2014

Lailatur Rohmah, S.Pd

SMA Negeri 12 Surabaya

6/29/2014

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

1 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Perkembangan Teori Atom

Anda telah mengetahui beberapa unsur dalam kehidupan sehari-hari. Unsur dapat

mengalami perubahan materi yaitu perubahan kimia. Ternyata perubahan kimia ini

disebabkan oleh partikel terkecil dari unsur tersebut. Partikel terkecil inilah yang

kemudian dikenal sebagai atom.

Jika Anda memotong satu batang kapur menjadi dua bagian, kemudian dipotong

lagi menjadi dua bagian dan seterusnya maka bagian terkecil yang tidak dapat dibagi

lagi inilah yang mengawali berkembangnya konsep atom.

Konsep atom itu dikemukakan oleh Demokritos yang tidak didukung oleh

eksperimen yang meyakinkan, sehingga tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu

pengetahuan dan filsafat.

Pengembangan konsep atom-atom secara ilmiah dimulai oleh John Dalton (1805),

kemudian dilanjutkan oleh Thomson (1897), Rutherford (1911), dan disempurnakan

oleh Bohr (1914).

Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran

mengenai susunan partikel-partikel tersebut di dalam atom. Gambaran ini berfungsi

untuk memudahkan dalam memahami sifat-sifat kimia suatu atom. Gambaran susunan

partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom.

1. Teori Atom Dalton

John Dalton (1766-1844) ialah seorang guru SMU di

Manchester, Inggris. Ia terkenal karena teorinya yang

membangkitkan kembali istilah "atom". Dalam buku

karangannya yang berjudul New System of Chemical

Philosophy ia berhasil merumuskan hal tentang atom

sekitar tahun 1803.

2 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Ia menyatakan bahwa materi terdiri atas atom yang

tidak dapat dibagi lagi. Tiap-tiap unsur terdiri atas atom-

atom dengan sifat dan massa identik, dan senyawa terbentuk

jika atom dari berbagai unsur bergabung dalam komposisi

yang tetap. Temuannya didasarkan pada sebuah eksperimen. John Dalton

menggambarkan atom seperti bola pejal.

Berikut 5 Teori Atom Dalton:

1. Unsur-unsur terdiri dari partikel-partikel yang luar biasa kecil yang tidak dapat

dibagi kembali (disebut atom). Dalam reaksi kimia, mereka tidak dapat

diciptakan, dihancurkan atau diubah menjadi jenis unsur yang lain.

2. Semua atom dalam unsur yang sejenis adalah sama dan oleh karena itu memiliki

sifat-sifat yang serupa;seperti massa dan ukuran.

3. Atom dari unsur-unsur yang berbeda jenis memiliki sifat-sifat yang berbeda

pula.

4. Senyawa dapat dibentuk ketika lebih dari 1 jenis unsur yang digabungkan.

5. Atom-atom dari 2 unsur atau lebih dapat direaksikan dalam perbandingan-

perbandingan yang berbeda untuk menghasilkan lebih dari 1 jenis senyawa

Kelebihan Teori Atom Dalton

Memungkinkan kita untuk menjelaskan hukum kombinasi kimia.

Dalton adalah orang pertama yang mengakui perbedaan yang bisa

diterapkan antara partikel dari suatu unsur (atom) dan dari senyawa

(molekul).

Kelemahan Teori Atom Dalton

Ketidakterpisahan atom terbukti salah, karena, atom dapat dibagi lagi

menjadi proton, neutron dan elektron. Namun atom adalah partikel terkecil,

yang sangat berpengaruh dalam reaksi kimia.

3 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Menurut Dalton, atom-atom dari unsur yang sama adalah sama dalam segala

hal. Pernyataan ini salah karena atom dari beberapa unsur berbeda dalam hal

massa dan kepadatan. Atom seperti dari unsur yang sama memiliki massa

yang berbeda disebut isotop. Misalnya, klorin memiliki dua isotop yang

memiliki nomor massa 35 dan 37 satuan massa atom (sma).

Dalton juga mengatakan atom elemen yang berbeda berbeda dalam segala

hal. Hal ini telah terbukti salah dalam kasus-kasus tertentu seperti atom

argon dan atom kalsium, yang memiliki massa atom yang sama yaitu 40.

Atom unsur berbeda yang memiliki massa atom yang sama disebut isobar.

Menurut Dalton atom unsur yang berbeda bergabung dalam rasio nomor

sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa. Hal ini tidak terlihat

pada senyawa organik kompleks seperti gula C12H22O11.

