Perkembangan Teori Atom

Perkembangan teori Atom

             Sekitar 2,5 anad lalu, ahli filsafat Yunani Leucippus berpendapat bahwa materi tersusun daributiran-butiran kecil. Pendapat ini dikembangkan oleh Democritus, muridnya, bahwa materi tersusun oleh partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Partikel ini disebut atom. Konsep atom tersebut masih berupa pemikiran filosofis dan tidak didukung oleh bukti atau belum teruji sehingga belum memberi arti yang cukup di bidang keilmuan. Baru setelah perumusan hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap, yang merupakan hasil pengamatan terhadap suatu reaksi kimia, konsep atom mulai dipikirkan lagi oleh seorang ahli kimia Inggris bernama John Dalton pada abad ke-18.

1.        Teori Atom Dalton

          John Dalton (1766-1844) berpendapat bahwa konsep atom Democritus benar karena tidak bertentangan dengan hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Berdasarkan pemikiran tersebut, di tahun 1803 Dalton merumuskan teori atomnya sebagai berikut:

a.         Materi tersusun dari partikel-partikel terkecil yang disebut atom.

b.         Unsur adalah materi yang tersusun dari atom-atom sejenis dengan massa dan sifat yang sama.

c.         Unsur yang berbeda mempunyai atom-atom dengan massa dan sifat yang berbeda.

d.         Senyawa adalah materi yang tersusun dari setidaknya 2 jenis atom dari unsur-unsur yang berbeda, dengan perbandingan tetap dan tertentu. Dalam senyawa, atom-atom tersebut berikatan melalui ikatan antarmolekul.

e.         Atom tidak dapat dipisahkan. Reaksi kimia hanyalah penataatn ualng atom-atom yang bereaksi.

Dalam perkembangannya, tidak semua isi teori atom Dalton adalah benar. Perkembangan atom menyebutkan bahwa atom ternyata masih dapat dibagi lagi menjadi partikel-partikel yang lebih kecilyang disebut dengan partikel-partikel subatomik. Hal ini berkat penemuan metode elektrolisis yang dapat mengurai senyawa stabil menjadi atom-atom bermuatan dengan bantuan arus listrik. Fakta bahwa atom dapat mengandung muatan listrik mendorong ilmuwan memikirkan kembali tentang gambaran struktur atom, yakni keberadaan partikel subatomik dalam atom.

2.        Teori Atom Thomson

Setelah penemuan elektron, maka teori Dalton yang mengatakan bahwa atom adalah partikel yang tak terbagi, tidak dapat diterima lagi. Pada tahun 1900, J.J. Thomson, mengajukan model atom yang menyerupai rotikismis. Menurut Thomson, atom terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis. Secara keseluruhan, atom bersifat netral.

 

3.        Teori Atom Rutherford

         Adanya partikel alfa yang terpantul pada penembakan lempeng emas tipis dengan sinar alfa mengejutkan Rutherford. Partikel alfa yang terpantul itu pastilah telah menabrak sesuatu yang sangat padat dalam atom. Fakta ini tidak sesuai dengan model yang dikemukakan oleh J.J.Thomson di manaatom digambarkan bersifat homogen pada seluruh bagiannya (tidak mengindikasikan adanya bagian yang lebih padat).

         Pada tahun 1911, Rutherford dapat menjelaskan penghamburan sinar alfa dengan mengajukan gagasan tentang inti atom. Menurut Rutherford, sebagian besar dari massa dan muatan positif atom terkonsentrasi pada bagian pusat atom yang selanjutnya disebut inti atom. Elektron beredar mengelilingi inti pada jarak yang relatif sangat jauh. Lintasan elektron tersebut di sebut kulit atom. Jarakdari inti hingga kulit atom di sebut jar-jari atom. Ukuran jari-jari atom adalah sekitar 10^-8 cm, sedangkan jari-jari inti atom adalah sekitar 10^-13 cm. Jadi, sebagian besar dari atom merupakan ruang hampa. Bila diameter inti diibaratkan 1 cm, maka penampang atom ibarat lapangan bulat dengan diameter 1 km.

Dengan model atom seperti itu, penghamburan sinar alfa oleh lempeng emas tipis dapat dijelaskan sebagai berikut.

a.       Sebagian besar partikel sinar alfa dapat tembus karena melalui daerah hampa.

b.      Partikel alfa yang mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

c.    Partikel alfa yang menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat pejal.

4.        Teori Atom Niels Bohr dan Teori Atom Modern

         Salah satu kelemahan teori atom Rutherford adalah bahwa teorinya tidak menjelaskan mengapa elektron tidak tersedot dan jatuh ke intinya. Menurut hukum fisika klasik, gerakan elektron mengitari inti akan disertai pemancaran energi berupa radiasi elektromagnet. Jika demikian, maka energi elektron akan semakin berkurang sehingga gerakannya akan melambat. Sementara, jika gerakan elektron melambat, maka lintasannya akan berbentuk spiral dan akhirnya akan jatuh ke inti atom.

Pada tahun 1913, berdasarkan analisis spektrum atom, Niels Bohr mengajukan model atom sebagai berikut.

a.       Dalam atom terdapat lintasan-lintasan tertentu tempat elektron dapat mengorbit inti tanpa disertai pemancaran atau penyerapan energi. Lintasan itu yang disebut juga kulit atom, adalah orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu.

b.      Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan yang diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada di antara dua lintasan. Lintasan yang akan ditempati oleh elektron bergantung pada energinya. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat tinggi energi terendah. Keadaan seperti itu disebut tingkat dasar (ground state).

c.       Elektron dapat berpindah dari satu kulit ke kulit lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah tertentu energi. Perpindahan elektron ke kulit lebih luar akan disertai penyerapan energi. Sebaliknya, perpindahan elektron ke kulit lebih dalam akan disertai pelepasan energi.

Model atom Niels Bohr dapat menjelaskan kelemahan dari teori atom Rutherford. Namun, pada perkembangan selanjutnya diketahui bahwa gerakan elektron menyerupai gelombang. Oleh karena itu, posisinya tidak dapat ditentukan dengan pasti. Jadi, orbit elektron yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu tidak dapat diterima. Namun model ini sendiri pun memiliki kelemahan, yaitu:

a.       Model atom Bohr hanya dapat menjelaskan spektrum hidrogen secara akurat tetapi gagal menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks.

b.      Asumsi bahwa elektron mengelilingi inti dalam orbit melingkar tidak sepenuhnya benar karena orbit yang berbentuk elips dimungkinkan.

c.       Model atom Borh tidak dapat menjelaskan adanya garis-garis halus pada spektrum atom hidrogen. Hal ini dikarenakan Bohr menganggap elektron hanya sebagai partikel. 

Pada tahun 1927, Erwin Scrodinger, seorang ilmuwan dari Autria, mengemukakan bahwa teori atom yang disebut teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang. Teori tersebut dapat diterima para ahli hingga sekarang.

Teori atom mekanika kuantum mempunyai persamaan dengan teori atom Niels Bohr dalam hal tingkat-tingkat energi atau kulit-kulit atom, tetapi berbeda dalam hal bentuk lintasan atau orbit tersebut. Dalam teori atom mekanika kuantum, posisi elektron adalah tidak pasti. Hal yang dapat ditentukan mengenai keberadaan elektron di dalam atom adalah daerah dengan peluang terbesar untuk menemukan elektron tersebut. Daerah dengan peluang terbesar itu disebut orbital.