TENTANG PERKEMBANGAN SI ATOM
By: David Susilo (@W02-DAVID)
Abstract
Partikel
terkecil dari suatu materi yan tidak dapat dipecah pecah lagi dengan metode
konvensional dinamakan atom. Pertama kali istilah atom diajukan oleh Democritus
dan dipopulerkan kembali oleh Dalton melalui teori atom Dalton. Pada
perkembangan selanjutnya diketahui bahwa materi memiliki sifat listrik yang
dikemukakan oleh Faraday, memberi gagasan bahwa atom juga dapat memiliki sifat
listrik, dimana muatan positif dan negatif tersebar secara merata di seluruh
permukaan atom (seperti kue onde).
Tentang Atom
Atom
adalah satuan dasar yang memiliki inti atom dan inti atom terdiri dari elektron
yang muatannya negatif, proton yang muatannya positif dan neutron yang
muatannya netral. Elektron yang terikat pada inti atom, terjadi akibat adanya
tarikan elektromagnetik dan sekumpulan atom memiliki ikatan dengan yang
lainnya. Atom yang jumlah proton serta elektronnya sama, maka atom tersebut
bersifat netral dan proton serta elektron yang jumlahnya berbeda, menandakan
bahwa atom bersifat positif atau negatif. Untuk menentukan unsur kimia atom,
maka bisa terlihat pada jumlah protonnya dan untuk menentukan isotop unsur,
dapat terlihat dari jumlah neutron.
Struktur Atom
Struktur
Atom adalah struktur terkecil pembentuk materi dan dalam strukturnya atom
terdiri dari proton, neutron dan elektron. Elektron memiliki ruang yang bebas
untuk mengelilngi inti atom dan proton serta neutron berada pada inti atom yang
sifatnya mengikat. Elektron muatannya negatif dan proton muatannya positif,
sedangkan neutron bermuatan netral. Konsep atom terus mengalami perkembangan
dan Demokritos menjadi ilmuwan yang sempat mengemukakan hasil temuannya, namun
beberapa ahli tidak setuju dengan temuannya. Secara ilmiah pengembangan konsep
atom terus mengalami perkembangan mulai dari John Dalton pada tahun 1805,
Thomson pada tahun 1897, Rutherford pada tahun 1911 dan Bohr pada tahun 1914.
Hasil
eksperimen konsep atom menjadi gambaran besar susunan partikel dalam suatu atom
dan gambaran ini memberikan pemahaman mengenai sifat kimia suatu atom. Gambaran
partikel atom sering disebut dengan model atom dan struktur atom mengalami
perkembangan ke arah yang lebih jelas. Dalam pembahasan dasar, atom, ion dan
molekul memiliki ikatan yang sangat erat. Konsep struktur atom selalu menjadi
topik pembahasan yang harus dipahami para pelajar, karena konsep ini menjadi
dasar dalam ilmu kimia.
Partike Dasar Atom
Pengetahuan
Ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom, sebab
atom 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. Teoriteori atom yang ada
sekarang hanya berupa model yang dibangun oleh para Ilmuwan sebagai kesimpulan
dari hasil kajian teoretik dan gejala empirik dengan berbagai pendekatan dan
metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah
dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergis
saling mendukung atau menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini,
teori atom yang paling mutakhir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum dengan
berbagai asumsi dan teorema (Sunarya, 2010).
Ketepatan
partikel dasar atom apapun tergantung pada batas, aproksimasi, atau kondisi
lain yang mungkin terlibat atau tidak. misalnya, apakah ada interaksi dan
apakah energi yang seolah-olah terkait dapat dilokalisasi (pembatasan)
(Jaeger,2020).
Partikel Subatom
Atom
dibangun oleh partikel-partikel subatom, yaitu elektron, proton, dan neutron.
Proton dan neutron berada dalam inti atom, sedangkan elektron berada dalam
ruang kebolehjadian di sekeliling inti atom. Ketiga macam partikel subatom ini
tergolong partikel dasar penyusun atom, sebab atom-atom unsur dibentuk dari
partikel-partikel tersebut.
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 gelombang
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 yang lain, Moseley menyatakan bahwa panjang gelombang sinar-X
berkurang sejalan dengan meningkatnya nomor atom unsur yang dijadikan anoda,
dimana nomor atom menyatakan jumlah proton dalam inti atom. Berdasarkan fakta
itu disimpulkan bahwa nomor atom adalah sifat dasar atom yang menunjukkan
jumlah proton dalam inti.
