Perkembangan Model Atom dalam Ilmu Kimia : Model Atom Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr dan Mekanika Quantum

Dalam ilmu kimia atom didefinisikan sebagai partikel- partikel yang menyusun materi. Istilah atom sendiri sudah dikenal sejak zaman Yunani kuno sebagai hasil dari pemikiran filsafat, bukan ilmiah. Kemudian seorang ilmuwan muslim Abu Musa Jabir Ibn Hayyan pada masa khalifah Harun Al Rasyid membuktikan keberadaan atom melalui penelitian ilmiah. 

Gambar oleh PublicDomainPictures dari Pixabay

Sejalan dengan perkembangan ilmu kimia modern, perkembangan struktur atom dikembangkan oleh beberapa ilmuwan seperti John Dalton, J.J Thomson, Rutherford Niels Bohr dan Erwin Scodinger. Berikut beberapa model atom yang dikembangkan oleh ilmuwan- ilmuwan tersebut.

Model Atom Dalton

Pada model atom Dalton, unsur terdisi atas atom - atom yang sama dalam segala hal baik bentuk, ukuran maupun massanya, namun berbeda dalam undus- unsur lain. Atom didefiniskan sebagai partikel terkecil yang masih memiliki sifat dari unsur tersebut. Adapun rincian dari teori tentang model atom Dalton yang dikembangkan adalah sebagai berikut : 

Model Atom Dalton

1. Atom merupakan materi tersusun atas partikel- partikel yang sangat padat dan kecil yang tidak dapat dipecah- pecah lagi

2. Atom- atom suartu unsur bersifat sama dalam segala hal, namun berbeda dengan atom- atom unsur lainnya.

3. Sebuah reaksi kimia lazim terjadi pemisahan, penggabungan atau penataan ulang atom- atom dari satu ke susunan lain.

4. Atom dapat bergabung dengan atom lainnya membentuk suatu molekul dengan perbandingan tertentu.  

Model Atom Thomson

Elektron ditemukan oleh J.J Thomson tahun 1897 sebagai partikel dasar penyusun atom yang bermuatan negatif. Hal ini menunjukkan bahwa atom mengandung muatan listrik. Menurutnya, atom mengandung elektron- elektron yang bermuatan negatif dan tersebar merata di dalam sebuah atom yang mana atom tersebut dianggap berupa bola pejal yang bermuatan positif. 

Model Atom Thomson

Elektron- elektron yang ada di dalam suatu model atom Rutherford yang dibagi dua akan tampak seperti bijih jambu batu yang tersebar merata di dalam jambu.

Model Atom Rutherford

Terdapat usur yang memancarkan sinar dengan sendirinya atau unsur radioaktif di alam. Adapun sinar yang dipancarkan disebut dengan sinar radioaktif yang terbagi menjadi tiga jenis yaitu sinar alfa (bermuatan positif), sinar beta (bermuatan negatif) dan sinar gamma ( tidak bermuatan atau netral).

Model Atom Rutherford

Rutherford dalam percobaannya melakukan eksperimen dengan menembak lempeng emas yang sangat tipis dengan sinar alfa yang diemisikan oleh unsur radioaktif dan hasilnya menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa dapat melewati lempeng emas, tetapi hanya sebagian kecil partikel alfa yang dipantulkan kembali. 

Kesimpulan yang didapatkan dalam percobaan etrsebut, bahwa volume atom sebagian besar ebrupa ruang kosong karena banyak partikel alfa yang melewati lempeng emas. partikel alfa yang dipantulkan sebagai akibat tumbukan dengan suatu partikel bermuatan positif yang sangat keras dengan ukuran sangat kecil. Partikel tersebut dinamai oleh Rutherford sebagai inti atom (nukleus)

Susunan model atom Ruherford adalah sebagai berikut :

• Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif sebagai pusat massa atom dan elektron- elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti atom.
• Sebagian besar volume atom berupa ruang kosong
• Atom memiliki sifat netral sehingga jumlah muatan positif dan negatif harus sama

