Model
Atom Niels Bohr
Pada tahun 1913 Niels Bohr mencoba
menjelaskan model atom Bohr melalui konsep elektron yang mengikuti orbit
mengelilingi inti atom yang mengandung proton dan neutron. Menurut Bohr, hanya
terdapat orbit dalam jumlah tertentu, dan perbedaan antar orbit satu dengan
yang lain adalah jarak orbit dari inti atom. Keberadaan elektron baik di orbit
yang rendah maupun yang tinggi sepenuhnya tergantung oleh tingkatan energi
elektron. Sehingga elektron di orbit yang rendah akan memiliki energi yang
lebih kecil daripada elektron di orbit yang lebih tinggi. Bohr menghubungkan
elektron yang mengorbit dan pengamatan terhadap spektrum gas melalui sebuah
pemikiran bahwa sejumlah energi yang dikandung dalam elektron dapat berubah,
dan karena itu elektron dapat mengubah orbitnya tergantung dari perubahan
energinya. Dalam situasi pemakaian arus listrik melewati gas bertekanan rendah,
elektron menjadi de-eksitasi dan berpindah ke orbit yang lebih rendah. Dalam
perubahan ini, elektron kehilangan sejumlah energi yang merupakan perbedaan
tingkat energi kedua orbit. Energi yang dipancarkan ini dapat dilihat dalam
bentuk sebuah photon cahaya yang panjang gelombangnya berdasar pada perbedaan
tingkat energi kedua orbit. Secara ringkas, Bohr mengemukakan: Elektron dalam
atom bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu, tidak
memancarkan energi. Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau tingkat
energi elektron. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.
Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran
energi. Sedang perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi
disertai penyerapan energi. Elektron yang bergerak pada lintasannya berada pada
keadaan stasioner, artinya elektron tidak memancarkan atau menyerap energi.
Walaupun model atom Bohr cukup untuk memodelkan spektrum hidrogen, model ini
terbukti tidak cukup untuk memprediksikan spektrum elemen yang lebih kompleks.
Model
Atom Rutherford
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford
melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang
dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering
experiment). Rutherford menemukan partikel-?, sebuah partikel yang dipancarkan
oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif,
dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-? seperti atom helium
dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan
ini, aliran partikel-? ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini
dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis–hanya setebal beberapa
atom emas. Saat partikel-? melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur
berapa banyak partikel-? yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati
kilatan cahaya partikel-? menabrak layar scintilator. Di bawah teori atom
Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-? akan dibelokkan sedikit, saat proton
emas menolak partikel-? yang bermuatan positif tinggi. Namun pada kenyataannya,
eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak
hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan
sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan.
Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan
sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa
partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber
radioaktif. Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-? yang menembus
lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti
atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti
eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di
sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali
elektron yang jarang-jarang. Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan
adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan
sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan
oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan
kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga
dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Model
Atom JJ. Thomson
Pada awal 1900an, J.J. Thomson
mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan
proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih
besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai
proton tunggal yang besar. Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan
elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson,
atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang
merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif
yang besarnya sama dengan muatan positif. Cara yang populer untuk menggambarkan
model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue
puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding
model). Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep
adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati
pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya. Sebagai catatan, proton yang
digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di
model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson
tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif. Pengaruh model atom
Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa
atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya
dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama.
Model
Atom James Chadwick
Pada tahun 1932, model atom Rutherford
dimodifikasi sedikit oleh adanya penemuan neutron oleh James Chadwick. Chadwick
menemukan bahwa penembakan partikel-? terhadap berilium dapat menghasilkan
neutron, partikel tak bermuatan, namun dengan massa sedikit lebih besar
dibandingkan massa proton. Sehingga, model atom kontemporer adalah model dengan
inti atom besar yang mengandung proton dan neutron dikelilingi oleh awan tipis
elektron. Adanya neutron juga menjelaskan mengapa massa atom lebih berat dari
massa total proton dan elektronnya. Dengan pengertian dasar tentang bagian
fundamental atom seperti elektron, proton, dan neutron, maka dapat dimungkinkan
adanya model yang lebih rumit dan lengkap lagi dari atom yang cukup dapat
menjelaskan sifat dan karakteristik atom dan senyawa atom.
Model
Atom John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton
mengembangkan konsep atom modern pertama. Model Dalton menaruh perhatian
utamanya pada sifat kimia atom, yaitu bagaimana atom membentuk senyawa,
daripada mencoba untuk menjelaskan sifat fisika atom. Konsep utama dari model
Dalton adalah sebagai berikut: Sebuah elemen terdiri dari partikel yang sangat
kecil dan tidak dapat dibagi lagi disebut atom. Semua atom dari elemen tertentu
memiliki karakteristik yang identik, yang membedakan mereka dengan atom elemen
lain. Atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, atau diubah menjadi atom dari
elemen lain. Senyawa terbentuk ketika atom-atom elemen yang berbeda bergabung
satu sama lain dalam sebuah rasio tertentu. Jumlah dan jenis atom tersebut
adalah konstan dalam senyawa tertentu. Poin pertama dari teori Dalton
berhubungan dengan pengertian orang Yunani tentang atom, yaitu sebuah unit
kecil yang bekerja bersama atom lain untuk membentuk senyawa yang lebih besar.
Dalton juga mampu untuk memahami tentang adanya sifat elemen yang berbeda-beda
dapat dijelaskan dengan bukti adanya berbagai macam atom, yang masing-masing
memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Poin ke-3 dari model Dalton
menunjukkan bahwa atom tidak dapat diubah dengan cara kimia. Ini ditunjukkan
dengan bagaimana garam dapat diambil walaupun telah larut dalam air. Poin ke-4
dan ke-5 mendeskripsikan bagaimana atom-atom dapat membentuk senyawa kimia.
Konsep-konsep ini secara tepat menjelaskan cara pembentukan senyawa, dan masih
digunakan hingga sekarang. Model Dalton, sebagai contoh, dapat menjelaskan
bahwa air merupakan senyawa yang berbeda (dengan sifat dan ciri yang berbeda)
dari hidrogen hidroksida karena memiliki 1 atom hidrogen lebih sedikit dalam
tiap senyawanya daripada yang dimiliki hidrogen hidroksida. Walaupun teori
Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum
dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang
berbeda masih belum terjawab.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar