MAKALAH STRUKTUR ATOM

A.TEORI ATOM KLASIK ATAU KUNO

Dalam memikirkan alam semesta, Sebagian besar  para ahli filsafat Yunani meninjaunya dalam skala makro, yaitu berdasarkan apa yang mereka lihat secara kasat mata saja. Namun ada pula beberapa ahli filsafat  yang memikirkan lebih jauh makna terdalam dari jagat raya ini dalam konsep berskala mikro, artinya berpikir secara abstrak hal-hal yang tidak dapat mereka lihat namun mereka yakini keberadaannya, mereka disebut para atomist.

Atomist pertama adalah Leucippus dari Miletus-Yunani (440 SM) dan Democritus dari Abdera (420 SM).  Mereka menyumbangkan pemikirannya secara terpisah, namun saling bersesuaian (Mason, 1962). Pada hakekatnya gagasanLeucippus dan Democritos mengenai materi  bersifat diskontinu. Materi tersusun dari partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi yang diketahui sebagai atom. Atom-atom penyusun materi itu senantiasa bergerak di dalam kehampaan (ruang vakum= ruangan yang mengandung ketiadaan absolut). Istilah atomos (a=tidak, tomos=dapat dibagi) diberikan  untuk partikel materi itu, karena atom-atom  sangat halus dan tidak dapat dibagi-bagi lagi. (Bruton, 1966).Lucretius, salah satu penyair terbaik dari Roma pada abad itu, mempercayai konsep atom tersebut. Ia meninggalkan sebuah deskripsi mengenai hal itu dalam puisi yang panjang, yaitu De Rerum Natura (‘On the nature thing’). Ia meyakini bahwa suatu kesatuan tubuh yang tampaknya tidak terpecah-pecah sebenarnya dihasilkan dari kumpulan atom yang berukuran sangat kecil.  (Bruton, 1966)

Para ahli fisafat alam pada zaman ini seperti Aristoteles (384-322 SM) dari Staigera Yunani, Plato dan Galen (130-200 SM)  menolak konsep atom tersebut.  Umumnya mereka memandang materi merupakan satu kesatuan yang utuh (kontinu) dapat dibagi terus-menerus menjadi bagian sekecil-kecilnya tanpa batas dan dalam alam semesta tidak ada kehampaan (ruang hampa).  Alam semesta terdiri dari 4 elemen, yaitu tanah, api, udara dan air karena masing-masing cenderung ditemukan di alam. Pandangan itu diperkuat oleh Thales dari Miletus (sekitar 580 tahun SM), Anaximenes (550-475 SM) danAnaximander (tahun 610-545 SM) menyatakan dunia terdiri atas tanah, air, udara dan api. (Poedjiadi,  1987)

Pandangan para ahli filsafat alam itu, terutama Aristoteles lebih diyakini di masyarakat, karena popularitas dan kredibilitasnya. Hal ini berlangsung, terutama sampai abad pertengahan (27 SM- 476 M) atau abad kegelapan (di Eropa). Sedangkan konsep 

atom Leucippus dan Democritus tidak dihiraukan orang.  Aristoteles dianggap sebagai ahli filsafat Yunani yang terbaik saat itu. Gagasannya sangat luas dalam berbagai bidang dan dituliskannya dalam bentuk buku yang berkaitan dengan perkembangan pengetahuan seperti astronomi, biologi, metafisika, hukum, politik, logika, etika dan estetika. Buku-bukunya dijadikan bahan acuan dalam waktu yang lama (bahkan konsep logika masih dianut hingga sekarang).

Pada Abad kegelapan di Eropa, umumnya perkembangan sains dan teknologi mengalami hambatan. Hal ini, karena saat itu pemikiran para ilmuwan, terkungkung oleh ajaran agama Katolik ortodoks, yang mengikat kebebasan berpikir tentang keduniawian, terutama ilmu pengetahuan. Pemikiran yang nampaknya bertentangan dengan

“ajaran” agama, dianggap sebagai kesalahan dan dosa yang harus ditebus dengan hukuman fisik bahkan dengan nyawa. Paradigma Aristotelian masih diakui, karena dianggap tidak bertentangan dengan “ajaran” agama. Selain konsep atom yang mendapat pembenaran dari ajaran agama, gagasan lainnya adalah  mengenai  konsep geosentris dan penolakan terhadap konsep ruang vakum.

Berlainan dengan keadaan di Eropa, perkembangan ilmu pengetahuan di Arab (Timur Tengah) tumbuh dengan pesat. Salah satu  ilmuwan muslim yang menyinggung masalah atom adalah  Abul Hasan Al Asy’ari (873-935 M).  Namun ia mengkaitkannya dengan masalah kejadian alam semesta. Ia berpendapat bahwa alam semesta ini maujud karena adanya atom-atom yang menyusunnya. Atom-atom itu  sudah mempunyai sifat sendiri (eigen natuur) dan tidak padat berkembang (zich uitdijen), serta tidak bisa saling mempengaruhi. Jadi menurutnya, atom-atom yang menyusun alam semesta tidak dapat berubah. Atom-atom dipisahkan satu sama lain oleh ruang antara dan satu sama lain tidak dapat saling mempengaruhi. Perubahan yang terjadi di alam semesta, terjadi karena atom-atom senantiasa “keluar-masuk” dari eksistensi (alam ‘ada’). Berdasarkan keyakinannya terhadap Allah SWT, ia meyakini bahwa “masuk” artinya diciptakan Tuhan dan “keluar” berarti ditiadakan Tuhan. Jadi menurutnya, atom-atom itu selalu harus diciptakan Tuhan setiap saat untuk menggantikan atom-atom yang sudah ditiadakannya (Musthafa, 1980).

Pandangan tersebut hampir bersesuaian dengan Leucippus maupun Democritus karena mengakui adanya sifat diskontinu dari materi. Namun tampak Abul Hasan Al-Asy”ari ini menolak anggapan bahwa perubahan alam semesta disebabkan oleh hukum alam yang pasti serta tunduk pada hukum “sebab-akibat” yang melekat pada perilaku atom-atom itu sendiri.

