TEORI ATOM

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 dan
teori atom, kita dapat mengetahui struktur suatu atom. Perkembangan tersebut tidak dapat dilepaskan dari
upaya 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 materi
dibelah 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), yang
berpendapat 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. Sekitar
tahun 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 yang
berbeda.
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 terbentuk
molekul 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 Goldstein
tahun 1886.
Teori atom dalton :
Sesuai dengan hukum Kekekalan Massa dari Lavoisier
Sesuai dengan hukum Perbandingan Tetap dari Proust
3. Teori Atom Thomson
Berdasarkan percobaan tentang hantaran listrik melalui tabung hampa / tabung pengawan muatan (discharge
tube) atau tabung sinar katode.
Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Pada
tekanan cukup rendah dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam tabung akan berpijar
dengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas dalam tabung (gas neon berwarna merah, gas natrium
berwarna kuning). Jika tekanan gas dikurangi, maka daerah didepan katode akan menjadi gelap. Daerah gelap
ini 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 ditunjukkan
bahwa perpendaran tersebut disebabkan oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menuju
anode. Oleh karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan tabung katoda
ini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom, hal ini dibuktikan dengan
dibelokkan sinar katoda ke arah kutub positif dalam medan listrik. Oleh Thomson partikel ini dinamakan
elektron.
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 listrik
Selanjutnya Thomson menghitung dan membandingkan nilai muatan partikel (e) dan massa (m), kemudian
Thomson 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 tetes
minyak Milikan seperti gambar
Diagram percobaan tetes minyak Milikan
Percobaan 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
minyak
dapat diketahui.
Radiasi sinar X akan
mengionkan gas di dalam silinder. Ionisasi akan menghasilkan elektron.
Elektron
tersebut 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
minyak
yang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik. Sesuai
dengan hukum Coulomb, tetes minyak
yang mengikat lebih banyak elektron
akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak dapat diamati
menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes minyak dibuat
mengambang. Dalam
kedaan seperti itu berarti gaya tarik gravitasi sama
dengan gaya tolak listrik.
Dengan mengetahui
massa tetes minyak dan beda potensial yang digunakan, maka muatan tetes
minyak
dapat ditentukan.
Melalui percobaan tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu merupakan
kelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 coulomb. Milikan menyimpulkan bahwa muatan
tersebut adalah muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi karena satu tetesan dapat
mengikat 1, 2, 3, atau lebih elektron.
Muatan e = 1,602 x10-19 coulomb
Dengan 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 sma
Massa 1 neutron = 1,675 x 10-24 gram = 1 sma
Thomson mengemukakan teori tentang atom yaitu atom merupakan bola yang bermuatan positif dan tersebar
elektron yang bermuatan listrik negatif. Thomson mengajukan model atom seperti roti kismis, kismisnya
bagaikan elektron atau seperti buah jambu biji yang dikupas dagingnya, biji jambu ibarat elektron dalam bola
pejal yang bermuatan positif.
Model Atom Thomson
Kelebihan
:
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 dengan
percobaan penembakan partikel alfa pada lempeng logam. Tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan
sinar alfa pada lempeng tipis emas.
Penemuan partikel positif oleh Goldstein.
Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katoda, yang diberi
lubang-lubang dan diberi muatan listrik. E Goldstein menerangkan adanya berkas sinar yang berfluorisensi
pada permukaan tabung sinar katoda yang melaju lewat lubang-lubang dalam tabung dan bergerakmenuju
ujung 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 gas
hidrogen. Penggantian gas hidrogen dengan gas lain menghasilkan sinar yang serupa dengan sinar terusan
yang dihasilkan dari berbagai gas. Sinar yang dihasilkan selalu bermuatan positif yang besarnya merupakan
kelipatan dari 1,6 x10-19 C.
Gas hidrogen merupakan sunsur terkecil dari gas-gas lainnya sehingga Rutherford menyimpulkan bahwa
muatan 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, harga
tersebut merupakan harga e/m terbesar dari berbagai macam gas yang diteliti.
Dengan demikian, disimpulkan bahwa ion positif hidrogen merupakan partikel dasar bermuatan positif dan
disebut 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 atau
molekul. 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 ini
menyebabkan 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 magnet
melalui celah sempit. Dalam medan magnet, ion-ion tersebut akan mengalami pembelokan yang bergantung
pada:
1) Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar potensial listrik yang digunakan, makin
besar 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 dinamakan
spektogram yang berisi informasi tentang
Page 8