ANALISIS SEJARAH PERKEMBANGAN MODEL ATOM

Oleh : Adilah Nur Imani (@T31-Adilah)

 

1. Abstrak

           Salah satu konsep dalam ilmu kimia yang mengalami perubahan secara dinamis adalah mengenai konsep atom. Hal ini karena teori-teori dan model-model yang dikembangkan mempunyai kegunaan yang luas dalam menerangkan gejala-gejala fisis dan kima. Selain itu penemuan-penemuan baru partikel materi memungkinkan luasnya penerapan penemuan tersebut. (Farida I. 2009).

            Pengertian tentang atom sendiri telah menjalani sejarah perkembangan yang cukup lama. Teori-teori telah banyak dikembangkan oleh para ilmuwan. Banyak dugaan-dugaan kuat mengenai atom bahwa elektron berputar di sekeliling inti atom seperti planet yang mengelilingi matahari, tetapi menurut teori elektromagnetik klasik menolak hal tersebut. Niel Bohr menerapkan gagasan kuantum pada struktur atom untuk mendapatkan gambaran struktur atom yang benar, namun masih banyak kekurangannya. Kemudian ada teori atom Dalton dengan ilustrasi bola pejalnya, Thompson dengan roti kismisnya, dan Rutherford dengan percobaan penembakannya diruang hampa.

Kata kunci : teori, model, sejarah, atom, ilmuwan, perkembangan.

 

2. Abstract

One of the concepts in chemistry that changes dynamically is the atomic concept. This is because the theories and models developed have broad uses in explaining physical and chemical phenomena. In addition, new discoveries of matter particles allow a wide range of applications of the invention. (Farida I.2009).

The understanding of the atom itself has undergone a long history of development. Theories have been developed by many scientists. There are many strong assumptions about the atom that electrons revolve around the nucleus of the atom like planets orbiting the sun, but according to classical electromagnetic theory, this is rejected. Niel Bohr applied quantum ideas to atomic structure to get a true picture of atomic structure, but there were still many shortcomings. Then there is Dalton's atomic theory with his solid ball illustration, Thompson with his raisin bread, and Rutherford with his experiment of firing in a vacuum.

Keywords: theory, model, history, atom, scientist, development.

 

3. Rumusan Masalah

1. Apa yang dikemukakan oleh para tokoh penemu model atom?

2. Siapa saja penemu model atom?

3. Bagaimana pengertian struktur atom itu sendiri?

4. Bagaimana konsep penemuan model atom?

 

4. Tujuan

1. Menjelaskan model atom menurut para tokoh penemu model atom.

2. Mengetahui sejarah perkembangan model atom.

3. Mengetahui tokoh dibalik penemuan model atom.

4. Memahami konsep dari setiap model atom.

 

5. Pembahasan

 

A. Pengertian Struktur Atom

            Berbicara mengenai teori atom tidak bisa lepas dari pembahasan mengenai struktur atom itu sendiri. Struktur atom merupakan satuan dasar materi dimana terdiri dari inti atom beserta awan elektron yang bermuatan negatif serta mengelilinya. Inti dari atom tersebut memiliki kandungan campuran. campuran yang terdapat dalam inti dari atom sendiri adalah kandungan proton dimana proton bermuatan positif dan juga neutron yang bermuatan netral (tidak positif dan tidak negatif). Elektron yang mengelilingi inti atom tersebut terikat dikarenakan dengan adanya gaya yaitu gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom juga akan terikat dengan gaya yang sama dengan atom lain hingga nantinya akan membentuk molekul. Struktur atom sendiri juga dapat mengalami perkembangan dari waktu ke waktu.

 

B. Pemikiran Konsep Atom Zaman Yunani dan Perkembangannya

                Perkembangan yang mendasari pengertian tentang atom yang telah mengalami perkembangan yang cukup lama ini dimulai sejak para ahli Filasafat Yunani yang bernama Demokritus (460-370 SM) merumuskan gagasan bahwa zat dapat dibagi atas bagian-bagian yang lebih kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Bagian zat yang tidak dapat dibagi lagi ini disebut atom, yang berasal dari  kata Yunani atomos, artinya tak dapat dibagi lagi. Konsepsi ini pertama kali dikembangkan oleh Leukipos salah seorang murid Demokritus dan sampai sekarang masih diakui kebenarannya. Leukipos berkesimpulan bahwa alam semesta ini hanya terdiri dari ruangan yang berisi atom-atom saja. (Arief A. 2021).

