Teori Atom adalah teori ilmiah sifat alami materi, yang menyatakan bahwa materi tersusun atas satuan terkecil yang disebut dengan atom.
Materi di mata pelajaran Kimia kelas 10 SMA, awal dari materi adalah mengenai teori tersebut. Anda harus memahami dan mempelajari materi kimia dari awal.
Untuk kali ini, kami akan membahas mengenai pengertian teori atom, penjelasan teori atom, model teori dan penjelasan lainnya terkait dengan teori atom.
Sampai sini sudah jelas ya, semoga Anda bisa memahami satu persatu materi yang akan di bahas. Catat yang diperlukan, baca memindai agar Anda dapat menguasai materinya.
Baiklah, pembahasan ini dimulai dari pengertiannya, simak sampai bawah ya teman-teman!
Pengertian Teori Atom
Di dalam ilmu fisika dan ilmu kimia, teori atom adalah teori ilmiah sifat alami materi, yang menyatakan bahwa materi tersusun atas satuan terkecil yang disebut atom.
Teori ini dimulai dari sebuah konsep pada masa Yunani Kuno dan menjadi aliran ilmiah utama di awal abad ke-19. Ilmu kimia ini membuktikan bahwa materi berperilaku seperti ia tersusun atas atom-atom.
Istilah atom berasal dari kata sifat Yunani Kuno atomos yang berarti “tidak dapat dipecah”. Kimiawan abad ke-19 mulai menggunakan istilah sehubungan dengan peningkata jumlah unsur kimia yang tidak bisa diperkecil lagi.
Awalnya, teori dasar atom dikemukakan oleh Democritus pada abad ke-4 SM. Menurutnya, atom merupakan suatu benda yang sangat kecil sampai tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Beliau mengatakan, atom sepenuhnya padat, ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara), dan tidak memiliki struktur internal.
Namun, model teori atom dari Democritus ini kurang memiliki bukti eksperimental sehingga mulai tahun 1800-an muncul banyak teori baru berdasarkan hasil eksperimen.
Adapun beberapa teori atom yang muncul dan sangat populer dalam ilmu Fisika saat ini yaitu teoriatom menurut Rutherford, John Dalton, dan JJ. Thomson.
Model Teori Atom
Mengenai model teori atom, tentunya akan kami sampaikan beberapa model teori yang cukup terkenal dari generasi ke generasi.
Adapun mengenai modelnya, berikut ini 5 jenis model teori yang sangat populer dan penjelasannya. Tidak lupa pula, dilampirkan kelebihan dan kekurangan teorinya.
1. Model Teori Atom John Dalton
Sekitar tahun 1803, John Dalton mengemukakan sebuah teori atom yang berdasarkan pada dua hukum, yaitu hukum susunan tetap (hukum prouts) dan hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier).
Menurut Prouts: “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap.”
Menurut Lavoiser: “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”.
Berdasarkan kedua hukum diatas, John Dalton mengemukakan pendapat tentang teori ini sebagai berikut:
- Atom adalah bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
- Atom digambarkan sebagai bola pejal yang memiliki ukuran sangat kecil.
- Atom-atom bergabung dan terbentuk senyawa. Misal, air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.
Reaksi kimia adalah suatu pemisahan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tersebut tidak akan dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Kelebihan Teori John Dalton:
- Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.
- Dapat menjelaskan hukum kombinasi kimia.
Kelemahan Teori John Dalton:
- Mampu menerangkan bahwa larutan dapat menghantarkan arus listrik.
- Atom adalah elemen yang berbeda. Ini tidak benar untuk kasus tertentu.
- Atom dari unsur yang sama yaitu dalam segala hal. Ini tidak benar karena atom dari unsur berbeda yang disebut isotope.
2. Model Teori Atom JJ. Thomson
Menurut JJ. Thomson sekitar tahun 1900, menurutnya di dalam atom terdapat partikel elektron dan proton.
Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukannya, proton mempunyai massa yang lebih besar dibandingkan dengan elektron, sehingga model atom Thomson dapat digambarkan sebagai proton tunggal yang besar.
Proton memiliki elektron-elektron yang dapat menetralkan muatan positif pada proton. Menurut JJ. Thomson, atom terdiri dari bulatan yang bermuatan positif yang rapat muatan.
Secara umum teori atom JJ. Thomson berbunyi: “Atom adalah suatu bola pejal yang memiliki muatan positif dan di dalamnya tersebar muatan negatif elektron”.
Teori atom JJ. Thomson secara sederhana model teori atom thomson dapat dianalogikan seperti jambu biji yang telah dikupas kulitnya.