Teori ini gagal untuk menjelaskan keberadaan alotrop. Perbedaan sifat

arang, grafit, berlian tidak dapat dijelaskan karena ketiganya terdiri dari

atom yang sama yaitu karbon.

Meskipun teorinya memiliki banyak kekurangan namun ia tetap dianggap

sebagai bapak pencetus teori atom modern, terlebih lagi karena teorinya tersebut

mampu menerangkan Hukum kekekalan massa Lavoisier dan Hukum perbandingan

tetap Proust.

2. Teori Atom J.J. Thomson

Kelemahan dari Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson,

eksperimen yang dilakukannya tabung sinar kotoda. Hasil

eksperimennya menyatakan ada partikel bermuatan negatif

dalam atom yang disebut elektron. Suatu bola pejal yang

permukaannya dikelilingi elektron dan partikel lain yang

bermuatan positif sehingga atom bersifat netral.

4 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Teori Atom Thomson adalah salah satu teori yang mencoba mendeskripsikan

bentuk atom yaitu seperti bentuk roti kismis. Diibaratkan sebagai roti kismis karena

saat itu Thomson beranggapan bahwa atom bermuatan positif dengan adanya

elektron bermuatan negatif di sekelilingnya. Perhatikan gambar berikut:

Pada gambar di atas, bagian berwarna oranye

bermuatan positif, sedangkan berwarna hijau adalah

elektron yang bermuatan negatif.

Sampai akhir abad ke-19, konsep mengenai bentuk

atom masih berupa bola pejal layaknya bola biliar.

Sedangkan pada tahun 1987 Joseph John Thomson secara total merubah konsep

atom dengan adanya penemuan elektron yang dikenal dengan teori atom Thomson.

Sekiranya teori atom Thomson dapat diringkas sebagai berikut :

1. Atom berupa bola yang bermuatan positif dengan adanya elektron yang

bermuatan negatif di sekelilingnya.

2. Muatan positif dan negatif pada atom besarnya sama. Hal ini menjadikan atom

bermuatan netral. Suatu atom tidak mempunyai muatan positif atau negatif yang

berlebihan.

Teori Thomson memiliki kelebihan yaitu mampu membuktikan adanya

partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan

bagian terkecil dari suatu unsur namun teori ini tidak dapat menjelaskan susunan

muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Selain roti kismis, teori atom Thomson dapat diumpamakan sebagai semangka.

Daging buah yang berwarna merah melambangkan ruang yang bermuatan positif,

sedangkan biji yang tersebar di dalamnya adalah elekton yang bermuatan negatif.

Penemuan Elektron

Elektron ditemukan oleh J.J. Thomson melalui percobaan tabung sinar katoda.

Pada saat itu, Thomson melihat bahwa jika arus listrik melewati tabung vakum, ada

5 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

semacam aliran berkilau yang terbentuk. Thomson menemukan bahwa aliran

berkilau tersebut dibelokkan ke arah plat kutub positif. Teori atom Thomson

membuktikan bahwa aliran tersebut terbentuk dari partikel kecil dari atom dan

partikel terebut bermuatan negatif. Thomson menamai penemuan tersebut sebagai

elektron.

3. Model Atom Rutherford

Pada tahun 1909 Hans Geiger dan Ernest Marsden dengan

petunjuk dari Ernest Rutherford melakukan eksperimen di

Laboratorium Fisika Universitas Manchester untuk membuktikan

kebenaran dari teori atom yang dikemukakan oleh Thomson

Eksperimen ini melibatkan penambakan partikel alfa (inti

atom helium atau ion helium dengan muatan positip) yang diemisikan oleh unsur

Radium pada lempengan logam emas tipis dan kemudian mendeteksi partikel alfa

yang telah melewati lempengan logam emas tersebut dengan menggunakan layar

yang dilapisi seng sulfida (ZnS) sebagai dtetektor.

Rutherford berpendapat

bahwa apabila struktur atom

yang dikemukakan oleh

Thomson adalah benar maka

sebagian besar berkas partikel

alfa akan melewati lempengan

logam emas dan sebagian kecil

sekali yang akan didefleksi.

6 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Akan tetapi hasil eksperimen

Rutherford sangat mengejutkan,

walaupun sebagian besar berkas

partikel alfa melewati lempengan

logam emas, terdapat banyak berkas

partikel alfa yang didefleksi dengan

sudut yang besar (lebih dari 900),

bahkan terdapat berkas partikel alfa yang direfleksi kembali kearah sumber tanpa

pernah menyentuh layer detector (perhatikan gambar).

