struktur atom

STRUKTUR ATOM
Konsep atom pertama kali dikemukakan oleh Democritus. Atom berasal dari kata atomos (dalam
bahasa Yunani a = tidak, tomos = dibagi), jadi atom merupakan partikel yang sudah tidak dapat dibagi
lagi. Menurut Dalton konsep atom Democritus ini tidak bertentangan dengan Hukum Kekekalan Massa
dan Hukum Kekekalan Energi, sehingga Dalton membuat teori tentang atom yang salah satunya adalah
materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Tetapi konsep atom Dalton
belum memuaskan para ilmuwan pada masa itu. Ditemukannya elektron, proton, neutron, dan
radioaktivitas menyebabkan timbulnya teori baru tentang atom. Mulai dari teori atom Thomson,
Rutherford, Bohr, dan Mekanika Kuantum.
1. Teori Atom Dalton
Berdasarkan pemikiran bahwa konsep atom Democritus sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa
(berbunyi: massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama) dan Hukum Perbandingan Tetap (berbunyi:
perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap dan tertentu), maka John Dalton tahun
1803 merumuskan teori atom sebagai berikut.
a. Materi tersusun atas partikel-partikel terkecil yang disebut atom.
b. Atom-atom penyusun unsur bersifat identik (sama dan sejenis).
c. Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain.
d. Senyawa tersusun atas 2 jenis atom atau lebih dengan perbandingan tetap dan tertentu.
e. Pada reaksi kimia terjadi penataulangan atom-atom yang bereaksi. Reaksi kimia terjadi karena
pemisahan atom-atom dalam senyawa untuk kemudian bergabung kembali membentuk senyawa baru.
Dalam perkembangannya tidak semua teori atom Dalton benar, karena pada tahun 1897
J.J.Thomson menemukan partikel bermuatan listrik negatif yang kemudian disebut elektron. Tahun 1886
Eugene Goldstein menemukan partikel bermuatan listrik positif yang kemudian disebut proton. Dan tahun
1932 James Chadwick berhasil menemukan neutron. Salah satu hipotesis Dalton adalah reaksi kimia dapat
terjadi karena penggabungan atom-atom atau pemisahan gabungan atom.
2. Teori Atom Thomson
Setelah tahun 1897 Joseph John Thomson berhasil membuktikan dengan tabung sinar katode bahwa
sinar katode adalah berkas partikel yang bermuatan negatif (berkas elektron) yang ada pada setiap materi
maka tahun 1898 J.J.Thomson membuat suatu teori atom. Menurut Thomson, atom berbentuk bulat di
mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang
berada di antara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam
roti, maka Teori Atom Thomson juga sering dikenal Teori Atom Roti Kismis.
Gambar 1: Tabung sinar katode dengan medan listrik yang tegak lurus dengan arah sinar katode dan
medan magnetik luar. Lambang U dan S menandakan kutub utara dan selatan magnet. Sinar katode akan
menumbuk ujung tabung di A dengan adanya medan listrik, di C dengan adanya medan listrik, dan di B di
mana tidak ada medan luar atau ketika pengaruh medan listrik dan medan magnetik saling menghilangkan.
3. Teori Atom Rutherford
Pada tahun 1903 Philipp Lenard melalui percobaannya membuktikan bahwa teori atom Thomson
yang menyatakan bahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atom adalah tidak benar. Hal ini
mendorong Ernest Rutherford (1911) tertarik melanjutkan eksperimen Lenard. Dengan bantuan kedua
muridnya Hans Geiger dan Ernest Marsden, Rutherford melakukan percobaan dengan hamburan sinar
alfa. Partikel alfa bermuatan positif.
Berdasarkan percobaan tersebut disimpulkan bahwa:
a. Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa; partikel alfa diteruskan.
b. Di dalam atom terdapat suatu bagian yang sangat kecil dan padat yang disebut inti atom; partikel
dipantulkan kembali oleh inti atom.
c. Muatan inti atom dan partikel alfa sejenis yaitu positif; sebagian kecil partikel alfa dibelokkan
Hasil percobaan tersebut menggugurkan teori atom Thomson. Kemudian Rutherford mengajukan
teori atom sebagai berikut: atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif sebagai pusat massa dan
dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif. Massa atom berpusat pada inti dan sebagian besar
volume atom merupakan ruang hampa. Atom bersifat netral, karena itu jumlah muatan positif dalam atom
(proton) harus sama dengan jumlah elektron. Diameter inti atom berkisar 10–15 m, sedang diameter atom
berkisar 10–10 m.
Teori atom Rutherford hanya mampu menjelaskan bahwa elektron-elektron yang beredar
mengelilingi inti atom berada dalam ruang hampa, tetapi belum mampu menjelaskan distribusi elektronelektron secara jelas.
Kelemahan teori atom Rutherford:
a. Tidak dapat menjelaskan bahwa atom bersifat stabil.
Teori atom Rutherford bertentangan dengan Hukum Fisika Maxwell. Jika partikel bermuatan
negatif (elektron) bergerak mengelilingi partikel bermuatan berlawanan (inti atom bermuatan positif),
maka akan mengalami percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik.
Akibatnya energi elektron semakin berkurang. Jika demikian halnya maka lintasan elektron akan berupa
spiral. Pada suatu saat elektron tidak mampu mengimbangi gaya tarik inti dan akhirnya elektron jatuh ke
inti. Sehingga atom tidak stabil padahal kenyataannya atom stabil.
b. Tidak dapat menjelaskan bahwa spektrum atom hidrogen berupa spektrum garis (diskrit/diskontinu).
Jika elektron berputar mengelilingi inti atom sambil memancarkan energi, maka lintasannya
berbentuk spiral. Ini berarti spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berupa spektrum pita
(kontinu) padahal kenyataannya dengan spektrometer atom hidrogen menunjukkan spektrum garis.
4. Teori Atom Bohr
Diawali dari pengamatan Niels Bohr terhadap spektrum atom, adanya spectrum garis menunjukkan bahwa
elektron hanya beredar pada lintasan-lintasan dengan energitertentu. Dengan teori Mekanika Kuantum
Planck, Bohr (1913) menyampaikan 2 postulat untuk menjelaskan kestabilan atom. Dua Postulat Bohr:
a. Elektron mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu yang stasioner yang disebut orbit/kulit. Walaupun
electron bergerak cepat tetapi elektron tidak memancarkan atau menyerap energi sehingga energi elektron
konstan. Hal ini berarti elektron yang berputar mengelilingi inti atom mempunyai lintasan tetap sehingga
elektron tidak jatuh ke inti.
b. Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain dengan memancarkan atau menyerap
energi. Energi yang dipancarkan atau diserap ketika electron berpindah-pindah kulit disebut foton.
Besarnya foton dirumuskan: