TEORI ATOM

Author : farid qimiya

Publish : 09-07-2011 10:54:54

PERKEMBANGAN TEORI ATOM dan STRUKTUR ATOM A. PERKEMBANGAN TEORI ATOM Dari zaman yunani kuno hingga sekarang, model dan teori atom terus berkembang. Melalui model danteori atom, kita dapat mengetahui struktur suatu atom. Perkembangan tersebut tidak dapat dilepaskan dariupaya para ilmuwan diantaranya Democritus, John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford, James Chadwick,Robert A Milikan, Niels Bohr, Schrodinger, de Broglie dan Heisenberg.1. Teori Atom Democritus (460 SM–370 SM)Democritus mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika suatu materidibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental yang disebut sebagai atom(Yunanu: atomos = tidak terbagi). Pendapat ini ditolak oleh Aristoteles (384–322 SM), yangberpendapat 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. Sekitartahun 1592 - 1655 Gasendi mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat. 2. Teori Atom Dalton (1803)John Dalton mengungkapkan bahwa :a. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.b.Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah, diciptakan ataupun dimusnahkan.c. Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama.d.Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang berbeda memiliki sifat yangberbeda.e. Reaksi kimia terjadi karena adanya penggabungan dan pemisahan atom-atom.f. Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang bergabung sama akan terbentukmolekul unsur, sedangkan bila atom-atom yang bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyawa. Kelemahan teori atom Dalton:Pada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut,antara lain :a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.b.Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.c.

Model atom Dalton

Page 1

TEORI ATOM

Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain. Kelemahan –kelemahan tersebut dapat dijelaskan setelah ditemukan beberapa partikel penyusun atom,seperti elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson tahun 1900, penemuan partikel proton oleh Goldsteintahun 1886. Teori atom dalton :

Sesuai dengan hukum Kekekalan Massa dari Lavoisier Sesuai dengan hukum Perbandingan Tetap dari Proust

3. Teori Atom ThomsonBerdasarkan percobaan tentang hantaran listrik melalui tabung hampa / tabung pengawan muatan (dischargetube) atau tabung sinar katode. Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Padatekanan cukup rendah dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam tabung akan berpijardengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas dalam tabung (gas neon berwarna merah, gas natriumberwarna kuning). Jika tekanan gas dikurangi, maka daerah didepan katode akan menjadi gelap. Daerah gelapini akan bertambah jika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya seluruh tabung menjadi gelap,tetapi bagian tabung didepan katode berpendar dengan warna kehijauan. Melalui percobaan dapat ditunjukkanbahwa perpendaran tersebut disebabkan oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menujuanode. Oleh karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan tabung katodaini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom, hal ini dibuktikan dengandibelokkan sinar katoda ke arah kutub positif dalam medan listrik. Oleh Thomson partikel ini dinamakanelektron.

Page 2

TEORI ATOM

Keterangan:a. Jika hanya ada medan listrik, berkas sinar katode dibelokkan ke atas (titik 1)b. Jika hanya medan magnet, berkas sinar katode dibelokkan ke bawah (titik 2)c. Jika tidak ada medan listrik dan medan magnet, sinar katode bergerak lurus (titik 3)

Pembelokkan sinar katoda oleh medan listrikSelanjutnya Thomson menghitung dan membandingkan nilai muatan partikel (e) dan massa (m), kemudianThomson memperoleh nilai perbandingan e/m sebagai :

e/m = 1,76 x 108 C/g

Page 3

TEORI ATOM

Besarnya muatan dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrews Milikan (1908) melalui percobaan tetesminyak Milikan seperti gambar Diagram percobaan tetes minyak MilikanPercobaan tetes minyak dilakukan sebagai berikut:

Dengan menggunakan alat penyemprot, minyak disemprotkan sehingga membentuk tetesan-tetesan kecil. Sebagian tetes minyak akan melewati lubang pada pelat atas dan jatuh karena tarikan gravitasi.Dengan menggunakan teropong, diameter tetes minyak dapat ditentukan, sehingga massa tetes minyakdapat diketahui.Radiasi sinar X akan mengionkan gas di dalam silinder. Ionisasi akan menghasilkan elektron. Elektrontersebut akan melekat pada tetes minyak, sehingga tetes-tetes minyak menjadi bermuatan listrik negatif.Ada yang menyerap satu, dua atau lebih elektron. Jika pelat logam tidak diberi beda potensial, tetes-tetes minyak tetap jatuh karena pengaruh gravitasi.Jika pelat logam diberi beda potensial dengan pelat bawah sebagai kutub negatif maka tetes minyakyang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik. Sesuai dengan hukum Coulomb, tetes minyakyang mengikat lebih banyak elektron akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak dapat diamati menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes minyak dibuat mengambang. Dalamkedaan seperti itu berarti gaya tarik gravitasi sama dengan gaya tolak listrik.Dengan mengetahui massa tetes minyak dan beda potensial yang digunakan, maka muatan tetes minyakdapat ditentukan.