Nah, Biji jambu yang tersebar merata ini dimodelkan sebagai suatu elektron sedangkan bulatan daging jambu yang pejal dianalogikan sebagai proton.
Kelebihan Teori JJ. Thomson:
- Mampu membuktikan bahwa adanya partikel lain yang bermuatan negatif di dalam atom. Berarti atom bukanlah bagian terkecil pada suatu unsur.
- Dapat menerangkan sifat listrik atom.
Kelemahan Teori JJ. Thomson:
- Mampu menjelaskan susunan muatan negatif dan positif yang terdapat dalam bola atom tersebut.
- Tidak mampu menjelaskan mengenai adanya inti atom.
3. Model Teori Atom Rutherford
Sekitar tahun 1910 bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas.
Dari hasil pengamatannya, ditemukan bahwa sebagian besar partikel alfa (λ) mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, Rutherford membuat kesimpulan bahwa:
- Atom bukanlah sebuah bola pejal, karena hampir semua partikel alfa (λ) diteruskan.
- Jika suatu lempeng emas dianggap sebagai suatu lapisan atom emas, maka di dalam atom emas tersebut terdapat partikel kecil yang memiliki positif.
- Partikel tersebut adalah partikel yang menyusun inti atom.
Berdasarkan dari hasil pengamatannya tersebut, Rutherford mengemukakan sebuah model atom yaitu “Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil serta memiliki muatan positif, serta dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif”.
Kelebihan Teori Rutherford:
- Atom tersusun terdiri dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti atom tersebut.
- Mudah dipahami untuk menjelaskan struktur atom yang rumit.
- Dapat menggambarkan gerak elektron disekitar inti.
Kelemahan Teori Rutherford:
- Tidak dapat menjelaskan mengapa suatu elektron tidak dapat jatuh ke dalam inti atom.
- Tidak dapat menjelaskan spektrom garis pada atom hidrogen (H).
- Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.
- Mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap inti atom.
4. Model Teori Atom Neils Bohr
Sekitar tahun 1913, beliau memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.
Berdasarkan hasil percobaannya, Bohr memberikan gambaran keadaan orbit elektron dalam menempati daerah sekitar inti atom.
Menurut Neils Bohr, elektron hanya mengelilingi inti atom pada orbit tertentu saja, yaitu hanya terdapat orbit dalam jumlah tertentu dan perbedaan antar orbit adalah jarak orbit ke inti atom.
Penjabaran oleh Neils Bohr tentang atom merupakan gabungan antara teori klasik dari teori kuantum Planck dan Rutherford.
Secara umum, Neils Bohr mengemukakan model atom sebagai berikut ini:
- Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu, serta tidak memancarkan energi.
- Elektron dalam atom dapat berpindah antar lintasan.
- Perpindahan elektron dalam atom yaitu dari tingkat energi tertinggi ke tingkat terendah disertai pemancaran energi.
Menurut model teori atom Bohr, elektron mengelilingi inti pada lintasan tertentu yang disebut sebagai tingkat energi atau kulit elektron.
Tingkat energi paling rendah yaitu kulit elektron yang terletak di bagian paling dalam, semakin keluar semakin besar nomer kulit elektron tersebut dan semakin tinggi tingkat energinya.
Kelebihan Teori Neils Bohr:
- Atom Bohr adalah suatu atom yang terdiri dari beberapa kulit sebagai tempat berpindahnya suatu elektron.
Kelemahan Teori Neils Bohr:
- Model atom ini adalah tidak mampu menjelaskan efek Strack dan efek Zeeman.
5. Model Teori Atom Kuantum
Model atom mekanika kuantum merupakan model atom yang paling modern. Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan awan-awan elektron yang mengelilinginya.
Daerah keadaan ditemukannya elektron dinamakan orbital. Menurut teori kuantum ini ada sekitar 4 jenis orbital, yaitu s, p, d, f.
Sejarah Perkembangan
Mengenai beberapa penjelasan perkembangan teori ini, sebenarnya akan sangat banyak apabila di bahas. Sub-bab yang akan di bahas adalah sebagai berikut ini.
1. Filosofi Atomisme
Ide bahwa materi terdiri dari unit diskret adalah sangat kuno dan tua, muncul dalam banyak kebudayaan di jaman Yunani Kuno dan India.
Namun, gagasan ini lebih berdasar kepada penalaran filosofis dan teologis daripada bukti ilmiah dan eksperimen. Maka dari itu, mereka tidak dapat meyakinkan semua orang, jadi atomisme hanyalah teori sifat materi.
