perkembangan teori atom

2014
PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Lailatur Rohmah, S.Pd
SMA Negeri 12 Surabaya
6/29/2014
Perkembangan Teori Atom
Anda telah mengetahui beberapa unsur dalam kehidupan sehari-hari. Unsur dapat
mengalami perubahan materi yaitu perubahan kimia. Ternyata perubahan kimia ini
disebabkan oleh partikel terkecil dari unsur tersebut. Partikel terkecil inilah yang
kemudian dikenal sebagai atom.
Jika Anda memotong satu batang kapur menjadi dua bagian, kemudian dipotong
lagi menjadi dua bagian dan seterusnya maka bagian terkecil yang tidak dapat dibagi
lagi inilah yang mengawali berkembangnya konsep atom.
Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh
eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu
pengetahuan dan filsafat.
Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805),
kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan
oleh Bohr (1914).
Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran
mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom. Gambaran ini berfungsi
untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan
partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.
1. Teori Atom Dalton
John Dalton (1766-1844) ialah seorang guru SMU di
Manchester, Inggris. Ia terkenal karena teorinya yang
membangkitkan kembali istilah "atom". Dalam buku
karangannya yang berjudul New System of Chemical
Philosophy ia berhasil merumuskan hal tentang atom
sekitar tahun 1803.
1|Perkembangan Teori Atom
Ia menyatakan bahwa materi terdiri atas atom yang
tidak dapat dibagi lagi. Tiap-tiap unsur terdiri atas atomatom dengan sifat dan massa identik, dan senyawa terbentuk
jika atom dari berbagai unsur bergabung dalam komposisi
yang tetap. Temuannya didasarkan pada sebuah eksperimen. John Dalton
menggambarkan atom seperti bola pejal.
Berikut 5 Teori Atom Dalton:
1. Unsur-unsur terdiri dari partikel-partikel yang luar biasa kecil yang tidak dapat
dibagi kembali (disebut atom). Dalam reaksi kimia, mereka tidak dapat
diciptakan, dihancurkan atau diubah menjadi jenis unsur yang lain.
2. Semua atom dalam unsur yang sejenis adalah sama dan oleh karena itu memiliki
sifat-sifat yang serupa;seperti massa dan ukuran.
3. Atom dari unsur-unsur yang berbeda jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda
pula.
4. Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1 jenis unsur yang digabungkan.
5. Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan dalam perbandinganperbandingan yang berbeda untuk menghasilkan lebih dari 1 jenis senyawa
 Kelebihan Teori Atom Dalton

Memungkinkan kita untuk menjelaskan hukum kombinasi kimia.

Dalton adalah orang pertama yang mengakui perbedaan yang bisa
diterapkan antara partikel dari suatu unsur (atom) dan dari senyawa
(molekul).
 Kelemahan Teori Atom Dalton

Ketidakterpisahan atom terbukti salah, karena, atom dapat dibagi lagi
menjadi proton, neutron dan elektron. Namun atom adalah partikel terkecil,
yang sangat berpengaruh dalam reaksi kimia.
2|Perkembangan Teori Atom

Menurut Dalton, atom-atom dari unsur yang sama adalah sama dalam segala
hal. Pernyataan ini salah karena atom dari beberapa unsur berbeda dalam hal
massa dan kepadatan. Atom seperti dari unsur yang sama memiliki massa
yang berbeda disebut isotop. Misalnya, klorin memiliki dua isotop yang
memiliki nomor massa 35 dan 37 satuan massa atom (sma).

Dalton juga mengatakan atom elemen yang berbeda berbeda dalam segala
hal. Hal ini telah terbukti salah dalam kasus-kasus tertentu seperti atom
argon dan atom kalsium, yang memiliki massa atom yang sama yaitu 40.
Atom unsur berbeda yang memiliki massa atom yang sama disebut isobar.

Menurut Dalton atom unsur yang berbeda bergabung dalam rasio nomor
sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa. Hal ini tidak terlihat
pada senyawa organik kompleks seperti gula C12H22O11.

