Teori Atom: Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr, Mekanika Kuantum

Atom adalah partikel-partikel kecil yang menyusun materi. Awalnya, atom dikenal sebagai partikel kecil yang tidak dapat dibagi-bagi.

Namun seiring berjalannya waktu, terdapat banyak teori penemuan atom dari para ilmuwan berdasarkan hasil eksperimen-eksperimen yang telah dilakukan.

Penemuan-penemuan tersebut membuktikan bahwa dalam atom masih terdapat partikel kecil lainnya yang menyusun atom tersebut.

Untuk selengkapnya, mari kita pelajari bersama bab mengenai perkembangan teori atom.

Teori Atom Dalton

Teori atom Dalton adalah teori atom pertama yang didasarkan pada hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Menurut teori ini, atom digambarkan seperti bola pejal.

Dalam teori atom Dalton, dikemukakan beberapa hal sebagai berikut.

1. Materi terdiri dari partikel-partikel kecil yang sudah tidak dapat dibagi-bagi yang disebut atom.
2. Atom-atom pada satu unsur memiliki sifat yang sama dalam segala hal, namun berbeda dengan atom-atom pada unsur yang lain.
3. Atom-atom dapat bergabung membentuk molekul dengan perbandingan sederhana secara kimia.
4. Senyawa adalah hasil reaksi dari atom-atom yang menyusunnya.
5. Atom tidak dapat diciptakan, tidak dapat diuraikan, dan tidak dapat dimusnahkan.

Teori Atom Thomson

Teori atom Thomson disebut juga teori roti kismis, karena teori ini mengemukakan bahwa dalam atom terdapat partikel bermuatan negatif yang tersebar dalam bola yang bermuatan positif yang disebut elektron.

Hal tersebut dibuktikan oleh J.J Thomson melalui eksperimennya, yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda.

Dari eksperimen tersebut, sinar katoda berhasil dibelokkan ke arah kutub positif sehingga membuktikan bahwa terdapat partikel negatif dalam atom yang selanjutnya disebut elektron.

Baca juga Titrasi Asam Basa.

Teori Atom Rutherford

Teori atom ini mengemukakan bahwa atom tersusun dari inti yang bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.

Hal itu dibuktikan oleh Rutherford melaui eksperimennya, yaitu penghamburan sinar x. Dari eksperimen tersebut, sinar x yang ditembakkan pada lempeng emas tidak berhasil diteruskan/tidak dapat menembusnya.

Hal itu menunjukkan bahwa atom bersifat netral. Jadi, selain elektron yang bermuatan negatif tentunya ada partikel lain yang bermuatan positif yang selanjutnya disebut inti atom.

Teori Atom Niels Bohr

Teori ini mengemukakan beberapa hal sebagai berikut.

1. Atom terdiri dari inti bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.
2. Elektron mengelilingi inti pada orbit tertentu yang disebut juga tingkat energi utama/bilangan kuantum/kulit (n) yang dikenal sebagai keadaan gerakan tetap.
3. Energi akan konstan sehingga tidak ada cahaya yang dipancarkan apabila elektron selalu berada dalam lintasan stasioner energi.
4. Jika menyerap energi, elektron akan berpindah dari lintasan stasioner yang lebih rendah ke lintasan stasioner yang lebih tinggi. Namun jika melepas energi, maka elektron akan berpindah dari lintasan stasioner yang lebih tinggi ke lintasan stasioner yang lebih rendah.

Teori atom Bohr memiliki beberapa kelemahan, yaitu teori ini hanya mampu menerangkann spektrum dari atom atau ion yang memiliki satu elektron sehingga tidak sesuai untuk spektrum atom atau ion yang memiliki elektron lebih dari satu, serta tidak mampu menerangkan bagaimana terjadinya ikatan kimia saat atom membentuk molekul.

Baca juga Sel Volta.

Teori Atom Mekanika Kuantum

Teori atom mekanika kuantum merupakan teori atom modern yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger.

Menurutnya, kedudukan elektron pada atom tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan adalah probabilitas/kemungkinan menemukan elektron.

Daerah yang memiliki probabilitas terbesar untuk menemukan elektron disebut orbital. Orbital ini digambarkan dengan awan yang berbeda ketebalannya tergantung dari besarnya kemungkinan menemukan elektron.

Selanjutnya teori ini dikuatkan oleh Werner Heisenberg melalui asas ketidakpastian Heisenberg yang berhipotesis bahwa setiap pengukuran subatomik selalu terdapat ketidakpastian antara kedudukan partikel dengan momentum.

Kedudukan elektron dalam atom dapat ditentukan dengan bilangan-bilangan kuantum. Terdapat empat bilangan kuantum, yakni bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l), bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s). Berikut ini masing-masing penjelasannya.

1. Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum ini menunjukkan letak elektron pada kulit atau tingkat energi utama.

n = 1, kulit K

n = 2, kulit L

n = 3, kulit M

n = 4, kulit N

dst.

2. Bilangan kuantum azimuth (l)

Bilangan kuantum ini menunjukkan subkulit yang nilainya dari nol (0) hingga (n-1).

n = 1, maka l = 0

n = 2, maka l = 0 dan 1

n = 3, maka l = 0, 1, dan 2

n = 4, maka l = 0, 1, 2, dan 3

dst.

3. Bilangan kuantum magnetik (m)

Bilangan kuantum ini menunjukkan  orientasi orbital dalam ruang di sekitar inti atom. Nilai dari bilangan kuantum ini dari –l hingga +l.

l = 0, maka m = 0

l = 1, maka m = -1, 0, +1

l = 2, maka m = -2, -1, 0, +1, +2

l = 3, maka m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

4. Bilangan kuantum spin (s)

Bilangan kuantum ini menunjukkan arah putaran elektron pada orbital. Pada orbital dapat diisi maksimum oleh dua elektron yang berlawanan arah putaran. Harga s = + ½  jika searah jarum jam, sedangkan harga s = – ½   jika berlawanan jarum jam.

Baca juga Koloid.

Contoh Soal Perkembangan Teori Atom

1. Jumlah elektron maksimum yang terdapat pada kulit L adalah …

2. Jumlah orbital pada tingkat energi utama ke-3 adalah …