Menuju abad ke-19, filosofi ini dipelajari dan disempurnakan oleh ilmuwan. Sebagai zaman keemasan ilmu kimia yang menghasilkan penemuan-penemuan yang dapat dengan mudah dijelaskan menggunakan konsep atom.
2. Teori Dalton
Sekitar akhir abad ke-18, ada 2 kaidah mengenai reaksi kimia muncul tanpa ada acuan pada ide teori atom.
Pertama, hukum kekekalan massa yang menyatakan bahwa total massa pada reaksi kimia adalah tetap. (Antoine Lavoisier 1789) .
Kaidah kedua adalah hukum perbandingan tetap (Joseph Louis Proust 1799).
Hukum ini menyatakan jika suatu senyawa dipecah menjadi unsur-unsur penyusunnya, maka massa konstituen akan selalu memiliki perbandingan yang sama, terlepas dari kuantitas atau sumber substansi lainnya.
Teori dalton ini bisa di baca lebih lanjut di wikipedia mengenai perkembangan sejarahnya secara lengkap dan jelas.
3. Avogadro
Kesalahan dan cacat yang ada pada teori Dalton diperbaiki pada tahun 1811 oleh Amedeo Avogadro. Telah diusulkan bahwa volume yang sama dari 2 gas, pada temperatur sama, mengandung jumlah molekul yang sama.
Hukum Avogadro memungkinkan untuk menyimpulkan sifat diatomik dari berbagai gas dengan mempelajari volume di mana mereka bereaksi.
Contohnya seperti ini, karena dua liter hidrogen akan bereaksi dengan hanya satu liter oksigen untuk menghasilkan dua liter uap air (pada tekanan dan temperatur konstan).
Artinya, molekul oksigen tunggal terbagi menjadi dua untuk membentuk dua partikel air.
Dengan demikian, Avogadro mampu menawarkan perkiraan yang lebih akurat dari massa atom oksigen dan berbagai elemen lainnya, serta membuat pembeda yang jelas antara molekul dan atom.
4. Gerak Brown
Tahun 1827, ahli botani Inggris Robert Brown mengamati bahwa partikel debu di dalam serbuk sari yang mengambang di air terus bergoyang-goyang tanpa alasan yang jelas.
Pada tahun 1905, Albert Einstein berteori bahwa gerak Brown ini disebabkan oleh molekul air terus menerus mengetuk butiran-butiran, dan mengembangkan model matematika hipotesis untuk menggambarkan hal itu.
Model ini di validasi secara eksperimental pada tahun 1908 oleh fisikawan Prancis Jean Perrin sehingga memberikan validasi tambahan untuk teori partikel.
5. Penemuan Partikel Subatomik
Atom dianggap sebagai bagian terkecil dari materi sampai 1897 ketika J.J. Thomson menemukan elektron melalui karya yang ia ciptakan pada sinar katoda.
Sebuah tabung Crookes adalah wadah kaca tertutup di mana dua elektrode dipisahkan oleh ruang hampa. Sinar katoda dihasilkan ketika tegangan diterapkan di seluruh elektroda.
Menciptakan partikel bersinar yang menyerang kaca di ujung tabung yang berlawanan. Melalui eksperimen, Thomson menemukan bahwa sinar dapat di belokkan oleh medan listrik.
Beliau menyimpulkan bahwa sinar ini, bukannya bentuk cahaya, melainkan sesuatu yang terdiri dari partikel bermuatan negatif yang sangat ringan yang ia sebut “corpuscles”.
Ia mengukur rasio massa terhadap muatan dan menemukan itu 1800 kali lebih kecil daripada hidrogen, atom terkecil. Corpuscles ini tidak seperti partikel lain yang telah dikenal sebelumnya.
Thomson menyatakan bahwa atom dapat dibagi, dan bahwa corpuscles adalah balok-balok bangunannya. Untuk menjelaskan muatan netral keseluruhan atom.
Ia mengajukan teori bahwa corpuscles didistribusikan dalam lautan muatan positif yang seragam; ini adalah model puding prem karena elektron tertanam dalam muatan positif.
Seperti prem dalam puding prem (meskipun dalam model Thomson mereka tidak dalam kondisi stasioner).
6. Penemuan Inti Atom
Tahun 1909, model puding prem Thomson dibantah oleh salah seorang mantan mahasiswanya, Ernest Rutherford.
Ia menemukan bahwa sebagian besar massa dan muatan positif atom terkonsentrasi di sebagian kecil dari volume, yang diasumsikan berada di pusat atom.
Dalam percobaan Geiger-Marsden, Hans Geiger dan Ernest Marsden menembakkan partikel alfa pada lembaran tipis logam dan diukur defleksi mereka menggunakan layar fluoresen.
