Perkembangan Teori Atom

Istilah atom berasal dari bahasa Yunani yaitu atomos yang pertama kali diperkenalkan oleh Democritos pada abad ke lima yang berawal dari adanya keyakinan terhadap suatu partikel yang berukuran sangat kecil dan tidak terlihat.

Namun pada saat itu, pandangan Democritos ini tidak dipercaya oleh para ahli hingga ditemukannya berdasarkan hasil eksperimen oleh John Dalton pada 1808, dan menstimulasi munculnya teori-teori atom yang lain.

Teori atom Dalton

Menurut Dalton, atom merupakan bola pejal yang tidak bermuatan. Adapun teori atom yang dikemukakan oleh Dalton adalah sebagai berikut.

  1. Semua materi tersusun atas partikel terkecil yang disebut atom
  2. Unsur merupakan salah satu materi yang hanya tersusun atas satu jenis atom saja. Semua atom unsur bersifat identik, memiliki ukuran, massa, dan sifat kimia yang sama.
  3. Senyawa merupakan salah satu jenis materi yang tersusun atas atom-atom dari dua atau lebih unsur yang terbentuk melalui reaksi kimia dengan proporsi tertentu.
  4. Reaksi kimia merupakan penyusunan ulang atom-atom yang terlibat dalam reaksi kimia untuk membentuk kombinasi yang baru.

Teori atom dalton memiliki beberapa kelebihan, antara lain :

  1. Teori atom Dalton memiliki kesesuaian dengan hukum kelekalan massa (Hukum Lavoisier) yang menyatakan massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap (sama).
  2. Teori atom Dalton juga sesuai dengan hukum Proust (hukum perbandingan tetap) yang menyatakan bahwa perbandingan massa unsur-unsur pembentuk senyawa selalu tetap.

Teori atom Dalton dinyatakan gugur atau tidak berlaku lagi sejak ditemukannya beberapa partikel atom pada abad kesembilan belas yang menyatakan bahwa atom tersusun atas beberapa partikel yang lebih kecil lagi yang kemudian dikenal dengan proton, elektron, dan neutron.

Teori atom Thomson

Model atom Thomson dianalogikan seperti roti kismis. Setelah berhasil menemukan elektron, Thomson mengemukakan postulat untuk menyempurnakan teori atom Dalton. Menurut Thomson atom merupakan bola pejal bermuatan positif yang didalamnya tersebar elektron secara merata. Elektron-elektron yang tersebar dalam atom ini bagaikan kismis yang berada didalam roti kismis.

Teori atom Thomson tidak berlaku setelah Rutherford melakukan percobaan dengan menembakkan sinar alfa ke lempengan emas. Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa sebagian besar sinar alfa yang ditembakkan ini ternyata diteruskan. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar atom adalah ruang kosong.

Teori atom Rutherford

Model atom Rutherford dapat dianalogikan seperti planet mengelilingi matahari. Berdasarkan hasil percobaannya untuk menemukan partikel atom, Rutherford mengemukakan teori bahwa atom terdiri atas inti atom bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Teori atom Rutherford ini gugur karena tidak dapat menjelaskan alasan mengapa elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti tidak dapat jatuh ke inti atom.

Teori atom Bohr

Berikut beberapa postulat yang dikemukakan oleh Bohr mengenai atom :

  1. Elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan (orbital) tertentu yang dikenl dengan lintasan stasioner (tetap).
  2. Tidak ada energi yang diserap maupun dipancarkan ketika atom tetap berada pada lintasannya
  3. Elektron dapat berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi. Sebaliknya elektron juga bisa berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah dengan disertai pelepasan energi.

Teori atom Bohr ini masih memiliki beberapa kekurangan, antara lain sebagai berikut:

  1. Hanya dapat menjelaskan spektrum atom atau ion yang berelektron satu
  2. Tidak dapat menjelaskan spektrum atom atau ion berelektron banyak
  3. Tidak dapat menerangkan bagaimana atom dapat membentuk molekul dengan berikatan kimia.

Teori Atom Mekanika Kuantum

Teori atom mekanika kuantum ini diprakarsai oleh tiga ilmuwan, yaitu :

  1. Louis Victor de Broglie, menyatakan bahwa materi memiliki dualisme sifat yakni sebagai partikel dan sebagai gelombang
  2. Werner Heisenberg, menyatakan bahwa tidak mungkin dapat menentukan posisi dan momentum  elektron secara pasti didalam atom. Namun yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian atau kemungkinan terbesar ditemukannya elektron pada jarak tertentu dari inti atom.
  3. Erwin Schrodinger, menyatakan bahwa elektron elektron yang mengelilingi inti terdapat orbital yang merupakan suatu ruangan tiga dimensi disekitar inti yang memiliki tingkat energi tertentu.

Partikel Penyusun Atom

Berdasarkan postulat yang dikemukakan oleh Dalton yang menyatakan bahwa atom merupakan partikel terkecil penyusun suatu materi. Namun penelitian lebih lanjut ternyata menemukan bahwa atom masih memiliki partikel-partikel penyusun yang disebut partikel subatom. Partikel-partikel tersebut adalah elektron, proton, dan neutron.

Elektron ditemukan oleh J.J Thomson. Elektron meupakan partikel atom yang bermuatan negatif dan berada pada kulit atom. Sementara itu, muatan elektron ditemukan berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Robert Andrew Milikan melalui eksperimen tetes minyak yang hasilnya adalah muatan elektron adalah 1,6 x 10-19 C.

Proton merupakan partikel atom yang bermuatan positif. Dalam suatu atom proton berada pada inti atom. Proton ini ditemukan berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Rutherford. Sementara itu neutron merupakan partikel atom yang bermuatan netral. Dalam suatu atom neutron ini berada pada inti atom. Neutron ini ditemukan oleh James Chadwick.

Notasi Atom

Setelah berbagai percobaan dilakukan untuk menemukan proton, elektron, dan neutron, maka ahli kimia dapat menuliskan notasi atom sebagai berikut.

Keterangan :

X = lambang atom

Z = nomor atom

A = nomor massa

Pada senyawa netral nomor atom menunjukkan jumlah proton dan elektron. Sementara nomor massa menunjukkan jumlah proton dan neutron yang dimiliki oleh suat atom. Secara matematis hubungan antara nomor atom dan nomor massa dapat dituliskan sebagai berikut.

A = Z + n

Karena p = Z, maka;

A = Z + n atau n = A – Z

p = jumlah proton

n = jumlah elektron

contoh :

atom karbon dinotasikan dengan . Hal ini menunjukkan bahwa atom karbon memiliki 6 elektron, 6 proton, dan 6 neutron (selisih nomor massa dan jumlah proton).

Isotop, Isobar, Isoton, dan Isoelektron

Isotop adalah atom-atom yang memiliki nomor atom sama, namun nomor massanya berbeda. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa sayarat atom-atom dikatakan isotop apabila lambang unsur dan nomor atomnya sama. Isobar merupakan atom-atom yang memiliki nomor massa yang sama namun nomor atomnya berbeda. Isoton merupakan atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama.

Contoh isotop, isoton, isobar dan isoelektron adalah sebagai berikut.

  1.  dan . Kedua atom Cl tersebut merupakan isotop karena baik  maupun  sama sama memiliki jumlah proton sebanyak 17
  2. dan . Kedua atom tersebut merupakan isoton karena baik atom  maupun atom  sama-sama memiliki jumlah neutron sebesar 16.
  3.  dan . Kedua atom tersebut merupakan isobar karena baik atom   maupun atom  sama-sama memiliki nomor massa sebesar 14.