Setelah merunut pola-pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng logam

emas, maka Rutherford mengambil kesimpulan bahwa sebagian besar ruang dalam

atom adalah ruang kosong, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat

atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding

ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi inti atom tersebut

seperti planet-planet kita mengelilingi matahari.

Rutherford menyimpulkan struktur atom tersebut berlandaskan eksperimennya

sebagai berikut:

1. Sebagian besar berkas partikel alfa yang dapat melewati lempengan logam emas

menunjukan bahwa partikel alfa ini melewati ruang kosong yang ada di dalam

atom sehingga dengan mudah partikel alfa ini melewati ruang kosong tersebut

tanpa hambatan yang berarti.

2. Berkas partikel alfa yang didefleksi menunjukan bahwa partikel alfa tersebut

berada pada posisi yang dekat dengan inti atom yang bermuatan positif. Muatan

positif dengan muatan positif akan saling tolak menolak, hal inilah yang

menyebabkan partikel alfa dibelokan dengan sudut yang besar.

3. Berkas partikel alfa yang di refleksi kembali (dipantulkan kembali) menunjukan

bahwa partikel alfa tersebut bertumbukkan dengan inti atom yang bermuatan

positif. Inti atom emas mempunyai massa dan muatan positif yang lebih besar

7 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

disbanding dengan massa dan muatan partikel alfa, hal inilah yang membuat

partikel alfa di pantulkan kembali.

Berdasarkan hal tersebut diatas maka

Rutherford mengajukan model atom seperti

gambar disamping.

Kelebihan Atom Rutherford

Bahwa atom memiliki inti atom yang bermuatan positif dan disekelilingnya

terdapat elektron yang mengelilinya.

Dapat menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis

emas

Jari-jari inti atom dan jari-jari atom sudah dapat ditemukan

Sudah dapat menerangkan / menentukan bentuk lintasan elektron yang

mengelilingi inti atom

Dapat menggambarkan gerak elektron disekitar inti

Elektron dapat bergerak dalam lintasan apapun, dari lintasan yang tak terhingga

jumlahnya

Kekurangan Atom Rutherford

Model atom rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan

cara rotasinya terhadap ini atom.

Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energi atom menjadi

tidak stabil.

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

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengelilingi inti ini disertai

8 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

pemancaran energi sehingga lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan

lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti.

4. Teori Atom Bohr

Model atom Bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti berukuran

sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang

mempunyai orbit. Inilah gambar teori model atom Bohr. Penjelasan teori atom Bohr

dapat dibaca pada sub bunyi postulat teori atom Bohr di bawah.

Niels Bohr mengajukan teori atom Bohr ini pada tahun

1915. Karena model atom Bohr merupakan modifikasi

(pengembangan) dari model atom Rutherford, beberapa ahli

kimia menyebutnya dengan teori atom Rutherford-Bohr.

Model atom Bohr berbentuk seperti tata surya,

dengan elektron yang berada di

lintasan peredaran (orbit) mengelilingi inti bermuatan

positif yang ukurannya sangat kecil. Gaya gravitasi

pada tata surya secara matematis dapat diilustrasikan

sebagai gaya Coulomb antara nukleus (inti) yang

bermuatan positif dengan elektron bermuatan negatif.

Bunyi Postulat Teori Atom Bohr

Teori atom Bohr kiranya dapat dijelaskan seperti berikut:

1. Elektron mengitari inti atom dalam orbit-orbit tertentu yang berbentuk lingkaran.

Orbit-orbit ini sering disebut sebagai kulit-kulit elektron yang dinyatakan dengan

notasi K, L, M, N ... dst yang secara berututan sesuai dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.

2. Elektron dalam tiap orbit mempunyai energi tertentu yang makin tinggi dengan

makin besarnya lingkaran orbit atau makin besarnya harga n. Energi ini bersifat

terkuantisasi dan harga-harga yang diijinkan dinyatakan oleh harga momentum

sudut elektron yang terkuantisasi sebesar n (h/2) dengan n = 1, 2, 3, 4 ... dst.

9 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

3. Selama dalam orbitnya, elektron tidak memancarkan energi dan dikatakan dalam

keadaan stasioner. Keberadaan elektron dalam orbit stasioner ini dipertahankan

oleh gaya tarik elektrostatik elektron oleh inti atom yang diseimbangkan oleh

gaya sentrifugal dari gerak elektron.

