TENTANG PERKEMBANGAN SI ATOM

 

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/