Sejauh ini sumbangan pemikiran mengenai konsep atom dari ilmuwan dunia Arab atau muslim tidak banyak d itemukan, karena keterbatasan pencarian literatur yang relevan. Mungkin saja terdapat pemikiran yang lebih maju mengenai konsep atom dan hal-hal yang berkaitan dengan itu. Mengingat pada  ahir abad pertengahan literatur dari dunia Arab banyak yang dimusnahkan, akibat serangan pasukan Hulagu Khan dari Mongol  pada tahun 1258 yang menghancur-leburkan Bagdad  yang menjadi pusat kebudayaan Islam.

Namun demikian,  tinjauan konsep atom menurut Islam (dalam hal ini Al-Qur’an) ternyata memperkuat keberadaan gagasan konsep  Atom Leucippus dan Democritus – seperti pula pembenaran terhadap konsep heliosentris yang dikemukakan oleh beberapa ilmuwan utama abad ke-17 , seperti Galileo, Newton dan ilmuwan abad sebelumnya-. Konsep atom semakin kuat kedudukannya pada permulaan abad-19 setelah pemikiran ini didukung  hasil temuan melalui pengamatan dan eksperimen yang dilakukan para ilmuwan. Terutama setelah John Dalton merekonseptualisasikan kembali gagasan atom tersebut 

a) Rekonseptualisasi Atom Oleh John Dalton

Berdasarkan  gagasan atom Leucippus dan Democritus dan fakta-fakta empiris yang ditemukan oleh ilmuwan berikutnya Dalton merekonseptualisasikan kembali  menjadi suatu teori yang dikenal sebagai teori atom Dalton.  Pada periode abad 17 sampai  permulaan abad ke-19, telah diletakkan suatu pandangan baru untuk menjelaskan sifat-sifat fisika dari keadaan zat padat, gas dan cair serta mengidentifikasikan fakta-fakta penggabungan kimiawi secara kuantitatif.

Sebelum permulaan abad ke-19, tidak semua ilmuwan meyakini gagasan atom, karena belum diperoleh kejelasan mengenai fakta-fakta yang dapat mendukungnya. Dengan

demikian gagasan konsep atom yang dikemukakan Dalton (1766-1844), dipandang sebagai kelanjutan pandangan filosof atomik, meskipun terdapat sedikit perbedaan dalam landasan berpikirnya. Beberapa gagasan yang dituangkan  Dalton dilandasi oleh fakta-fakta empiris  berlandaskan eksperimen yang dilakukan oleh ilmuwan lain, sedangkan pandangan filosof tentang atom seluruhnya berupa refleksi kritis terhadap fenomena alam (Dampier, 1983 ;  Mason ,1962)

Pokok-pokok pikiran yang dipaparkan  Dalton dalam tulisannya New System of  Chemical Philosophy yang dipublikasikannya pada tahun 1808. itu adalah sebagai berikut :

1)     semua zat terdiri dari sejumlah partikel yang sangat kecil atau atom-atom materi yang terikat bersama-sama melalui suatu gaya atraksi yang kekuatannya sesuai dengan keadaanya.

2)     Atom-atom setiap zat murni adalah identik, artinya mempunyai bentuk dan ukuran yang sama. Namun, atom suatu zat murni berbeda sifat dan ukurannya dengan atom zat lain..

3)     Analisis dan sintesis zat kimia atau suatu reaksi kimia merupakan suatu proses yang berlangsung tidak lebih daripada penyusunan ulang atom-atom dari suatu senyawa  yang akan menghasilkan senyawa baru dengan sifat-sifat yang berlainan dengan asalnya.. Namun tidak ada penciptaan/kreasi partikel-partikel atau atom-atom yang jenisnya baru ataupun proses pemusnahan yang terkait  di dalamnya. (dikenal dengan Hukum Kekekalan Materi). Oleh karena jumlah total atom tidak berubah, maka tidak akan terjadi perubahan massa (pembenaran terhadap Hukum Kekekalan Massa – Lavoisier).

4)     Dalam reaksi kimia ada suatu keteraturan dalam segi kuantitatif, yaitu bila 2 unsur A dan B membentuk 2 senyawa atau lebih, dan salah satu unsur yang dikandung tiap senyawa beratnya sama, maka berat unsur kedua pada tiap senyawa  akan berbanding dengan bilangan bulat dan sederhana (Hukum Perbandingan Berganda Dalton). Aturan-aturan ini selanjutnya diadopsi sebagai penuntun  dalam semua penyelidikan kimia sintesis.

Selain hal-hal yang telah dijelaskan di atas, Dalton juga mencoba menggambarkan simbol dasar atom-atom dengan titik, silang dan bintang di dalam lingkaran kecil. Metode ini kemudian diperbaiki oleh John Jakob Berzelius (1779-1848) yang memperkenalkan sistem yang sampai sekarang kita gunakan.

Kuhn (1993) memandang bahwa situasi dalam tahun-tahun terahir yang membawa Dalton melakukan penyelidikan yang akhirnya membawanya kepada teori atom kimiawinya yang terkenal adalah situasi ketika terjadinya pertentangan pendapat antara Berthollet dan Proust. Dinyatakannya bahwa Dalton bukan ahli kimia dan tidak berminat terhadap kimia. Sebenarnya Dalton adalah seorang meteorolog yang sedang menyelidiki masalah fisika yaitu bagaimana  penyerapan gas-gas oleh air dan penyerapan air oleh atmosfer. Dia mendekati masalah ini dengan paradigma yang berbeda dari paradigma ahli kimia kontemporer. Terutama dalam memandang  bahwa terjadinya pencampuran gas-gas sebagai masalah fisika saja, karenanya gaya tarik-menarik tidak memainkan peran. Justru yang menjadi masalah baginya adalah adanya fakta mengenai homogenitas campuran udara. Ia mengira dapat memecahkan masalah ini dengan menetapkan ukuran dan berat relatif dari berbagai partikel atom dalam campuran-campuran eksperimentalnya.  Karena itulah kemudian ia beralih pada kimia  dan terdorong 

melakukan analisis terhadap data-data kimiawi yang dilakukan ahli kimia eksperimental . Ia kemudian mengasumsikan bahwa dalam serangkaian reaksi yang terbatas (yang dianggapnya kimiawi), atom-atom hanya dapat bergabung dengan bilangan bulat sederhana. Dengan asumsi itu, ia kemudian menetapkan ukuran dan berat beberapa unsur  dan menyatakannya dalam suatu aturan (Hukum Perbandingan Berganda).  Jadi menurutnya, setiap reaksi yang unsur-unsurnya tidak termasuk proposi yang tetap, maka bukanlah proses kimia yang murni serta terdapat perbedaan yang nyata antara pencampuran secara kimiawi (reaksi kimia) dengan pencampuran fisikalis. Hukum seperti ini tidak dapat diciptakan oleh hasil eksperimen sebelum karya Dalton ini. Karya ini dapat diterima menjadi prinsip esensial saat itu setelah tidak dapat diganggu gugat oleh perangkat kimiawi manapun.

