Perkembangan
Teori
Istilah atom pertama kali
dikemukakan oleh filsuf Yunani kuno, Demokritus (460 – 370 SM). Menurut
Demokritus jika suatu materi dibelah maka pembelahan materi akan berakhir pada
tingkat dimana partikel tidak dapat dibelah lagi, yang dinamakan Atom.
Namun konsep atom yang dikemukakan oleh Demokritus tidak didukung oleh
eksperimen yang tidak meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa
ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.
Pengembangan konsep atom-atom secara
ilmiah dimulai oleh Jhon Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson
(1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan oleh Bohr (1914).
Teori Atom Dalton
Berikut adalah postulat-postulat
dalam teori atom Dalton.
- Setiap unsur terdiri atas
partikel yang sudah tak terbagi yang dinamai atom.
- Atom-atom dari suatu unsur
adalah identik. Atom-atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat-sifat
yang berbeda, termasuk mempunyai massa yang berbeda.
- Atom dari suatu unsur tidak
dapat diubah menjadi atom unsur lain, tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan. Reaksi kimia hanya merupakan penataan ulang atom-atom.
- Senyawa terbentuk ketika
atom-atom dari dua jenis unsur atau lebih bergabung dengan perbandingan
tertentu.
Pada perkembangan selanjutnya
diketahui bahwa beberapa postulat dalam teori atom Dalton ternyata kurang
tepat, misalnya:
- Ternyata atom bukanlah sesuatu
yang tak terbagi, melainkan terdiri dari berbagai partikel subatom.
- Meski mempunyai sifat-sifat
yang sama, atom-atom dari unsur yang sama dapat mempunyai massa yang
berbeda. Atom-atom dari unsur yang sama, tetapi mempunyai massa yang
berbeda disebut isotop.
- Melalui reaksi nuklir, atom
dari suatu unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain.
- Beberapa unsur tidak terdiri
atas atom-atom melainkan molekul-molekul. Molekul unsur terbentuk dari
atom-atom sejenis dengan jumlah tertentu.
Meskipun demikian, Dalton telah
meletakkan anak tangga pertama bagi perkembangan teori atom selanjutnya. Hal
yang paling penting dari teori atom Dalton yang hingga kini dapat
diterima yaitu:
- Atom adalah unit pembangun dari
segala macam materi.
- Atom merupakan bagian terkecil
dari suatu unsur yang masih mempunyai sifat sama dengan unsurnya.
- Dalam reaksi kimia, atom tidak
dimusnahkan, tidak dicipakan, dan tidak dapat diubah menjadi atom unsur
lain. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang susunan atom-atom yang terlibat
dalam reaksi.
Gambar1.
Model Atom Dalton (sumber : kimia.upi.edu)
Model Atom Thomson
Setelah tahun 1897 Joseph John Thomson berhasil membuktikan dengan tabung
sinar katode bahwa sinar katode adalah berkas partikel yang bermuatan negatif
(berkas elektron) yang ada pada setiap materi maka tahun 1898 J.J.Thomson
membuat suatu teori atom. Menurut Thomson, atom berbentuk bulat di mana
muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh
elektron-elektron yang berada di antara muatan positif. Elektron-elektron
dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti, maka Teori Atom
Thomson juga sering dikenal Teori Atom Roti Kismis. 
Gambar 2. Model Atom Thomson (sumber
: kimia.upi.edu)
Gambar 3. Percobaan Tabung Sinar
Katoda (sumber : kimia.upi.edu)
Model Atom Rutherford
Pada tahun 1903 Philipp Lenard
melalui percobaannya membuktikan bahwa teori atom Thomson yang menyatakan bahwa
elektron tersebar merata dalam muatan positif atom adalah tidak benar. Hal ini
mendorong Ernest Rutherford (1911) tertarik melanjutkan eksperimen
Lenard. Dengan bantuan kedua muridnya Hans Geiger dan Ernest Marsden,
Rutherford melakukan percobaan dengan hamburan sinar α. Partikel α bermuatan
positif.
Kemudian Rutherford mengajukan teori
atom sebagai berikut: atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif
sebagai pusat massa dan dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif.
Gambar
4.Percobaan Rutherford (sumber : kimia.upi.edu)
Gambar 5. Model Atom Rutherford
(sumber : kimia.upi.edu)
Pada tahun 1913, berdasarkan
analisis spektrum atom, Niels Bohr mengajukan model atom sebagai berikut:
- Atom terdiri atas inti yang
bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif
didalam suatu lintasan.