            Selama + 2000 tahun teori tentang tom dari Demokritus dan Leukipos ini tidak berkembang sama sekali karena orang masih percaya kepada Aristoteles yang tida membenarkan konsep tentang atom ini. Baru pada abad ke-18 para ilmuwan percaya karena konsep ini mempunyai relevansi dengan proses fisika dan proses kimia yang mulai berkembang. Gagasan tentang atom dan bagian terkecil pada zat dipelajari lagi. (Arief A. 2021).

 

C. Tokoh-tokoh dalam Perkembangan Teori Atom

·         Teori atom Dalton (John Dalton).

·         Teori atom Thomson (Sir Joseph John Thomson).

·         Teori atom Rutherford (Ernest Rutherford).

·         Teori atom Bohr (Niels Bohr).

·         Teori atom Mekanika Kuantum (Werner Heisenberg dan Erwin Schrödinger).

 

D. Teori dan Model Atom

·         Model Atom Dalton

Menurut Arief A. (2021), bahwa Pada tahun 1802 John Dalton telah melakukan percobaan-percpbaan yang menunjang pertumbuhan pengertian tentang atom, yang mencoba menerangkan reaksi-reaksi kimia antara zat-zat. Teori atom Dalton sebagai berikut :

1)      Atom merupakan partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.

2)      Atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi unsur atom lain.

3)  Dua buah atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat bersenyawa membentuk molekul. Misalnya, atom-atom hidrogen dan oksigen bersenyawa membentuk molekul air (H₂O). Jadi, molekul suatu zat dapat dibagi atas atom dan molekul yang masih mempunyai sifat seperti zat asalnya.

4)   Atom-atom yang bersenyawa dalam molekul, mempunyai perbandingan tertentu dan jumlah massa keseluruhannya tetap. Jumlah massa sebelum reaksi sama dengan jumlah massa sesudah reaksi.

5)    Apabila dua macam atom membentuk dua macam senyawa atau lebih maka atom-atom yang sama dalam kedua senyawa itu mempunyai perbandinyan yang sederhana. Misalnya, unsur karbon dan unsur oksigen dapat bersenyawa membentuk molekul CO dan CO_2. Atom C pada CO dengan atom C pada CO₂ mempunyai perbandingan yang sederhana.

·           Model Atom Thomson

Menurut thomson sebuah atom mempunyai muatan-muatan listrik positif yang tersebar merata di seluruh bagian atom. Muatan listrik positif ini dinetralkan oleh elektron-elektron yang tersebar di antara muatan-muatan listrik positif. Model atom ini disebut model kue (plum-pudding) karena menyerupai kue yang berkismis. Walaupun persoalan teori atom Thomson tersebut sangat penting baru 13 tahun kemudian uji eksperimen model kue ini dilakukan. Dalam eksperimen klasik yang dilakukan pada tahun 1911 oleh Geiger dan Marsden atas usul Rutherford, mereka memakai partikel alfa cepat sebagai bahan penyelidikan yang secara spontan dipancarkan oleh unsur radioaktif.

Eksperimen dilakukan dengan meletakkan sebuah sampel (cuplikan) selaput logam sebagai bahan pemancar partikel alfa di belakang layar timbal yang mempunyai lubang kecil sehingga menghasilkan berkas partikel alfa yang tajam. Pada sisi lain ditempatkan layar sintilasi (zink sulfide) yang dapat berputar dan akan berpendar apabila terkena partikel alfa. Berkas sinar alfa ini diarahkan pada selaput logam tipis.