Teori ini gagal untuk menjelaskan keberadaan alotrop. Perbedaan sifat
arang, grafit, berlian tidak dapat dijelaskan karena ketiganya terdiri dari
atom yang sama yaitu karbon.
Meskipun teorinya memiliki banyak kekurangan namun ia tetap dianggap
sebagai bapak pencetus teori atom modern, terlebih lagi karena teorinya tersebut
mampu menerangkan Hukum kekekalan massa Lavoisier dan Hukum perbandingan
tetap Proust.
2. Teori Atom J.J. Thomson
Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson,
eksperimen yang dilakukannya tabung sinar kotoda. Hasil
eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif
dalam atom yang disebut elektron. Suatu bola pejal yang
permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang
bermuatan positif sehingga atom bersifat netral.
3|Perkembangan Teori Atom
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.
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.
Teori Thomson memiliki kelebihan yaitu mampu membuktikan adanya
partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan
bagian terkecil dari suatu unsur namun teori ini tidak dapat menjelaskan susunan
muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
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
4|Perkembangan Teori Atom
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.
3. Model Atom Rutherford
Pada tahun 1909 Hans Geiger dan Ernest Marsden dengan
petunjuk dari Ernest Rutherford melakukan eksperimen di
Laboratorium Fisika Universitas Manchester untuk membuktikan
kebenaran dari teori atom yang dikemukakan oleh Thomson
Eksperimen ini melibatkan penambakan partikel alfa (inti
atom helium atau ion helium dengan muatan positip) yang diemisikan oleh unsur
Radium pada lempengan logam emas tipis dan kemudian mendeteksi partikel alfa
yang telah melewati lempengan logam emas tersebut dengan menggunakan layar
yang dilapisi seng sulfida (ZnS) sebagai dtetektor.
Rutherford
berpendapat
bahwa apabila struktur atom
yang
dikemukakan
oleh
Thomson adalah benar maka
sebagian besar berkas partikel
alfa akan melewati lempengan
logam emas dan sebagian kecil
sekali yang akan didefleksi.
5|Perkembangan Teori Atom
Akan tetapi hasil eksperimen
Rutherford
sangat
mengejutkan,
walaupun sebagian besar berkas
partikel alfa melewati lempengan
logam emas, terdapat banyak berkas
partikel alfa yang didefleksi dengan
sudut yang besar (lebih dari 900),
bahkan terdapat berkas partikel alfa yang direfleksi kembali kearah sumber tanpa
pernah menyentuh layer detector (perhatikan gambar).
Setelah merunut pola-pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng logam
emas, maka Rutherford mengambil kesimpulan bahwa sebagian besar ruang dalam
atom adalah “ruang kosong”, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat
atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding
ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi inti atom tersebut
seperti planet-planet kita mengelilingi matahari.
Rutherford menyimpulkan struktur atom tersebut berlandaskan eksperimennya
sebagai berikut:
1. Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas
menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam
atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut
tanpa hambatan yang berarti.
2. Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut
berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan
positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang
menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.
3. Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan
bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan
positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar
6|Perkembangan Teori Atom
disbanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat
partikel alfa di pantulkan kembali.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka
Rutherford mengajukan model atom seperti
gambar disamping.
Kelebihan Atom Rutherford

Bahwa atom memiliki inti atom yang bermuatan positif dan disekelilingnya
terdapat elektron yang mengelilinya.

Dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis
emas

Jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditemukan

Sudah dapat menerangkan / menentukan bentuk lintasan elektron yang
mengelilingi inti atom

Dapat menggambarkan gerak elektron disekitar inti

Elektron dapat bergerak dalam lintasan apapun, dari lintasan yang tak terhingga
jumlahnya
Kekurangan Atom Rutherford

Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan
cara rotasinya terhadap ini atom.

Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi
tidak stabil.

Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengelilingi inti ini disertai
7|Perkembangan Teori Atom
pemancaran energi sehingga lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan
lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.
4. 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.
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.
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.
8|Perkembangan Teori Atom
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. Jarijari 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).
9|Perkembangan Teori Atom
Kelebihan model atom Bohr

Atom terdiri dari beberapa kulit/subkulit untuk tempat berpindahnya electron
dan atom membentuk suatu orbit dimana inti atom merupakan positif dan
disekelilingnya terdapat elektron.

Teori atom Bohr dapat menjelaskan tetapan Rydberg untuk garis spektra emisi
hidrogen
Kelemahan Teori Atom Bohr
Walaupun dinilai sudah revolusioner, tetapi masih ditemukan kelemahan teori
atom Bohr yaitu:

Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari
dan lintasan yang telah diketahui.

Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang
salah.

Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.

Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.

Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.

Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.
10 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m
Kerjakan soal-soal berikut ini!
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan atom berdasarkan percobaan Dalton!
2. Jelaskan kelebihan dari teori atom Dalton!
3. Kelemahan teori Dalton apakah yang mendasari percobaan Thomson? Jelaskan
hasil percobaannya!
4. Bagaimana teori atom menurut Thomson?
5. Mengapa Thomson mengasumsikan atom seperti roti kismis atau semangka?
Jelaskan!
6. Jelaskan hasil percobaan Rutherford mengenai partikel alfa!
7. Bagaimana rumusan Rutherford mengenai atom?
8. Jelaskan kelemahan dari teori atom Rutherford!
9. Sebutkan bunyi teori atom Bohr!
10. Bagaimanakah model atom Bohr? Jelaskan menggunakan gambar!
11. Apa yang dimaksud dengan tereksitasi?
12. Bagaimana Bohr menjelaskan kelemahan dari teori atom menurut Rutherford?
13. Menurut pendapatmu, apakah yang dimaksud dengan atom?
14. Teori manakah yang menurutmu paling benar? Jelaskan alasannya!
15. Buatlah skema/ringkasan mengenai perbedaan dari keempat teori tersebut
menggunakan bahasamu sendiri!
11 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m
Referensi:
http://www.ilmukimia.org/2012/11/teori-atom-dalton.html, diakses tanggal 28 Juni
2014 pukul 22.38
http://id.wikipedia.org/wiki/John_Dalton, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 22.38
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/Thomson.ht
ml, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.00
http://www.ilmukimia.org/2013/08/teori-atom-thomson.html, diakses tanggal 28 Juni
2014 pukul 23.00
http://dhidhiloctavia.blogspot.com/2013/09/kelemahan-dan-kelebihan-atomrutherford.html, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.25
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/VERA%20N%20MUTIARA_
0601918/rutherford.html, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.25
http://www.ilmukimia.org/2013/01/teori-atom-bohr.html, diakses tanggal 28 Juni 2014
pukul 23.58
https://www.bersosial.com/threads/teori-atom-bohr-serta-kelebihan-dankekurangannya.2954/, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.58
Setyawati,
Arifatun
Anifah.2009.Kimia
Alam.Jakarta:PT.Cempaka Putih.
12 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m
Mengakaji
Fenomena