Tentu saja ketika pertama kali kesimpulan-kesimpulan Dalton itu diumumkan mendapat serangan di mana-mana, terutama bagi Berthollet. Namun kebanyakan ahli kimia lebih meyakini paradigma Dalton, ketimbang Proust ataupun Berthollet , karena cakupannya jauh lebih luas. Bukan saja memberikan kriteria baru untuk membedakan campuran dengan senyawa, namun dengan penelitian ulang data-data kimiawi, yang ternyata dapat menyingkap contoh-contoh perbandingan penggabungan atom-atom secara kimiawi dalam perbandingan berganda secara tetap dan berupa bilangan bulat sederhana.

Menurut Proust atom-atom hanya bisa bergabung secara kimiawi dalam perbandingan bulat yang sederhana. Penelitian ulang terhadap data-data kimiawi yang telah ada oleh Dalton serta ilmuwan lain yang bekerja atas dasar paradigma ini, ternyata dapat menyingkapkan contoh-contoh perbandingan yang berganda maupun tetap. Manfaat dari penemuan itu, para ahli kimia tidak lagi menulis bahwa  karbondioksida, katakanlah misalnya  mengandung 56 % karbon dan 72 % oksigen menurut beratnya masing-masing ; tetapi mereka menuliskan bahwa satu berat karbon akan bergabung dengan 1,3 atau dengan 2,6 berat oksigen. Jika dikerjakan berulang kali akan menghasilkan nisbah mendekati 1 : 2.

Selain itu, paradigma Dalton  dijadikan kerangka pemikiran untuk  eksperimen-eksperimen baru,  terutama eksperimen Gay-Lussac dalam penggabungan volume. Hasil eksperimen itu ternyata menghasilkan suatu keteraturan-keteraturan yang lain lagi yang oleh para ahli kimia tidak terbayangkan sebelumnya. Misalnya dalam memecahkan permasalahan berat atom dan memberikan informasi mengenai apa yang disebut atom, molekul, senyawa, campuran dan larutan.

Yang perlu digarisbawahi dari gagasan-gagasan Dalton adalah bahwa apa yang dapat diperoleh para ahli kimia dari gagasan Dalton, bukanlah hukum-hukum eksperimental yang  baru, melainkan sistem baru dalam mempraktekan kimia. Oleh karena itu Dalton menyebutnya sebagai ‘sistem baru dari filsafat kimia’ (New System of Chemical Philosophy). (Kuhn : 1993).

Anomali  konsep atom Dalton mulai tampak ketika dilakukan studi yang lebih intensif mengenai fenomena penggabungan gas-gas. Gay Lussac (1778-1850) menemukan pada tahun 1808  bahwa jika dua gas bereaksi  membentuk suatu senyawa, maka perbandingan volume gas yang satu dan lainnya akan menghasilkan angka perbandingan yang sederhana dan demikian pula halnya apabila  hasil reaksinya juga berupa gas. Sebagai contoh, satu volume gas nitrogen dan satu volume oksigen akan menghasilkan dua volume gas nitrogen oksida ; dua volume gas hidrogen dan satu volume gas oksigen menghasilkan dua volume uap air. Namun Dalton  menganggap dalam penggabungan gas-gas, tidak terjadi

reaksi kimia, hal ini hanyalah masalah fisika saja, sehingga hukum perbandingan berganda tidak berlaku untuk keadaan gas.

Pokok-pokok pemikiran Dalton yang dianggap mengandung kekeliruan pada saat itu antara lain ; 1) Dalton memandang panas sebagai ‘subtle fluid’. ; 2) Kombinasi berat oksigen dengan hidrogennya tidak akurat. Seharusnya 1 : 8, bukan 1 : 7 ; 3) Asumsi Dalton, jika hanya satu senyawa  dari dua unsur yang diketahui, maka harus merupakan penggabungan atom dengan atom. Hal ini bukan kebenaran universal. ; 4) Dalton tidak membedakan satuan unsur dengan satuan senyawa ;  satuan senyawa juga disebutnya atom ; 5) Gagasan Dalton untuk menetapkan perbandingan air dengan amonia mengandung kekeliruan.(Dampier, 1983).

Kekeliruan pada teori Dalton ini kemudian ditunjukkan oleh Avogadro (1776-1856) pada tahun 1811. Avogadro melanjutkan observasi Gay-Lussac dan menyatakan bahwa semua gas yang volumenya sama harus mengandung angka perbandingan atom yang sederhana dengan  yang lainnya. Pada volume yang sama, gas-gas yang berbeda jenisnya akan mengandung jumlah partikel yang sama apabila diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Avogadro mengkoreksi pendapat Dalton dengan membedakan pengertian antara atom dengan molekul. Atom didefinisikan sebagai partikel terkecil unsur ; yang dapat mengambil bagian dalam reaksi kimia. Sedangkan pengertian molekul digunakan untuk menyatakan satuan terkecil suatu zat murni atau senyawa. Ia juga meletakkan gagasan sekarang dengan molekul, dimana pada pembentukannya dua molekul bergabung bersama-sama..

