Teori atom menurut para ahli

tTeori atom Dalton (1808 M)

Berdasarkan berbagai penemuan pada masa itu, John Dalton merumuskan teori atom yang pertama sekitar tahun 1803-1807, yang kita kenal sebagai teori atom Dalton. Berikut adalah postulat-postulat dalam teori atom Dalton.

1.            Setiap unsur terdiri atas partikel yang sudah tak terbagi yang dinamai atom.

2.            Atom-atom dari suatu unsur adalah identik. Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat-sifat yang berbeda, teimasuk mempunyai massa yang berbeda.

3.            Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain, tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Reaksi kimia hanya merupakan penataan ulang atom- atom.

4.            Senyawa terbentuk ketika atom-atom dari dua jenis unsur atau lebih bergabung dengan perbandingan tertentu.

Kelemahan dari teori atom Dalton ini, di antaranya :

1.      Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.

2.      Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.

3.      Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain.

Kelebihan Atom Dalton

dapat menjelaskan dengan baik beberapa fakta eksperimen pada masa itu, di antaranya Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap dengan baik.

 Model Atom Rutherford

Pada tahun 1910, Ernest Rutherford bersama dua orang asistennya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui lebih banyak tentang susunan atom. Mereka menembaki lempeng emas yang sangat tipis dengan partikel sinar alfa berenergi tinggi.

Mereka menemukan bahwa sebagian besar partikel alfa dapat menembus lempeng emas tanpa pembelokkan berarti, seolah-olah lempeng emas itu tidak ada. Akan tetapi, kemudian mereka menemukan bahwa sebagian kecil dari partikel alfa mengalami pembelokan yang cukup besar, bahkan di antaranya dipantulkan.

Adanya partikel alfa yang terpantul 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, dimana atom digambarkan bersifat homogen pada seluruh bagiannya.

Pada tahun 1911, Rutherford 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 mengitari inti pada jarak yang relatif sangat jauh. Lintasan elektron itu disebut kulit atom.

          Kelemahan pada teori atom Rutherford

tidak dapat menjelaskan elektron itu tidak jatuh ke intinya. Menurut teori fisika klasik, gerakan elektron mengitari inti akan disertai pemancaran energi berupa radiasi elektromagnet. Dengan demikian, energi elektron semakin berkurang dan gerakannya melambat sehingga membentuk lintasan spiral dan akhirnya jatuh ke inti atom.

Pengertian Teori Atom Bohr

Model atom Bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti berukuran sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang mempunyai orbit. Inilah gambar teori model atom Bohr. Penjelasan teori atom Bohr dapat dibaca pada sub bunyi postulat teori atom Bohr di bawah.

Penjelasan Teori Atom Bohr

Niels Bohr mengajukan teori atom Bohr ini pada tahun 1915. Karena model atom Bohr merupakan modifikasi (pengembangan) dari model atom Rutherford, beberapa ahli kimia menyebutnya dengan teori atom Rutherford-Bohr. Walaupun teori atom Bohr ini mengalami perkembangan, namun kenyataannya model atom Bohr masih mempunyai kelemahan. Namun demikian, beberapa poin dari model atom Bohr dapat diterima. Tidak seperti teori atom Dalton maupun teori atom Rutherford, keunggulan teori atom Bohr dapat menjelaskan tetapan Rydberg untuk garis spektra emisi hidrogen. Itulah salah satu kelebihan teori atom Niels Bohr.

Model atom Bohr berbentuk seperti tata surya, dengan elektron yang berada di lintasan peredaran (orbit) mengelilingi inti bermuatan positif yang ukurannya sangat kecil. Gaya gravitasi pada tata surya secara matematis dapat diilustrasikan sebagai gaya Coulomb antara nukleus (inti) yang bermuatan positif dengan elektron bermuatan negatif.

Bunyi Postulat Teori Atom Bohr

Teori atom Bohr kiranya dapat dijelaskan seperti berikut:

1.     Elektron mengitari inti atom dalam orbit-orbit tertentu yang berbentuk lingkaran. Orbit-orbit ini sering disebut sebagai kulit-kulit elektron yang dinyatakan dengan notasi K, L, M, N ... dst yang secara berututan sesuai dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.

2.     Elektron dalam tiap orbit mempunyai energi tertentu yang makin tinggi dengan makin besarnya lingkaran orbit atau makin besarnya harga n. Energi ini bersifat terkuantisasi dan harga-harga yang diijinkan dinyatakan oleh harga momentum sudut elektron yang terkuantisasi sebesar n(h/2π) dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.

