Partikel-Partikel Dasar Atom

At om t erdiri at as int i at om dan el ekt ron yang berada dil uar int i at om. Int i at om t ersusun at as prot on dan net ron.

Tabel 2. 1 Part ikel Dasar Penyusun At om

Part ikel Penemu

(Tahun)

Massa

Kg Sma El ekt ron J. J. Thomson

(1897) 9, 1095x10

-31

5, 4859x10-4

Net ron J. Chadwick

(1932) 1, 6749x10

-27

1, 0087

Prot on E. Gol dst ein

(1886) 1, 6726x10

-27

1, 0073

2. 1. 1 Elektron

El ekt ron merupakan part ikel dasar penyusun at om yang pert ama kali dit emukan. El ekt ron dit emukan ol eh Joseph John Thompson pada t ahun 1897.

Gambar 2. 1 Joseph John Thompson

El ekt ron dit emukan dengan menggunakan t abung kaca yang bert ekanan sangat rendah yang t ersusun ol eh:

- Pl at l ogam sebagai el ekt roda pada bagian uj ung t abung

- Kat oda, el ekt roda dengan kut ub negat if dan anoda, el ekt roda dengan kut ub posit if .

List rik bert ekanan t inggi yang dial irkan melal ui pl at l ogam mengakibat kan adanya sinar yang mengal ir dari kat oda menuj u anoda yang disebut sinar kat oda. Tabung kaca bert ekanan rendah ini sel anj ut nya disebut t abung sinar kat oda. Adanya sinar kat oda membuat t abung menj adi gel ap. Sinar kat oda t idak t erl ihat ol eh mat a

Mat eri t ersusun dari at om-at om

akan t et api keberadaannya t erdet eksi melal ui gel as t abung yang berpendar akibat adanya bent uran sinar kat oda dengan gel as t abung kaca.

Sif at -sif at sinar kat oda:

- Sinar kat oda dihasil kan akibat adanya al iran l ist rik bert ekanan t inggi yang mel ewat i pl at logam

- Sinar kat oda berj al an l urus menuj u anoda

- Sinar kat oda menimbul kan ef ek f l uoresensi (pendar) sehingga keberadaannya t erdet eksi

- Sinar kat oda bermuat an negat if sehingga dapat dibelokkan ol eh medan l ist rik dan medan magnet

- Sinar kat oda yang dihasil kan t idak t ergant ung dari bahan pembuat pl at l ogam.

Sif at -sif at yang mendukung yang dihasil kan oleh sinar kat oda menyebabkan sinar kat oda digol ongkan sebagai part ikel dasar at om dan disebut sebagai el ekt ron.

Gambar 2. 3 Peral at an Thomson unt uk menent ukan harga e/ m

Joseph John Thomson sel anj ut nya mel akukan penel it ian unt uk menent ukan perbandingan harga muat an el ekt ron dan massanya (e/ m). Hasil penel it ian menunj ukkan bahwa sinar kat oda dapat dibel okkan ol eh medan l ist rik dn medan magnet . Pembel okan memungkinkan pengukuran j ari-j ari kel engkungan secara t epat sehingga perbandingan harga muat an el ekt ron dan massanya dapat dit ent ukan sebesar 1, 76x108 coul omb/ gram.

Robert Mil l ikan pada t ahun 1909 mel akukan penel it ian penent uan muat an el ekt ron menggunakan t et es minyak.

Gambar 2. 5 Peral at an t et es minyak Mil l ikan

Penel it ian membukt ikan bahwa t et es minyak dapat menangkap el ekt ron sebanyak sat u at au l ebih. Mil l ikan sel anj ut nya menemukan bahwa muat an t et es minyak bert urut -t urut 1x(-1, 6. 10-19), 2x(-1, 6. 10-

19

), 3x(-1, 6. 10-19) dan set erusnya. Karena muat an t iap t et es minyak adal ah kel ipat an 1, 6. 10-19C maka Mil l ikan menyimpul kan bahwa muat an sat u el ekt ron sebesar -1, 6. 10-19C.

