Struktur Atom (Bagian 1). Perkembangan Model dan Teori Atom

Semua benda yang ada di alam ini termasuk materi yang tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil yang disebut atom. Ukuran aton yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat secara kasat mata, sehingga para ahli memperkirakan bentuk atom yang sebenarnya. Perkiraan bentuk atom inilah yang disebut model atom. Nah, seiring dengan perkembangan ilmu dan teknologi, teori dan model atom juga mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Berikut ini akan dijelaskan mengenai perkembangan model dan teori atom.

1. Teori Atom Democritus

Democritus, seorang filsuf yunani megembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus, jika sebuah batu dibelah menjadi 2, kemudian setiap hasil pembelahan dibelah kembali secara terus menerus hingga tidak dapat dibelah lagi, setiap hasil pembelahan masih mempunyai sifat yang sama dengan batu yang diawal tadi. Democritus menyebut bagian yang terkecil dari hasil pembelahan itu dengan istilah atomos (A= tidak, Tomos= dipotong-potong) yang artinya "invisible" (tidak terlihat). Saat itulah dikenal istilah atom sebagai penyusun materi terkecil.

2. Model dan Teori Atom Dalton

Meskipun Democritus yang pertama mengemukakan istilah atom, tetapi konsep atom sebagai partikel terkecil baru dikenalkan oleh John Dalton pada tahun 1803. Berdasarkan data-data hasil pengamatan reaksi-reaksi kimia, Dalton mengungkapkan teori atom sebagai berikut:

model atom Dalton

• Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat
• Atom berbentuk bola sederhana yang sangat kecil, tidak dapat dibelah, diciptakan, maupun dimusnahkan
• Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama
• Atom-atom dari unsur yang berbeda dapat bergabung menyusun senyawa baru dengan perbandingan tetap
• Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan angka dan perbandingan yang bulat dan sederhana.

3. Model dan Teori Atom Thomson

Teori atom dari Dalton bertahan hingga tahun 1897 saat elektron ditemukan oleh J.J Thomson. Penemuan elektron ini diilhami oleh Michael Faraday yang saat itu mengemukakan bahwa atom itu memiliki sifat listrik (bermuatan). Pada tahun 1897, J.J Thomson melakukan eksperimen dengan menggunakan tabung sinar katode.

Sinar katode yang merupakan radiasi partikel bermuatan negatif dipantulkan oleh sesuatu di dalam atom, sesuatu itu kemudian dikenal sebagai elektron yang bermuatan negatif karena dapat memantulkan radiasi sinar katode. Dengan penemuan tersebut, Thomson mengemukakan model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis. Thomson berpendapat bahwa suatu atom berbentuk bola yang bermuatan positif dan elektron (bermuatan negatif) tersebar dalam bola tersebut. Dia menganalogikan model atom dengan roti yang memiliki kismis di sekelilingnya.

model atom Thomson

4. Model dan Teori Atom Rutherford

Pada tahun 1909, seorang ahli fisika dari Inggris, Ernest Rutherford, melakukan penelitian dengan menembakkan atom emas yang bermuatan positif ke suatu atom. Dalam percobaan itu, ternyata partikel emas yang bermuatan positif ada yang terpental/terlempar dari inti atom. Hal itu membuat Rutherford beranggapan bahwa inti suatu atom sangat kecil itu berpusat dan bermuatan positif (tidak menyebar seperti teori atom Thomson).

Berdasarkan hasil penelitian tersebut, Rutherford mengungkapkan teori atomnya yaitu:

model atom Rutherford

• Inti atom berpusat di tengah dan bermuatan positif
• Elektron bermuatan negatif dan berputar mengelilingi inti atom

5. Model dan Teori Atom Bohr

Teori atom semakin berkembang dengan adanya penelitian lain dari ilmuwan bernama Neils Bohr. Pada tahun 1913, Bohr menyempurnakan teori dan model atom Rutherford dengan menerapkan teori Kuantum Planck dan Einstein. Menurut Bohr, elektron yang mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut tertentu (lintasan tertentu).

Secara ringkas, teori yang dikemukakan Neils Bohr mengenai atom adalah:

model atom Bohr

• Elektron mengelilingi inti atom pada tingkat energi (kulit) tertentu
• Elektron dapat berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain (kulit satu dengan kulit lainnya)
• Perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disebut dengan eksitasi (dari kulit dalam ke luar). Perpindahan itu dapat terjadi dengan menyerap energi.
• Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disebut dengan deeksitasi (dari kulit luar ke dalam). Perpindahan terjadi dengan cara memancarkan (mengeluarkan) energi.

6. Model dan Teori Atom Mekanika Kuantum

Model dan teori atom Rutherford ternyata memiliki kelemahan ketika digunakan untuk menjelaskan model atom selain atom hidrogen, dan gejala atom dalam medan magnet. Hal itu kemudian disempurnakan pada tahun 1924 oleh ahli fisika dari Perancis, Louis de Broglie. Menurut de Broglie, elektron memiliki dualisme sifat, yaitu bersifat sebagai partikel dan bersifat gelombang (Bohr menyatakan bahwa elektron hanya bersifat partikel).

Pendapat de Broglie ini kemudian dikembangkan oleh Erwin Schrodinger dan Werner Heisenberg hingga melahirkan teori atom modern yang dikenal dengan Teori Atom Mekanika Kuantum. Prinsip utama dalam teori atom modern adalah elektron bergerak mengelilingi inti atom tidak dalam lintasan tertentu tetapi dalam suatu ruang (kamar), sehingga posisi elektron saat mengelilingi inti atom tidak dapat ditemukan secara tepat. Ruang (kamar) tempat kemungkinan/kebolehjadian ditemukannya elektron disebut dengan istilah orbital. Teori tersebut dikemukakan oleh Werner Heisenberg yang dinamakan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg.

model atom Mekanika Kuantum

Itulah pembahasan mengenai perkembangan teori dan model atom, Setelah mengetahui model atom Mekanika Kuantum, nantinya akan dijelaskan mengenai orbital dan penentuan lokasi kemungkinan ditemukannya elektron akan dibahas di topik lain.