Perkembangan Teori Atom dari Dalton sampai Rutherford

 Atom berasal dari bahasa Yunani “atomos” yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi.

Suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, jika pembagian ini diteruskan, maka menurut logika pembagian itu akan sampai pada batas yang terkecil yang tidak dapat dibagi lagi, demikian pendapat Demokritus (460-370-S.M)

Bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi disebut: ATOM

Konsep atom yang dikemukakan oleh Demokritus murni sebagai hasil pemikiran semata, tanpa disertai adanya percobaan. Namun gagasan ini telah menjadi pembuka pintu ke arah penemuan baru menuju ke jenjang yang lebih tinggi.

Gagasan atom Demokritus menjadi tantangan fisikawan-fisikawan untuk mengalihkan perhatiannya ke arah mikrokosmos yang pada saat itu belum terjamah.

Awal abad ke-19, John Dalton (1766-1844) telah melaksanakan percobaan-percobaan yang menunjang konsep atom.

Konsep atom menurut Dalton:

1. Atom adalah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Atom suatu unsur semuanya serupa, dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur yang lainnya.
2. Atom-atom unsur yang berlainan dapat membentuk molekul. Ketika terjadi reaksi, atom-atom itu berpisah tetapi kemudian bergabung kembali dengan susunan yang berbeda dengan susunan semula. Pada reaksi itu atom-atom bergabung menurut perbandingan tertentu.
3. Bila dua macam atom membentuk dua macam persenyawaan atau lebih maka atom-atom sejenis dalam persenyawaan itu mempunyai perbandingan yang sedrhana.

Pengembangan atom saat itu telah memperkenalkan kita pada susunan dan sifat-sifat atom, cara mengadakan reaksi dan senyawa-senyawa yang terbentuk.

Sekarang telah dikenal ukuran dan massa atom, energi antar atom dan pertikel-partikel terkecil yang membentuk atom. Atom sebagai bagian terkecil suatu zat sudah tidak sesuai lagi dengan hasil-hasil percobaan-percobaan masa kini.

Partikel sub-atomik pertama yang dikenal adalah elektron. Suatu penemuan oleh percobaan J.J Thomson (1856-1940). Sehubungan dengan penemuan J.J Thomson menyangkal teori yang dikemukakan oleh Dalton.

Menurut Thomson atom itu terdiri atas muatan positif yang merata diseluruh atom, muatan ini di-netral-kan oleh muatan negatif yang tersebar merata pula diseluruh atom. Model ini tidak dikembangkan karena tidak sesuai dengan hasil percobaan Rutherford. 

Pelucutan Gas
Pelucutan Gas adalah peristiwa mengalirnya muatan-muatan listrik di dalam tabung lucutan gas pada tekanan yang sangat kecil.

Sebuah tabung lucutan adalah tabung yang berisi udara, didalam tabung berisi elektrode-elektrode, yang biasanya disebut anoda dan katode. Udara dalam tabung ini tidak dapat mengalirkan arus listrik walaupun ujung-ujung elektroda tersebut dihubungkan dengan induktor Ruhmkorf.

Katoda (-) Anoda (+). Keadaan  akan berubah jika udara dalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan udara menjadi kecil dan letak-letak molekul udara manjadi renggang.

Pada tekanan 4 cm Hg dalam tabung memancarkan cahaya merah-ungu. Cahaya ini akan menghilang sejalan denga semakin kecilnya tekanan.

Pada tekanan 0,02 mm Hg udara dalam tabung tidak lagi memancarkan cahaya namun kaca dimuka katoda berpendar kehijauan.

Crookes berpendapat bahwa dari katoda dipancarkan sinar yang tidak tampak yang disebut Sinar katoda. Sinar katoda dapat di pelajari karena bersifat memendarkan kaca.

Sinar Katoda adalah arus elektron dengan kecepatan tinggi yang keluar dari katoda.

Sifat sinar Katoda:

1. Memiliki Energi
2. Memendarkan kaca
3. Membelok dalam medan listrik dan medan magnet.
4. Jika ditembakkan pada logam menghasilkan sinar X
5. Bergerak cepat menurut garis lurus dan keluar tegak lurus dari Katoda.