Andrea Marie Ampere (1775-1836) juga mengemukakan hipotesis yang serupa secara terpisah pada tahun 1814.  Cannizzaro pada tahun 1858 menggunakan . metoda sederhana untuk mengekspresikan hipotesis Avogadro yaitu dengan menyarankan gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah partikel yang sama pula.  Hasil ini diperoleh secara deduktif-matematis dari teori fisika yang menyarankan bahwa  adanya pengaruh tekanan terhadap gas mengakibatkan terjadinya keadaan pergerakan dan tumbukan  yang terus-menerus. Cannizzaro menggunakan hipotesis Avogadro untuk menghitung berat atom dari sejumlah unsur. Ia menentukan berat volume dari sejumlah gas dan membandingkannya dengan berat hidrogen yang volumenya sama. Kemudian melalui analisis eksperimental ia menemukan berat unsur tertentu dalam setiap senyawa. Pendekatan yang digunakannya untuk menetapkan berat molekul adalah massa jenis gas-gas.  (Bruton, 1966).

bahwa partikel-partikel yang membentuk gas adalah apa yang kita sebut 

Dari zaman yunani kuno hingga sekarang, model dan teori atom terus berkembang. Melalui model dan teori atom, kita dapat mengetahui struktur suatu atom. Perkembangan tersebut tidak dapat dilepaskan dari upaya para ilmuwan diantaranya Democritus, John Dalton, J.J. Thomson, Rutherford, Niels Bohr, Schrodinger, de Broglie dan lain sebagainya.

1.      Leukippos dan Demokritus (460 – 380 SM)Leukippos merupakan orang pertama yang mencetuskan tentang keberadaan atom. Beliau

bersama dengan Demokritus muridnya mengemukakan bahwa materi terbentuk dari partikel yang sudah tidak terbagi lagi.Namun, Pendapat ini ditolak oleh Aristoteles, Dia berpendapat bahwa materi bersifat kuntinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga). Oleh karena Aristosteles termasuk orang yang sangat berpengaruh pada masa itu, gagasan tentang atom memudar dan tidak mengalami perkembangan selama berabad-abad lamanya.

ANALISIS SEJARAH PERKEMBANGAN MODEL ATOM BERDASARKAN PARADIGMA KUHN

Salah satu konsep dalam ilmu kimia yang mengalami perubahan secara dinamis adalah mengenai konsep atom. Hal ini karena teori-teori dan model-model yang dikembangkan mempunyai kegunaan yang luas dalam menerangkan gejala-gejala fisis dan kimia. Selain itu penemuan-penemuan baru partikel materi memungkinkan luasnya penerapan penemuan tsb.

Dewasa ini penerapan hasil-hasil pemikiran dan penemuan di sekitar konsep atom merambah ke segala bidang, selain mempunyai manfaat positif bagi kesejahteraan umat manusia, juga berdampak negatif dan berpotensi untuk membawa kesengsaraan bagi masyarakat seperti penemuan bom atom.

Pembahasan  konsep atom dalam tulisan ini, ditujukan untuk menganalisis dan menginterpretasi fakta-fakta sejarah perkembangan teori atom berdasarkan kerangka berpikir sebagaimana yang dikemukakan Kuhn (1993) dalam karyanya The Structure of Scientific Revolutions.

Thomas Kuhn (1993) menjelaskan bahwa sains tidak  selalu bersifat akumulatif.  Hal ini karena terjadi suatu  revolusi sains yang mengubah paradima sains normal. Pada periode sains normal, para ilmuwan bekerja memverifikasi atau menguji  teori-teori  berdasarkan paradigma yang berlaku.   Pada periode  ini  adanya anomali  atau penyimpangan hasil diabaikan. Namun  akumulasi anomali-anomali dapat memungkinkan  terjadinya krisis  paradigma, sehingga sains normal tidak dapat berlanjut. Pada saat  itulah  terjadi revolusi  sains dan muncul  paradigma baru. Paradigma baru yang timbul setelah anomali  itu, akan tetap bertahan, jika  hasil verifikasi atau fakta-fakta dapat mendukungnya.   Semakin banyak verifikasi yang mendukung  paradigma,  semakin kuat pula kedudukannya, sehingga  pada  suatu waktu dapat  menjadi sains yang norma.  Selanjutnya bila  terjadi  akumulasi  anomali, maka terjadi lagi krisis  paradigma  yang mengakibatkan revolusi sains .

DASAR-DASAR TEORI ATOM KLASIK

1. MODEL ATOM DALTON

John Dalton mengemukakan hipotesa tentang atomberdasarkan hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (Proust).Teori yang diusulkan Dalton:a. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi.b. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda. c. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan

perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnyaair terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.d. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti ada tolak peluru.

Teori atom Dalton ditunjang oleh 2 hukum alam yaitu :a.   Hukum Kekekalan Massa ( hukum Lavoisier ) : massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.b.  Hukum Perbandingan Tetap ( hukum Proust ) : perbandingan massa unsur-unsur yang menyusun suatu zat adalah tetap.

Gambar.model atom dalton seperti bola pejalKelemahan Model Atom Dalton :

a.   Tidak dapat membedakan pengertian atom den molekul. Dan atom ternyata bukan partikel yang terkecil.

b.  Tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lainc.   Tidak dapat menjelaskan sifat listrik dari materid.  Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan

2) MODEL ATOM J.J. THOMPSON

Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati electron. Dia menemukan bahwa semua atom berisi elektron yang bermuatan negatif. Dikarenakan atom bermuatan netral, maka setiap atom harus berisikan partikel bermuatan positif agar dapat menyeimbangkan muatan negatif dari elektron. Menurutnya atom :

a.   atom merupakan suatu bola bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron-elektron seperti kismis.

b.  jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif, sehingga atom bersifat netral.

Gambar:model atom thompson

Ø Kelebihan Model Atom ThomsonMembuktikan adanya partikel lain yang bermuatan

negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Ø Kelemahan Model Atom Thomson

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut. 3) MODEL ATOM RUTHERFORD

Gambar 8. Ernest Rutherford

Melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas. Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford.

a.   atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dengan muatan positif yang massanya merupakan massa atom tersebut.

b.  elektron-elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti tersebut.c.   banyaknya elektron dalam atom sama dengan banyaknya proton dalam inti dan ini sesuai

dengan nomor atomnya.