Mengingat massa elektron yang sangat kecil, momentum tinggi partikel alfa dan rendahnya konsentrasi muatan positif pada model puding prem.
Sang peneliti mengharapkan semua partikel alfa dapat melewati kertas logam tanpa pembelokan yang bermakna. Ternyata mereka menemukan hal yang mencengangkan.
Sebagian kecil dari partikel alfa mengalami pembelokan tajam. Rutherford menyimpulkan bahwa muatan positif di dalam atom harus terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil.
Supaya dapat menghasilkan medan listrik yang cukup kuat untuk membelokkan partikel alfa dengan sebegitu kuat. Ini menyebabkan Rutherford mengajukan teori model planet.
7. Tahap Menuju Model Atom Fisika Kuantum
Model atom planet memiliki dua kekurangan yang cukup signifikan. Pertama, bahwasanya ini tidak seperti planet mengorbit matahari, elektron adalah partikel bermuatan.
Muatan listrik yang dipercepat diketahui memancarkan gelombang elektromagnetik menurut rumus Larmor dalam elektromagnetisme klasik.
Muatan yang mengorbit, logikanya akan terus kehilangan energi dan bergerak spiral menuju inti, bertabrakan dengan inti dalam hitungan detik.
Masalah kedua adalah bahwa model planet ini tidak bisa menjelaskan emisi puncak dan penyerapan spektrum atom yang diamati.
Teori kuantum merevolusi fisika di awal abad ke-20, ketika Max Planck dan Albert Einstein mendalilkan bahwa energi cahaya dipancarkan atau diserap dalam jumlah diskret yang diketahui sebagai kuanta (tunggal, kuantum).
Sekitar tahun 1913, Niels Bohr memasukkan ide ini ke dalam model atom Bohr, di mana sebuah elektron hanya bisa mengorbit inti dalam orbit lingkaran tertentu dengan momentum sudut dan energi tetap.
Jarak dari inti (jari-jari atom) sebanding dengan energinya. Model ini elektron tidak dapat bergerak spiral ke dalam inti karena tidak kehilangan energi secara terus-menerus.
Sebaliknya, hal itu hanya bisa membuat “lompatan kuantum” seketika antar tingkat energi yang ditetapkan. Ketika ini terjadi, cahaya dipancarkan atau diserap pada frekeunsi yang sebanding dengan perubahan energi.
Model Bohr tidak sempurna, ia hanya bisa memprediksi garis spektrum hidrogen dan tidak bisa memprediksi atom multielektron.
Parahnya, ketika teknologi spektografik ditingkatkan, teramati garis spektrum tambahan dalam hidrogen, yang tidak bisa dijelaskan menggunakan model atom bohr.
Sekitar tahun 1916, Arnold Sommerfeld menambahkan orbit elips dengan model Bohr untuk menjelaskan garis emisi tambahan tersebut.
Tetapi, ini membuat model menjadi sangat sulit untuk digunakan, dan masih tidak dapat menjelaskan atom yang lebih kompleks.
8. Penemuan Isotop
Saat melakukan eksperimen dengan produk peluruhan radioaktif, pada tahun 1913 radiokimiawan Frederick Soddy menemukan bahwa tampaknya ada lebih dari satu unsur pada setiap posisi dalam tabel periodik.
Istilah isotop kemudian diciptakan oleh Margaret Todd sebagai nama yang cocok untuk unsur ini. Tahun yang sama, J.J. Thomson melakukan percobaan di mana ia menyalurkan aliran ion neon melalu medan magnet dan listrik.
Kemudian, menghantam piring fotografi di ujung lain. Dia mengamati dua partikel bercahaya di piring, yang menunjukkan dua lintasan defleksi yang berbeda.
Thomson menyimpulkan ini karena beberapa ion neon memiliki massa yang berbeda. Sifat massa yang berbeda ini kelak dijelaskan oleh penemuan neutron pada tahun 1932.
9. Penemuan Partikel Nuklir
Pada tahun 1917 Rutheford membombardir gas nitrogen dengan partikel alfa dan mengamati inti hidrogen yang dipancarkan dari gas.
Rutherford menyimpulkan bahwa inti hidrogen muncul dari inti atom nitrogen sendiri.
Dari karyanya dan karya muridnya (Bohr dan Henry Moseley) Rutherford mengetahui bahwa muatan positif dari setiap atom selalu bisa disamakan dengan jumlah inti hidrogen.
Ini, digabung dengan massa atom dari banyak unsur yang kira-kira setara dengan jumlah dari atom hidrogen yang kemudian di asumsikan partikel paling ringan.
