Model Atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Mekanika Kuantum + Gambar, Percobaan Serta Kelebihan & Kelemahannya

Semua partikel yang terdapat di alam semesta tersusun atas partike-partikel yang sangat kecil yang kemudian para ahli kimia menyebutnya dengan nama Atom. Sejak zaman dahulu dimana manusia mulai berfikir tentang zat penyusun setiap materi, kemudian dirumuskannya teori atom, sampai zaman canggih seperti sekarang ini, keberadaan atom sudah diterima oleh semua orang. Namun bentuk atom dan penyusunnya belum diketahui secara pasti.

Para ahli kimia hanya bisa mereka-reka berdasarkan hasil pengamatan di laboratorium terhadap gejala yang ditimbulkan jika suatu materi diberi perlakuan tertentu. Dari pengamatan gejala-gejala tersebut, para ilmuwan membuat teori tentang atom serta memperkirakan bentuk atom tersebut dengan nama Model Atom.

Model-model atom yang dibuat oleh para ilmuwan mengalami perkembangan sampai sekarang dan mungkin akan terus berkembang seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Berikut ini adalah gambar perkembangan model-model atom yang dikembangkan oleh para ahli kimia kimia.

Perkembangan Model-Model Atom

1. Model Atom Dalton

Berdasarkan konsep atom Democritus sesuai dengna Hukum Kekekalan Massa yang berbunyi “massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama” dan Hukum Perbandingan Tetap yang berbunyi “perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap dan tertentu”, maka pada tahun 1803 ilmuwan Inggris  John Dalton merumuskan teori model atom sebagai berikut:

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

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

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

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

Model Atom John Dalton

Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti bola tolak peluru. Kelebihan dan kelemahan model atom Dalton antara lain sebagai berikut:

Kelebihan Model Atom Dalton

■ Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

■ Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Kelemahan Model Atom Dalton

■ Tidak dapat menerangkan sifat listrik atom

■ Pada kenyataannya atom dapat dibagi lagi menjadi partikel yang lebih kecil (partikel subatomik)

2. Model Atom Thomson

pada tahun 1897, fisikawan Inggris, Joseph John Thomson menemukan elektron . dia menunjukkan bahwa elektron adalah partikel subatomik. Dari penemuan ini Thomson mengemukakan hipotesis sebagai berikut: “karena elektron bermuatan listrik negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka harus ada muatan listrik positif yang mengimbangi muatan elektron dalam atom”.

Berdasarkan hipotesis tersebut, Thomson mengusulkan model atomnya yang dikenal dengan nama model atom roti kismis yaitu sebagai berikut:

■ Atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen (diibaratkan seperti roti)

■ Elektron bermuatan negatif tersebar di dalamnya (seperti kismis yang tersebar di dalam roti).

Model Atom Joseph John Thomson

Beberapa kelebihan dan kelemahan model atom Thomson adalah sebagai berikut:

Kelebihan Model Atom Thomson

1.Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang disebut partikel subatomik.

2.Dapat menerangkan sifat listrik atom.

Kelemahan Model Atom Thomson

Tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas yang dikemukakan oleh Rutherford.

3. Model Atom Rutherford

Tahun 1911, Fisikawan Inggris Ernest Rutherford dan 2 temannya  Geiger dan Marsden melakukan eksperimen “penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas (0,0004 mm)” dengan hasil sebagai berikut:

■ Sebagian besar partikel alfa menembus selaput tipis emas. Berarti, sebagian besar atom adalah ruang kosong.

■ Sedikit dari partikel alfa (yang bermuatan positif) dibelokkan keluar oleh sesuatu. hal ini menunjukkan adanya sesuatu yang bermuatan positif yang dapat membelokkan partikel alfa.

■ Lebih sedikit lagi dari partikel alfa itu (hanya 1 dari 20.000) terpantul dari selaput tipis emas. Hal ini menunjukkan adanya sesuatu yang sangat kecil (belakangan disebut sebagai inti), namun massa terpusat di sana sehingga partikel alfa yang menumbuk pusat massa itu akan terpantulkan

Percobaan Ernest Rutherford

Dari fenomena percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan model atom nuklir Rutherford, yaitu sebagai berikut:

■ Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong.

■ Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh massa atom terpusat pada inti.

■ Elektron beredar mengelilingi inti.

■ Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron sehingga atom bersifat netral.