·             Model Atom Rutherford

Eksperimen yang dilakukan oleh Rutherford untuk membuktikan kelemahan teori atom yang dikemukakan oleh Thomson. Hasil percobaan tersebut mendorong Rutherford untuk menyusun model atom baru. Menurut Rutherford, muatan listrik positif dan sebagian besar massa sebuah atom akan berkumpul pada satu titik di tengah-tengah atom yang disebut inti atom. Di luar inti pada jarak yang relatif jauh dari inti atom, elektron-elektron beredar mengelilingi inti dalam lintasan sama seperti planet-planet yang beredar mengelilingi matahari dalam tata surya.

Model atom Rutherford dapat diterima karena dapat diperoleh suatu rumus yang menggambarkan hamburan partikel alfa oleh selaput tipis berdasarkan model tersebut. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa partikel alfa dan inti yang berinteraksi dengannya berukuran cukup kecil sehingga dapat dipandang sebagai massa titik dan muatan titik. Inti begitu masif dibandingkan dengan partikel alfa sehingga tidak bergerak ketika terjadi interaksi. Model atom Rutherford yang telah diterima secara meyakinkan oleh eksperimen ini, memberikan gambaran bahwa sebuah inti bermuatan positif yang kecil dan masif yang dilingkungi pada jarak yang relatif besar oleh elektron sehingga atom secara keseluruhan bermuatan netral. Dalam metode ini elektron tidak dapat diam karena tidak ada sesuatu pun yang dapat mempertahankannya melawan gaya tarikan listrik dari inti.

·           Model Atom Bohr

Pada tahun 1913, Niel Bohr menyusun model atom hidrogen berdasarkan teori atom Rutherford dan teori kuantum Planck. Dalam atom Rutherford dijelaskan bahwa prinsip fisika klasik tidak sesuai dengan kemantapan atom hidrogen yang teramati. Elektron dalam atom ini diharuskan berputar mengelilingi inti untuk mempertahankan diri supaya jangan tertarik ke dalam inti atom, tetapi elektron itu juga harus memancarkan radiasi energi elektromagnetik terus-menerus. Elektron itu makin lama akan mendekati inti atom yang akhirnya akan menempel.

Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan Bohr, ternyata energi yang dipancarkan tidak berubah sehingga Bohr menyusun teori yang mempunyai dua postulat yang sangat fundamental. Dalam model atom Bohr ini dinyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang mengandung proton neutron dan dikelilingi oleh elektron yang berputar dalam orbitnya (tingkat energi tertentu). Orbit ini dikenal sebagai kulit atom.

·      Model Atom Mekanika Kuantum (Werner Heisenberg dan Erwin Schrödinger)

Model atom mekanik kuantum adalam model atom paling modern yang digunakan hingga saat ini. Modelnya berupa atom dengan inti atom dan proton berada ditengah sedangkan elektron mengelilinginya dalam suatu orbital. Dilansir dari Khan Academy, Erwin Schrodingier adalah ilmuan yang mengemukakan model atom mekanika kuantum berdasakan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg dan hipotesis dari Louis de Broglie. Model atom mekanika kuantum menyatakan bahwa elektron dapat ditemukan berada pada orbital, namun posisinya tidak dapat ditemukan dengan pasti.

Perumpamannya adalah balapan mobil, inti atom dan muatan negatif adalah bagian tengah sirkuit dan juga pit stop yang ada di bagian tengahnya. Sedangkan orbital adalah jalanan melingkar sirkut tersebut, adapun elektron adalah mobil balap yang berada di sirkuit. Posisi mobil tidak dapat ditentukan dengan pasti ada di mana. Namun yang pasti mobil tersebut hanya akan berada di jalanan dan bukan di bangku penonton. Bilangan kuantum pada persamaan gelombang digunakan untuk menentukan kedudukan elektron, bilangan tersebut adalah:

1)  Bilangan kuantum utama (n), Bilangan kuantum utama menyatakan tingkat energi dari atom tersebut. Tingkat energi dapat dikatakan sebagai jumlah orbital atau jalanan elektron yang dimiliki oleh atom tersebut. Nilai energi diwakilkan oleh banyaknya elektron yang dimiliki atom tersebut. Semakin banyak tingkat energi yang dimiliki oleh suatu atom, maka nilai bilangan kuantum utamanya akan semakin besar. Bilangan kuantum utama dimulai dari 1,2,3,4,6,8, dan seterusnya.