Simpangan sinar katoda dalam medan listrik dan medan magnet menunjukkan bahwa sinar ini bermuatan negatif.
Tanpa mngenal lelah dan menyerah, akhirnya Thomson dapat mengukur massa elektron, ternyata muatan elektron 1,6021.10^-19 Coulomb dan massa elektron 9,1090.10^-31 Kg.

Thomson dapat menunjukkan bahwa partikel sinar katoda itu sama bila katoda diganti logam lain. Jadi partikel-partikel sinar katoda ada pada setiap logam yang disebut elektron.

Terjadinya sinar katoda dapat diterangkan sebagai berikut:

Pada tekanan yang sangat kecil, letak molekul-molekul udara sangat renggang, dalam gerakannya menuju katoda (-), ion-ion positif membentur katoda dengan kecepatan tinggi.
Benturan-benturan tersebut mengakibatkan terlepasnya elektron-elektron dari logam katoda.

Teori Rutherford
Dalam percobaannya, Ernest Rutherford (1871-1937) menembakkan partikel α (alfa) pada kepingan emas yang tipis dengan tebal 1/100 mm. partikel alfa adalah partikel ang mempunyai massa 7000 kali massa elektron.

Hasil pengamatan menunjukkan adanya partikel-partikel yang dihamburkan, dibelokkan dan dipantulkan. Adalah sangat mustahil jika partikel alfa dibelokkan oleh elektron yang massanya sangat kecil.

Berdasarkan hasil experimennya, Rutherford menyangkal teori atom J.J Thomson.

Pada tahun 1911 ia menyusun model atom yang baru.

Model atom menurut Rutherford:

1. Atom sebagian besar tediri dari ruang hampa dengan satu inti yang bermuatan positif dan satu atau beberapa elektron yang beredar disekitar inti, seperti Planet-Planet yang bergerak dalam sistem tata surya. Massa atom sebagian besar terletak pada intinya.

2. Atom secara keseluruhan bersifat netral, muatan positif pada inti sama besarnya dengan muatan elektron yang beredar di sekitarnya. Muatan positif pada inti besarnya sama dengan nomer atom dikalikan dengan muatan elementer.

3. Inti dan elektron tarik-menarik, Gaya tarik menarik ini merupakan gaya centripetal yang mengendalikan gerak elektron pada orbitnya masing-masing seperti grafitasi dalam tata surya.

4. Pada Reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan, Yang mengalami perubahan ialah elektron-elektron pada kulit terluar.

Ion + adalah atom yang kekurangan elektron (telah melepas e)

Ion – adalah atom yang kelebihan elektron (menyerap e).

Massa Dan Muatan Elektron

J.J Thomson (1856-1940) menamakan partikel bermuatan negatif tersebut dengan elektron. Sekitar tahun 1897, beliau yang pertama kali menentukan perbandingan antara muatan dan massa elektron. Thomson menggunakan prinsip bahwa partikel-partikel yang bergerak melalui medan magnetik akan dibelokkan.

Gambar diatas menunjukkan skema rangkaian peralatan yang digunakan oleh Thomson. Jika sebuah partikel bermuatan e dan kecepatan v memotong tegak lurus daerah medan magnetik B, maka partikel akan menempuh lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari r dengan m dan e adalah massa dan muatan partikel, sehingga perbandingan adalah

r dan B dapat diukur, sedangkan v belum diketahui. Untuk mengukur v digunakan Spektrometer massa.

Partikel bermuatan e yang diletakkan dalam medan listrik akan mengalami gaya listrik sebesar F_listrik = e.E  partikel bermuatan ini akan menyimpang dalam medan listrik. Penyimpangan ini dapat ditiadakan dengan memasang medan magnetik B dan kapasitor, yang arah garis gayanya tegak lurus dengan arah medan listrik E. alat ini disenut sebagai Selektor kecepatan. Karena  dapat memilih kecepatan partikel yang akan diteruskan.

Share this post