ATOM (PART 1)

A. PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Perkembangan teori atom yang berawal dari konsep yang dikemukakan oleh Democritus yang mendefinisikan atom berasal dari bahasa Yunani, atomos (a = tidak, tomos = dibagi-bagi), yang artinya suatu zat yang tidak bisa dibagi lagi. Tetapi, pendapat Democritus tidak didasarkan pada eksperimen sehingga kurang kuat dan tidak bisa menjelaskan sifat kimia suatu materi.

Lalu berkembanglah teori atom John Dalton sampai teori atom modern yang dikemukakan oleh Heisenberg dan Schrodinger. Teori atom modern inilah yang masih dipakai sampai saat ini. Bagaimanakah perkembangan teori atom dari masa ke masa? Ulasan dibawah akan menjelaskan perkembangan teori atom dari bola pejal sampai ke teori atom modern.

Teori Atom John Dalton

Tokoh dari perkembangan teori atom yang pertama adalah John Dalton. Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom yang dikemukakan Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu

1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi.

2. Hukum susunan tetap (Hukum Prouts)
Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap.

Jika diilustrasikan dalam bentuk gambar, atom yang dikemukakan oleh Dalton berbentuk seperti bola pejal.

Gambar atom menurut John Dalton

Kesimpulan Teori Atom John Dalton:

1. Atom merupakan partikel terkecil dari suatu materi sehingga tidak dapat dibagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil.

2. Atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

3. Atom digambarkan seperti bola pejal sederhana dengan ukuran sangat kecil.

4. Penyusun unsur adalah atom-atom yang sama.

5. Penusun senyawa adalah atom-atom yang berbeda sesuai unsur penyusunnya.

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

Kelebihan Teori Atom Dalton

Mampu membangkitkan minat terhadap penelitian tentang model atom berikutnya.

Kelemahan Teori John Dalton

Tidak bisa mejelaskan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

Teori Atom J. J. Thomson

Perkembangan teori atom yang kedua dikemukakan oleh J. J Thomson. Penemuan tabung katode oleh William Crookers membantu J. J. Thomson dapat menemukan teori atom baru. Melalui tabung katode, J. J Thomson memastikan bahwa sinar katode merupakan partikel karena dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode.

Hasil dari percobaan ini membuktikan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan negatif (selanjutnya disebut elektron). Secara ringkas, Thomson menyimpulkan bahwa atom adalah bola padat bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Model atom Thomson digambarkan seperti kismis (elektron) yang berada pada roti (atom).

Gambar Teori Atom J. J Thomson

Kesimpulan Teori Atom J. J Thomson

Atom merupakan materi yang bermuatan positif dan didalamya tersebar elektron (partikel bermuatan negatif).

Kelebihan
Menjadi awal penemuan bahwa atom bukan partikel terkecil sehingga memberi jalan untuk teori-teori selanjutnya.

Kelemahan:
Thomson tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Teori Atom Rutherford

Teori atom Rutherford muncul berdasarkan eksperimen hamburan sinar alfa dari uranium. Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (α). Partikel alfa adalah partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus dan berdaya tembus besar, sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.

Awalnya, percobaan tersebut bertujuan menguji pendapat Thomson mengenai atom berupa bola pejal yang bermuatan negatif. Hasil dari percobaan Rutherford adalah hampir semua partikel alfa diteruskan. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.

Kemudian Rutherford mengusulkan model atom yang menyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom (bermuatan positif) yang sangat kecil dan dikelilingi oleh elektron (bermuatan negatif).

Gambar Teori Atom Rutherford

Kesimpulan Teori Atom Rutherford:

1. Atom bukan merupakan bola pejal.

2. Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif.

3. Inti Atom dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.

4. Di dalam inti atom juga terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Kelebihan
Mampu mengemukankan ide mengenai inti atom untuk pertama kalinya.

Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom (kestabilan atom) dan spektrum atom hidrogen yang merupakan spektrum garis. Elektron yang mengelilingi inti atom mengeluarkan energi sehingga ada pasti saat elektron dapat jatuh ke inti atom.

Teori Atom Bohr

Perkembangan teori atom terus berlanjut pada tahun 1913, Niels Bohr mengembagkan teori atom Rutherford menggunakan percobaan spektrum hidrogen. Percobaan 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.

