PERKEMBANGAN TEORI DAN MODEL ATOM

                      

Konsep atom sebagai partikel terkecil di alam semesta, dicetuskan oleh Demokritos di masa Yunani Kuno. Namun karena teori itu tak disertai penelitian ilmiah, banyak ilmuwan yang meragukan dan meneliti kebenarannya. Baru pada abad ke-19, atom diteliti secara ilmiah.

Dilansir dari Kimia Dasar (2018) dan Encyclopaedia Britannica (2015), berikut perkembangan teori atom dari zaman ke zaman. Namun, sebelum kita lanjut membahas Teori dan Model atom, ada baiknya kita perjelas definisi Teori dan Model Atom yang seringkalimenjadi rancu. Teori atom adalah pendapat ilmiah yang dikemukakan oleh para ahli mengenai atom, sementara Model atom adalah gambaran atau ilustrasi tentang atom berdasarkan teorinya. Model atom dimaksudkan untuk membantu pemahaman pembaca dalam memahami konsep tentang teori yang telah ada, khususnya mengenai atom.

Baiklah, kita mulai dengan pembahasan perkembangan Teori berikut model atom berdasarkan urutan perkembangannya. (sst.. tidak untuk dibalik ya).

1. Teori Atom Dalton

        John Dalton (1776-1844) adalah ilmuwan yang pertama mengembangkan model atom pada 1803 hingga 1808. Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti tolak peluru. 

 

                 Model Atom Dalton (Sumber: haikudeck.com)

   Teori atom Dalton didasarkan pada anggapan: 

1.    Semua benda terbuat dari atom Atom-atom tidak dapat dibagi maupun dipecah menjadi bagian lain 

2.    Atom-atom tidak dapat dicipta maupun dihancurkan 

3.    Atom-atom dari unsur tertentu adalah indentik satu terhadap lainnya dalam ukuran, massa, dan sifat-sifat yang lain, namun mereka berbeda dari atom-atom dari unsur-unsur yang lain 

4.    Perubahan kimia merupakan penyatuan atau pemisahan dari atom-atom yang tak dapat dibagi, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

 

 

2. Teori Atom Thompson

 

Pada tahun 1897, J.J. Thomson melakukan eksperimen dengan sinar katoda. Eksperimen tersebut menunjukkan bahwa sinar katoda terdefleksi (terbelokkan) oleh medan magnet maupun medan listrik. Hal ini menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan radiasi partikel yang bermuatan listrik. Pada eksperimen dengan medan listrik, sinar katoda terbelokkan menuju ke arah kutub bermuatan positif. Hal ini menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Selanjutnya, partikel sinar katoda ini disebut sebagai elektron. Penemuan elektron ini kemudian mengacu pada kesimpulan bahwa di dalam atom terdapat elektron yang bermuatan negatif. Menurut model atom Thomson, elektron bermuatan negatif tersebar dalam bola bermuatan positif seperti model roti kismis, atau kue onde-onde (klepon) di mana kismis-kismis atau kelapa parut adalah elektron-elektron, dan roti atau kulit kue onde-onde (klepon) adalah bola bermuatan positif.

3. Teori Atom Rutherford

 

Model Atom Rutherford (Sumber: cevaplarin.com)

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford melakukan eksperimen menembakkan partikel α — partikel bermuatan positif — pada lempeng emas tipis. Ia menemukan bahwa sebagian besar partikel-partikel α tersebut menembus melewati lempeng emas, yang dikenal juga dengan Percobaan Geiger-Marsden.  Namun pada percobaan ini ada sebagian yang mengalami pembelokan bahkan terpantulkan. Hal ini mengacu pada kesimpulan model atom Rutherford: model inti, di mana dalam atom yang sebagian besar merupakan ruang kosong terdapat inti yang padat pejal dan masif bermuatan positif yang disebut sebagai inti atom; dan elektron-elektron bermuatan negatif yang mengitari inti atom.

4. Teori Atom Bohr

Model Atom Bohr (Sumber: Pinterest.ca)

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengajukan model atom untuk menjelaskan fenomena penampakan sinar dari unsur-unsur ketika dikenakan pada nyala api ataupun tegangan listrik tinggi. Model atom yang ia ajukan secara khusus merupakan model atom hidrogen untuk menjelaskan fenomena spektrum garis atom hidrogen. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron bermuatan negatif bergerak mengelilingi inti atom bermuatan positif pada jarak tertentu yang berbeda-beda seperti orbit planet-planet mengitari matahari. Oleh karena itu, model atom Bohr disebut juga model tata surya. Setiap lintasan orbit elektron berada tingkat energi yang berbeda; semakin jauh lintasan orbit dari inti, semakin tinggi tingkat energi. Lintasan orbit elektron ini disebut juga kulit elektron. Ketika elektron jatuh dari orbit yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam, sinar yang diradiasikan bergantung pada tingkat energi dari kedua lintasan orbit tersebut.

5. Teori Atom Mekanika Kuantum

Model Atom Mekanika Kuantum (Sumber: pinterest.com)

Pada tahun 1924, Louis de Broglie menyatakan hipotesis dualisme partikel-gelombang yakni: semua materi dapat memiliki sifat seperti gelombang. Elektron memiliki sifat seperti partikel dan juga sifat seperti gelombang. Pada tahun 1926, Erwin Schrödinger merumuskan persamaan matematis yang kini disebut persamaan gelombang Schrödinger, yang memperhitungkan sifat seperti partikel dan seperti gelombang dari elektron.

Pada tahun 1927, Werner Heisenberg mengajukan asas ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan bahwa posisi elektron tidak dapat ditentukan secara pasti, namun hanya dapat ditentukan peluang posisinya. Teori-teori — dualisme partikel gelombang, asas ketidakpastian Heisenberg, dan persamaan Schrödinger—ini kemudian menjadi dasar dari teori atom mekanika kuantum. Penyelesaian persamaan Schrödinger menghasilkan fungsi gelombang yang disebut orbital. Orbital biasanya digambarkan seperti awan elektron, di mana kerapatan awan tersebut menunjukkan peluang posisi elektron. Semakin rapat awan elektron maka semakin tinggi peluang elektron, begitu pula sebaliknya. Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan awan-awan elektron yang mengelilinginya. Oleh karena itu, model atom mekanika kuantum disebut juga model awan elektron. Daerah kebolehjadian ditemukannya elektron dinamakan orbital. Menurut teori ini, ada empat jenis orbital, yaitu s, p, d, f. 

Sebelumnya, pada tahun 1919, Rutherford berhasil menemukan partikel bermuatan positif, yang disebut proton, dari eksperimen penembakkan partikel α pada atom nitrogen di udara. Lalu, pada tahun 1932, James Chadwick menemukan partikel netral, yang disebut neutron, dari eksperimen bombardir partikel α pada berbagai unsur. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa dalam model awan elektron, awan elektron terdiri dari elektron-elektron bermuatan negatif yang bergerak sangat cepat mengelilingi inti atom yang tersusun dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tak bermuatan.

Untuk lebih jelas mengenai Perkembangan teori dan model atom dari waktu ke waktu
 berikut diperlihatkan gambar perkembangan model atom dari Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr dan Mekanika Kuantum.

 (Sumber: Stacy, Angelica M. 2015. Living by Chemistry (2^nd edition). New York: W.H. Freeman and Company)

Selanjutnya kita akan mengenal lebih dekat kekurangan dan kelebihan masing-masing teori atom.