3.     Selama dalam orbitnya, elektron tidak memancarkan energi dan dikatakan dalam keadaan stasioner. Keberadaan elektron dalam orbit stasioner ini dipertahankan oleh gaya tarik elektrostatik elektron oleh inti atom yang diseimbangkan oleh gaya sentrifugal dari gerak elektron.

4.     Elektron dapat berpindah dari orbit satu ke orbit lain yang mempunyai energi lebih tinggi bila elektron tersebut menyerap energi yang besarnya sesuai dengan perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan, dan sebaliknya bila elektron berpindah ke orbit yang mempunyai energi lebih rendah akan memancarkan energi radiasi yang teramati sebagai spektrum garis yang besarnya sesuai dengan perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan.

5.     Atom dalam molekul dikatakan dalam keadaan tingkat dasar (ground state) apabila elektron-elektronnya menempati orbit-orbit sedemikian sehingga memberikan energi total terendah. Dan apabila elektron-elektron menempati orbit-orbit yang memberikan energi lebih tinggi daripada energi tingkat dasarnya dikatakan atom dalam tingkat tereksitasi (excited state). Atom dalam keadaan dasar lebih stabil daripada dalam keadaan tereksitasi.

Model Hidrogen Bohr

Contoh paling sederhana dari model atom hidrogen Bohr (Z = 1) atau sebuah ion mirip hidrogen (Z > 1), yang mempunyai elektron bermuatan negatif mengelilingi inti bermuatan positif. Energi elektromagnetik akan diserap atau dilepaskan ketika sebuah elektron berpindah dari lintasan satu ke lintasan lain. Jari-jari dari lintasan bertambah sebagai n², dimana n adalah bilangan kuantum utama. Transisi dari 3 ke 2 menghasilkan garis pertama dalam deret Balmer. Untuk hidrogen (Z = 1) akan menghasilkan foton dengan panjang gelombang 656 nm (cahaya merah).

Kelemahan Teori Atom Bohr

Walaupun dinilai sudah revolusioner, tetapi masih ditemukan kelemahan teori atom Bohr yaitu: 

1.     Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.

2.     Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah.

3.     Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.

4.     Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.

5.     Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.

6.     Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.

Teori Atom Thomson

Teori Atom Thomson adalah salah satu teori yang mencoba mendeskripsikan bentuk atom yaitu seperti bentuk roti kismis. Diibaratkan sebagai roti kismis karena saat itu Thomson beranggapan bahwa atom bermuatan positif dengan adanya elektron bermuatan negatif di sekelilingnya. Perhatikan gambar berikut:

Pada gambar di atas, bagian berwarna oranye bermuatan positif, sedangkan berwarna hijau adalah elektron yang bermuatan negatif.

Sampai akhir abad ke-19, konsep mengenai bentuk atom masih berupa bola pejal layaknya bola biliar. Sedangkan pada tahun 1987 Joseph John Thomson secara total merubah konsep atom dengan adanya penemuan elektron yang dikenal dengan teori atom Thomson.

Dalil Thomson

Sekiranya teori atom Thomson dapat diringkas sebagai berikut :

1.     Atom berupa bola yang bermuatan positif dengan adanya elektron yang bermuatan negatif di sekelilingnya.

2.     Muatan positif dan negatif pada atom besarnya sama. Hal ini menjadikan atom bermuatan netral. Suatu atom tidak mempunyai muatan positif atau negatif yang berlebihan.

Selain roti kismis, teori atom Thomson dapat diumpamakan sebagai semangka. Daging buah yang berwarna merah melambangkan ruang yang bermuatan positif, sedangkan biji yang tersebar di dalamnya adalah elekton yang bermuatan negatif.

Penemuan Elektron

Elektron ditemukan oleh J.J. Thomson melalui percobaan tabung sinar katoda. Pada saat itu, Thomson melihat bahwa jika arus listrik melewati tabung vakum, ada semacam aliran berkilau yang terbentuk. Thomson menemukan bahwa aliran berkilau tersebut dibelokkan ke arah plat kutub positif. Teori atom Thomson membuktikan bahwa aliran tersebut terbentuk dari partikel kecil dari atom dan partikel terebut bermuatan negatif. Thomson menamai penemuan tersebut sebagai elektron.