Teori atom Rutherford memiliki kelemahan yaitu pada pergerakan elektron dalam mengelilingi inti atom. Berdasarkan Maxwell pada hukum fisika klasik, apabila suatu artikel yang bermuatan listrik bergerak melingkar akan mengemisikan energinya dalam bentuk cahaya, maka percepatannya akan semakin berkurang dan pada akhirnya akan diam. Oleh karena itu, elektron akan kehilangan energinya dan gerakan elektron akan berkurang, yang akhirnya akan jatuh ke inti dan musnah. Kesimpulannya, model atom Rutherford dianggap tidak stabil pasalnya elektron akan kehilangan energinya dan jatuh ke inti dan akhirnya atom akan musnah, bertentangan dengan fakta bahwa atom tetap stabil.

Model Atom Niels Bohr

Niels Bohr menyempurnakan kegagalan dari model atom Rutherford dengan menerapkan Teori Kuantum dari Marx Plannck. Pada model atom Bohr terdapat keterangan sebagai berikut :

• Elektron berada pada kulit atau lintasan tertentu saat mengelilingi inti atom.
• Ketika elektron berada pada lintasan stasioner tertentu, tidak ada energi yang diemisikan atau diserap karena energi elektron jumlahnya tetap. Meskipun elektron dapat beralih dari satu kulit ke kulit lain, besar energi yang terlibat sama, yaitu berdasar persamaan Planck, Δ E = h*v dengan v = frekuensi  (Hertz)
• Lintasan stasioner elektron memiliki momentum sudut dengan besar sudut momentum adalah kelipatan dari nh/2π dengan n adalah bilangan kuantum dan h adalah tetapan Planck.

Model Atom Niels Bohr

Kulit atau lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom dinotasikan dengan n= 1, n=2, n=3 dan seterusnya. Lambang tersebut dinamakan bilangan kuantum. Lintasan n=1 disebut kulit K, lintasan n= 2 disebut kulit L, n=3 disebut kulit M dan seterusnya. 

Suatu atom dapat dianggap memiliki energi terendah atau stabil apabila elektronnya berada pada keadaan dasar. 

Teorik Atom Mekanika Kuantum

Beberapa ilmuwan yang meletakkan beberapa teori terkait atom selanjutnya adalah Luis de Brogile (1924) yang mengemukakan dualisme materi gelombang , disusul oleh Werner Heisenberg (1927) yang menerangkan ketidakpastian posisi dan momentum partikel serta Erwin Schrodinger (1927) yang berhasil meletakkan dasar teori atom terkini atau disebut teori atom mekanika kuantum.

teori atom mekanika kuantum

Berdasar teori mekanika kuantum, posisi elektron dalam mengelilingi inti atom tidak dapat diketahui secara pasti sesuai dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Hal yang secara umum dinyatakan adalah  "kebolehjadian" atau  peluang terbesar ditemukannya elektron yaitu berada pada orbit atom tersebut atau orbital. 

Menurut de Broglie, gerakan elektron dalam mengelilingi inti atom memiliki sifat dualisme, yaitu sebagai gelombang dan materi atau partikel. Elektron sebagai gelombang gerak dinyatakan dalam bentuk persamaan fungsi gelombang yang dikenal dengan Persamaan Schrodinger. 

Persamaan tersebut memiliki tiga bilangan kuantum, yaitu bilangan kuantum utama (n) yang menampilkan kulit atom, kuantum azimuth (l) yang menunjukkan subkulit, dan bilangan kuantum magnetik yang mnampakkan orbital tempat elektron berada. Selain ketiga bilangan kuantum tersebut, terdapat satu bilangan kuantum lain yaitu bilangan kuantum spin yang dilambangkan dengan s, yang menunuukkan arah putaran elektron.

Demikian Perkembangan Model Atom dalam Ilmu Kimia : Model Atom Dalton, Thomson, Rutherford, Niels Bohr dan Mekanika Quantum. Semoga Bermanfaat.