 Kelemahan Model Atom Rutherford :a. Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi

dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.

b. Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap ini atom.

c.  Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi tidak stabil.

d. Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

Gambar 10. Kelemahan model atom Rutherford

Dari teorinya, Rutherford memodelkan atom sebagaimana pada sistem tata surya, yaitu elektron-elektron bergerak mengelilingi inti atom seperti planet-planet mengitari matahari. Sebagai contoh, atom hidrogen mempunyai inti yang bermuatan +1, maka muatan ini diimbangi oleh 1 elektron yang mengitari inti. Satu keberatan dari postulat Rutherford adalah selama elektronbergerak dalam suatu orbit, maka ada percepatan menuju ke pusat,elektron ini secarakontinyu mengemisikan radiasi dan secara berangsurangsurakan melepaskan energiyang akhirnya akan jatuh ke dalam inti.Hal ini adalah tidak mungkin terjadi karena atom itu stabillagi pula modelini tidak dapat memperoleh data dari penelitian spektrum atom unsur-unsur.

4) MODEL ATOM NIELS BOHR

Gambar: Niels Bohr

Dialah Niels Henrik David Bohr yang lahir tahun 1885 di Kopenhagen. Di tahun 1911 dia raih gelar doktor fisika dari Universitas Copenhagen. Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge, Inggris. Di situ dia belajar di bawah asuhan J.J. Thompson, ilmuwan kenamaan yang menemukan elektron. Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah lagi ke Manchester, belajar pada Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemukan nucleus (bagian inti) atom. Adalah Rutherford ini yang menegaskan (berbeda dengan pendapat-pendapat sebelumnya) bahwa atom umumnya kosong, dengan bagian pokok yang berat pada tengahnya dan elektron di bagian luarnya. Tak lama sesudah itu Bohr segera

mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom.

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules," diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933.lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tetapi dengan perbedaan yang sangat penting: bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat rumusan lain: elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya, elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.

Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika. Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas kerja Bohr sebagai suatu "masterpiece," suatu kerja besar; meski begitu, banyak ilmuwan lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini. Percobaan yang paling kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom. Telah lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Tetapi, cahaya ini tidaklah mencakup semua warna, tetapi hanya cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna) yang dikeluarkan oleh hidrogen. Lebih jauh dari itu, teori Bohr memperkirakan adanya garis spektral tambahan, tidak terlihat pada saat sebelumnya, tetapi kemudian dipastikan oleh para pencoba. Sebagai tambahan, teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya. Ditilik dari semua kejadian yang meyakinkan ini, teori Bohr segera diterima, dan di tahun 1922 Bohr dapat,hadiah Nobel untuk bidang fisika.

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan. Masalah terpokok adalah bahwa teori Bohr, meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron, tidak dengan persis memperkirakan spektra dari atom-atom lain. Beberapa ilmuwan, terpukau oleh sukses luar biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen, berharap dengan jalan menyempurnakan sedikit teori Bohr, mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang lebih berat. Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari penyempurnaan kecil itu tak akan menolong, karena itu yang diperlukan adalah perombakan radikal. Tetapi,

bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya, toh dia tidak mampu memecahkannya.

Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya, mulai tahun 1925. Adalah menarik untuk dicatat di sini, bahwa Heisenberg --dan umumnya ilmuwan yang mengembangkan teori baru-- belajar di Kopenhagen, yang tak syak lagi telah mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan satu sama lain. Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu mengembangkannya.

Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok struktur atom. Dia mengembangkan model penting "tetesan cairan" bagian pokok atom. Dia juga mengajukan masalah teori tentang "kombinasi bagian pokok" dalam reaksi atom untuk dipecahkan. Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki Denmark. Ini menempatkan diri Bohr dalam bahaya, sebagian karena dia punya sikap anti Nazi sudah tersebar luas, sebagian karena ibunya seorang Yahudi. Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang jadi daerah pendudukan, menuju Swedia. Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar-kamar gas Hitler.

Seusai perang, Bohr kembali kampung ke Denmark dan mengepalai lembaga hingga rohnya melayang tahun 1`562. Dalam tahun-tahun sesudah perang Bohr berusaha keras --walau tak berhasil-- mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi atom.

Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang lampau, dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20. Ada beberapa alasan mengapa begitu. Pertama, sebagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap dianggap benar. Misalnya, gagasannya bahwa atom dapat ada hanya pada tingkat energi yang cermat adalah merupakan bagian tak terpisahkan dari semua teori-teori struktur atom berikutnya. Hal lainnya lagi, gambaran Bohr tentang atom punya arti besar buat menemukan sesuatu untuk diri sendiri, meskipun ilmuwan modern tak menganggap hal itu secara harfiah benar. Yang

paling penting dari semuanya itu, mungkin, adalah gagasan Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan "teori kuantum." Meskipun beberapa gagasannya telah kedaluwarsa, namun jelas secara historis teori-teorinya sudah membuktikan merupakan titik tolak teori modern tentang atom dan perkembangan berikutnya bidang mekanika kuantum.

Postulat Bohr berbunyi:a. Elektron dalam suatu atom bergerak mengitari sekeliling inti pada orbit tertentu. Setiap orbit mempunyai tingkat energi tertentu dan energi suatu elektron adalah tetap selama berada pada orbitnya. Elektron yang berada pada tingkat ini disebut tingkat stasioner dan setiap tingkat energi dinamakan tingkat energi atau kulit. Elektron pada tingkat energi ini tidak meradiasikan energi.