- Elektron dapat berpindah dari
satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi
sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah
lintasan ke lintasan yang lebih tinggi, elektron akan menyerap energi.
Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah, elektron akan memancarkan
energi.
- Kedudukan elektron-elektron
pada tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit-kulit elektron.
Gambar 6. Model Atom Bohr (sumber :
kimia.upi.edu)
Model Atom Modern
Pada tahun 1927, Erwin Schrodinger, mengemukakan teori atom yang
disebut teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang. Teori tersebut
dapat diterima para ahli sampai sekarang
Menurut teori atom mekanika kuantum,
kulit-kulit elektron bukan kedudukan yang pasti dari suatu elektron, tetapi
hanyalah suatu kebolehjadian saja.
Gambar 7. Mekanika
Kuantum (sumber : kimia.upi.edu)
Handout Materi
|
No.
|
Model Atom
|
Keterangan
|
|
1.
|
Dalton (1803)
|
Atom menurut Dalton:a. Atom merupakan bagian terkecil dari
materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
b.Atom digambarkan sebagai bola
pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan
berbeda untuk unsur yang lainnya
c. Atom-atom bergabung membentuk
senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air
terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
d.Reaksi kimia merupakan pemisahan
atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak
dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Kelebihan :
- Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum
Lavoisier)
- Dapat Menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (hukum
Proust)
- Menumbuhkan minat terhadap penelitian mengenai model atom
Kelemahan :
- Tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat
menghantarkan listrik
- Berdasarkan percobaan, atom-atom dari unsur yang sama
dapat mempunyai massa yang berbeda
|
|
2.
|
Thomson (1910)
|
Berdasarkan percobaan sinar katoda, atom menurut Thomson
:Suatu materi berbentuk bola bermuatan positif, dan didalamnya tersebar
elektron-elektron dengan jumlah muatan positif dan negatif sama sehingga
membentuk atom yang bersifat netral
Kelebihan :
- • Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil
dari atom yang disebut partikel subatomik.
- • Dapat menerangkan sifat listrik atom
Kelemahan :
Tidak dapat menerangkan bagaimana
susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut
|
|
3.
|
Rutherford (1913)
|
Berdasarkan penembakan lempeng tipis dengan partikel
alpha, atom menurut Rutherford :Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan
positif dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom, dimana
massa atom terpusat pada inti atomnya
Kelebihan :
Tidak dapat menjelaskan mengapa
elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika klasik,
gerakan elektron mengelilingi inti ini disertai pemancaran energi sehingga
lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan
mendekati inti dan jatuh kedalam inti
|
|
4.
|
Bohr
|
Berdasarkan pengamatan spektrum garis atom hidrogen, ato
menurut Bohr :
- Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif
dan dikelilingi oleh elektron yang bemuatan negatif didalam suatu
lintasan
- Elektron-elektron yang mengitari inti atom berada
pada tingkat energi tertentu yang bergerak secara stasioner
- Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke
lintasan lain dengan menyerap atau memancarkan energi. Jika elektron
berpindah ke lintasan yang lebih tinggi elektron akan menyerap energi,
dan jika berpindah ke lintasan yang lebih rendah elektron akan
memancarkan energi
Kelebihan :
Mampu membuktikan adanya lintasan
elektron untuk atom hidrogen
Kelemahan :
Tidak dapat menjelaskan spektrum
warna dari atom-atom yang memiliki banyak elektron
|
|
5.
|
Teori Atom Modern
|
Dikembangkan berdasarkan teori mekanika
kuantum yang disebut mekanika gelombang; diprakarsai oleh 3
ahli :a) Louis Victor de Broglie : menyatakan bahwa materi
mempunyai dualisme sifat yaitu sebagai materi dan sebagaigelombang.
b) Werner Heisenberg :
mengemukakan prinsip ketidakpastian untuk materi yang bersifat sebagai
partikel dan gelombang. Jarak atau letak elektron-elektron yang mengelilingi
inti hanya dapat ditentukan dengan kemungkinan – kemungkinan saja.
c) Erwin Schrodinger (menyempurnakan
model Atom Bohr): Berhasil menyusun persamaan gelombang untuk elektron dengan
menggunakan prinsip mekanika gelombang. Elektron-elektron yang mengelilingi
inti terdapat di dalam suatu orbital yaitu daerah 3 dimensi di
sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat ditemukan dengan
kemungkinan terbesar.
