STRUKTUR ATOM DAN PERKEMBANGAN TEORI ATOM BAB I STRUKTUR ATOM DAN PERKEMBANGAN TEORI ATOM Atom merupakan partikel terkecil suatu materi. Bila atom-atom saling bergabung akan membentuk suatu molekul atau gugusan atom. Molekul dapat berupa molekul unsur (bila atom yang bergabung sama atau bersifat homoatom) atau molekul senyawa (bila atom yang bergabung berbeda atau bersifat heteroatom). Molekul bersifat netral, sedangkan gugusan atom dapat bermuatan positif atau negatif, yang sering dikenal sebagai ion positif atau negatif. Senyawa unsur  senyawa yang tersusun dari unsur-unsur yang sama Senyawa molekul  senyawa yang tersusun dari unsur-unsur yang berbeda Senyawa ion  senyawa yang tersusun dari ion positif dan ion negatif

Sejarah Perkembangan Model Atom Pada awalnya Demokritus-Leukippos berpendapat bahwa materi bersifat diskontinu, artinya bila suatu materi dibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental. Pendapat ini ternyata ditolak oleh Aristoteles (384 – 322 SM), yang berpendapat bahwa materi bersifat kontinu, artinya materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga. Adanya pro dan kontra terhadap sifat materi menyebabkan perkembangan teori tentang materi menjadi agak terganggu. Setelah sekian lama, sekitar tahun 1592 - 1655 Gasendi mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat. Oleh karena itu sekitar tahun 1808 John Dalton mencoba untuk mengungkapkan pendapatnya, yang dikenal dengan teori atom Dalton, yang antara lain mengatakan bahwa : 1. Zat tersusun atas atom-atom. 2. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang berbeda memiliki sifat yang berbeda. 3. Atom tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan 4. Reaksi kimia terjadi karena adanya pemisahan dan penggabungan atom-atom. 5. Bila atom-atom bergabung akan membentuk molekul. Bila atom-atom yang bergabung sama membentuk molekul unsur, sedangkan bila atom-atom yang bergabung berbeda akan terbentuk molekul senyawa.

J.J Thomson secara teoretik mengasumsikan suatu model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis. Thomson berpendapat bahwa, atom merupakan bola massif / padat / pejal yang bermuatan positif dan tersebar elektron-elektron yang bermuatan negatif. Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif atau dapat dikatakan bahwa atom bersifat elektronetral. Model Atom Thomson

Percobaan Hamburan Sinar  Berdasarkan hasil percobaan hamburan sinar  yang dilakukan oleh mahasiswanya yang bernama Hans Geiger dan Ernest Marsden sekitar tahun 1909, Rutherford mencoba mengemukakan model atom yang dapat menumbangkan model atom Thomson. Model atom Thomson yang mengemukakan bahwa atom merupakan bola yang massif atau padat atau pejal tidak dapat dibuktikan secara eksperimen. Sinar  yang berasal dari zat radioaktif polonium dikenakan terhadap lempeng emas yang tipis, ternyata berkas sinar  yang memiliki kecepatan 10.000 mil det-1 hampir semuanya dapat menembus lempeng emas, hanya sebagian kecil yang dibengkokkan dan dipantulkan kembali. Secara skematik percobaan hamburan sinar  dapat digambarkan seperti Gambar celah detektor insssssar  sinar α Percobaan Hamburan Sinar 

Rutherford mengemukakan bahwa atom merupakan bola yang berongga dengan massa atom terpusatkan pada inti atom yang sangat kecil yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif. Model atom Rutherford yang mengatakan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti tidak dapat menyanggah makin berkurangnya energi elektron bila bergerak mengelilingi inti seperti yang dikemukakan dalam teori mekanika klasik. Dengan demikian model atom Rutherford menjadi goyah, karena bila energi elektron makin berkurang, lintasan elektron menjadi mengecil dan akhirnya elektron akan jatuh ke inti. Dapat dikatakan bahwa model atom Rutherford berupa spiral. Hal ini merupakan kelemahan model atom Rutherford. Model atom Rutherford tidak stabil dan tidak dapat menjelaskan terjadinya spektra. Namun demikian, Rutherford telah mampu memperkirakan besarnya jari-jari inti atom dan jari-jari atom. + e Model Atom Rutherford

Model Atom Niels-Bohr Mengacu pada kelemahan model atom Rutherford, sekitar tahun 1913 Niels-Bohr mencoba untuk mengemukakan model atom yang mampu memperbaiki model atom Rutherford, yang dikenal dengan model atom Niels-Bohr. Model atom Niels-Bohr berpendapat bahwa : Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif sebagai pusat massa atom dan elektron beredar mengelilingi inti pada tingkat energi tertentu (lintasan elektron/kulit atom/orbit). b. Selama elektron bergerak pada lintasan stasioner tidak memancarkan atau menyerap energi (tidak terjadi perubahan energi).

Gambar Model Atom Niels-Bohr Besarnya energi yang diperlukan atau dipancarkan sebesar : h = tetapan Planck = 6,6.10-34 Js f = frekuensi foton (Hz) c = cepat rambat cahaya = 3.108 m/s λ = panjang gelombang foton (m) n3 + n2 n1 E1 E2 E3 M L K E1 < E2 < E3 Gambar Model Atom Niels-Bohr

Model Atom Mekanika Gelombang Model atom Bohr hanya tepat bila diterapkan pada atom yang tersusun atas inti dan satu elektron, dan belum mampu menjelaskan intensitas garis spektra. Berdasarkan sifat dualisme partikel gelombang yang dikemukakan oleh Louis de Broglie (19231924) dan azas ketaktentuan Heisenberg maka pada sekitar tahun 1926 Heisenberg dan Schrodinger secara terpisah mencoba menyusun suatu persamaan gelombang yang dapat digunakan untuk mempelajari perilaku elektron yang berada di sekitar inti atom. Mereka mengembangkan teori mekanika gelombang atau mekanika kuantum, yang selanjutnya dikenal dengan model atom mekanika gelombang atau mekanika kuantum, yang didasarkan pada sifat elekron sebagai partikel maupun gelombang. Sampai saat ini persamaan gelombang yang dikembangkan adalah persamaan Schrodinger. Sifat dualisme partikel gelombang berpendapat bahwa partikel-partikel kecil bermuatan yang bergerak dengan kecepatan tinggi dapat bersifat gelombang dengan panjang gelombang sebesar : dengan , h, m, dan v masing-masing adalah panjang gelombang, tetapan Planck, massa, dan kecepatan partikel.

Azas ketaktentuan Heisenberg mengacu pada sifat dualisme de Broglie, yang meyakini bahwa kedudukan elektron di sekeliling inti menjadi tidak tertentu, tetapi hanya suatu kebolehjadian. Secara matematik prinsip ketaktentuan Heisenberg dapat dinyatakan dalam persamaan : dengan q, p, E, dan t masing-masing adalah ketaktentuan kedudukan, momentum, energi, dan waktu. Dengan h adalah tetapan Planck.

Berdasarkan model mekanika gelombang maka kedudukan elektron di sekitar inti atom menjadi tidak tertentu, melainkan hanya suatu kebolehjadian, sehingga istilah orbit pada model atom Niels-Bohr tidak digunakan lagi, tetapi selanjutnya dikenal dengan orbital yang menyatakan daerah di sekitar inti yang memiliki kebolehjadian paling besar untuk menemukan elektron. Kedudukan elektron di sekitar inti atau orbital elektron dinyatakan dengan suatu fungsi gelombang tertentu. Berdasarkan fungsi gelombang elektron tersebut dapat dipelajari perilaku elektron dengan menerapkan persamaan Schrodinger, yang antara lain dapat ditentukan: a. Energi elektron b. Bentuk orbital c. Harga-harga bilangan kuantum d. Degenerasi e. Pengamatan spektra unsur