Perkembangan Teori Atom

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:

  1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
  2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
  3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
  4. 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.

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.

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:

  1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
  2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
  3. 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.

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

4.    Teori Atom Bohr

Pada 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:

  1. 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.
  2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
  3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck,

E2 – E1 = hf

  1. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2p atau nh/2p, 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 Hydrogen

Atom hydrogen merupakan atom yang paling sederhana, karena hanya terdiri dari satu electron dan satu proton pada intinya.

  • Jari-jari lintasan atom-atom hydrogen

  • Energi electron atom hydrogen

  • Spectrum atom hydrogen menurut Rydberg memenuhi persamaan

dengan

R   :   tetapan Ridberg = 1,097.107 m-1

  • Deret Lymen      : n1 = 1 dan n2 = 2,3,4,…             (daerah ultra ungu)
  • Deret Balmer     : n1 = 2 dan n2 = 3,4,5,…             (daerah cahaya tampak)
  • Deret Paschen : n1 = 3 dan n2 = 4,5,6,…             (daerah infra merah)
  • Deret Bracket    : n1 = 4 dan n2 = 5,6,7,…             (daerah infra merah)
  • Deret Pfund       : n1 = 5 dan n2 = 6,7,8,…             (daerah infra merah)
  • Tingkat Energi
  • Untuk n = 1 , maka E = -13,6 eV
  • Untuk n = 2 , maka E = -3,40 eV
  • Untuk n = 3 , maka E = -1,51 eV
  • Untuk n = 4 , maka E = -0,85 eV
  • Untuk n = 5 , maka E = -0,54 eV
  • Untuk n = ~ , maka E = 0,00
  • Energi untu n = 1 disebut energy dasar, yang lainnya disebut energy tereksitasi
  • Energi yang digunakan untuk memindahkan elektro dari lintasan n ke lintasan tak hingga disebut energy ionisasi.

B.    Teori Kuantum Planck

 

Sampai tahun 1900, ahli fisika menganggap bahwa radiasi elektromagnet bersifat kontinu. hingga Max Planck mengajukan gagasan bahwa radiasi elektromagnet bersifat diskret (suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnet dalam ukuran atau partikel-partikel kecil dengan nilai tertentu. Partikel energi itu dinamakan kuantum. Kemudian Einstein membuktikan teori tersebut dengan menyatakan bahwa radiasi elektromagnet mempunyai sifat partikel. Partikel ini dinamakan foton.
Besar energi dalam satu partikel (kuantum ataupun foton) bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang radiasinya, sesuai dengan persamaan :

Dengan

E  : adalah radiasi
h  : adalah tetapan Planck=6,63 x 10-34 
lamda  : panjang gelombang

c  : cepat rambat cahaya 3.108 m/s

Pernyataan tersebut menyatakan bahwa energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombang.

C. Teori Gelombang Partikel de Broglie

Partikel (misalnya electron) yang bergerak dengan kecepatan v kemungkinan memiliki sifat gelombang dengan panjang gelombang l yang sesuai. Secara metematis dirumuskan

Jika electron tersebut dipercepat dengan tegangan V maka akan dihasilkan energy potensial listrik sebesar eV (e = 1,6 x 10-19 C). Energi potensial eV akan dirubah menjadi energy kinetic electron, sehingga diperoleh hubungan

EPlistrik = EK

Maka panjang gelombang de Broglie adalah

Dengan

lamda  = panjang gelombang de Broglie electron

h  = tetapan Planck = 6,6 x 10-34 Js

m = massa electron = 9,1 x 10-31 kg

e  = muatan electron = 1,6 x 10-19 C

V  = tegangan pemercepat (volt)

D.    Radiasi Benda Hitam

Ketika sebuah benda dikenai radiasi, maka benda tersebut akan menyerap dan memancarkan kembali radiasi tersebut. Benda hitam merupakan penyerap radiasi yang baik sekaligus pemancar radiasi yang buruk sedangkan benda putih mengkilap merupakan pemancar radiasi yang baik. Benda dikatakan hitam sempurna bila seluruh radiasi yang datangi kepadanya terserap semuanya tanpa sedikitpun yang terpancar kembali.Kemampuan suatu bahan untuk menyerap radiasi dinamakan sebagai emisivitas (ε). Benda hitam mempunyai emisivitas = 1 sedangkan benda mengkilap mempunyai emisivitas = 0. besarnya intensitas radiasi yang dipancarkan benda bergantung pada sifat bahan (emisivitas) dan suhunya. Secara matematis ditulis :

R = ε . σ . T4

dengan

R = Intensitas radiasi

ε  = Emisivitas bahan

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s