Atom Dan Sejarahnya…

Sewaktu SMP, anda niscaya pernah mempelajari atom dan ion dalam pelajaran Fisika. Seperti apakah atom dan ion itu?

Ilmu Kimia lahir dari keingintahuan insan untuk mengetahui sifat dan apa yang menimbulkan bahan itu ada. Dengan membaca postingan ini, diperlukan anda sudah mengerti apa itu bahan dan bentuk-bentuknya. Jika belum, silahkan membacanya di Mengenal Materi dan Sifatnya.

Sekitar kala ke-5 SM, seorang filsuf (ahli filsafat) Yunani berjulukan Democritus mengemukakan kepercayaannya bahwa setiap bahan di dunia ini tersusun atas partikel berukuran sangat kecil yang tidak sanggup dibagi lagi, yang ia beri nama ἄτομος (atomos) dari ἄ (a, alpha) dan τομος (tomos). “ἄ” dalam bahasa Yunani berarti “tidak”, dan “τομος” berarti “dapat dibagi” atau “dapat dipotong”, sehingga ἄτομος artinya “tidak sanggup dibagi lagi” atau “tidak sanggup dipotong lagi” dan definisi modern dari ἄτομος adalah “tidak sanggup dibagi lagi alasannya ukuran yang terlalu kecil”.

Pada mulanya, filsuf-filsuf populer lainnya menyerupai Plato dan Aristoteles tidak menyetujui pendapat ini. Pendapat Democritus ditolak, bahkan ia sangat dibenci oleh Plato.

 

Teori Atom John Dalton

Ternyata, penelitian modern menyatakan kebenaran dari postulat Democritus. Pada 1808, ilmuwan kebangsaan Inggris, John Dalton, mengemukakan teorinya ihwal partikel penyusun bahan yang kita kenal sebagai “atom”. Teori-teori yang dikemukakan Dalton yakni sebagai berikut:

Teori atom Dalton

1. Materi disusun oleh partikel yang sangat kecil yang berjulukan atom.
2. Atom dari suatu unsur yakni identik satu dengan lainnya, mulai dari ukuran, massa, dan sifat kimianya. Sedangkan, atom dari dua unsur yang berbeda tidak sama.
3. Senyawa-senyawa Kimia tersusun atas beberapa atom dari unsur yang berbeda, dimana perbandingan jumlah atom-atom tersebut yakni bilangan bundar atau pecahan sederhana.
4. Reaksi-reaksi Kimia hanya melibatkan pemisahan, penggabungan, atau penataan ulang dari atom-atom, tetapi tidak membuat atau menghilangkan suatu atom.

Postulat ketiga dari atom Dalton, didukung oleh teori yang dikemukakan oleh Joseph Proust pada tahun 1799, yang berjulukan hukum perbandingan tetap. Hukum perbandingan tetap menyatakan bahwa

“Semua sampel senyawa yang sama selalu mempunyai perbandingan massa penyusunnya yang tetap.”

Misalnya, pada molekul air (H₂O), perbandingan massa atom H dan atom O selalu sama pada semua sampel air (murni) yaitu sekitar 2:16 atau 1:8.

Teori ke-empat juga didukung oleh aturan kekekalan massa yang diungkapkan oleh Antoine Lavoisier (hukum Lavoisier). Lavoisier menyatakan bahwa:

“Reaksi sanggup mengatur kembali elemen yang benar dalam substansi semula tetapi tak ada hal yang terhancurkan dan pada final hasil berada dalam berat yang sama menyerupai komponen asal”

Teori atom Dalton melahirkan teori gres dalam perhitungan Kimia (stoikiometri), yang kemudian disebut Hukum Perbandingan Berganda (Inggris: Law of Multiple Proportions), atau lebih sering disebut Hukum Dalton dalam stoikiometri. Hukum ini berisi:

 

Hukum Perbandingan Berganda:

“Bila dua unsur membentuk 2 senyawa atau lebih, maka perbandingan massa salah satu unsur yang bereaksi dengan massa unsur tersebut pada senyawa yang lain yakni bilangan bundar sederhana.”

Misalnya, S (Sulfur / Belerang) sanggup membentuk 2 senyawa dengan unsur O (Oksigen), yaitu SO₂ dan SO₃. Misalnya, massa Oksigen yang bereaksi dengan 1 gram sulfur membentuk SO₂ yang ditemukan secara eksperimen yakni 1 gram, dan massa oksigen yang bereaksi dengan 1 gram sulfur membentuk SO₃ yakni 1,5 gram. Hal ini sesuai dengan Hukum Perbandingan Berganda, yaitu perbandingan massa O dalam SO₂ dan massa O dalam SO₃ yakni 2:3.

Hukum Perbandingan Berganda sanggup dibentuk lebih sederhana, yaitu perbandingan jumlah atom. Misal, perbandingan jumlah atom oksigen dalam SO₂ dan SO₃ selalu 2:3.

Kelemahan Teori atom Dalton yakni Dalton sendiri tidak tahu dan tidak sanggup menggambarkan struktur atau komposisi atom. Dalam gambarannya, model atom Dalton yakni “bola pejal”. Padahal kenyataannya, bentuk atom bukanlah benda yang pejal. Akibat dari kelemahan ini banyak hal yang dikala ini ada di Kimia tetapi tidak sanggup dijelaskan dengan teori Dalton, contohnya saja reaksi kimia inti.

