Teori Atom

Definisi Atom

•         Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, dimana partikel-partikel itu tidak bisa dibagi lebih lanjut.

•         A : Tidak, Tomos : memotong. Dinamakan atom karena dianggap tidak dapat dipecah lagi

Teori Atom Dalton (1743 – 1844)

•         Pencetus teori atom modern.

•         Teorinya dilandasi oleh kejadian kimiawi dan data kuantitatif.

•         Teori Dalton ditunjang juga oleh 2 percobaan (oleh Lavoisier dan Prost) dan 2 hukum alam (Kekekalan massa dan Perbandingan tetap).

Percobaan Joseph Proust

Pada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang dihasilkan melalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang tetap.

Percobaan ke-	Sebelum pemanasan (g Mg)	Setelah pemanasan (g MgO)	Perbandingan Mg/MgO
1	0,62	1,02	0,62/1,02 = 0,61
2	0,48	0,79	0,48/0,79 = 0,60
3	0,36	0,60	0,36/0,60 = 0,60

Tiga Asumsi Dasar Teori Dalton

•         Tiap unsur kimia tersusun oleh partikel-partikel kecil yang tidak bisa dihancurkan dan dibagi, yang disebut atom. Selama perubahan kimia, atom tidak bisa diciptakan dan juga tidak bisa dimusnahkan

•         Semua atom dari suatu unsur mempunyai massa (berat) dan sifat yang sama, tetapi atom-atom dari suatu unsur berbeda dengan atom dari unsur yang lain, baik massa (berat) maupun sifat-sifatnya berlainan.

•         Dalam senyawa kimiawi, atom-atom dari unsur yang berlainan melakukan ikatan dengan perbandingan numerik yang sederhana : Misalnya satu atom A dan satu atom B (AB) satu atom A dan dua atom B (AB₂).

Hukum Perbandingan Berganda

Bila dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, perban-dingan massa dari unsur pertama dengan unsur kedua meru-pakan bilangan yang sederhana.

Sinar Katoda

Sifat-sifat sinar katoda :

1. Sinar katoda dipancarkan oleh katoda dalam sebuah tabung hampa bila dilewati arus listrik (aliran listrik adalah penting)
2. Sinar katoda berjalan dalam garis lurus
3. Sinar tersebut bila membentur gelas atau benda tertentu lainnya akan menyebabkan terjadinya fluoresensi (mengeluarkan cahaya). Dari fluoresensi inilah kita bisa melihat sinar, sinar katoda sendiri tidak tampak.
4. Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnit; sehubungan dengan hal itu diperkirakan partikelnya bermuatan negatif
5. Sifat-sifat dari sinar katoda tidak tergantung dari bahan elektrodanya (besi, platina dsb.)

Pembelokan sinar katoda dalam medan magnit

Sinar katoda tidak tampak, hanya melalui pengaruh fluoresensi dari bahan sinar ini dapat dilacak. Berkas sinar katoda dibelokkan oleh medan magnit. Pembelokkan ini menunjukkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif.

Pengamatan J.J. Thomson (1856-1940)

Kode C = Katoda; A = Anoda; E = lempeng kondensor bermuatan listrik; M = magnet; F = layar berfluoresens.

Berkas 1 : Hanya dengan adanya medan listrik, berkas sinar katoda dibelokkan keatas menyentuh layar pada titik 1.

Berkas 2 : Hanya dengan adanya medan magnit, berkas sinar katoda dibelokkan kebawah menyentuh layar pada titik 2.

Berkas 3 : Berkas sinar katoda akan lurus dan menyentuh layar dititik 3, bila medan listrik dan medan magnit sama besarnya

Perbandingan muatan dan massa

Berdasarkan eksperimennya Thomson mengukur bahwa kecepatan sinar katoda jauh lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya, jadi sinar katoda ini bukan merupakan REM. Selain itu Ia juga menetapkan perbandingan muatan listrik (e) dengan massa (m). Hasil rata-rata e/m sinar katoda kira-kira 2 x 10⁸ Coulomb per gram. Nilai ini sekitar 2000 kali lebih besar dari e/m yang dihitung dari hidrogen yang dilepas dari elektrolisis air (Thomson menganggap sinar katoda mempunyai muatan listrik yang sama  seperti atom hidrogen dalam elektrolisis air.

Kesimpulan : Partikel sinar katoda bermuatan negatif dan merupakan partikel dasar suatu benda yang harus ada pada setiap atom. Pada tahun 1874 Stoney mengusulkan istilah elektron.

Sinar Kanal (Sinar Positif)

Dalam tahun 1886 Eugen Goldstein melakukan serangkaian percobaan dan ia menemukan partikel jenis baru yang disebut sinar kanal (canal rays) atau sinar positif.