Melalui percobaan tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu merupakankelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 coulomb. Milikan menyimpulkan bahwa muatantersebut adalah muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi karena satu tetesan dapatmengikat 1, 2, 3, atau lebih elektron.Muatan e = 1,602 x10-19 coulombDengan mengetahui besarnya muatan elektron, harga massa elektron dapat dihitung. Bagaimana caranya?Pertama, masukkan harga muatan elektron ke dalam persamaan angka banding e/m yang ditemukan Thomson.

Page 4

TEORI ATOM

e/m = 1,76 x 108 C/g

Menurut hasil percobaan Milikan muatan e = 1,6x10-19 C, maka massa elektron (m) adalah:

= 0,00054859 sma

Page 5

TEORI ATOM

Jadi massa elektron hasil perhitungan adalah 9,10x10-28 gram atau 0,00054859 sma. Massa 1 proton = 1,672 x 10-24 gram = 1 smaMassa 1 neutron = 1,675 x 10-24 gram = 1 sma Thomson mengemukakan teori tentang atom yaitu atom merupakan bola yang bermuatan positif dan tersebarelektron yang bermuatan listrik negatif. Thomson mengajukan model atom seperti roti kismis, kismisnyabagaikan elektron atau seperti buah jambu biji yang dikupas dagingnya, biji jambu ibarat elektron dalam bolapejal yang bermuatan positif.

Model Atom ThomsonKelebihan :

Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang disebut partikel subatomik.Dapat menerangkan sifat listrik atom

Kelemahan :

Letak elektron yang acak dalam atom, tidak dapat menjelaskan dinamika reaksi kimia yang terjadi antar atom.Model atom Thomson dimana atom digambarkan sebagai bola padat yang homogen, tidak sesuai denganpercobaan penembakan partikel alfa pada lempeng logam. Tidak dapat menerangkan fenomena penghamburansinar alfa pada lempeng tipis emas.

Penemuan partikel positif oleh Goldstein.Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katoda, yang diberilubang-lubang dan diberi muatan listrik. E Goldstein menerangkan adanya berkas sinar yang berfluorisensipada permukaan tabung sinar katoda yang melaju lewat lubang-lubang dalam tabung dan bergerakmenujuujung laindari tabung yang bermuatan negatif. Artinya terdapat sinar bermuatan positif bergerak dalam tabung

Page 6

TEORI ATOM

tersebut. Percobaan Goldstein untuk mempelajari partikel positif Rurherford memodifikasi tabung sinar katoda dengan cara mengganti gas helium (sinar α) dengan gashidrogen. Penggantian gas hidrogen dengan gas lain menghasilkan sinar yang serupa dengan sinar terusanyang dihasilkan dari berbagai gas. Sinar yang dihasilkan selalu bermuatan positif yang besarnya merupakankelipatan dari 1,6 x10-19 C.Gas hidrogen merupakan sunsur terkecil dari gas-gas lainnya sehingga Rutherford menyimpulkan bahwamuatan partikel positif sama dengan muatan ion positif dari hidrogen, yaitu sebesar 1,6x10-19 C.Data dari percobaan menunjukkan bahwa angka banding e/m ion positif sama dengan 9,57x104 C/g, hargatersebut merupakan harga e/m terbesar dari berbagai macam gas yang diteliti.Dengan demikian, disimpulkan bahwa ion positif hidrogen merupakan partikel dasar bermuatan positif dandisebut proton. Massa proton dapat dihitung dari angka banding e/m dan muatan proton, yaitu:

Page 7

TEORI ATOM

Spektrometer massa ditemukan oleh Aston 1919, alat ini digunakan untuk menentukan massa atom ataumolekul. Prinsip kerja alat ini adalah pembelokan partikel bermuatan (ion) dalam medan magnet. Cara kerja :Sampel dalam bentuk gas mula-mula ditembaki dengan berkas elektronberenergi tinggi. Perlakuan inimenyebabkan atom atau molekul sampel mengalami ionisasi (melepas elektron sehingga menjadi ion positif).Ion-ion positif ini kemudian dipercepat oleh suatu beda potensial dan diarahkan ke dalam suatu medan magnetmelalui celah sempit. Dalam medan magnet, ion-ion tersebut akan mengalami pembelokan yang bergantungpada:1) Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar potensial listrik yang digunakan, makinbesar kecepatan ion dan makin kecil pembelokan.2) Kuat medan magnet, makin besarkuat medan magnet, makin besar pembelokan.3) massa partikel (ion), makin besar massa partikel, makin kecil pembelokan.4) Muatan partikel, makin besar muatan, makin besar pembelokan.Jika partikel dianggap hanya bermuatan +1, sementara potenisal listrik dan kuat medan magnet dibuat sama,maka besarnya pembelokan hanya bergantung pada massa partikel. Keluaran spektrometer masa dinamakanspektogram yang berisi informasi tentang

Page 8