Model atom Modern :
a) Atom terdiri dari inti
atom yang mengandung proton dan neutron sedangkan elektron-elektron bergerak
mengitari inti atom dan berada pada orbital-orbital tertentu yang membentuk
kulit atom.
b) Orbital yaitu daerah
3 dimensi di sekitar inti dimana elektron dengan energi tertentu dapat
ditemukan dengan kemungkinan terbesar.
c) Kedudukan elektron pada
orbital-orbitalnya dinyatakan dengan bilangan kuantum.
|
Penjelasan Atom dalam Al-Quran
|
Atom juga ternyata dibahas dalam Al-Quran surat Saba ayat
3 yang artinya:Dan orang-orang yang kafir berkata, “Hari Kiamat
itu tidak akan datang kepada kami”.Katakanlah, “Pasti datang, demi Tuhanku
yang mengethui yang ghaib, Kiamat itu pasti akan datang kepadamu. Tidak
ada yang tersembunyi bagiNya sekalipun seberat zarrah1 baik
yang dilangit maupun yang di bumi, yang lebih kecil dari itu atau yang lebih
besar, semuanya tertulis dalam kitab yang jelas (Lauh Mahfuz),”
Penjelasan:
Zarrah adalah jenis yang terkecil
dari semut. Orang Arab mengungkapkan sesuatu yang paling kecil dengan sebutan
Zarrah.
|
Perkembangan
Teori Atom
Dari zaman yunani kuno hingga
sekarang, model dan teori atom terus berkembang. Melalui model dan teori atom,
kita dapat mengetahui struktur suatu atom. Perkembangan tersebut tidak dapat
dilepaskan dari upaya para ilmuwan diantaranya Democritus, John Dalton, J.J.
Thomson, Rutherford, Chadwick, Milikan, Niels Bohr, Schrodinger, de Broglie dan
Heisenberg.
1.
Teori Atom Democritus (460 SM–370 SM)
Democritus mengembangkan teori
tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika suatu materi dibelah
terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental yang
disebut sebagai atom (Yunani: atomos = tidak terbagi). Pendapat ini
ditolak oleh Aristoteles (384–322 SM), yang berpendapat bahwa materi bersifat
kontinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga).
Aristoteles lebih menyetujui teori Empedokles, yaitu materi tersusun atas api,
air tanah dan udara. Sekitar tahun 1592 - 1655 Gasendi mengemukakan bahwa
atom merupakan bagian terkecil suatu zat.
2.
Teori Atom Dalton (1803)
John Dalton mengungkapkan bahwa :
a. Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat.
b. Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah,
diciptakan ataupun dimusnahkan.
c. Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama.
d. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang
berbeda memiliki sifat yang berbeda.
e. Reaksi kimia terjadi karena adanya penggabungan dan pemisahan atom-atom.
f. Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang
bergabung sama akan terbentuk molekul unsur, sedangkan
bila atom-atom yang bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyawa.
Kelemahan
teori atom Dalton
Pada perkembangan selanjutnya
ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut,
antara lain :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
c. Model atom Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur
yang satu dengan unsur yang lain.
Kelemahan –kelemahan tersebut dapat dijelaskan setelah ditemukan beberapa
partikel penyusun atom, seperti elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson
tahun 1900, penemuan partikel proton oleh Goldstein tahun 1886.
Kelebihan
teori atom Dalton
a. Dapat menerangkan Hukum
Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
3.
Teori Atom Thomson
Berdasarkan
percobaan tentang hantaran listrik melalui tabung hampa/tabung pengawan muatan
(discharge tube) atau tabung sinar katode. Dalam tabung katode tekanan gas
dalam tabung dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Pada tekanan cukup
rendah dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam
tabung akan berpijar dengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas
dalam tabung (gas neon berwarna merah, gas natrium berwarna kuning). Jika
tekanan gas dikurangi, maka daerah didepan katode akan menjadi gelap. Daerah
gelap ini akan bertambah jika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya
seluruh tabung menjadi gelap, tetapi bagian tabung didepan katode berpendar
dengan warna kehijauan.
Melalui percobaan dapat ditunjukkan bahwa perpendaran tersebut disebabkan
oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menuju anode. Oleh karena
berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan
tabung katoda ini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu
atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan
listrik. selanjutnya sinar katode ini merupakan partikel yang bermuatan negatif
dan oleh Thomson partikel ini dinamakan elektron.