Perkembangan Teori Atom

Teori Atom Klasik

Dahulu banyak orang mengganggap bahwa kita manusia hidup tergantung oleh alam. Namun kita juga bisa mempengaruhinya. Para pemikir zaman itu, beranggapan bahwa unsur-unsur yang tersimpel hanya ada 4, yaitu api, air tanah, dan udara (Aristoteles). Namun, pengertian tentang unsur paling sederhana dari Aristoteles ditentang oleh Demokritus. Demokritus mengibaratkan bahwa unsur yang paling simpel seperti sebuah roti yang dipotong-potong menjadi sangat kecil, sehingga sampai tidak bisa dilihat. Demokritus memberi nama unsur yang simpel itu atom.
Teori atom yang diterangkan Demokritus, adalah ilmu atom yang menyatakan bahwa semuanya memiliki bagian terkecil dan itu berbeda satu sama lain. Misalnya, atom pada intan dengan atom pada karbon dinyatakan berbeda oleh Demokritus. Ilmuan-ilmuan yang tidak sepaham dengan Demokritus mencoba mencari tentang kebenaran teori atom klasik yang dibawa Demokritus. Konsep baru temuan para ilmuan ini merupakan cikal bakal lahirnya kimia modern.

Teori Atom Modern

Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805), kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911) dan disempurnakan oleh Bohr (1914). Setelah model atom Bohr, Heisenberg mengajukan model atom yang lebih dikenal dengan model atom mekanika gelombang atau model hatom modern. Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom. Gambaran ini berfungsi untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.

Perkembangan model atom membandingkan perkembangan teori atom mulai dari teori atom Dalton hingga teori atom modern. Unsur dapat mengalami perubahan materi yaitu perubahan kimia. Ternyata perubahan kimia ini disebabkan oleh partikel terkecil dari unsur tersebut. Partikel terkecil inilah yang kemudian dikenal sebagai atom. Seandainya kita memotong satu butir beras menjadi dua bagian, kemudian dipotong lagi menjadi dua bagian dan seterusnya hingga tidak dapat lagi. Bagian terkecil yang tidak dapat lagi, inilah awal mulanya berkembangnya konsep atom. Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat.

Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 sampai 150 pm. Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-lain. Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut penemuan-penemuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai asumsi dan teorema.

Definisi awal tentang konsep atom berlangsung > 2000 thn. Dulu atom dianggap sebagai bola keras sedangkan sekarang atom dianggap sebagai awan materi yang kompleks. Dibawah ini akan dipaparkan konsep Yunani tentang atom:

1.      Pandangan filosof Yunani

Atom adalah Konsep kemampuan untuk dipecah yg tiada berakhir

2.      Leucippus (Abad ke-5 SM)

Ada batas kemampuan untuk dibagi, sehingga harus ada bagian yang tidak dapat dibagi lagi

3.      Democritus (380-470 SM)

Atom adalah partikel yang tidak dapat dibagi lagi. Atom setiap unsur memilki bentuk & ukuran yang berbeda.

4.      Lucretius

Sifat atom suatu bahan dalam “On the Nature of Things”

Model Atom Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap"

 Model Atom Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson yang menyatakan bahwa: “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron"

Model atom ini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal.

Model Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model Atom Bohr

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Model Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.