekul
C. Komposisi Atom
Sebenarnya, apakah atom yang tidak dapat dibelah lagi ini juga merupakan suatu partikel yang memiliki komposisi? Pertanyaan tersebut terjawab oleh 4 eksperimen klasik sebagai
berikut: 1 Hukum elektrolisis Faraday :
Hukum Faraday menyatakan bahwa massa yang dihasilkan dalam suatu sistem sel elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang mengalir dalam sel tersebut.
Massa ekuivalen zat yang diendapkan pada electrode akan setara dengan muatan listrik yang dialirkan ke dalam sel. Sehingga diperoleh rumusan sebagai berikut:
m= q massa molar
96500 C jumlahelektron valensi Hal tersebut menunjukan bahwa atom-atom tersusun oleh muatan positif dan negatif.
2 Percobaan tabung sinar katoda oleh JJ. Thomson 1896
JJ Thomson menemukan bahwa atom-atom dapat sesekali melepaskan partikel yang jauh lebih kecil
dari atom, yang disebut electron. Hal itu dia dapat setelah melakuka percobaan menggunakan tabung
sinar katoda yang sebelumnya sudah ditemukan oleh Sir William Crookes pada tahun 1800-an
Ketika tegangan tinggi disambungkan dengan katoda dan anoda, maka aka nada cahaya atau kattoda yang berpendar karena tumbukan-tumbukan electron didalamnya sehingga
dapat menyebabkan electron dari katoda tersebut loncat dari katoda dan memasuki daerah medan magnet dari kumparan yang dialiri listrik. Jika arah kecepatan electron tersebut
tegak lurus dengan arah medan magnet, maka electron tersebut akan bergerak melingkar di dalam tabung katoda, maka gaya magnetic memberikan gaya sentripetal yang
diperlukan agar terjadi gerak melingkar. Kita dapat menghubungkan kecepatan electron v tersebut dengan jari-jari lintasan r, dan medan magnet B dengan membuat gaya
total yang sama dengan massa electron m dikalikan dengan pecepatan sentripetal F = m.a, dengan a nya adalah percepatan sentripetal, hukum kedua Newton, gaya total ini
Figure 3 Penampang Tabung SInar Katoda
equal dengan evB, karena kecepatan tegak lurus dengan medan magnet, dengan demikian :
gayalorentz=massa × percepatan evB=
mv
2
r v =
eBr m
Jika electron awalnya diam, lalu bergerak melalui beda potensial V, energi kinetic saat elekrton masuk ke medan magnet sama dengan energi potensialnya, atau :
1 2
m v
2
= eV
1 2
m eBr
m
2
= eV
e B
2
r
2
2 m =
V e
m =
2 V Br
2
Keterangan :
r = jari-jari kumparan medan magnet
B = medan magnet
V = potensial listrik Maka saat itu JJ. Thomson menemukan rasio atau perbandingan muatan electron dan
massanya atau e
m , yang nilainya −1,76 × 10
8
C Kg . Berdasarkan penemuannya itu, Thomson mengemukakan bahwa atom seperti bola materi bermuatan positif yang
mengandung electron, model atom seperti ini dikenal sebagai model plum pudding. Atau kalian bisa membayangkannya seperti buah semangka, dengan biji-biji didalam daging
buahnya, biji tersebut merupakan electron sedangkan daging buahnya yang merah adalah materi yang bermuatan positifnya.
Figure 4 model aton Thomson, hampir sama bukan dengan buah semangka yang ada disampingnya?
3 Eksperimen R.A Milikan
Figure 5 Penampang Milikan Oil Drop Apparatus
Jalan percobaan tetes minyak Milikan adalah sebagai berikut : Setelah rasio em diketahui, Robert Andrews Milikan melakuka
eksperimen unuk mengetahui berapa sebenarnya harga muata atau massa dari electron, eksperimen tersebut dikenal dengan
nama eksperimen tetes minyak Milikan.
1. Minyak disemprotkan melalui atomizer sehingga menjadi partikel-pertikel kecil. 2. Lalu sebagian tetes minyak akan melewati plat bermuatan positif lihat figure 5
yang berlubang dan jatuh karena gaya tarik gravitasi, karena teramati oleh mikroskop maka diameter tetes inyak bisa diketahui, massanya juga.
3. Radiasi sinar-x akan mengionisasi gas didalam silinder, hal tersebut akan meghasilkan electron dan melekat pada tetes minyak, sehingga menjadi
bermuatan negatif. Karena plat bawah bermuatan negatif pula, maka antara minyak dan plat akan timbul gaya tolak-menolak, dengan mengatur beda
potensial, maka minya dibuat mengambang, sehingga saat itu gaya tarik gravitasi = gaya tolak listrik.
F
E
= W
Eq=mg
q V
d =
mg
q= dmg
V Keterangan :
d = adalah jarak antara pelat elektroda
V = beda potensial
M = massa tetes minyak
G = besar percepatan gravitasi
Dengan persamaa tersebut, besar muatan electron dapat diketahui, setelah muatan, maka menggunakan hasil percobaab em JJ.Thomson, maka massa electron dapat
dicari. 4 Eksperimen hamburan partikel alpha oleh Ernest Rutherford 1910
Figure 7 Apa yang seharusnya terjadi terhadap gold foil dengan
partikel alpha menurut teori Plum Pudding
Eksperimen yang dilakukan Rutherford adalah hamburan partikel alpha dari lempeng emas. Rutherford menembakan
inti atom helium yang bermuatan positif pada lempeng emas tipis yang tebalnya hanya beberapa lapisan atom.
Figure 6 Skema Percobaan Rutherford
Perhatikan figure 6, partikel alpha yang ditembakan ada yang menembus lapisan emas, tapi ada juga yang menembus lalu dibelokan, dan malah ada yang dipantulkan kembali,
mengapa? Jika teori plum pudding-nya JJ Thomson benar, seharusnya sebegian besar sinar alpha dapat melewati gold foil, dan hanya sedikit yang berdefeksi.
Maka Rutherford mengambil kesimpulan, kemungkinan besar sebagian ruang dalam atom adalah ruang kosong, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat atom yang
muatan positif, dimana ukurannya sangat kecil dibandingkan ukuran atom itu sendiri, Rutherford memperkirakan sekitar 10.000 kali lebih kecil.
Figure 7 Hasil Percobaan Rutherford
Maka berikut kesimpulan Rutherford :
Jika partikel alpha menembus gold foil, itu berarti dia melewati ruang kosong yang
ada di dalam atom.
Jika partikel alpha dibelokan, itu berari pastikel alpha menabrak bagian atas atau bawah inti atom yang bermuatan positif juga, keranya mereka saling tolak menolak.
Jika partikel alpha malah di pantulkan, itu berarti partikel alpha langsung
menumbuk begian tengah inti atom.
Itu berarti, atom bukan bola pejal, buktinya ada partikel alpha yang menembus gold
foil. Rutherford membuat usulan model atom, yaitut atom dengan inti yang sangat kecil dan
bermuatan positif yang dikelilingi oleh electron bermuatan negatif.
Tapi teori ini juga mempunyai kelemahan setelah eksperimen Balmer dan kawan-kawan menunjukan jika spektrum atom hydrogen diskrit, jika model atom Rutherford benar,
spektrum atom hydrogen seharusnya kontinu. Lalu, jika model atom memang seperti ini, seharusnya energi electron melemah tiap waktu, dan jari-jarinya mengecil, semakin lama,
maka akan ada electron yang jatuh ke inti, tapi pada kenyataannya tidak ada electron yang jatuh ke inti. Kedua permasalahn tersebut tidak bisa dijawab oleh Rutherford.
D. Perkembangan Teori Atom setelah Percobaan Rutherford