Gambar: Model Atom Bohr

b. Emisi dan absorpsi energi dalam bentuk radiasi hanya dapat dihasilkan jika suatu elektron pindah dari tingkat stasioner ke tingkat lainnyac. Energi tidak diemisikan atau diabsorpsi secara pelan-pelan, tetapi dalam satuan/paket h? (disebut kuantum), dengan h adalah tetapan Planck dan ? adalah frekuensi energi yang diradiasikan.d. Lebih jauh tingkat energi dari inti, maka lebih besar pula

energinya.Energi diabsorpsi bila elektron melompat dari orbit bagian dalam ke orbit yang lebih luar. Energi akan diemisikan bila elektron bergerak dari orbit yang luar ke orbit yang lebih dalam. Besarnya kuantum yang diemisikan atau diabsorpsikan dapat ditentukan dari tingkat energi elektron mula-mula dan tingkat akhir setelah mencapai keadaan stasioner. Bila E2 dan E1 masing-masing adalah tingkat energi awal dan akhir, sedang ? adalah frekuensi maka: E = E1 - E2 = h?e. Energi yang ada pada setiap orbit dipengaruhi oleh kondisi di mana momentum anguler (m v r) elektron yang bergerak dalam orbitnya mempunyai nilai tertentu yang secara sederhana merupakan kelipatan dari h/2. Dengan m = massa elektron, v = kecepatan, r = jari-jari orbit, h =tetapan Planck, dan = orbit yang ditempati elektron (1, 2, 3, …… atau sesuai huruf K, L, M, … …. ).

Gambar: Perpindahan elektron dalam atom hidrogen

D. TEORI ATOM MEKANIKA GELOMBANG

Salah satu keberatan terhadap model atom Bohr ialah bahwa model ini didasarkan atas beberapa anggapan yang bertentangan dengan aturan-aturan yang berlaku pada waktu itu. Oleh karena itu sulit sekali menerimanya tanpa disertai dengan suatu penjelasan mengenai keterbatasan-keterbatasannya. Menurut model atom Bohr, elektron digambarkan sebagai

suatu partikel yang bergerak dengan lintasan yang mengikuti aturan-aturan mekanika sederhana. Padahal sebenarnya gerakan elektron jauh lebih rumit dan sama sekali tidak dapat digambarkan bentuk lintasannya berupa lingkaran atau elips.

Pada tahun 1924, Louis de Brogle mengemukakan, bahwa materi yang bergerak mempunyai sifat-sifat gelombang ; artinya elektronpun mempunyai sifat gelombang seperti halnya cahaya, sehingga panjang gelombang dari elektron dinyatakan dengan  l= h/ mn.

Pendapat ini sesuai dengan apa yang pernah dikemukakan sebelumnya oleh Einstein (1909) ketika menerapkan metode fluktuasi statistik pada aturan baru radiasi benda hitam Planck, yaitu adanya dualisme partikel gelombang. Gagasan ini, kemudian semakin diperkuat kebenarannya oleh Davisson dan Germer (1927) yang menemukan bahwa seberkas sinar elektron dapat didifraksikan melalui sebuah kristal. Peristiwa difraksi ini hanya dapat diterangkan dengan teori gelombang, karenanya  dapat ditarik kesimpulan bahwa elektron bersifat sebagai gel ombang. Persyaratan kuantum untuk gerakan elektron yang sebelumnya oleh Bohr dianggap sebagai postulat ternyata dapat dibuktikan kebenarannya dengan teori de Broglie.

Keberatan lain menurut Dampier (1983), adalah adanya suatu spekulasi terhadap model atom yang digambarkan oleh Bohr ;  karena kita hanya dapat memeriksa dari luar, membuat suatu catatan mengenai apa yang ‘ke luar’ dari dalam atom, yaitu apa yang diradiasikannya dan dari partikel-partikel radioaktif yang dapat dideteksi. Apa yang sebetulnya ‘di dalam’ atom bahkan wujud atom sendiri tak pernah diketahui. Sementara Bohr begitu pasti menguraikannya menjadi  satu mekanisme yang dapat  menghasilkan sesuatu, pada semua kejadian yang memerikan sifat-sifat atom. Padahal ada kemungkinan terdapatnya tipe mekanisme lain yang bisa berjalan sama baiknya.

Faham deterministik seperti ini sangat sukar diterima, terutama oleh Heisenberg, Schrodinger dan Dirac. Mereka  pada tahun 1925  memberikan suatu kerangka pemikiran baru mengenai atom dilandasi  teori kuantum baru yang dikenal dengan mekanika gelombang. Dampier (1983) menyebutkan teori mekanika kuantum baru itu sebagai revolusi dalam ilmu fisika.

Penolakan terhadap model atom Bohr dilandasi pemikiran de Broglie dan teori mekanika gelombang  yang masing-masing dinyatakan ilmuwan yang berbeda dan dikerjakan secara terpisah, yaitu Mekanika Matriks  Heisenberg, Mekanika Gelombang  Schrodinger dan Aljabar Kuantum oleh Dirac (Dampier,1983).

Pada prinsipnya mekanika gelombang menerangkan model atom adalah sebagai berikut berikut ini :

1) Elektron tidak mungkin mempunyai kedudukan yang pasti  di dalam mengelilingi inti atom, yang mungkin bisa ditentukan dan dihitung hanyalah kebolehjadian menemukan elektron di dalam suatu daerah tertentu di dalam atom. Daerah ruang di mana dapat ditemukan elektron disebut orbital. Ini disebut juga Prinsip ketidakpastian Heisenberg

2) Gerakan gelombang dari elektron di dalam atom merupakan gerak harmonis, di mana setiap orbit elektron merupakan kelipatan bilangan bulat terhadap panjang gelombang (seperti yang dinyatakan de Broglie).

3) Elektron hanya menempati orbit yang harmonis saja dan tidak bisa menempati orbit yang tidak harmonis. Bila elektron mendapat tambahan energi dari luar, maka panjang gelombang elektron berubah dan orbit semula menjadi tidak harmonis lagi. Oleh karena

itu elektron harus melompat ke orbit baru yang merupakan kelipatan panjang gelombang baru.

4)     Dengan persamaan Schrodinger hanya dapat ditentukan besarnya daerah kebolehjadian menentukan elektron di tempat-tempat tertentu di dalam atom, yaitu yang disebut dengan orbital. Dari persamaan Schrodinger diketahui dalam sub-kulit (sub-tingkat energi) s mempunyai 1 orbital berbentuk bola, sub-kulit p mempunyai 3 orbital dengan bentuk balon terpilin dengan tiga salib sumbu, sub-kulit d mempunyai 5 orbital dan sub-kulit f dengan 7 orbital. Setiap orbital masing-masing ditempati maksimum 2 buah elektron dengan arah spin yang berlawanan (Keenan, 1980).