Empat postulat hasil percobaan Niels Bohr

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

2. Elektron tidak memancarkan atau menyerap energi selama elektron berada dalam lintasan stasioner, sehingga energinya tetap.

3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain.

4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut.

Gambar Teori Atom Bohr

Kesimpulan Teori Atom Bohr

Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positi dan elektron-elektron yang mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu. Litasan-lintasan tersebut disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah terdapat pada kulit elektron yang terletak paling dalam. Sedangkan tingkat energi paling besar terletak pada kulit elektron paling luar. Semakin jauh dari inti atom (semakin besar nomor kulitnya) maka tingkat energinya akan semakin tinggi.

Kelebihan
Dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti atom dan spektrum atom hidrogen.

Kelemahan
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

Teori Atom Modern

Teori Atom modern dikenal juga dengan teori atom mekanika kuantum. Teori mekanika kuantum dikemukakakn oleh beberapa tokoh dimana teori satu sama lain saling berhubungan. Tokoh tersebut yaitu:

1. Louis de Broglie

De broglie mengemukakan bahwa materi (elektron) memiliki dualisme sifat sebagai partikel dan gelombang. Sifat elektron sebagai gelombang membuat posisi elektron tidak bisa dipastikan karena gerakan elektron seperti gelombang yaitu gerak yang acak.

2. Werner Heisenberg

Heisenberg mengemukakan asas ketidakpastian posisi elektron karena menghubungkan dengan pendapat de Broglie bahwa elektron bergerak acak seperti gelombang.

3. Erwin Schrodinger

Erwin Schrodinger melengkapi teori mekanika kuantum melalui suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang. Fungsi gelombang tersebut digunakan untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi. Schrodinger juga merumuskan bentuk dan tingkat energi orbital. Orbital merupakan daerah di sekitar inti dengan kemungkinan terbesar ditemukan elektron. Sehingga posisi elektron tidak dapat ditentukan dengan pasti.

Gambar Model Atom Modern

Kesimpulan Model Atom Mekanika Gelombang:

Elektron-elektron yang mengelilingi inti atom memiliki tingkat energi tertentu tetapi keberadaannya tidak dapat dipastikan. Posisi elektron dapat ditemukan padea orbital yaitu daerah kebolehjadian paling besar untuk menemukan elektron. Elektron menempati orbital yang dinyatakan dalam bilangan kuantum.

Gerakan elektron memiliki sifat gelombang. Gerak tersebut mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital.

B. STRUKTUR ATOM

Penemuan Elektron

J.J Thomson menemukan elektron. Thomson melakukan percobaan Sinar Katode.

Pembelokan sinar katode oleh medan listrik.

Keterangan :

C = katode

A = anode

E = lempeng kondensor bermuatan listrik

F = layar yang dapat berpendar (berfluoresensi)

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.

Sifat – sifat yang ada di Sinar katode:

· Merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode

· Merupakan radiasi partikel, terbukti bisa memutar kincir

· Bermuatan listrik negatif jadi dibelokkan ke kutub positif

· Bisa memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas

Muatan elektron ini ditemukan sama Robert Milikan lewat percobaan tetesan halus minyak seperti gambar berikut.

Diagram percobaan tetes minyak Milikan.

Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0, sehingga elektron dapat dilambangkan (⁰_-1e).

Penemuan Proton

Eungene Goldstein menemukan Proton dengan melakukan percobaan sinar katode yang udah dimodifikasi, yaitu memberi lubang (saluran) di tengah Katode.

Percobaan Goldstein untuk mempelajari partikel positif. [1]

Sifat – sifat Sinar Anode (sinar terusan):

Merupakan radiasi partikel (bisa memutar kincir)
Dalam medan listrik atau magnet dibelokkan ke kutub negatif, jadi merupakan radiasi bermuatan positif
Partikel sinar terusan tergantung pada jenis gas dalam tabung

Penemuan Neutron

James Chadwick menemukan Neutron melakukan percobaan dengan menembaki atom Berilium dengan sinar alfa. Neutron gak bermuatan.

Penemuan Inti Atom

Ernest Rutherford dengan 2 muridnya yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden dengan nama Eksperimen penghamburan sinar alpha. Inti atom tersusun atas proton dan neutron. Proton dan neutron disebut yaitu nukleon.

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.

