Istilah
atom dimulai dari ilmuwan Yunani, salah satunya ada Aristoteles yang percaya
bahwa sebuah benda bisa dibagi tiada batas menjadi partikel-partikel kecil. Leucippus
berpendapat bahwa ada saatnya suatu benda tidak bisa dibagi lagi menjadi
partikel yang lebih kecil. Istilah atom berasal dari atomosistilah yang diungkapkan Democritus yang berarti tidak dapat
dibagi-bagi lagi. Konsep atom kemudian berkembang dengan berkembangnya ilmu
pengetahuan. Konsep-konsep mengenai atom yang banyak diaplikasikan diantaranya
adalah: teori atom Dalton, teori atom Thompson, teori atom Rutherford dan teori
atom Bohr.
Adapun ringkasan perbandingan dari
masing-masing teori dapat diuraikan pada Tabel
1.
Tabel 1. Perbandingan dari teori atom Dalton,
Thompson, Rutherford dan Bohr
Teori atom
|
Diskripsi teori
|
Kelebihan
|
Kelemahan
|
Teori
Dalton
|
Atom adalah unit
terkecil dari suatu zat yang tidak dapat dibagi lagi.
|
Dapat menjelaskan fenomena
perubahan unsur pada berbagai kondisi.
|
Belum dapat
memprediksikan massa relatif atom dengan tepat.
|
Teori
Thomson
|
Atom bukanlah sebuah
bola pejal, akan tetapi memiliki subunit diantaranya adalah elektron yang
tersebar merata didalam atom diantara proton.
|
Dapat memprediksi
massa relatif atom dengan lebih tepat.
|
Tidak dapat
menjelaskan tentang radioaktivitas atau tingkat energi didalam atom.
|
Teori
Rutherford
|
Atom memiliki sebuah
inti atom yang memiliki massa yang besar dan terpusat di tengah atom.
|
Dapat menjelaskan
radioaktivitas.
|
Belum menjelaskan
tentang tingkat energi dan kestabilan elektron di dalam atom.
|
Teori
Bohr
|
Lintasan elektron di
dalam atom menyerupai sistem tata surya dimana inti atom (proton dan neutron)
menjadi pusat gerakan elektron, dimana elektron bergerak pada lintasan
tertentu
|
Menjelaskan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit yang menjadi
tempat lintasan elektron dan berpindahnya elektron, sehingga mampu melepas
dan menyerap energi.
|
Tidak dapat menerangkan
kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet
terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.
|
A.
Teori Atom Dalton
Diskripsi Teori
Awal abad ke-19, John
Dalton (1766-1844) melakukan percobaan-percobaan yang menunjang konsep
atom. Percobaan tersebut dilakukan berdasarkan Hukum Lavoisier tentang kekekalan massa dan Hukum Proust
tentang perbandingan tetap. Hukum Lavoisier menyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama
dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Hukum Proust
menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa
selalu tetap".
Sehingga Dalton mengemukakan teori atomnya, yaitu:
1.
Atom adalah partikel terkecil yang tidakdapat
dibagi-bagi lagi. Atom suatu unsursemuanya serupa, dan tidak dapat
berubahmenjadi atom unsur yang lainnya.
2.
Atom-atom unsur yang berlainan dapatmembentuk
molekul. Ketika terjadireaksi, atom-atom itu berpisah tetapikemudian bergabung
kembali dengansusunan yang berbeda dengan susunansemula. Pada reaksi itu
atom-atombergabung menurut perbandingantertentu.
3.
Bila dua macam atom membentuk duamacam
persenyawaan atau lebih makaatom-atom sejenis dalam persenyawaanitu mempunyai
perbandingan yangsederhana.
Hipotesa Dalton tentang atom digambarkan
sebagai bola pejal.
Kelemahan teori atom Dalton
Dengan berpendapat bahwa senyawa
dibentuk dari berbagai jenis atom dengan perbandingan yang tetap seperti gambaran
sebagai berikut:
4 atom Pb + 4 atom S → 4 unit PbS
4 atom Pb + 6 atom S → 4 unit PbS + 2 atom S
Hal tersebut mengakibatkan beberapa
perkiraan Dalton mengenai massa atom salah terutama disebabkan karena gagal memprediksi
massa relatif air. Berdasarkan perbandingan proporsinya Dalton memperkirakan
air terbentuk dari satu atom oksigen dan satu atom hidrogen dari pada satu atom
oksigen dengan 2 atom hidrogen.