Suatu hal yang dipertanyakan dari teori atom berdasarkan John Dalton adalah, mungkinkah atom juga mempunyai partikel penyusun? Apakah atom hanya sebuah bola pejal yang tersusun sedemikian rupa dan berukuran paling kecil, tidak ada hal lain?

 

Partikel Subatomik – Penelitian Joseph John Thomson & Ernest Rutherford

Rupanya, penelitian pada pertengahan kala 19 sampai kala 20 menawarkan bahwa atom tersusun atas partikel yang lebih kecil lagi, yang disebut partikel subatomik. Dari sinilah ilmuwan menemukan bahwa atom tersusun atas proton, neutron, dan elektron.

 

Elektron

Pada tahun 1906, Joseph John Thomson, seorang Fisikawan Inggris, meraih penghargaan Nobel di bidang Fisika atas hasil penelitiannya yaitu inovasi elektron. Penelitian Thomson ini memanfaatkan tabung sinar katoda yang sebagian besar gasnya dikeluarkan. Ketika tabung ini diberi sumber tegangan tinggi, ternyata dipancarkan sinar yang tidak nampak. Sinar ini akan ditangkap oleh material khusus yang sanggup berfluorisensi.

Gambar: Tabung Sinar Katoda (Sumber: 10th ed. General Chemistry (Chang) p. 44)

 

Pada eksperimen yang dia lakukan, ia memakai sumber listrik dan medan magnet di luar tabung. Dengan adanya medan magnet saja, sinar itu akan jatuh di titik A, sedangkan jika hanya medan listrik yang dihidupkan, sinar itu akan jatuh di titik C. Apabila keduanya dihidupkan, sinar akan jatuh di titik B. Karena sinar ini ditarik oleh muatan positif dan ditolak oleh muatan negatif, sanggup disimpulkan bahwa sinar ini yakni partikel bermuatan negatif (elektron).

Nahh, pada awal tahun 1900 sudah diketahui bahwa suatu atom mempunyai elektron dan proton serta bermuatan netral. Oleh alasannya itu, Thomson mengajukan teori bahwa atom berbentuk menyerupai roti kismis (plum pudding), dimana bentuknya yaitu bulat dengan elektron berada di permukaan menyerupai kismis. Teori ini hanya bertahan beberapa tahun sebelum teori gres dikemukakan oleh Fisikawan dari New Zealand berjulukan Ernest Rutherford.

Sebelum Ernest Rutherford mengemukakan teorinya, terlebih dahulu ditemukan partikel-partikel radioaktif, yang sejarahnya akan dibahas di post lainnya. Percobaan yang dia lakukan yakni menembakkan partikel-partikel α (alfa) ke plat emas. Ada 3 hasil yang dia dan timnya peroleh: Sebagian besar partikel α diteruskan, sebagian lagi dibelokkan, dan sebagian kecil dipantulkan kembali!

Dari percobaan ini, Ernest Rutherford menyimpulkan bahwa atom sebagian besar terdiri dari ruang kosong yang mempunyai sentra (nukleus). Ruang kosong yang dimaksud ditempati oleh elektron.

Nukleus inilah yang terdiri dari muatan positif (proton). Pada dikala itu para ilmuwan sudah mengetahui bahwa massa atom sebagian besar disumbangkan oleh proton (sekitar 1840 kali massa elektron). Nukleus inilah bab terapat dari atom alasannya massanya yang besar tetapi ukurannya yang sangat kecil.

Neutron

Ada 1 hal yang kurang dari teori Rutherford. Pada dikala itu sudah diketahui bahwa hidrogen terdiri dari 1 proton dan helium 2 proton, namun rasio massa hidrogen dan helium yakni 1:4. Rutherford dan timnya sudah mempostulatkan bahwa ada partikel subatomik lain selain proton, dan hal ini dibuktikan oleh Fisikawan Inggris lainnya yaitu James Chadwick.

Ketika dia melaksanakan eksperimen memb0mardir beryllium dengan partikel α, suatu radiasi berenergi sangat tinggi dipancarkan oleh logam tersebut. Eksperimen berikutnya menawarkan bahwa sinar radiasi tersebut terdiri dari partikel subatomik lainnya, yaitu neutron, dinamakan neutron alasannya terbukti netral dan mempunyai massa sedikit lebih besar daripada proton. Atas penemuannya, Chadwick pun meraih penghargaan Nobel Fisika.

Gambar: Atom (Sumber: 10th ed. General Chemistry (Chang) p. 48)

 

 

Apakah Berhenti Sampai Disitu?

Apakah teori ihwal atom berhenti disitu? Tentu tidak! Ada 2 model lagi yang diajukan, namun akan dibahas di post lain alasannya akan lebih dalam, yaitu model atom Niels Bohr dan model atom Mekanika Kuantum (Schrödinger). Model atom Niels Bohr didasarkan atas eksperimen spektrum atom hidrogen, sedangkan model atom Mekanika Kuantum memakai analisis matematika dan fisika gelombang.

Nantikan post tersebut!

Referensi: Kimia Dasar (Raymond Chang), Seribu Pena Kimia (Dra. Priscilla Retnowati), dan Wikipedia.org

Sumber https://olimpiadekimia.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: