Perkembangan Teori Atom

Teori atom dikeluarkan oleh para peneliti-peneliti berdasarkan teorinya. Dari teori yang lama sampai keluar teori yang baru hingga dirasa cocok.

Berikut adalah perkembangan teori atom.

   

      1. Teori Atom John Dalton 

 

         Pada tahun 1803, Jhon Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom.Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu : hukum kekekalan massa ( hukum lavoiser ) dan susunan tetap ( hukum prouts ).

        Lavoiser menyatakan bahwa " Massa totoal zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi ". Prout menyatakan bahwa " perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap ".

           Dari Kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan sebagai berikut :

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang tidak dapat di bagi.

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.

3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bulat dan sederhana.

4. Reaksi kimia merupakan pemisah atau penggabungan atau penyusun kembali dari    

     atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Kelemahan Teori :

        Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.  

      2. Teori 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 di pastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode.

      Dari hasil percobaannya dapat menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom ( partikel subatum ) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

        Atom sifatnya merupakan partikel yang netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lainyang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif tsb.

J.J Thomson menyatakan :

" Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dab didalamnya tersebar muatana negatif elektron".

       Model Atonomi dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah terkelupas kulitnya, biji jambu mengembalikan elektron yang tersebar merata dalam bola daging tersebut.

Kelemahan Teori J.J Thomson :

       Kelemahan teori J.J Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

     3. Teori 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.

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 partikel yang 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 berikut:

atom rutherford

Kelemahan: Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

      4. Teori 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 tertentu pula.
• Selama elektron mengelilingi inti maka elektron tidak akan kehilangan energi. Elektron hanya kehilangan atau mendapatkan energi pada saat dia berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain, energi akan diabsorbsi atau 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+.

Kelebihan model atom Bohr:

1. Elektron tidak mengorbit mengelilingi inti melalui sembarang lintasan, tp 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)

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

       5. Teori Atom Mekanika Kuantum ( Teori 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.
Persamaan Schrodinger

x,y dan z = Posisi dalam tiga dimensi
Y = Fungsi gelombang
m = massa
ђ = h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
E = Energi total
V = 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 :

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.