Membuatnya menyimpulkan bahwa inti hidrogen adalah partikel tunggal dan konstituen dasar dari semua inti atom. Dia menamakan partikel tersebut sebagai proton.
Eksperimen lanjutan yang dilakukan oleh Rutherford menemukan bahwa massa nuklir kebanyakan atom melebihi jumlah proton yang dimilikinya.
Ia berspekulasi bahwa kelebihan massa ini terdiri dari partikel bermuatan netral yang hingga saat itu belum diketahui. Julukan sementara pada saat itu ialah “neutron”.
Pada tahun 1928, Walter Bothe mengamati bahwa berilium memancarkan radiasi elektrik netral berdaya tembus besar ketika di bombardir dengan partikel alfa.
Terungkap pula, di kemudian hari bahwa radiasi ini dapat mengusir atom hidrogen dari paraffin wax. Ini disangka sebagai radiasi gamma berenergi tinggi, karena radiasi gamma memberi efek serupa pada elektron dalam logam.
Tetapi, James Chadwick menemukan bahwa dampak ionisasi yang ditimbulkan terlalu kuat untuk suatu radiasi elektromagnetik, sepanjang energi dan momentumnya konstan dalam interaksi tersebut.
Tahun 1932, Chadwick memapar berbagai unsur, seperti hidrogen dan nitrogen, dengan “radiasi berilium”.
Berdasarkan pengukuran energi partikel bermuatan, ia menyimpulkan bahwa radiasi sejatinya terbentuk dari parikel netral yang bermassa mirip dengan proton.
Chadwick menegaskan partikel ini sebagai neutron Rutherford. Pada tahun 1935, Chadwick menerima Anugerah Nobel atas karyanya mengungkap keberadaan neutron.
10. Model Atom Fisika Kuantum
Tahun 1924, Louis de Broglie mengajukan teori bahwa semua partikel bergerak terutama partikel subatomik seperti elektron menunjukkan perilaku mirip gelombang.
Erwin Schrodinger, yang terkesan dengan ide ini, menggali kebenaran lebih jauh bahwa gerak elektron dalam atom dapat dijelaskan lebih baik sebagai gelombang daripada partikel.
Persamaan Schrodinger, dipublikasikan tahun 1926, dijelaskan elektron sebagai fungsi gelombang dan bukan sebagai partikel.
Pendekatan ini dengan elegan memprediksi banyak fenomena spektrum yang gagal dijelaskan oleh model Bohr. Meskipun konsep ini mudah secara matematis, namun sulit divisualisasikan dan menghadapi penentangan.
Salah satu kritik, Max Born, mengusulkan sebaliknya bahwa fungsi gelombang Schrodinger menjelaskan tidak hanya elektron saja melainkan semua kondisi yang mungkin terjadi.
Dan, dengan demikian dapat digunakan untuk menghitung probabilitas menemukan elektron pada setiap lokasi tertentu di sekitar inti.
Ini merekonsilasi 2 teori yang bertentangan elektron sebagai partikel vs gelombang. Teori ini menyatakan bahwa elektron memiliki sifat seperti gelombang sekaligus partikel.
Konsekuensi penjabaran elektron sebagai bentuk gelombang adalah bahwa tidak memungkinkan secara matematis menurunkan secara simultan posisi dan momentum suatu elektron.
Ini kemudian dikenal sebagai prinsip ketidakpastian Heisenberg setelah ahli fisika teori Werner Heisenberg menjelaskan dan mempublikasikannya pertama kali tahun 1927.
Hal ini membuat model atom Bohr menjadi tidak valid lagi. Model atom modern menjelaskan posisi elektron dalam atom sebagai suatu probabilitas.
Sebuah elektron dapat ditemukan pada jarak berapapun dari inti atom, tetapi, tergantung tingkat energinya berada lebih sering pada region tertentu daripada region lainnya.
Pola ini yang dirujuk sebagai orbital atom. Orbital berada dalam bentuk yang bervariasi sferis, barbel, torus, dsb. Dengan inti atom berada di tengah.
Demikian penjelasan mengenai beberapa teori atom, semoga dapat dimengerti pembahasannya dan Anda dapat menjelaskan dengan benar.
Kritik dan saran untuk situs kami theinsidemag.com ditunggu di komentar! Terimakasih telah berkunjung, salam sejahtera dan sukses bagi para pembaca materi ini.
Referensi:
https:// rumusrumus.com/teori-atom/
https:// blog.ruangguru.com/eksplorasi-5-jenis-model-atom
https:// id.wikipedia.org/wiki/Teori_atom
Originally posted 2022-04-03 14:07:40.