Sinar katoda mengalir kearah anoda. Tumbukannya dengan sisa atom gas melepaskan elektron dari atom gas, menghasilkan ion yang bermuatan listrik positif. Ion-ion ini menuju ke katoda (-) tetapi sebagian dari ion ini lolos melewati lubang pada katoda danmerupakan arus partikel mengarah kesisi lain. Berkas sinar positif ini disebut sinar positif atau sinar kanal.

Sifat-sifat sinar kanal

1. Partikel-partikelnya dibelokkan oleh medan listrik dan magnit dan arahnya menunjukkan bahwa muatannya positif.
2. Perbandingan muatan dan massa (e/m) sinar positif lebih kecil daripada elektron.
3. Perbandingan e/m sinar positif tergantung pada sifat gas dalam tabung. Perbandingan terbesar dimiliki oleh gas hidrogen. Untuk gas lain e/m merupakan pecahan integral (mis. ¼, 1/20 dari hidrogen).
4. Perbandingan e/m dari sinar positif yang dihasilkan bila gas hidrogen ada dalam tabung adalah identik dengan e/m untuk gas hidrogen yang dihasilkan melalui air.
5. Pengamatan ini dapat diterangkan dengan model atom yang dibuat J.J. Thomson yaitu model plum pudding. Kesimpulan dari sifat sinar kanal ini ialah semua atom terdiri dari satuan dasar yang bermuatan positif, pada atom H terdapat satu dan atom-atom lainnya mengandung jumlah lebih banyak. Satuan dasar ini sekarang disebut dengan proton.

Unsur Radioaktif dan Radiasinya

•         Ernest Rutherford membuktikan adanya dua jenis radiasi, sinar alfa dan sinar beta.

•         Sinar a mempunyai kekuatan ionisasi besar tetapi daya tembusnya terhadap materi rendah. Sinar ini dapat ditahan oleh kertas biasa. Sinar ini adalah partikel yang membawa 2 satuan dasar muatan + dan mempunyai massa identik dengan He (Sinar a = ion He²⁺).

•         Sinar b sebaliknya memiliki kekuatan ionisasi rendah dan daya tembus besar. Sinar ini dapat melewati lempeng alumunium setebal 3 mm. Sinar ini memiliki partikel bermuatan negatif dengan e/m sama seperti elektron.

•         Bentuk radiasi ketiga mempunyai daya tembus sangat besar dan tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnit. REM ini dikenal dengan sinar gamma (g). 

Inti Atom

Tahun 1909 Hans Geiger dan Ernest Marsden membuat serangkaian percobaan yang menggunakan lempeng emas yang sangat tipis dan logam lain (tebal 10^-4 s.d. 10^-5 cm) sebagai sasaran partikel a yang berasal dari radioaktif.

Geiger dan Marsden mengamati bahwa”

1. Sebagian besar dari partikel a menembus lempeng logam tanpa pembelokkan.
2. Sebagian (~1 dari tiap 20.000) mengalami pembelokkan setelah menembus lempeng logam.
3. Dalam jumlah yang sama (poin 2) tidak menembus lempeng logam sama sekali tetapi berbalik sesuai arah datangnya sinar.

Model Atom Rutherford

•         Sebagian dari massa dan muatan (+) sebuah atom berpusat pada daerah yang sempit yang disebut inti atom, sebagian besar atom merupakan ruang kosong.

•         Besarnya muatan pada inti berbeda untuk atom yang berbeda dan kira-kira setengah dari nilai numerik bobot atom suatu unsur.

•         Diluar inti suatu atom harus terdapat elektron yang jumlahnya sama dengan satuan muatan inti (agar atom netral).

Proton dan Neutron

•         Pada tahun 1913 Moseley menemukan bahwa panjang gelombang sinar x bervariasi tergantung dari bahan sasarannya. Dengan menghubungkan hal ini ke persamaan matematis disimpulkan bahwa setiap unsur dapat ditetapkan dengan suatu bilangan bulat yang disebut nomor atom.

•         Tahun 1919 Rutherford mengembangkan satuan dasar muatan positif yang disebut proton hasil risetnya dari jalur lintasan partikel a diudara.

•         Konsep yang dipopulerkan oleh Rutherford adalah inti mengandung sejumlah proton yang sama dengan nomor atomnya dan sejumlah partikel netral yang disebut neutron agar sesuai dengan massa atom.

Pada tahun 1930-an Chadwick membuktikan keberadaan neutron melalui percobaan pemboman berilium dan boron dengan partikel a, sehingga model atom yang terdiri dari elektron, proton dan neutron lengkap ditemukan.