Teori Atom

Teori Atom (Artikel Lengkap)

Teori atom dalam ilmu kimia dan fisika adalah teori mengenai sifat benda. Teori ini menyebutkan bahwa semua benda terbentuk dari atom-atom. Dasar filsafat untuk teori ini disebut atomisme. Teori ini dapat diterapkan pada semua fase umum benda seperti yang ditemukan di bumi, yaitu padat, cair, dan gas. Teori ini tidak dapat diterapkan pada plasma atau bintang neutron di mana terjadi lingkungan yang tidak standar, seperti suhu atau densitas ekstrem yang menghambat pembentukan atom.

---

1. Definisi Atom

Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, dimana partikel-partikel itu tidak bisa dibagi lebih lanjut. Atom berasal dari kata A : Tidak, Tomos : memotong. Dinamakan atom karena dianggap tidak dapat dipecah lagi.

2. Perkembangan Teori Atom

Sampai saat ini, terdapat 5 macam perkembangan teori atom yaitu:

1. Model atom Dalton
2. Model atom Thomson
3. Model atom Rutherford
4. Model atom Bohr
5. Model atom Modern

Untuk mengetahui selengkapnya, baca artikel tentang Perkembangan Teori Atom.

3. Percobaan Lavoisier

Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, tetapi setelah beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Untuk menguji fakta ini, Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama.

4. Percobaan Joseph Proust

Pada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap.

Percobaan ke-	Sebelum pemanasan (g Mg)	Setelah pemanasan (g MgO)	Perbandingan Mg/MgO
1	0,62	1,02	0,62/1,02 = 0,61
2	0,48	0,79	0,48/0,79 = 0,60
3	0,36	0,60	0,36/0,60 = 0,60

 

5. Sinar Katoda

Sifat-sifat sinar katoda :

• Sinar katoda dipancarkan oleh katoda dalam sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik (aliran listrik adalah penting)
• Sinar katoda berjalan dalam garis lurus
• Sinar tersebut bila membentur gelas atau benda tertentu lainnya akan menyebabkan terjadinya fluoresensi (mengeluarkan cahaya). Dari fluoresensi inilah kita bisa melihat sinar, sinar katoda sendiri tidak tampak.
• Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnit; sehubungan dengan hal itu diperkirakan partikelnya bermuatan negatif
• Sifat-sifat dari sinar katoda tidak tergantung dari bahan elektrodanya (besi, platina dsb.)

Pembelokan sinar katoda dalam medan magnet Sinar katoda tidak tampak, hanya melalui pengaruh fluoresensi dari bahan sinar ini dapat dilacak. Berkas sinar katoda dibelokkan oleh medan magnet. Pembelokkan ini menunjukkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif.

6. Pengamatan J.J. Thomson (1856-1940)

Kode C = Katoda; A = Anoda; E = lempeng kondensor bermuatan listrik; M = magnet; F = layar berfluoresens.
Berkas 1: Hanya dengan adanya medan listrik, berkas sinar katoda dibelokkan keatas menyentuh layar pada titik 1.
Berkas 2: Hanya dengan adanya medan magnit, berkas sinar katoda dibelokkan kebawah menyentuh layar pada titik 2.
Berkas 3: Berkas sinar katoda akan lurus dan menyentuh layar dititik 3, bila medan listrik dan medan magnit sama besarnya.

7. Perbandingan Muatan dan Massa

Berdasarkan eksperimennya Thomson mengukur bahwa kecepatan sinar katoda jauh lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya, jadi sinar katoda ini bukan merupakan REM. Selain itu Ia juga menetapkan perbandingan muatan listrik (e) dengan massa (m). Hasil rata-rata e/m sinar katoda kira-kira 2 x 108 Coulomb per gram. Nilai ini sekitar 2000 kali lebih besar dari e/m yang dihitung dari hidrogen yang dilepas dari elektrolisis air (Thomson menganggap sinar katoda mempunyai muatan listrik yang sama seperti atom hidrogen dalam elektrolisis air.
Kesimpulan : Partikel sinar katoda bermuatan negatif dan merupakan partikel dasar suatu benda yang harus ada pada setiap atom. Pada tahun 1874 Stoney mengusulkan istilah elektron.

8. Pengamatan Tetes Minyak Milikan

Percikan tetes minyak dihasilkan oleh penyemprot (A). Tetes ini masuk kedalam alat melalui lubang kecil pada lempeng atas sebuah kondensor listrik. Pergerakan tetes diamati dengan teleskop yang dilengkapi alat micrometer eyepiece (D). Ion-ion dihasilkan oleh radiasi pengionan seperti sinar x dari sebuah sumber (E). Sebagian dari tetes minyak memperoleh muatan listrik dengan menyerap (mengadsorbsi) ion-ion.
Tetes diantara B dan C hanya melayang-layang, tergantung dari tanda (+ atau -) dean besarnya muatan listrik pada tetes. Dengan menganalisis data dari jumlah tetes, Milikan dapat menghitung besarnya muatan q. Milikan menemukan bahwa tetes selalu merupakan integral berganda dari muatan listrik elektron e yaitu : q = n.e (dimana n = 1, 2, 3 ...)
Nilai yang bisa diterima dari muatan listrik e adalah –1,60219 x 10-19C. Dengan menggabungkan hasil Milikan dan Thomson didapat massa sebuah elektron = 9,110 x 10-28 gram.

9. Sifat-Sifat Sinar Kanal

1. Partikel-partikelnya dibelokkan oleh medan listrik dan magnit dan arahnya menunjukkan bahwa muatannya positif.
2. Perbandingan muatan dan massa (e/m) sinar positif lebih kecil daripada elektron.
3. Perbandingan e/m sinar positif tergantung pada sifat gas dalam tabung. Perbandingan terbesar dimiliki oleh gas hidrogen. Untuk gas lain e/m merupakan pecahan integral (mis. ¼, 1/20 dari hidrogen).
4. Perbandingan e/m dari sinar positif yang dihasilkan bila gas hidrogen ada dalam tabung adalah identik dengan e/m untuk gas hidrogen yang dihasilkan melalui air.

Pengamatan ini dapat diterangkan dengan model atom yang dibuat J.J. Thomson yaitu model plum pudding. Kesimpulan dari sifat sinar kanal ini ialah semua atom terdiri dari satuan dasar yang bermuatan positif, pada atom H terdapat satu dan atom-atom lainnya mengandung jumlah lebih banyak. Satuan dasar ini sekarang disebut dengan proton.

10. Inti Atom

Tahun 1909 Hans Geiger dan Ernest Marsden membuat serangkaian percobaan yang menggunakan lempeng emas yang sangat tipis dan logam lain (tebal 10-4 s.d. 10-5 cm) sebagai sasaran partikel a yang berasal dari radioaktif.

Geiger dan Marsden mengamati bahwa:

1. Sebagian besar dari partikel a menembus lempeng logam tanpa pembelokkan.
2. Sebagian (~1 dari tiap 20.000) mengalami pembelokkan setelah menembus lempeng logam.
3. Dalam jumlah yang sama (poin 2) tidak menembus lempeng logam sama sekali tetapi berbalik sesuai arah datangnya sinar.

11. Proton dan Neutron

• Pada tahun 1913 Moseley menemukan bahwa panjang gelombang sinar x bervariasi tergantung dari bahan sasarannya. Dengan menghubungkan hal ini ke persamaan matematis disimpulkan bahwa setiap unsur dapat ditetapkan dengan suatu bilangan bulat yang disebut nomor atom.
• Tahun 1919 Rutherford mengembangkan satuan dasar muatan positif yang disebut proton hasil risetnya dari jalur lintasan partikel a diudara.
• Konsep yang dipopulerkan oleh Rutherford adalah inti mengandung sejumlah proton yang sama dengan nomor atomnya dan sejumlah partikel netral yang disebut neutron agar sesuai dengan massa atom.
• Pada tahun 1930-an Chadwick membuktikan keberadaan neutron melalui percobaan pemboman berilium dan boron dengan partikel a, sehingga model atom yang terdiri dari elektron, proton dan neutron lengkap ditemukan.