Hasil penel it ian yang dilakukan Joseph John Thompson dan Robert Mil likan memungkinkan unt uk menghit ung massa el ekt ron secara t epat . e/ m=1, 76. 108C/ g

C

x

g

C

x

C

x

me

elektron

massa

₈ 28 19

10

11

,

9

/

10

76

,

1

10

6

,

1

1

Contoh soal

Tent ukan berapa el ekt ron yang t ert angkap ol eh 1 t et es minyak dal am percobaan yang dilakukan ol eh Mil l ikan apabil a 1 t et es minyak t ersebut bermuat an -3, 2 x 10-19 C.

Jawab

Tel ah diket ahui dari percobaan yang dil akukan ol eh Mil l ikan bahwa muat an 1 el ekt ron sebesar -1, 6 x 10-19 C. Maka j umlah el ekt ron yang dit angkap ol eh 1 t et es minyak dengan muat an -3, 2 x 10-19 C adal ah

elektron

C

x

C

x

2

10

6

,

1

10

2

,

3

19 19

2. 1. 2 Inti atom

Ernest Rut herf ord pada t ahun 1911 menemukan int i at om. W. C. Ront gen yang menemukan sinar x pada t ahun 1895 dan penemuan zat radioakt if ol eh Henry Becquerel mendasari penemuan Rut herf ord. Zat radioakt if merupakan zat yang dapat memancarkan radiasi spont an, misal nya uranium, radium dan polonium. Radiasi at au sinar yang dipancarkan ol eh zat radioakt if disebut sinar radioakt if . Sinar radioakt if yang umum dikenal adal ah sinar al f a (α), sinar bet a ( ) dan sinar gama ( ).

Gambar 2. 6 Ernest Rut herf ord

Gambar 2. 7 Sinar al f a, bet a dan gama

Ernest Rut herf ord mel akukan penel it ian dengan menggunakan sinar al f a unt uk menembak pl at t ipis emas (0, 01 sampai 0, 001mm). Det ekt or yang digunakan berupa pl at seng sul f ida (ZnS) yang berpendar apabil a sinar al f a mengenainya.

Int i at om t erdiri dari prot on bermuat an posit if

Gambar 2. 8 Hamburan sinar al f a

Hasil yang diperol eh adalah bahwa sebagian besar sinar al f a dit eruskan at au dapat menembus pl at t ipis emas. Sinar al f a dal am j uml ah yang sedikit j uga dibel okkan dan dipant ul kan. Hasil penel it ian yang menunj ukkan bahwa sebagian besar sinar al f a dit eruskan memberikan kesimpul an bahwa sebagian besar at om merupakan ruang kosong. Sedangkan sebagian kecil sinar al f a yang dipant ul kan j uga memberikan kesimpul an bahwa dalam at om t erdapat benda pej al dan bermuat an besar. Adanya benda pej al yang bermuat an besar didasarkan pada kenyat aan bahwa sinar al f a yang bermuat an 4 sma dapat dipant ul kan apabila mengenai pl at t ipis emas. Hal ini berart i massa benda pej al dalam at om emas j auh l ebih besar daripada massa sinar al f a. Sel anj ut nya Rut herf ord menyebut benda pej al t ersebut sebagai int i at om yang merupakan pusat massa at om. Penelit ian j uga menunj ukkan bahwa sinar al f a dibelokkan ke arah kut ub negat if apabil a dimasukkan kedalam medan l ist rik. Hal ini berart i sinar al f a menolak sesuat u yang bermuat an posit if dal am at om emas dan l ebih mendekat i sesuat u dengan muat an yang berlawanan. Rut herf ord sel anj ut nya menyimpul kan bahwa int i at om bermuat an posit if .

Hasil penelit ian membuat Rut herf ord secara umum mengemukakan bahwa:

- at om t erdiri at as int i at om yang bermuat an posit if yang merupakan pusat massa at om

- el ekt ron dil uar int i at om mengel il ingi int i at om dan berj uml ah sama dengan muat an int i at om sehingga suat u at om bersif at net ral .