Model Atom Ernest Rutherford

Beberapa kelebihan dan kelemahan model atom Rutherford adalah sebagai berikut:

Kelebihan Model Atom Rutherford

■ Dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas.

■ Mengemukakan keberadaan inti atom yang bermuatan positif dan merupakan pusat massa atom.

Kekurangan Model Atom Rutherford

■ Bertentangan dengan teori elektron dinamika klasik, di mana suatu partikel bermuatan listrik apabila bergerak akan memancarkan energi.

■ Elektron bermuatan negatif yang beredar mengelilingi inti akan kehilangan energi terus-menerus sehingga akhirnya akan membentuk lintasan spiral dan jatuh ke inti. Pada kenyataannya hal ini tidak terjadi, elektron tetap stabil pada lintasannya.

4. Model Atom Niels Bohr

Tahun 1913 fisikawan Denmark, Niels Henrik David Bohr, mengemukakan teori tentang atom yang bertitik tolak dari model atom nuklir Rutherford dan teori kuantum Planck.

Model Atom Niels Bohr

Model atom Bohr berdasarkan teorinya adalah sebagai berikut:

■ Elektron beredar mengelilingi inti pada lintasan-lintasan (orbit) tertentu.

■ Elektron yang beredar pada lintasannya tidak memancarkan energi, lintasan elektron ini disebut lintasan stasioner.

■ Apabila elektron dengan tingkat energi rendah pindah ke lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi, peristiwa ini disebut eksitasi. Sebaliknya, apabila elektron pindah dari lintasan dengan tingkat energi lebih tinggi ke lintasan dengan tingkat energi lebih rendah maka elektron akan memancarkan energi, peristiwa ini disebut deeksitasi. Baik eksitasi maupun deeksitasi disebut peristiwa transisi elektron. Energi yang diserap atau dipancarkan pada peristiwa transisi elektron ini dinyatakan dengan persamaan:

∆E = hv

Keterangan:

∆E = perbedaan tingkat energi

h = tetapan Planck (6,6 × 10-34 J/s)

v = frekuensi radiasi

■ Energi yang dipancarkan/diserap ketika terjadi transisi elektron terekam sebagai spektrum atom.

Beberapa kelebihan dan kelemahan model atom Bohr adalah sebagai berikut:

Kelebihan Model Atom Bohr

■ Menjawab kelemahan dalam model atom Rutherford dengan mengaplikasikan teori kuantum.

■ Menerangkan dengan jelas garis spektrum pancaran (emisi) atau serapan (absorpsi) dari atom hidrogen.

Kelemahan Model Atom Bohr

■ Terjadi penyimpangan untuk atom yang lebih besar dari hidrogen.

■ Tidak dapat menerangkan efek Zaeman, yaitu spektrum atom yang lebih rumit apabila atom ditempatkan pada medan magnet.

5. Model Atom Mekanika Kuantum (Model Atom Modern)

Model atom mekanika kuantum dikemukakan oleh Erwin Schrodinger. Model ini dapat digunakan untuk menjelaskan atom hidrogen dan atom yang lain. Menurut teori mekanika kuantum, elektron dalam mengelilingi inti terletak pada tingkat-tingkat tertentu.

Akan tetapi, keberadaan elektron tidak dapat dipastikan kedudukannya secara tepat. Adapun yang dapat dipastikan hanyalah kebolehjadian menemukan elektron. Daerah atau ruang kebolehjadian menemukan elektron disebut orbital.

Model Atom Erwin Schrodinger

Erwin Schrodinger mendasarkan model atomnya pada hipotesis de Broglie mengenai dualisme partikel dan ketidakpastian Heisenberg. Menurut Louis de Broglie, cahaya memiliki sifat partikel dan sifat cahaya. Sifat partikel ditandai dengan memiliki massa. Sifat cahaya ditandai dengan memiliki sifat gelombang dalam gerakannya.

Dengan demikian, elektron yang memiliki massa dapat dipandang sebagai partikel dan cahaya. Akibat dualisme elektron, Heisenberg mengajukan prinsip ketidakpastian.

Menurut Heisenberg, tidak ada metode yang dapat digunakan untuk menentukan kedudukan elektron. Akan tetapi, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron. Erwin Schrodinger memperoleh hadiah Nobel 1933 bidang fisika bersama Paul Dirac, seorang fisikawan lain, untuk karya perintis mereka dalam mekanika kuantum.