Teori Tentang Atom

Ø Teori tentang Atom

Teori atom dibuat untuk memudahkan dalam mempelajari sifat atom. Teori atom tidak muncul seketika, tetapi selalu ada penyempurnaan seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan. Pada 500 tahun sebelum masehi, Democritus, seorang filusif asal yunani mengungkapkan bahwa setiap materi mengandung bagian yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi bagi lagi ( undivisible part ) yang disebut atom. Pandangan Democritus tentang atom ( atomos = tak dapat dibagi ) bertentangan dengan Aristoteles dan Plato. Aristoteles dan Plato berpendapat bahwa materi bersifat kontinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga). Aristoteles lebih menyetujui teori Empedokles, yaitu materi tersusun atas api, air tanah dan udara. Meskipun begitu teori atom democritus dipercaya selama berabad abad. Ini adalah model atom democritus :

1. Teori Atom John Dalton

Setelah berabad abad teori tentang atom democritus dipercaya akhirnya pada abad ke-18 eksperimem membuktikan kebenaran teori atom democritus. Eksperimen yang dibuktikan oleh investigasi para scientis mendukung teori atom democritus dan memberi penjelasan yang baik tentang senyawa kimia. Eksperimen itu dilakukan oleh John Dalton, seorang guru kimia dan ilmuwan asal inggris. Tepatnya pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi. John Dalton mengajukan beberapa postulat antara lain :1.    Materi tersusun atas bagian yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi bagi lagi yaitu atom (Elements are composed of extremely small particles called atoms)2.   Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda (All atoms of a given element are identical, having the same size, mass, and chemical properties. The atoms of one element are different from the atoms of all other elements.)3.   Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen (Compounds are composed of atoms of more than one element. In any compound, the ratio of the numbers of atoms of any two of the elements present is either an integer or a simple fraction.)4.   Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. (A chemical reaction involves only the separation, combination, or rearrangement of atoms; it does not result in their creation or destruction.)Penjelasan mengenai postulat tersebut adalah postulat pertama mempertegas pendapat Democritus yang menyatakan jika suatu materi terus dibagi maka suatu saat akan sampai pada suatu partikel yang tidak dapat dibagi lagi. Partikel tersebut disebut atom.Postulat kedua mengacu pada gagasan baru Dalton. Menurut Dalton, atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur itu. (pendapat yang merupakan kelemahan Dalton karena tidak sesuai dengan kenyataan )Postulat ketiga didasarkan pada hukum kekekalan massa dari Lavoiser sedangkan postulat ke empat adalah konsep molekul yaitu antar atom dapat bergabung membentuk seuah molekul. Atom yang bergabung dapat sejenis atau tidak sejenis. Penggabungan atom sejenis dinamakan molekul unsur dan penggabungan atom tak sejenis membentuk senyawa.Semua postulat itu telah membuka era baru pandangan tentang atom. Dan teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa, Massa zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa zat-zat hasil reaksi, (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap, Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap , (hukum Prouts). Dari dasar itulah Dalton juga mengemukakan teori tentang stoikiometri reaksi. Hukum Dalton ini lebih dikenal dengan hukum perbandingan berganda tetap. Dalton mengemukakan bahwa jika 2 atom dapat membentuk lebih dari 1 senyawa maka perbandingan masa salah satu atom merupakan perbandingan angka yang sederhan (if two elements can combine to form more than one compound, the masses of one element that combine with a fi xed mass of the other element are in ratios of small whole numbers). Namun, Teori Dalton memiliki kelemahan yaitu Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik. Selain itu, Teori dalton tidak dapat menjelaskan cara atom berikatan dengan atom lain dan tidak dapat menjelaskan mengapa unsur lain berbeda dengan unsur lain.Dalton menggambarkan model atom sebagai bola pejal. Seperti gambar berikut ini:

2. Teori Atom J. J. Thomson

Teori atomThomson didasarkan atas eksperimennya yang berhasil menemukan elektron. Thomson merasa perlu membuat teori atom karena untuk  menyempurnakan teori atom dalton yang tidak mampu menjelaskan gejala kelistrikan pada atom.Berdasarkan 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 positif untuk 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 roti kismis dimana elektron tersebar merata pada seluruh bagian atom dan atom tersebut memiliki bagian muatan positif didalamnya. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

Teori atom Thomson memiliki Kelemahan yaitu tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut serta tidak mampu menjelaskan keberadaan inti atom.

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. Ada partikel yang dipantulkan itu sangat mengejutkan Rutherford. Rutherford berkata kejadian ini bagai kamu menembak sebuah peluru kearah tembok ada dan peluru itu ada yang dipantulkan ada yang dibelokkan dan ada yang tembus. Sangat aneh tapi itulah yang terjadi kata rutherford.
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. Namun, teori ini memiliki kelemahan yaitu tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Rutherford tidak bisa menjelaskan hukum fisika klasik dimana elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti. Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom. Selain itu, Rutherford juga tidak dapat menjelaskanElektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil dan tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut:

4. Teori Atom Bohr

Pada 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. Namun, teori ini memiliki kelemahan yaitu model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak. tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack serta tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom

5. 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.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.

Ø  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.