2. 1. 3 Proton

Eugene Gol dst ein pada t ahun 1886 mel akukan percobaan dan menemukan part ikel baru yang disebut sebagai sinar kanal at au sinar posit if . Peralat an Gol dst ein t ersusun at as:

- el ekt roda negat if (kat oda) yang menut up rapat t abung sinar kat oda sehingga ruang di bel akang kat oda gel ap

- t abung kat oda dil ubangi dan diisi dengan gas hidrogen bert ekanan rendah

- radiasi yang kel uar dari lubang t abung kat oda akibat al iran l ist rik bert egangan t inggi menyebabkan gas yang berada dibel akang kat oda berpij ar

- radiasi t ersebut disebut radiasi/ sinar kanal at au sinar posit if

Sinar kanal secara mendet ail dihasil kan dari t ahapan berikut yakni ket ika sinar kat oda menj al a dari kat oda ke anoda maka sinar kat oda ini menumbuk gas hidrogen yang berada didal am t abung sehingga el ekt ron gas hidrogen t erl epas dan membent uk ion posit if . Ion hidrogen yang bermuat an posit if selanj ut nya bergerak menuj u kut ub negat if (kat oda) dengan sebagian ion hidrogen l ol os dari l ubang kat oda. Berkas sinar yang bermuat an posit if disebut sinar kanal at au sinar posit if .

Penel it ian selanj ut nya mendapat kan hasil bahwa gas hidrogen menghasil kan sinar kanal dengan muat an dan massa t erkecil. Ion hidogen ini sel anj ut nya disebut sebagai prot on. Beberapa kesimpul an yang dapat diambil adal ah bahwa si nar kanal merupakan parikel dasar yang bermuat an posit if dan berada dalam int i at om dan massa prot on sama dengan massa ion hidrogen dan berharga 1 sma. Rut herf ord berikut nya menembak gas nit rogen dengan sinar al f a unt uk membukt ikan bahwa prot on berada didal am at om dan t ernyat a prot on j uga dihasil kan dari proses t ersebut . Reaksi yang t erj adi adal ah

P

O

N

₂4 16_{8 1}1

14

7

Do

Beberapa sif at sinar kanal / sinar posit if adal ah

- sinar kanal merupakan radiasi part ikel

- sinar kanal dibel okkan ke arah kut ub negat if apabil a dimasukkan kedal am medan l ist rik at au medan magnet

- sinar kanal bermuat an posit if

- sinar kanal mempunyai perbandingan harga muat an el ekt ron dan massa (e/ m) l ebih kecil dari perbandingan harga muat an el ekt ron dan massa (e/ m) el ekt ron

- sinar kanal mempunyai perbandingan harga muat an el ekt ron dan massa (e/ m) yang t ergant ung pada j enis gas dal am t abung

Contoh soal

Tent ukan muat an oksigen apabil a kedalam t abung sinar kanal dimasukkan gas oksigen dengan massa 1 at omnya sebesar 16 sma dan akibat adanya t umbukan dengan sinar kat oda yang dihasil kan, 2 el ekt ron l epas dari at om oksigen.

Jawab

Karena t erj adi pel epasan 2 el ekt ron, maka muat an 1 at om oksigen = 2.

2. 1. 4 Netron

Penel it ian yang dil akukan Rut herf ord sel ain sukses mendapat kan beberapa hasil yang memuaskan j uga mendapat kan kej anggalan yait u massa int i at om unsur sel al u l ebih besar daripada massa prot on didal am int i at om. Rut herf ord menduga bahwa t erdapat

part ikel l ain didal am int i at om yang t idak bermuat an karena at om bermuat an posit if disebabkan adanya prot on yang bermuat an posit if .

Adanya part ikel l ain didalam int i at om yang t idak bermuat an dibukt ikan ol eh James Chadwick pada t ahun 1932. Chadwick mel akukan penel it ian dengan menembak l ogam beril ium menggunakan sinar al f a. Hasil penel it ian menunj ukkan bahwa suat u part ikel yang t ak bermuat an dil epaskan ket ikan l ogam beril ium dit embak dengan sinar alf a dan part ikel ini disebut sebagai net ron. Reaksi yang t erj adi ket ika l ogam beril ium dit embak dengan sinar al f a adal ah

n

C

Be

₂4 12_{6 0}1 9 4

Do

Net ron t ak bermuat an dan bermassa 1 sma (pembulat an).