B.TEORI STRUKTUR ATOM MODERN

MEKANIKA KUANTUM

Istilah atom diperkenalkan pertama kali oleh Demokritus yang berarti tidak dapat dibagi ( A = tidak ; tomos = bagi ), kemudian berkembang bahwa atom tersusun dari partikel – partikel seperti proton , neutron yang berada dalam inti atom dan elektron yang beredar mengelilingi inti. Proton merupakan partikel penyusun inti yang bermuatan positif, sedangkan neutron adalah partikel penyusun inti yang tidak bermuatan atau netral. Kedua partikel ini disebut nukleon . Elektron adalah partikel yang bermuatan negatif dan beredar di sekitar inti atom. Seperti pernah dijelaskan dalam teori atom Bohr bahwa elektron mempunyai lintasan orbit tertentu dan elektron dapat tereksitasi ke lintasan luar dengan menyerap energi atau tereksitasi ke lintasan dalam mendekati inti atom dengan memancarkan energi, anda bayangkan bahwa pada model atom Bohr elektron – elektron bergerak seperti peredaran planet – planet mengitari matahari.

Tabel 1 : Partikel penyusun atom

Proton Neutron Elektron

Partikel positif

Partikel tidak

bermuatan

Partikel bermuatan

negatif

Nukleon Nukleon -

Perkembangan teori mekanika kuantum

a. Louis Victor de Broglie

Louis de Broglie mengungkapkan konsep dualisme materi melalui eksperimen difraksi berkas elektron yaitu suatu materi memiliki dua sifat sebagai partikel juga sebagai gelombang. Sifat partikel dan gelombang suatu materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya.

Sebagai contoh petir dengan kilat. Anda tentu pernah mendengar petir dan melihat kilat ketika turun hujan. Kilat terlebih dulu kita

lihat sebelum petir kemudian kita dengar. Hal ini dapat kita jelaskan bahwa kilat merupakan sifat gelombang berwujud cahaya sedangkan petir merupakan sifat partikel berupa suara. Fakta ini salah satu yang mendukung konsep dari dualisme Louis de Broglie. Inilah yang mendasari munculnya teori mekanika kuantum.

b. Werner Heisenberg

Heseinberg ( 1901 – 1976 ) mengemukakan bahwa elektron tidak dapat ditentukan keberadaannya secara pasti. Keberadaan elektron hanya merupakan kebolehjadian menemukan elektron pada suatu area tertentu. Hal ini disebabkan tidak mungkin dapat ditentukan posisi sekaligus momentum dari suatu benda bergerak. Prinsip ketidakpastian ini menunjukan keterbatasan pengetahuan manusia.

Pada tahun 1926 kemudian Erwin Schrodinger ( 1887 – 1961 ) menyusun teori atom dengan berlandaskan hipotesis Louis Broglie dan Heseinberg bahwa materi

c. Erwin Schrodinger (menyempurnakan model Atom Bohr)

Memiliki sifat dualisme yaitu bersifat partikel dan bersifat gelombang dan elektron tidak bisa ditentukan dengan tepat posisi dan momentumnya secara bersamaan. Sifat atom dalam hal ini dapat dijelaskan dengan lebih baik berdasarkan sifat gelombangnya. Schrodinger mengungkapkan melalui persamaan fungsi gelombang schrodinger ( ψatau psi ) bahwa kebolehjadian menemukan elektron pada area tertentu dikenal dengan konseporbital yaitu Area dimana elektron berpeluang besar untuk ditemukan.

Elektron dalam orbital yang bergerak dengan cepat akan membentuk suatu awan elektron. Awan elektron ini memberikan deskripsi peluang terbesar tempat elektron berada. Gerakan elektron pada tiap orbital membentuk awan dengan pola tertentu misalnya menyerupai bola, bola terpilin atau bentuk lainnya. Gerakan elektron yang sangat cepat inimembentuk ketebalan yang berbeda di tiap ruang orbital. Semakin tebal awan elektron semakin besar peluang elektron untuk ditemukan begitupun sebaliknya. Menurut persamaan fungsi gelombang Schrodinger

( persamaan fungsi gelombang ini sangat rumit dan akan dipelajari di perguruan tinggi ), distribusi elektron dalam orbital dapat ditentukan melalui 3 bilangan kuantum yaitu :

Bilangan Kuantum Utama ( n = nomor lintasan elektron / kulit ) 2. Bilangan Kuantum Azimut ( l = menunjukkan sub – lintasan / sub – kulit ) 3. Bilangan Kuantum Magnetik ( m = harga orbital )

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.

Persamaan Schrodinger

x,y dan z Ym ђ EV 

= Posisi dalam tiga dimensi = Fungsi gelombang= massa = h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14 = Energi total 

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Model atom mutakhir atau model atom mekanika gelombang 

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

CIRI KHAS MODEL ATOM MEKANIKA GELOMBANG

1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)

2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. 

(Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut).Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi

bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron 

Percobaan chadwick

Kelemahan Model Atom Modern: Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal

Model Atom Mekanika Kuantum-Model Atom Modern Yang Dipakai Sampai Saat Ini

Salah satu kelemahan model atom Bohr   hanya bisa dipakai untuk menjelaskan model atom hydrogen dan atom atau ion yang memiliki konfigurasi elektron seperti atom hydrogen, dan tidak bisa menjelaskan untuk atom yang memiliki banyak elektron.

Werner heinsberg (1901-1976), Louis de Broglie (1892-1987), dan Erwin Schrödinger (1887-1961) merupakan para ilmuwan yang menyumbang berkembangnya model atom modern atau

yang disebut sebagai model atom mekanika kuantum .

Pernyataan de Broglie yang menyatakan bahwa partikel dapat bersifat seperti gelombang telah menginspirasi

Schrödinger untuk menyusun model atomnya dengan memperhatikan sifat elektron bukan hanya sebagai partikel tapi juga sebagai gelombang, artinya dia menggunakan dualisme sifat elektron.

Menurut Schrödinger elektron yang terikat pada inti atom dapat dianggap memiliki sifat sama seperti “standing wave”, anda bisa membayangkan gelombang standing wave ini seperti senar pada gitar (lihat gambar). Ciri standing wave ini ujung-ujungnya harus memiliki simpul sehingga ½ gelombang yang dihasilkan berjumlah bilangan bulat.

