SEJARAH PERKEMBANGAN ATOM DAN PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

SEJARAH PERKEMBANGAN ATOM

Disusun Oleh:

Mita Arifah

Ikadisty Y.

Giok Dwi A.M

PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

Elektron

Tabung televisi merupakan tabung sinar katode. Percobaan tabung sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes (1875). Hasil eksperimennya yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode.

George Johnstone Stoney (1891) yang mengusulkan nama sinar katode disebut "elektron". Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengaruh elektron terhadap perbedaan sifat antara atom suatu unsur dengan atom  dalam unsur lainnya. Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katode. Hasil percobaan J.J. Thomson menunjukkan bahwa sinar katode dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom. 

Proton

    Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubanglubang dan diberi muatan listrik. Hasil eksprerimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melewati lubang pada katode. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut dengan proton.

Neutron

    Prediksi dari Rutherford memacu W. Bothe dan H. Becker (1930)  melakukan eksperimen penembakan partikel alfa pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi. Eksperimen ini dilanjutkan oleh James Chadwick (1932). Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron.

Inti Atom

    Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan lempeng tipis emas. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alfa yang ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan/menembus lempeng sehingga muncullah istilah inti atom. Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat radioaktif (1896).

Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral. Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapat diprediksi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.

 Dan berikut adalah video terkait materi tersebut, silahkan dilihat :))

https://youtu.be/IdgeLxNbRAE

Teori Atom Demokritus

    Konsep dasar atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus (orang Yunani)pada awal 460 Sebelum Masehi.Democritus mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika suatu materi dibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental yang disebut sebagai atom (Yunani: atomos = tidak terbagi). Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat).

 Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Demokritus

KELEBIIHAN

●        Merupakan model atom pertama kali

●        Membuka konsep atom yang akan menjadi patokan untuk model atom berikutnya

KEKURAGAN

●        Tanpa disertai percobaan atau hanya pengamatan semata

●        Definisi yang diberikan terlalu umum

Teori Atom Dalton

John Dalton tahun 1803 merumuskan teori atom sebagai berikut:

•       Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut atom.

•       Atom-atom penyusun unsur bersifat identik (sama dan sejenis).

•       Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.

•       Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih dengan perbandingan tetap dan tertentu.

•       Pada reaksi kimia terjadi penataulangan atom-atom yang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena pemisahan atom-atom dalam senyawa untuk kemudian bergabung kembali membentuk senyawa baru.

 

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Dalton

KELEBIHAN

●        Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.

●        Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

●        Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

KEKURANGAN

●        Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi

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

●        Tidak dapat menjelaskan gaya gabung unsur-unsur. Misalnya, mengapa dalam pembentukan air (H₂O) satu atom oksigen mengikat dua atom hydrogen

Teori Atom Thomson

         Tahun 1897 Joseph Thomson berhasil membuktikan dengan tabung sinar katode bahwa sinar katode adalah berkas partikel yang bermuatan negatif (berkas elektron) yang ada pada setiap materi maka tahun 1898 J.J. Thomson membuat suatu teori atom.

        Menurut Thomson, atom berbentuk bulat di mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang berada di antara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti, maka Teori Atom Thomson juga sering dikenal Teori Atom Roti Kismis.

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Thomson

KELEBIHAN

●        Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Selain itu juga memastikan bahwa atom tersusun dari partikel yang bermuatan positif dan negatif untuk membentuk atom netral. Juga membuktikan bahwa elektron terdapat dalam semua unsur.

KEKURANGAN

●        Belum dapat menerangkan bagaimana susunan muatan positif dan jumlah elektron dalam bola.

Tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas yang dikemukakan oleh Rutherford.

Berikut adalah video percobaan yang telah dilakukan oleh Thomson https://youtu.be/Q3z4C4NNb88

Teori Atom Rutherford

        Pada tahun 1903 Philipp Lenard melalui percobaannya membuktikan bahwa teori atom Thomson yang menyatakan bahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atom adalah tidak benar. Hal ini mendorong Ernest Rutherford (1911) tertarik melanjutkan eksperimen Lenard. Dengan bantuan kedua muridnya Hans Geiger dan Ernest Marsden, Rutherford melakukan percobaan dengan hamburan sinar a.

Rumusan Teori Rutherford :

- Atom tersusun dari

- Inti atom yang bermuatan positif.

- Elektron-elektron yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti.

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

- Sebagian besar volume 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.

- Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti, sedangkan atom bersifat netral.

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Rutherford

Kelebihan Model Atom Rutherford : 

Mampu membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan electron yang mengelilingi inti dan satu sama lain terpisah oleh ruang hampa.

Dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas.

Mengemukakan keberadaan inti atom yang bermuatan postif dan merupakan pusat massa atom.