Berdasarkan
hasil analisis spektrograf massa, seperti diuraikan pada bab stoikiometri,
menunjukkan bahwa satu macam unsur terdiri dari atom-atom yang memiliki massa
atom berbeda. Contoh, terdapat tiga jenis atom oksigen yaitu oksigen dengan
massa 15,994 sma, 16,999 sma, dan 17,997 sma. Pembulatan ketiga bilangan ini
dinyatakan sebagai nomor massa atom oksigen, yaitu 16, 17, 18. Dari uraian ini,
jelas bahwa nomor atom adalah sifat khas atom yang membedakan dengan atom unsur
lain. Jika nomor atom beda, unsur yang dibentuk juga beda, tetapi jika nomor massa
beda, belum tentu unsur yang dibentuknya beda.
Oleh
karena atom oksigen memiliki nomor massa berbeda sedangkan nomor atom sama,
maka ketiga atom tersebut dinamakan isotop dari atom oksigen, dan masing-masing
atom oksigen dengan nomor massa tertentu disebut nuklida. Lambang digunakan untuk menunjukkan nuklida atom
oksigen dengan 8 proton dan 9 neutron pada lambang nuklida, indeks bawah
menyatakan nomor atom, dan indeks atas menyatakan nomor massa, yaitu menunjukkan
jumlah proton dan neutron yang terdapat dalam inti. Istilah nuklida digunakan
untuk menunjukkan jumlah neutron dan proton dalam suatu inti atom.
Model-Model Atom
Model Atom Dalton
1. Atom
digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil.
2. Atom
merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dipecah lagi.
3. Atom
suatu unsur sama memiliki sifat yang sama, sedangkan atom unsur berbeda,
berlainan dalam massa dan sifatnya.
4. Senyawa
terbentuk jika atom bergabung satu sama lain.
5. Reaksi
kimia hanyalah reorganisasi dari atom-atom, sehingga tidak ada atom yang berubah
akibat reaksi kimia.
Teori
atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :
Hukum
Kekekalan Massa (hukum Lavoisier) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah
sama.
Hukum
Perbandingan Tetap (hukum Proust)
: perbandingan massa unsur-unsur yang
menyusun suatu zat adalah tetap.
Kelemahan
Model Atom Dalton :
Menurut
teori atom Dalton nomor 5, tidak ada atom yang berubah akibat reaksi kimia.
Kini ternyata dengan reaksi kimia nuklir, suatu atom dapat berubah menjadi atom
lain.
Model Atom Thomson
1. Setelah
ditemukannya elektron oleh J.J Thomson, disusunlah model atom Thomson yang
merupakan penyempurnaan dari model atom Dalton.
2. Atom
terdiri dari materi bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron
bagaikan kismis dalam roti kismis.
Model Atom Rutherford
1. Rutherford
menemukan bukti bahwa dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif,
berukuran lebih kecil daripada ukuran atom tetapi massa atom hampir seluruhnya
berasal dari massa intinya.
2. Atom
terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan berada pada pusat atom serta
elektron bergerak melintasi inti (seperti planet dalam tata surya).
Kelemahan
Model Atom Rutherford :
·
Ketidakmampuan untuk menjelaskan mengapa elektron
tidak jatuh ke inti atom akibat gaya tarik elektrostatis inti terhadap
elektron.
·
Menurut teori Maxwell, jika elektron sebagai partikel
bermuatan mengitari inti yang memiliki muatan yang berlawanan maka lintasannya
akan berbentuk spiral dan akan kehilangan tenaga/energi dalam bentuk radiasi sehingga
akhirnya jatuh ke inti.
Model Atom Niels Bohr
Model
atomnya didasarkan pada teori kuantum untuk menjelaskan spektrum gas hidrogen.
Menurut
Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron hanya menempati tingkat-tingkat
energi tertentu dalam atom.
Menurutnya
:
1.
Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan di
sekitarnya beredar elektron-elektron yang bermuatan negatif.
2.
Elektron beredar mengelilingi inti atom pada orbit
tertentu yang dikenal sebagai keadaan gerakan yang stasioner (tetap) yang selanjutnya
disebut dengan tingkat energi utama (kulit elektron) yang dinyatakan dengan
bilangan kuantum utama (n).
3.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner,
energi akan tetap sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan.
4.
Elektron hanya dapat berpindah dari lintasan stasioner
yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi jika menyerap energi.
Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi
ke rendah terjadi pelepasan energi.
5.
Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron
menempati tingkat energi terendah (disebut tingkat dasar = ground state).
Kelemahan
Model Atom Niels Bohr :
·
Hanya dapat menerangkan spektrum dari atom atau ion
yang mengandung satu elektron dan tidak sesuai dengan spektrum atom atau ion
yang berelektron banyak.
·
Tidak mampu menerangkan bahwa atom dapat membentuk
molekul melalui ikatan kimia.
Model
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 sebagai
gelombang.
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.
Referensi
Modul 4
KIMIA
https://www.youtube.com/watch?v=SCMgkuSN0UI
https://materiipa.com/struktur-atom-dan-sistem-periodik
https://kimiaku.wordpress.com/materi-belajar/struktur-atom-dan-sistem-periodik-unsur/