Seperti yang kita ketahui bahwa dalam kehidupan manusia tidak terlepas dari yang namanya materi bahkan diri kita senidiri merupakan materi. Jika suatu materi dipotong dan terus dipotong maka diperoleh bagian terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Dari pengamatan tersebut lahirlah istilah atom.
Istilah atom berasal dari bahasa yunani, atomos, yang berarti tidak dapat dipotong atau sesuatu yang tidak dapat dibagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi lagi diajukan oleh para filsuf India dan Yunani dan pertama kali dikenalkan oleh Demokritus. Namun pandangan ini mendapat tantangan dari beberapa ilmuwan karena tidak didukung oleh eksperimen-eksperimen yang meyakinkan dan berbeda dengan pandangan klasik yang mengatakan materi yang ada di bumi dibentuk atas empat unsur yaitu tanah, air, api dan udara.
Pandangan mengenai atom sempat memudar selama berabad-abat hingga pada abad ke-17 keberadaan atom kembali dimunculkan di Eropa yang didukung oleh Isaac Newton. Isaac Newton adalah fisikawan Inggris dan merupakan ilmuwan yang sangat berpengaruh sepanjang sejarah sains, bahkan dikatakan sebagai bapak ilmu fisika klasik. Istilah atom kembali lahir ketika para ilmuwan mengalami kendala ketika menjelaskan sifat-sifat dari gas. Misalnya angin walaupun tidak terlihat tapi kita dapat merasakannya. Pada abad ke-18 keberadaan atom makin diperkuat ketika Lavoisier dan Prouts berhasil menetapkan hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap.
Teori Atom John Dalton
Berdasarkan hukum kekekalan massa atau hukum Lavoisier dan hukum perbandingan tetap atau hukum Prouts pada tahun 1803, John Dalton seorang guru SMU di Manchester-Inggris dalam buku karangannya yang berjudul New System of Chemical Philosophy mengemukakan pendapatnya mengenai atom.
Teori atom Dalton menjadi terkenal karena berhasil merbangkitkan kembali istilah atom yang telah memudar sehingga teori atom Dalton dianggap sebagai awal perkembangan ilmu kimia modern.
Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom yang dikenal sebagai postulat atom Dalton sebagai berikut:
1) Atom merupakan partikel terkecil seperti bola pejal yang tidak dapat bagi dan digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal yang sangat kecil.
2) Atom tidak dapat diuraikan, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.
3) Atom suatu unsur sama memiliki sifat dan massa yang sama tetapi berbeda dengan atom unsur lain.
4) Senyawa terbentuk jika atom bergabung satu sama lain dengan perbandingan yang sederhana.
Kelemahan postulat atom Dalton yaitu:
1) Tidak dapat menerangkan suatu larutan atau materi yang dapat menghantarkan listrik. Jika atom berbentuk seperti bola pejal bagaimana dapat menghantarkan arus listrik, padahal listrik adalah elektron yang bergerak.
2) Dari postulat yang pertama, teori tentang atom adalah bagian terkecil dari unsur dan tidak dapat dibagi lagi, ternyata dalam atom partikel subatom berupa proton, elektron dan neutron.
3) Dari postulat yang kedua, ternyata dengan penembakan atom dengan partikel subatomik dalam reaksi fisi atau pembelahan inti, suatu atom unsur dapat dapat dipecah, diciptakan dan dimusnahkan.
4) Pada postulat yang ketiga, atom unsur yang sama ternyata dapat mempunyai massa yang berbeda yang disebut isotop.
5) Postulat yang ke empat, pernyataan tersebut ternyata hanya berlaku untuk sebagian besar senyawa anorganik sedangkan untuk beberapa senyawa organik bergabung dalam perbandingan rumit.
Teori Atom J. J. Thomson
Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom Dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa: atom menyerupai sebuah bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif yang dikenal sebagai elektron.
Menurut Thomson, elektron tersebar secara merata di dalam atom yang dianggap sebagai suatu bola pejal yang bermuatan positif. Elektron yang tersebar tersebut berjumlah sama dengan muatan positif sehingga satu atom bersifat netral. Thomson mengusulkan model atom seperti roti kismis dengan roti sebagai muatan positif dan kismis sebagai elektron yang tersebar merata. Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
Teori Atom Rutherford
Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian lebih lanjut mengenai atom. Dalam percobaannya, Rutherford menggunakan lempengan logam yang sangat tipis dan ditembaki menggunakan sinar alfa (α). Sinar alfa meruapakan radiasi partikel inti helium dan bermuatan positif (+2) dan memiliki massa 4 sma.
Dari percobaan penembakan lempengan emas menggunakan sinar alfa ternyata sebagian besar sinar alfa diteruskan atau menembus lempengan logam tanpa penyimpangan, sebagian kecil sinar alfa dipantulkan dan sebagian lagi dibelokan.
Dari eksperimen tersebut Rutherford menyimpulkan:
1) Sebagian besar sinar alfa yang dipantulkan karena di dalam atom sebagian besar merupakan ruang kosong atau proton dan elektron yang berada di dalam atom tidak tersusun secara rapat.
2) Sifar alfa yang dibelokan karena partikel alfa yang mendekati inti atom mengalami gaya tolak inti.
3) Sinar alfa yang dipantulkan karena pada inti atom bermuatan positif yang berbentuk pejal dan ukurannya sangat kecil namun memiliki massa yang besar. Hal ini terbukti bahwa massa atom emas 197 sma sedangkan massa sinar alfa 4 sma.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, Rorherford menyarankan model atom sebagai berikut:
v Atom terdiri dari inti atom yang bertindak sebagai pusat muatan positif dan dikelilingi oleh elektron berbentuk elips seperti planet dalam tata surya.
v Atom bersifat netral, karena jumlah elektron yang mengelilingi inti atom jumlahnya sama dengan muatan positif pada inti atom.