Kelemahan Model Atom Rutherford:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom

Tidak dapat menjelaskan bahwa atom bersifat stabil.

Teori atom Rutherford bertentangan dengan Hukum Fisika Maxwell. Jika partikel bermuatan negatif (elektron) bergerak mengelilingi partikel bermuatan berlawanan (inti atom bermuatan positif), maka akan mengalami percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik. Akibatnya energi elektron semakin berkurang. Jika demikian halnya maka lintasan elektron akan berupa spiral.

Pada suatu saat elektron tidak mampu mengimbangi gaya tarik inti dan akhirnya elektron jatuh ke inti. Sehingga atom tidak stabil padahal kenyataannya atom stabil.

Tidak dapat menjelaskan bahwa spektrum atom hidrogen berupa spectrum garis (diskrit/diskontinu)

Jika elektron berputar mengelilingi inti atom sambil memancarkan energi, maka lintasannya berbentuk spiral. Ini berarti spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berupa spektrum pita (kontinu) padahal kenyataannya dengan spectrometer atom hydrogen menunjukkan spectrum garis.

 Berikut adalah videonya https://youtu.be/3jPwIkj4V2E

Teori Atom Bhor

Pada tahun 1913, seorang ilmuwan dari Denmark yang bernama Niels Henrik David bohr (1885-1962) menyempurnakan model atom Rutherford.

Model atom Bohr tersebut dapat dianalogkan seperti sebuah tata surya mini. Pada tata surya, planet-planet beredar mengelilingi matahari. Pada atom, electron-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.

Postulat Bhor

Elektron-elektron dalam atom hanya dapat melintasi lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit-kulit atau tingkat-tingkat energi, yaitu lintasan di mana elektron berada pada keadaan stationer, artinya tidak memancarkan energi.

Kedudukan elektron dalam kulit-kulit, tingkat-tingkat energi dapat disamakan dengan kedudukan seseorang yang berada pada anak-anak tangga. Seseorang hanya dapat berada pada anak tangga pertama, kedua, ketiga, dan seterusnya, tetapi ia tidak mungkin berada di antara anak tangga-anak tangga tersebut.

Elektron dapat beralih dari satu tingkat energi ke tingkat energi lain disertai perubahan energi. Besarnya perubahan energi sesuai dengan persamaan Planck, ∆E=hv.

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Bhor

KELEBIHAN

●        Mampu membuktikan adanya lintasan elektron untuk atom hydrogen.

●        Menjawab kelemahan dalam model atom Rutherford dengan mengaplikasikan teori kuantum.

KEKURANGAN

●        Hanya mampu menjelaskan spektrum atom hydrogen tetapi tidak mampu menjelaskan spectrum atom yang lebih kompleks (dengan jumlah electron yang lebih banyak).

●     Orbit/kulit elektron mengelilingi inti atom bukan berbentuk lingkaran melainkan berbentuk elips.

Teori Atom Mekanika Kuantum

Model atom mekanika kuantum didasarkan pada:

            elektron bersifat gelombang dan partikel, oleh Louis de Broglie (1923), persamaan gelombang elektron dalam atom, oleh Erwin Schrodinger; (1926), asas ketidakpastian, oleh Werner Heisenberg (1927).

                    Menurut teori atom mekanika kuantum, elektron tidak bergerak pada lintasan tertentu Berdasarkan hal tersebut maka model atom mekanika kuantum adalah sebagai berikut:

                   Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton dan neutron, dan electron-elektron mengelilingi inti atom berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk kulit atom, hal ini disebut dengan konsep orbital.

              Dengan memadukan asas ketidakpastian dari Werner Heisenberg dan mekanika gelombang dari Louis de Broglie, Erwin Schrodinger merumuskan konsep orbital sebagai suatu ruang tempat peluang elektron dapat ditemukan. Kedudukan elektron pada orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum. 

                Keunggulan teori atom mekanika kuantum dapat menjelaskan materi berskala mikro seperti elektron dalam atom sehingga penyusunan (keberadaan) elektron dalam atom dapat digambarkan melalui penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital.

Secara garis besar perjalanan perkembangan atom dapat dituliskan sebagai berikut

Teori atom Demokritus : pada awal 460 SM

Teori atom Dalton :pada tahun 1803 

Teori atom Thomson : pada tahun 1897

Teori atom Rutherford :pada tahun 1903

Teori atom Bhor : pada tahun 1913

Teori Mekanika Kuantum : sekitar tahun 1923

DAFTAR PUSTAKA

Anifah.S, Arifatun. 2009. Kimia: Mengkaji Fenomena Alam Untuk Kelas X SMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Harnanto, Ari. 2009. Kimia 1: Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. 

Rahayu, Iman. 2009. Praktis Belajar Kimia 1: Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. 

Utami, Budi. 2009. Kimia untuk SMA dan MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.