2)   Bilangan kuantum azimuth (l), Jika bilangan kuantum utama melambangkan kulit atom, maka bilangan kuantum azimuth melambangkan sub kulit atom tempat elektron berada. Bilangan kuantum azimuth bergantung pada nilai bilangan kuantum utama. Jika suatu atom memiliki 2 kulit (n=2), maka elektron yanga mungkin berada pada subkulit 2s dan 2p dengan bilangan azimuth (l) yaitu 0 dan 1.

3)  Bilangan kuantum magnetik (m), Bilangan kuantum magnetik menyatakan orientasi elektron karena berada di dalam medan magnet. Bilangan kuantum magnetik bergantung pada bilangan kuantum azimuth. Jika bilangan kuantum azimuth bernilai 1, maka bilangan kuatum magnetik bernilai -1, 0, dan +1.

4)  Bilangan kuantum spin (s), Bilangan kuantum spin tidak berhubungan dengan persamaan gelombang, namun menyatakan arah rotasi elektron. Bilangan kuantum spin hanya ada dua yaitu searah dengan jarum jam (-1/2) dan berlawanan arah dengan jarum jam (+1/2).

 

6. Kesimpulan

                Model atom adalah suatu gambar rekaan atom berdasarkan eksperimen ataupun kajian teoritis, karena para ahli tidak tahu pasti seperti apakah bentuk atom itu sebenarnya. Sering waktu berjalan, teori atom juga mengalami beberapa perkembangan yang cukup signifikan. Hal ini dikarenakan teori yang lama akan menyempurnakan teori-teori sebelumnya. Model atom Dalton adalah atom sebagai bola pejal yang sangat kecil. Model atom Thompson menggunakan ilutrasi roti kismis. Model atom Rutherford dengan melakukan percobaan menembakan sinar, dan model atom Bohr menjelaskan spektrum gas hidrogen. Jadi, sudah bisa diketahui semua teori atom yang berkembang dari masa ke masa. Pemahaman ini tidak hanya untuk ilmu saja, namun juga bisa dimanfaatkan untuk berbagai hal. Misalnya pembuatan suatu produk yang memakai bahan kimia tertentu.

 

Daftar Pustaka

Arief A. 2021. Model Atom. Tangerang : Universitas terbuka. Dalam http://repository.ut.ac.id/4514/2/PEFI4421-M1.pdf. (diunduh pada 25 September 2021).

Farida I. 2009. Analisis Sejarah Perkembangan Model Atom Berdasarkan Pradigma Kuhn. Bandung : UIN Sunan Gunung Djati. Dalam http://digilib.uinsgd.ac.id/13183/1/Analisis%20Sejarah%20Perkembangan%20Model%20Atom%20Berdasarkan%20Paradigma.pdfhttp://digilib.uinsgd.ac.id/13183/1/Analisis%20Sejarah%20Perkembangan%20Model%20Atom%20Berdasarkan%20Paradigma.pdf. (diunduh pada 25 September 2021).

Ismunandar. 2013. Kimia Dasar 1 : Struktur Atom. Bandung : ITB. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=aLVrlGdYmEA&t=6s. (diunduh pada 26 September 2021).

Kadja G.T.M. 2020. Kuliah Online Kimia Dasar B – Latihan Struktur Atom dan Tabel Periodik. Bandung : ITB. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=yoBF5eNQlCc. (diunduh pada 26 September 2021).

Kadja G.T.M. 2020. Kuliah Online Kimia Dasar B – Struktur Atom dan Tabel Periodik 1/2. Bandung : ITB. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=SCMgkuSN0UI&t=1s. (diunduh pada 26 September 2021).

Kadja G.T.M. 2020. Kuliah Online Kimia Dasar B – Struktur Atom dan Tabel Periodik 2/2. Bandung : ITB. Dalam https://www.youtube.com/watch?v=I6XBGVIaWsc. (diunduh pada 26 September 2021).