Selain itu pendapat Dalton bahwa atom
tidak dapat dibagi ternyata tidak benar, karena atom bisa dibagi menjadi
beberapa fragment dan dapat menghasilkan energi. Fragment dari atom dapat
disebut juga “subatomic particle”
Kelebihan teori atom Dalton
Walaupun gagal memprediksi beberapa
massa atom relatif, teori atom dalton mampu menjelaskan banyak fenomena ilmiah.
Hingga sekarang teori atom Dalton mampu memprediksi perilaku zat dalam berbagai
kondisi. Berdasarkan teori atom Dalton ilmuwan berusaha mengembangkan dan
membenarkan teori tersebut sehingga berkembanglah era baru ilmu kimia.
B.
Teori
Atom Thomson
Diskripsi
Teori
Teori
atom thomson memperbaiki pendapat dalton yang menyatakan atom tidak dapat
dibagi. Melalui percobaannya menggunakan tabung lucutan gas, Thomson dapat
mengidentifikasi salah satu “subatomic
particle” yaitu electron. Thomson dapat mengidentifikasikan besarnya rasio
muatan atom dibanding massanya atau e/m yang besarnya adalah -1,76 x 108
coulombs per gram. Adapun skema percobaan Thomson dengan menggunakan tabung
lucutan gas dapat dijelaskan pada Gambar
1.
Gambar 1. Skema tabung lucutan gas yang
digunakan pada percobaan thomson
Tabung lucutan gas adalah
tabung yang berisi udara dan didalamnya terdapat elektrode-elektrode yaitu
elektrode positif (katode) dan elektrode negatif (anode). Udara dalam tabung
dapat mengalirkan arus listrik. Berdasarkan penemuan Crooke, pada katode
dipancarkan suatu sinar yang disebut sinar katoda. Sifat sinar katoda tersebut
adalah memiliki energi, memendarkan kaca, membelok dalam medan listrik dan
medan magnet, jika ditembakkan pada logam menghasilkan sinar X, serta bergerak
cepat menurut garis lurus dan keluar tegak lurus dari katoda.
J.J. Thomson meneliti lebih lanjut
tentang sinar katoda. Simpangan sinar katoda dalam medan listrik dan medan
magnet menunjukkan sinar ini bermuatan negatif. Ketika diganti dengan logam
lain, partikel sinar katoda sama, sehingga Thomson menyimpulkan partikel sinar
katoda ada pada setiap logam yang akhirnya dinamakan elektron. Elektron ini
tersebar merata pada seluruh bagian atom, seperti roti kismis.
Gambar 2. Skema
penyimpangan sinar katoda dengan adanya medan magnet
Gambar 3. Skema atom Thomson “atom menyerupai roti kismis”.
J.J Thomson juga berhasil
menemukan tentang perbandingan antara muatan dan massa elektron dengan
menggunakan prinsip bahwa partikel-partikel yang bergerak melalu medan magnet
akan dibelokkan.
Gambar 4. Skema percobaan untuk menentukan
besarnya muatan elektron.
Maka ditemukan persamaan:
Flistrik = FLorentz
e . E = B . e . V
Karena nilai kecepatan sudah dapat
diketahui maka nilai
dapat diketahui.
Kelemahan teori atom J.J.
Thomson
Walaupun dapat memprediksikan
nilai e/m dan menjelaskan bahwa atom terdiri dari subbagian, akan tetapi teori
atom J.J. Thomson gagal menjelaskan fenomena radioaktifitas. Hal tersebut
dikarenakan Thomson memprediksi bahwa elektron tersebar merata diseluruh bagian
atom diantara muatan positif, dimana jumlah muatan positif dan negatif
seimbang. Teori atom Thomson tidak dapat menjelaskan adanya perbedaan tingkat
energi di dalam susunan atom.
Kelebihan
teori atom J.J. Thomson
Thomson berhasil membuktikan
bahwa terdapat subbagian di dalam atom, hal tersebut membantah teori atom Dalton
bahwa atom merupakan bagian terkecil dari suatu zat yang tidak dapat dibagi.
