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:
- Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak
dapat dibagi lagi
- Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu
unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
- Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan
bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan
atom-atom oksigen
- 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. Seperti gambar
berikut ini:
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. Model atom
Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:
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:
- Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel
alfa diteruskan
- Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu
lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang
sangat kecil yang bermuatan positif.
- 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.
Model atom Rutherford
dapat digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa
elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.
4. Teori Atom Bohr
ada 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:
- 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.
- Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi
elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang
dipancarkan maupun diserap.
- Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke
lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu
terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
- Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan
sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut.
Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, 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 Modern
Model atom mekanika kuantum
dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang
ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang
dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan
kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang
dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu
dari inti atom”.
Daerah ruang di sekitar inti
dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan
tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger
memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk
menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan
Schrodinger
x,y dan z
Y
m
Ñ’
E
V
|
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial
|
Model atom dengan orbital
lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika
kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti
menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi
elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan
membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan
demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari
beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum
tentu sama.
Ciri khas model atom
mekanika gelombang
- Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya
(orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti
penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga
dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan
keadaan tertentu dalam suatu atom)
- Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga
bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam
bilangan kuantum tersebut)
- Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr
bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar
ditemukannya elektron.