Tabel Muatan dan Massa elektron, proton dan neutron

Partikel

Lambang

Penemu

Massa

Muatan

Coloumb

Elektron

Proton

Neutron

J.J Thomson

Rutherford

J. Chadwick

9,109 x 10^-31

1,673 x 10^-27

1,675 x 10^-27

-1

1,6 x 10^-19

Nomor Atom (Z)

Nomor atom suatu unsur sama dengan jumlah proton. Buat atom netral, jumlah proton = jumlah elektron.

No. Atom = Jumlah proton = Jumlah elektron

Contohnya: Atom Oksigen bernomor atom 8 jadi memiliki 8 proton dan 8 elektron.

Nomor Massa (A)

Nomor massa yaitu jumlah nukleon (proton dan neutron) yang ada di dalam inti atom.

No. Massa = Jumlah proton + Jumlah neutron

Contohnya: Atom natrium terdiri atas 11 proton dan 12 neutron, berarti nomor massa atom natrium = 11 + 12 = 23

Lambang Unsur (X)

Susunan suatu unsur netral bisa dinyatakan dengan lambang dibawah ini:

Dimana :

X = lambang unsur/notasi unsur

Z = nomor atom atau jumlah proton dalam inti (p) atau jumlah elektron yang mengelilingi inti

A= nomor massa atau jumlah proton + jumlah neutron (n)

n = neutron (n = A – Z)

Contoh:

Jumlah proton: 6

Jumlah elektron: 6

Jumlah neutron: 12 – 6 = 6

Isotop, isobar, isoton

1. Isotop

Isotop yaitu atom yang memiliki nomor atom (jumlah proton) sama, tetapi nomor massanya berbeda. Contohnya:

¹³₇N	¹⁴₇N	¹⁵₇N
p = 7	P = 7	p = 7
e = 7	e = 7	e = 7
n = 6	n = 7	n = 8

Contoh lain yang merupakan isotop

Unsur	Isotop
Hidrogen	₁¹H, ₁²H, ₁³H
Helium	₂³He, ₂⁴He,
Karbon	₆¹²C, ₆¹³C, ₆¹⁴C
Nitrogen	₇¹⁴N, ₇¹⁵H
Oksigen	₈¹⁶O, ₈¹⁷O, ₈¹⁸O

2. Isobar

Isobar yaitu atom-atom yang berbeda namun memiliki jumlah nomor massa yang sama. Contohnya:

¹³₆C dan ¹³₇N

Nomor massa C = 13

Nomor massa N = 13

Contoh lain yang merupakan isobar

Unsur	Isobar
Hidrogen dan Helium	₁³H dan ₂³He
Karbon dan Nitrogen	₆¹⁴C dan ₇¹⁴N
Natrium dan Magnesium	₁₁²⁴Na dan ₁₂²⁴Mg

3. Isoton

Isoton yaitu atom-atom yang berbeda namun memiliki jumlah neutron yang sama. Contohnya:

³¹₁₅O dan ³²₁₆N

Jumlah neutron O = 31-15 = 16

Jumlah neutron N = 31-16 = 16

Contoh lain yang merupakan isoton

Unsur	Isoton	Jumlah neutron
Hidrogen dan Helium	₁³H dan ₂⁴He	2
Karbon dan Nitrogen	₆¹³C dan ₇¹⁴N	7
Natrium dan Magnesium	₁₁²³Na dan ₁₂²⁴Mg	12

4. Isoelektron

Isoelektron merupakan atom-atom yang mempunyai jumlah elektron sama setelah melepas atau menangkap elektron. Contohnya:

²³₁₁Na+	¹⁹₉F^-
p = 11	p = 9
e = 11 – 1 = 10	e = 9 + 1 = 10
n = 23 – 11 = 12	n = 19 – 9 = 10

Jumlah elektron Na awalmula adalah 11 kemudian Na melepas satu elektron (tanda +) yang mengakibatkan jumlah elektron Na berkurang dari 11 menjadi 10.

Jumlah elektron F awalmula adalah 9 kemudian F menangkap satu elektron (tanda -) yang mengakibatkan jumlah elektron F bertambah dari 9 menjadi 10.

Sumber

https://idschool.net/sma/perkembangan-teori-atom/

https://materikimia.com/isotop-isoton-isobar-dan-isoelektron/

KIMIA SMA

Cari Blog Ini