Melalui teori atom Thomson massa relatif suatu unsur dapat diprediksi dengan
tepat melalui nilai e/m. Dengan mengetahui jumlah elektron dapat diperkirakan
massa atomnya.
C. Teori Atom Rutherford
Diskripsi teori
Dalam
percobaannya, Rutherford menembakkan partikel α pada kepingan emas yang tipis.
Hasil pengamatan menunjukkan adanya partikel-partikel yang dihamburkan,
dibelokkan dan dipantulkan. Adalah sangat mustahil jika sinar alfa dapat
dibelokkan oleh elektron yang massanya sangat kecil, sehingga menunjukkan bahwa
didalam atom terdapat suatu inti atom yang terpusat di tengah dengan massa yang
besar. Berdasarkan hasil experimennya, Rutherford menyangkal teori atom J.J.
Thomson.
Gambar 6.
Skema percobaan Rutherford
Isi teori atom Rutherford adalah:
1. Atom
sebagian besar terdiri dari ruang hampa dengan satu inti yang bermuatan positif
dan satu atau beberapa elektron yang
beredar disekitar inti, seperti planet-palnet yang bergerak dalam sistem tata
surya. Massa atom sebagian besar terletak pada intinya.
2. Atom
secara keseluruhan bersifat netral, muatan positif pada inti sama besarnya
dengan muatan elektron yang beredar di sekitarnya. Muatan positif pada inti
besarnya sama dengan nomor atom dikalikan dengan muatan elementer.
3. Inti dan
elektron tarik-menarik. Gaya tarik menarik ini merupakan gaya sentripetal yang
mengendalikan gerak elektron pada orbitnya masing-masing seperti gravitasi
dalam tata surya
4. Pada
reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan. Yang mengalami perubahan
ialah elektron-elektron pada kulit terluar.
Kelemahan teori atom Rutherford
Karena menurut Rutherford
lintasan elektron tidak lagi berupa lingkaran tetapi berupa pilin (seperti obat
nyamuk) hal tersebut tidak mampu menjelaskan mengenai kestabilan atom karena
pada akhirnya elektron jatuh ke dalam inti atom. Selain itu kelemahan teori
atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan mengenai spektrum garis atom
hidrogen.
Kelebihan teori atom Rutherford
Teori
atom Rutherford mampu menjelaskan fenomena radioaktifitas, karena “sub-sub
bagian” di dalam atom dapat berpindah posisi dengan melepas dan menyerap
energi.
D.
Teori
Atom Bohr
Diskripsi Teori
Niels Bohr
mengembangkan teori atom berdasarkan teori atom Rutherford. Model atom Bohr
menyerupai sistem tata surya dimana elektron-elektronnya mengitari inti atom
bermuatan positif di kulit tertentu. Adapun isi postulat Bohr adalah sebagai
berikut:
1.
Elektron tidak berputar dalam lintasan yang
sembarang, elektron hanya dapat berputar pada lintasan tertentu tanpa
memancarkan energi, yang disebut lintasan stasioner.
2.
Elektron yang berpindah dari kulit yang lebih
dalam ke luar akan menyerap energi dan elektron yang berpindah dari kulit yang
lebih luar ke bagian dalam akan memancarkan energi
Gambar 7.
Skema kulit atom berdasarkan teori Bohr
Kelemahan
teori atom Bohr
1.
Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg
karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
2. Model atom
Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang
salah.
3. Lemahnya
penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.
4. Tidak dapat
memprediksi intensitas relatif garis spektra.
5. Model atom
Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.
6. Tidak dapat
menjelaskan efek Zeeman.
7. Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia
dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang
berelektron lebih banyak.
Kelebihan teori atom Bohr
Menjelaskan
bahwa atom terdiri dari beberapa kulit yang menjadi tempat lintasan elektron
dan berpindahnya elektron, sehingga mampu melepas dan menyerap energi.
Sumber Pustaka
1.
Burns, R.A., 1992. Fundamentals of Chemistry.
Prentice Hall, New Jersey, USA.
2.
Sofyan, M., 2009. Perkembangan Teori Atom.