Kelemahan model atom Rorherford yaitu apabila ditinjau dari teori Maxwell (fisika klasik), jika elektron mengitari inti seperti planet dalam tata surya maka lama-kelamaan elektron akan jatuh secara spiral menuju inti atom akibat elektron kehilangan energi yang dikeluarkan dalam bentuk radiasi elektromagnetik.
Teori Atom Niels Bohr
Pada tahun 1913 fisikawan Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori maxwell, fisika klasik dan teori kuantum dari Planck. Model atom bohr adalah sebagai berikut:
2) Elektron yang mengelilingi atom berada pada garis-garis lingkaran dengan tingkat energi atau kulit yang berbeda. Pada keadaan normal tanpa pengaruh dari luar, elektron menempati tingkat energi terendah yang disebut tingkat dasar (ground state). Energi yang dimiliki elektron pada keadaan dasar relatif rendah apabila dibandingkan dengan keadaan yang lebih tinggi. Jumlah elektron yang menempati setiap tingkat energi dikaji pada topik konfigurasi elektron.
3) Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika elektron menyerap sejumlah energi. Perpindahan elektron ini terjadi dari kulit yang lebih rendah ke kulit yang lebih tinggi disebut eksitasi elektron. Sebaliknya, elektron yang telah tereksitasi dapat kembali lintasan stasioner yang lebih lebih rendah maka akan disertai pelepasan sejumlah energi. Energi yang dilepaskan dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu yang dapat diamati dalam bentuk sinar tampak. Pada peralihan elektron ini energi yang terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
Kelemahan model atom Neils Bohr:
1) Hanya dapat menjelaskan spektrum dari atom hidrogen dan helium yang terionisasi satu kali tetapi tidak dapat menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.
2) Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron hanya boleh berada pada tingkat energi tertentu.
Teori Atom Modern
Model atom modern disebut juga teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang merupakan model atom yang dikembangkan oleh 3 ahli yaitu Louis Victor de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger. Istilah mekanika kuantum merujuk kepada sifat elektron yang mempunyai energi tertentu, sedangkan mekanika gelombang merujuk ke sifat elektron yang bergerak bagaikan gelombang.
Louis Victor de Broglie (1892-1987) mengatakan bahwa tidak hanya cahaya yang memperlihatkan sifat sebagai gelombang, tetapi partikel-partikel kecilpun pada keadaan tertentu dapat memperlihatkan sifat sebagai gelombang. Dari hal ini Broglie mengemukakan bahwa elektron mempunyai sifat sebagai materi dan sebagai gelombang yang dikenal dengan dualisme sifat elektron.
Werner Heisenberg (1901-1976) mengemukakan azas ketidakpastian atau ketidaktentuan dari elektron, yakni ketidak pastian menentukan secara cermat kedudukan suatu elektron. Kedudukan elektron kemungkinan besar hanya dapat ditemukan dalam ruang-ruang tertentu dari suatu atom. Ruang-ruang tersebut disebut orbital.
Erwin Schrodinger (1887-1961) berhasil menyusun suatu persamaan yang menghubungkan sifat-sifat gelombang dengan energi elektron, persamaan tersebut disebut persamaan Schrodinger. Dari persamaan Schrodinger kedukan elektron dalam suatu atom dapat ditentukan.
Model Atom Modern
Teori atom modern dan teori atom Neils Bohr memiliki persamaan dalam hal tingkat energi atau kulit atom tetapi berbeda dalam hal bentuk lintasan atau orbit elektron. Dalam teori atom modern kedudukan elektron tidak dapat ditentukan secara pasti. Orbital merupakan ruang dalam atom kemungkinan besar ditemukan elektron.
Semua atom tersusun dari partikel-partikel subatom yang sama dan yang membedakan satu atom dengan atom yang lain adalah jumlah atau banyaknya partikel subatom yang dimiliki. Partikel-partikel subatom tersebut yaitu proton, elektron dan netron.
Proton dan neutron terdapat pada inti atom (nukleus) sedangkan elektron bergerak mengelilingi inti atom. Elektron yang bergerak mengitari inti atom berada pada tingkat energi tertentu yang disebut kulit atom.
Kulit atom terbagi menjadi subkulit-subkulit atom dan di dalam subkulit terdapat orbital. Setiap subkulit diberi simbol s, p, d, dan f dengan jumlah ruang atau orbital yang berlainan. Subkulit dengan orbital yang berbeda memiliki energi yang berbeda, sebaliknya subkulit yang memiliki orbital yang sama memiliki energi yang sama. Seperti halnya kulit K subkulit s memiliki energi yang lebih rendah dan lebih dekat ke inti atom jika dibandingkan dengan subkulit p, d dan f.
Kumpulan proton dan neutron yang terdapat pada inti atom disebut nukleon. Di dalam atom proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan (netral) kecuali hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron dan elektron bermuatan negatif. Di dalam atom jumlah elektron sama dengan jumlah proton sehingga secara keseluruhan atom bersifat netral. Sebenarnya selain proton, neutron dan elektron masih terdapat partikel-partikel subatom lain yaitu quark dan meson.
Berdasarkan penelitian lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan massa proton dan neutron yang hampir sama. Sedangkan massa elektron sekitar 1840 kali lebih kecil dari massa proton atau neutron.
Keberadaan suatu atom tidak tampak oleh mata, yang tampak merupakan kumpulan yang tak terpisahkan dari satu atau beberapa atom hingga terbentuk molekul atau ion. Oleh sebab itu materi yang dilihat dalam kehipan sehari merupakan kumpulan-kumpulan yang tak terpisahkan dari molekul-molekul atau ion-ion.
0 komentar:
Posting Komentar