RANGKAIAN PERKEMBANGAN ATOM

 Alwa Shiyami (@Z05-Alwa)

 

Abstrak

Dalam dunia ilmu pengetahuan, teori atom menjadi pondasi penting dalam memahami sifat-sifat materi dan alam semesta. Atom adalah unit terkecil dari unsur kimia yang mempertahankan identitas dan sifat uniknya. Atom terdiri dari tiga jenis partikel dasar: proton yang bermuatan positif, neutron yang netral, dan elektron yang bermuatan negatif. Ketiganya berperan dalam membentuk struktur atom yang memengaruhi sifat-sifat materi. Struktur atom melibatkan inti atom yang terdiri dari proton dan neutron di pusat, dikelilingi oleh orbital elektron. Model ini sering disamakan dengan tata surya, dimana inti atom mirip dengan matahari dan elektron bergerak mengelilinginya seperti planet. Elektron berada dalam level energi tertentu yang disebut kulit.

Kata kunci: Pengertian atom dan strukturnya

Pendahuluan

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. Perkembangan teori atom dimulai dari konsep materi Democritus yang menyatakan bahwa ‘materi dapat dibagi menjadi bagian yang lebih kecil, sampai diperoleh bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.’ Nah, materi yang sudah tidak bisa dibagi lagi itu yang disebut Atom. Atom berasal dari kata A yang berarti ‘tidak’ dan TOMos yang berarti ‘dipotong-potong’.

Rumusan masalah

1. Bagaimana perkembangan teori atom menurut ilmuwan?

2. Fungsi mempelajari atom di kehidupan?

Pembahasan

A. TEORI ATOM MENURUT ILMUWAN

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  Gassendi mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat.

2. Teori atom menurut Leukippos

Atom adalah suatu partikel yang paling kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.

3. Teori atom menurut Aristoteles dan Plato

Atom adalah suatu materi yang dapat dibagi-bagi secara terus-menerus atau sekecil-kecilnya tanpa batas.

4. Teori Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum proust). Lavoisier menyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Proust menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda

3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen

4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru.

5. Teori Atom J. J. Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron. 

Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positif untuk menetralkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamnya tersebar muatan negatif elektron”

Model atom ini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar merata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal.

6. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

7.Teori Atom Bohr

Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.

4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memiliki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelemahannya yaitu Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

8. Teori Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

B. FUNGSI ATOM

• Menentukan Identitas Unsur

Struktur atom, khususnya jumlah proton dalam inti atom (nomor atom), menentukan identitas kimia suatu unsur. Setiap unsur memiliki nomor atom yang unik, yang membedakan satu unsur dari unsur lainnya. Ini memungkinkan pengklasifikasian unsur dalam tabel periodik berdasarkan struktur atom mereka.

• Menentukan Sifat Kimia

Struktur atom, termasuk penyebaran dan pengaturan elektron dalam kulit elektron, mempengaruhi sifat kimia unsur. Konfigurasi elektron menentukan kemungkinan ikatan kimia yang dapat terbentuk dan reaktivitas kimia unsur tersebut. Misalnya, elektron valensi, yaitu elektron di kulit terluar, memainkan peran penting dalam membentuk ikatan kimia dengan unsur lain.

• Menentukan Sifat Fisik

Struktur atom juga mempengaruhi sifat fisik materi. Misalnya, massa atom terkait dengan jumlah proton dan neutron dalam inti atom. Juga, distribusi elektron dalam kulit elektron mempengaruhi sifat seperti konduktivitas listrik, konduktivitas termal, dan titik lebur dan didih suatu bahan.

• Menentukan Reaktivitas Kimia

Struktur atom, khususnya interaksi antara elektron di kulit elektron, mempengaruhi reaktivitas kimia unsur. Ikatan kimia dan reaksi kimia terjadi ketika elektron berinteraksi dan ditransfer atau berbagi antara atom-atom. Konfigurasi elektron dan stabilitas inti atom mempengaruhi kecenderungan atom untuk membentuk ikatan kimia atau mengalami reaksi kimia dengan unsur lain.

• Mempelajari Perilaku Materi

Pemahaman struktur atom memungkinkan kita untuk menjelaskan dan memprediksi perilaku materi dalam berbagai kondisi dan interaksi. Misalnya, teori kinetik gas didasarkan pada pemahaman tentang bagaimana atom dan molekul berinteraksi dan bergerak dalam gas.

Kesimpulan

Dari materi yang telah dibahas diatas, dapat diketahui bahwa atom adalah unit dasar dari materi. Ini adalah struktur paling kecil dari unsur kimia yang masih mempertahankan sifat-sifat kimiawi unsur tersebut. Atom terdiri dari tiga partikel subatomik: proton, neutron, dan elektron. Proton memiliki muatan positif, neutron tidak memiliki muatan (netral), sedangkan elektron memiliki muatan negatif. Proton dan neutron terletak di inti atom yang padat, sementara elektron mengorbit inti dalam kulit elektron yang berbeda-beda. Dan atom memiliki banyak fungsi dalam kehidupan jika kita dapat pelajari.

Daftar Pustaka

Rangkuti Maksum (umsu.ac.id). 2023. Teori Atom: Pengertian, Struktur, dan Perkembangan 4 Macam Model Atom (Diakses pada 17 September 2023) https://umsu.ac.id/artikel/teori-atom-pengertian-struktur-dan-perkembangan-4-macam-model-atom/

Anggraeni Dian (academia.edu). Teori Perkembangan Atom. (Diakses pada 17 September 2023) https://www.academia.edu/33928992/PERKEMBANGAN_TEORI_ATOM?source=swp_share