Partikel Dasar Atom

Partikel Dasar Atom

Pengetahuan imuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan lagsung terhadap atom,sebab aom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur secara langsung. Diameter atom diyakini sekira 30 sampai 150 pm. Dengan alat pembesar apapun atom belum dapat diamati, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu yang dapat diukur, seperti jejak atom,nyala,difraksi, dan yang lainnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling mutakhir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum dengan berbagai asumsi dan teorema.

1.       Partikel Sub Atom

Atom dibangun oleh partikel-partikel sub atom,yaitu elektron,proton dan neutron. Proton dan neutron berada dalam inti atom, sedangkan elektron berada dalam ruang keboleh jadian di sekeliling inti atom. Berikut massa dan muatan partikel sub atom : 

Massa proton dan neutron hampir sama, sedangkan massa elektron jauh lebih kecil. Muatan elektron dan proton sama tetapi berbeda tanda, sedangkan neutron tidak bermuatan. Untuk menyatakan massa sub atom, massa proton dan massa neutron dikukuhkan sama dengan satu sedangkan massa elektron 1/1840 kali massa proton karena massa elektron jauh lebih kecil dibandingkan massa proton, maka massa elektron dapat diabaikan terhadap massa proton. Untuk menyatakan muatan partikel sub atom, muatan proton dikukuhkan sama dengan positif satu, sedangkan muatan elektron sama dengan proton tetapi berlawanan tanda, yaitu negatif satu. Neutron merupakan partikel sub atom yang tidak bermuatan, massanya lebih besar sedikit dari massa proton.

• a.     Penemuan Elektron

Elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookes. Kemudian J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode ini merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan di antara katode dan anode.

 Tabung sinar katode

Sifat sinar katode, antara lain:

1. merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode;

2. merupakan radiasi partikel sehingga terbukti dapat memutar baling-baling;

3. bermuatan listrik negatif sehingga dibelokkan ke kutub listrik positif;

4. dapat memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas.

Dari hasil percobaan tersebut, J.J. Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

J.J. Thomson berhasil menentukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron (e/m) sebesar 1,76 × 10⁸ C/g. Kemudian pada tahun 1909, Robert Millikan dari Universitas Chicago, berhasil menentukan besarnya muatan 1 elektron sebesar 1,6 × 10^-19 C. Dengan demikian, maka harga massa 1 elektron dapat ditentukan dari harga perbandingan muatan dengan massa elektron (e/m).

Nilai e/m = 1,76 x 108 C/g, maka

Massa 1 elektron = 9.11 x 10^-28 g

Setelah penemuan elektron, maka model atom Dalton tidak dapat diterima lagi. Menurut J.J. Thomson, atom merupakan partikel yang bersifat netral. Karena elektron bermuatan negatif maka harus ada partikel lain yang dapat menetralkan muatan negatif tersebut yaitu partikel yang bermuatan positif. Dari penemuannya tersebut, J.J. Thomson mengemukakan teori atomnya yang dikenal dengan teori atom Thomson, yaitu:

 Model Atom Thomson

Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif. Karena tersebarnya elektron-elektron di dalam atom bagaikan kismis, sehingga disebut juga model atom roti kismis.

• a.     Penemuan Proton

Dengan ditemukannya elektron oleh Thomson, para ahli semakin yakin bahwa atom tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil. Pada tahun 1886, Eugen Goldstein memodifikasi tabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodenya dan gas yang berada di belakang lempeng katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukkan adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode. Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif.

Sifat sinar anode, antara lain:

    1. merupakan radiasi partikel sehingga dapat memutar baling-baling;

    2. dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negatif, jadi merupakan radiasi bermuatan positif;

     3. partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung. Partikel terkecil diperoleh dari gas hidrogen. Partikel ini kemudian disebut proton.

Massa 1 proton = 1 sma = 11,16 × 10^-24 gram

Muatan 1 proton = +1 = 1,6 × 10^-19 C

Pada tahun 1910, Ernest Rutherford bersama dua orang asistennya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel di dalam atom. Percobaan mereka dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas.

Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa partikel yang ditembakkan pada lempeng logam emas yang tipis, sebagian besar diteruskan, dan ada sebagian kecil yang dibelokan bahkan ada juga beberapa di antaranya yang dipantulkan. Hal tersebut sangat mengejutkan bagi Rutherford. Penemuan ini menyebabkan gugurnya teori atom Thomson. Partikel yang terpantul tersebut diperkirakan telah menabrak sesuatu yang padat di dalam atom. Dengan demikian atom tersebut tidak bersifat homogen seperti digambarkan oleh Thomson. Bahkan menurut pengamatan Marsden, diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel akan membelok dengan sudut 90^o bahkan lebih.

 Percobaan Rutherford. Penembakan lempeng logam tipis

Emas dengan sinar

Berdasarkan gejala-gejala tersebut, diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel diteruskan. Berarti, sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong.

2. Partikel yang mengalami pembelokan ialah partikel yang mendekati inti atom. Hal tersebut disebabkan keduanya bermuatan positif.

3. Partikel yang dipantulkan ialah partikel yang tepat menabrak inti atom.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atomnya yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti, sehingga atom bersifat netral. Rutherford juga menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi untuk mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling menolak.

• c. Penemuan Neutron

Percobaan Rutherford yang berhasil menemukan proton dan inti atom masih menyimpan misteri. Jika atom tersusun atas proton dan elektron, jumlah massa proton dan elektron seharusnya sama dengan massa atom. Namun, fakta saat itu justru memberikan informasi bahwa jumlah massa proton dan elektron lebih kecil dari massa atom.

Para ilmuan menduga dalam inti atom masih terdapat partikel dengan muatan netral dan beratnya merupakan selisih antara massa atom dan jumlah massa proton dan elektron. Dua puluh tahun kemudian, misteri itu akhirnya terkuak, James Chadwick, seorang ilmuan Inggris berhasil menemukan partikel neutron pada tahun 1932.

Chadwick mengamati bahwa berilium yang ditembak dengan partikel α memancarkan suatu partikel yang mempunyai daya tembus yang sangat tinggi dan tidak dipengaruhi oleh medan magnet maupun medan listrik. Partikel ini diberi nama neutron. Sifat-sifat neutron adalah :

·         Tidak bermuatan karena sinar neutron dalam medan listrik ataupun medan magnet tidak dibelokkan ke kutub positif dan negatif.

·         Mempunyai massa yang hampir sama dengan massa atom, yaitu 1,675 x 10-24 g atau 1,0087 sma.

2.  Penemuan Nomor Atom dan Nomor Massa

                Pada tahun 1914, Henry Moseley melakukan percobaan penembakan suatu anoda dengan sinar katoda. Penembakan itu menghasilkan sinar-X dengan panjang elombang berbeda untuk setiap unsur yang dijadikan anoda. Moseley menemukan, umumnya panjang gelombang sinar-X berkurang dengan naiknya nomor massa unsur logam, tetapi tidak semua logam yang diuji mengikuti keteraturan ini, sehingga disimpulkan bahwa panjang gelombang sinar-X bukan fungsi dari nomor massa atom.

Pada pengamatan lain, Moseley menyatakan bahwa panjang gelombang sinar-X berkurang sejalan dengan meningkatnya nomor atom unsur yang dijadikan anoda, dimana nomor atom unsur menyatakan jumlah proton dalam inti atom. Berdasarkan fakta itu disimpulkan bahwa nomor atom adalah sifat dasar atom yang menunjukkan jumlah proton dalam inti.

Daftar Pustaka :

-  Sugeng,Mas.2012.Penemuan Elektron.GIPeng.http://gipeng.blogspot.co.id/2012/07/penemuan-elektron-dan-model-atom-thomson.html

-  Sugeng,Mas.2012.Penemuan Proton.GIPeng.http://gipeng.blogspot.co.id/2012/07/penemuan-proton.html

-   Bif.2010.Penemuan Neutron.http://belajar-fun.blogspot.co.id/2012/09/penemuan-neuron-oleh-chadwick.html

-   Sunarya,Yayan.2010.Partikel Dasar Atom.Yrama Widya.