4. Elektron dapat berpindah dari orbit satu ke orbit lain yang mempunyai energi

lebih tinggi bila elektron tersebut menyerap energi yang besarnya sesuai dengan

perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan, dan sebaliknya bila

elektron berpindah ke orbit yang mempunyai energi lebih rendah akan

memancarkan energi radiasi yang teramati sebagai spektrum garis yang besarnya

sesuai dengan perbedaan energi antara kedua orbit yang bersangkutan.

5. Atom dalam molekul dikatakan dalam keadaan tingkat dasar (ground state)

apabila elektron-elektronnya menempati orbit-orbit sedemikian sehingga

memberikan energi total terendah. Dan apabila elektron-elektron menempati

orbit-orbit yang memberikan energi lebih tinggi daripada energi tingkat dasarnya

dikatakan atom dalam tingkat tereksitasi (excited state). Atom dalam keadaan

dasar lebih stabil daripada dalam keadaan tereksitasi.

Model Hidrogen Bohr

Contoh paling sederhana dari model atom hidrogen Bohr (Z = 1) atau sebuah

ion mirip hidrogen (Z > 1), yang mempunyai elektron bermuatan negatif

mengelilingi inti bermuatan positif. Energi elektromagnetik akan diserap atau

dilepaskan ketika sebuah elektron berpindah dari lintasan satu ke lintasan lain. Jari-

jari dari lintasan bertambah sebagai n2, dimana n adalah bilangan kuantum utama.

Transisi dari 3 ke 2 menghasilkan garis pertama dalam deret Balmer. Untuk

hidrogen (Z = 1) akan menghasilkan foton dengan panjang gelombang 656 nm

(cahaya merah).

10 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Kelebihan model atom Bohr

Atom terdiri dari beberapa kulit/subkulit untuk tempat berpindahnya electron

dan atom membentuk suatu orbit dimana inti atom merupakan positif dan

disekelilingnya terdapat elektron.

Teori atom Bohr dapat menjelaskan tetapan Rydberg untuk garis spektra emisi

hidrogen

Kelemahan Teori Atom Bohr

Walaupun dinilai sudah revolusioner, tetapi masih ditemukan kelemahan teori

atom Bohr yaitu:

Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari

dan lintasan yang telah diketahui.

Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang

salah.

Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.

Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.

Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.

Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.

11 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Kerjakan soal-soal berikut ini!

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan atom berdasarkan percobaan Dalton!

2. Jelaskan kelebihan dari teori atom Dalton!

3. Kelemahan teori Dalton apakah yang mendasari percobaan Thomson? Jelaskan

hasil percobaannya!

4. Bagaimana teori atom menurut Thomson?

5. Mengapa Thomson mengasumsikan atom seperti roti kismis atau semangka?

Jelaskan!

6. Jelaskan hasil percobaan Rutherford mengenai partikel alfa!

7. Bagaimana rumusan Rutherford mengenai atom?

8. Jelaskan kelemahan dari teori atom Rutherford!

9. Sebutkan bunyi teori atom Bohr!

10. Bagaimanakah model atom Bohr? Jelaskan menggunakan gambar!

11. Apa yang dimaksud dengan tereksitasi?

12. Bagaimana Bohr menjelaskan kelemahan dari teori atom menurut Rutherford?

13. Menurut pendapatmu, apakah yang dimaksud dengan atom?

14. Teori manakah yang menurutmu paling benar? Jelaskan alasannya!

15. Buatlah skema/ringkasan mengenai perbedaan dari keempat teori tersebut

menggunakan bahasamu sendiri!

12 | P e r k e m b a n g a n T e o r i A t o m

Referensi:

http://www.ilmukimia.org/2012/11/teori-atom-dalton.html, diakses tanggal 28 Juni

2014 pukul 22.38

http://id.wikipedia.org/wiki/John_Dalton, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 22.38

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/Thomson.ht

ml, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.00

http://www.ilmukimia.org/2013/08/teori-atom-thomson.html, diakses tanggal 28 Juni

2014 pukul 23.00

http://dhidhiloctavia.blogspot.com/2013/09/kelemahan-dan-kelebihan-atom-

rutherford.html, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.25

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/VERA%20N%20MUTIARA_

0601918/rutherford.html, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.25

http://www.ilmukimia.org/2013/01/teori-atom-bohr.html, diakses tanggal 28 Juni 2014

pukul 23.58

https://www.bersosial.com/threads/teori-atom-bohr-serta-kelebihan-dan-

kekurangannya.2954/, diakses tanggal 28 Juni 2014 pukul 23.58

Setyawati, Arifatun Anifah.2009.Kimia Mengakaji Fenomena

Alam.Jakarta:PT.Cempaka Putih.