1. Teori Atom John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya
tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum
kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum
prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi
akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan
Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu
senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan
pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
- Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
- Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu
unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang
berbeda
- Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan
bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom
hidrogen dan atom-atom oksigen
- Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau
penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat
diciptakan atau dimusnahkan.
Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:
Kelemahan:
Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.
2. Teori Atom J. J. Thomson
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
positifuntuk 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 jambu biji yang sudah
dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar
marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson
dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat
digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
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.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
- Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
- Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu
lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel
yang sangat kecil yang bermuatan positif.
- 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.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
4. Teori Atom Bohr
ada 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:
- 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.
- Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi
elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang
dipancarkan maupun diserap.
- 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.
- 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.
Kelemahan:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.
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.
Persamaan Schrodinger
x,y dan z
Y
m
ђ
E
V |
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial |
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.
Ciri khas model atom mekanika gelombang
-
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)
-
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga
bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam
bilangan kuantum tersebut)
-
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut
Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang
terbesar ditemukannya elektron.