Hal yang sama dapat diterapkan apabila kita menganggap elektron dalam atom hydrogen sebagai “standing wave”. Hanya orbit dengan dengan jumlah ½ gelombang tertentu saja yang diijinkan, orbit dengan jumlah ½ gelombang yang bukan merupakan bilangan bulat tidak diijinkam. Hal inilah penjelasan yang rasional mengapa energi dalam atom hydrogen terkuantisasi. 

Schrödinger kemudian mengajukan persamaan yang kemudian dikenal dengan nama “persamaan gelombang Schrödinger” yaitu :

H? = E?

? disebut sebagai fungsi gelombang, H adalah satu set intruksi persamaan matematika yang disebut sebagai operator, dan E menunjukan total energi dari atom. Penyelesaian persamaan ini menghasilkan berbagai bentuk penyelesaian dimana setiap penyelesain ini melibatkan fungsi gelombang ? yang dikarakteristikkan oleh sejumlah nilai E. Fungsi gelombang ? yang spesisfik dari penyelesaian persamaan gelombang Schrödinger disebut sebagai “orbital”

Apakah orbital itu? Orbital adalah daerah kebolehjadian kita menemukan elektron dalam suatu atom atau bisa dikatakan daerah dimana kemungkinan besar kita dapat menemukan elektron dalam suatu atom.

Bedakan dengan istilah orbit yang dipakai di model atom Bohr. Orbit berupa lintasan dimana kita bisa tahu lintasan dimana elektron mengelilingi inti, tapi pada orbital kita tidak tahu bagaimana bentuk lintasan elektron yang sedang mengelilingi inti. Yang dapat kita ketahui adalah dibagian mana kemungkinan besar kita dapat menemukan elektron dalam atom.

PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

1. ElektronPernahkah Anda memperhatikan Tabung Televisi?Tabung Televisi merupakan tabung sinar katoda. Percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dariarah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda. George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut“elektron”. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron. Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitupengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda.

Gambar . Pembelokkan sinar katoda oleh medan listrik

Keterangan:a. Jika hanya ada medan listrik, berkas sinar katode dibelokkan ke atas (titik 1)b. Jika hanya medan magnet, berkas sinar katode dibelokkan ke bawah (titik 2)c. Jika tidak ada medan listrik dan medan magnet, sinar katode bergerak lurus (titik 3)Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik.Besarnya muatan dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan (1908)melalui percobaan tetes minyak Milikan seperti gambar :

Gambar 6. Diagram percobaan tetes minyak Milikan

Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Bila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik kekutub positif medan listrik.Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 02. ProtonJika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa padahal partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur. Begitu pula kenyataan bahwa atom itu netral.Bagaimana mungkin atom itu bersifat netral dan mempunyai, jika hanya ada elektron saja dalam atom?Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katoda, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik.

Gambar 7. Percobaan Goldstein untuk mempelajari partikel positif Ternyata pada saat terbentuk elektron yang menuju anoda terbentuk pula sinar

positif yang menuju arah berlawanan melewati lubang pada katoda.Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar muatan positif

yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut dengan proton.Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.

3. Inti atomSetelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan lempeng tipis. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alpha yang ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan/menembus lempeng sehingga muncullah istilah inti atom.Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911)menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC.Rontgen (1895) dan penemuan zat Radioaktif (1896).

Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 8. Percobaan Rutherford, hamburan sinar alpha oleh lempeng emasHasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesanya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. Untuk mengimbanginya sehinga atom bersifat netral.Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapat dipredisi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.4. NeutronPrediksi dari Rutherford memacu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen penembakan partikel alpha pada inti atom berilium (Be). Ternyata dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi.Eksperimen ini dilanjutkan oleh James Chadwick (1932). Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton. Partikel ini disebut neutron.

DAFTAR PUSTAKA

Brady,James dan Humiston, 1986. General Chemistry 4/E Principle and Structure, SIVersion. New York: John Wiley & Sons:New York.

Goenawan,J.1999. Kimia Untuk SMU Kelas I, Jilid IA. Grasindo:Jakarta.Irfan, Anshory dan Hiskia,Ahmad.2000. Acuan Pelajaran Kimia SMU Kelas I.

Erlangga:JakartaKeenan,Kleinfelter dan Wood.1989. Ilmu Kimia Untuk Universitas, Jilid 1. Erlangga:Jakarta.Ma. Cristina Damasco-Padolina.2000. Fundametal Concepts of Chemistry 1.

UP Open University: Philippines.Michael,Purba.2000. Kimia 2000 Untuk SMU Kelas I, Jilid IA. Jakarta: Erlangga: JakartaNana,Sutresna dkk.2000. Kimia Untuk SMU Kelas I, Jilid IA.Grafindo Media

Pratama:JakartaParning dkk.2000. Penuntun BelajarKimia Untuk SMU Kelas I, Jilid IA.Yudhistira:JakartaPetrucci, Ralph,dan H Suminar, 1989. Kimia dasar Prinsip dan Terapan Modern

Jilid 3 , Edisi keempat.Erlangga:Jakarta.Priscilla,Retnowati. Seribu Pena, Kimia Untuk SMU Kelas I.Erlangga:Jakarta.Raymond,Chang.1991. Chemistry 4th Ed.McGraw-Hill New York.Rosenberg,Jerome L.1985.Kimia Dasar.Jakarta : ErlanggaSmoot, Robert C.1989. Merrill Chemistry.Glencoe Macmillan/ Mcgraw-Hill:New York.Sura,Kiti.1996. Kimia 1, Untuk Kelas 1 SMU.Intan Pariwara:Klaten.Tjoa Koei Ham dan H. Amir Rastiwan.2001.Soal dan Penyelesaian Kimia SMU,

EBTANAS & UMPTN. Erlangga:Jakarta.

MAKALAH KIMIA DASAR

STRUKTUR ATOM

Disusun Oleh:

Nama :Fenny Oktavia

NPM :F1D012045

Fakultas :MIPA

Jurusan :Biologi

Dosen :Eka Angasa,M.Si

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BENGKULU

2012