MAKALAH
“ PERKEMBANGAN TEORI ATOM ‘
O L E H
Nama : Febriani Senjaputri Hinadonu
Kelas : X C
Tugas : Kimia
Sekolah : SMA NEGERI 3 – KOTA KUPANG
Perkembangan Teori Atom
1. Teori Atom Dalton (1803)
Seorang filsafat Yunani, Leucippus, berpendapat bahwa materi tersusun atas butiran-butiran kecil. Pendapat ini dikembangkan oleh muridnya, Democritus, yang menyatakan bahwa materi tersusun atas partikel-partikel yang tak dapat dibagi lagi, yaitu atom.
John Dalton membuktikan pemikiran filsafat Yunani tersebut dengan menyatakan bahwa pemikiran Democritus tidak bertentangan dengan Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap.
John Dalton
Kemudian pada tahun 1803 John Dalton mengemukakan teori atomnya:
1. Materi tersusun dari partikel-partikel terkecil yang disebut atom (Atom adalah bagian terkecil dari suatu zat )
2. Unsur adalah materi yang tersusun dari atom-atom yang sejenis dengan massa dan sifatnya sama.
3. Unsur yang berbeda memiliki atom-atom dengan massa dan sifat yang berbeda.
4. Senyawa adalah materi yang tersusun minimal 2 jenis atom dari unsur-unsur berbeda, dengan perbandingan tetap dan tertentu. Dalam senyawa, atom-atom berikatan melalui ikatan antar atom.
5. Atom tidak dapat dimusnahkan. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang atom-atom yang bereaksi.
6. Atom sejenis memiliki sifat yang sama dalam segala hal, sedangkan atom yang berbeda memiliki sifat yang berbeda.
Seiring perkembangan teknologi, teori atom Dalton terbukti tidaklah sepenuhnya benar.
Penelitian selanjutnya mengarah bahwa ternyata atom dapat dibagi menjadi bagian-bagian kecil lain yang merupakan partikel dasar atom itu sendiri yaitu proton, elektron baru disusul neutron.
Artinya, atom bukanlah bagian terkecil dari suatu materi.
Kelemahan teori atom Dalton
Pada perkembangan selanjutnya ditemukan berbagai fakta yang tidak dapat dijelaskan oleh teori tersebut, antara lain :
a. Tidak dapat menjelaskan sifat listrik materi.
b. Tidak dapat menjelaskan cara atom-atom saling berikatan.
c. Model atom Dalton tidak dapat menjelaskan perbedaan antara atom unsur yang satu dengan unsur yang lain
d. Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.
Kelebihan teori atom Dalton
a. Dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) b. Dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Sumber lain mengatakan , pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa
“Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”.
Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”.
Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:
1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
4. 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 pada tolak peluru.
Seperti gambar berikut ini:
2. Teori Atom J. J. Thomson
Setelah penemuan proton oleh Goldstein di tahun 1886 dan elektron oleh J.J. Thomson di tahun 1897. Kemudian pada tahun 1898 J.J Thomson mengemukakan model atomnya. Model atom Thomson menyatakan bahwa atom berbentuk bulat dimana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom dinetralkan oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang
berada di antara muatan positif.
Model atom Thomson didasarkan pada asumsi bahwa massa elektron lebih kecil dari massa atom, dan elektron merupakan partikel penyusun atom.
Karena atom bermuatan netral, maka elektron yang bermuatan negatif akan menetralkan suatu muatan positif dalam atom. Hal ini mendukung keberadaan proton dalam atom.
Model atom Thomson diuji oleh penelitian yang dilakukan oleh Philipp Lenard pada tahun 1903, yang mempelajari tentang pengaruh fotolistrik. Ia mengamati perilaku elektron yang menembus lempeng alumunium yang sangat tipis dengan cara memodifikasi tabung sinar katode dan menempatkan lempeng tersebut di dalamnya. Jika model atom Thomson benar, maka akan ada banyak berkas elektron yang dibelokkan setelah menembus lempeng alumunium, hal ini disebabkan elektron telah kehilangan energi yang banyak karena menabrak elektron yang tersebar merata dalam muatan positif atom.
Akan tetapi, ia mengamati bahwa sebagian besar elektron tidak dibelokkan. Hal ini
membuktikan bahwa model atom Thomson yang menyatakan bahwa elektron tersebar merata dalam muatan positif atom, adalah tidak benar.
Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J.
Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut.
Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:
“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”
Model atom ini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan:
Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
3. Teori Atom Rutherford
Pada tahun 1911,Ernest Rutherford bermaksud melanjutkan penelitian Philipp Lenard, hanya saja Rutherford mengganti partikel elektron dengan partikel dan lempeng alumunium dengan lempeng emas.
Setelah penembakan partikel terhadap lempeng emas, Rutherford menyimpulkan : 1. Sebagian besar ruang dalam atom adalah ruang hampa/kosong. Hal ini didasarkan
adanya berkas partikel yang tidak dibelokkan atau tetap diteruskan.
2. Adanya suatu bagian yang sangat kecil dan padat dalam atom yang disebut inti atom.
Hal ini dibuktikan oleh partikel yang dipantulkan kembali oleh atom dengan jumlah yang kecil.
3. Adanya muatan inti yang sejenis dengan muatan partikel yaitu muatan positif (proton).
Hal ini didasarkan adanya berkas partikel yang dibelokkan akibat terjadi gaya tolak- menolak dengan muatan listrik yang sejenis.
Hasil penelitian Rutherford sekaligus menggantikan model atom Thomson, Rutherford mengajukakan model atom yang menyatakan bahwa atom tersusun dari inti yang bermuatan positif dikelilingi oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif, seperti planet mengelilingi matahari. Massa atom terpusat pada inti dan sebagian besar volum atom merupakan ruang hampa/kosong. Karena atom bersifat netral, maka jumlah muatan positif dalam inti (proton) harus sama dengan jumlah elektron.
Tidak beberapa lama Rutherford mengajukan model atomnya, ternyata terdapat beberapa kelemahan. Model atom Rutherford bersifat tidak stabil karena bertentangan dengan hukum fisika klasik Maxwell. Berdasarkan hukum tersebut, jika ada partikel bermuatan (elektron) mengelilingi inti atom yang memiliki muatan yang berlawanan (proton) maka elektron akan memiliki
percepatan dan memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik, dengan demikian lama kelamaan elektron akan kehilangan energinya. Akibatnya, jari-jari lintasan semakin kecil, hingga suatu saat elektron akan bergabung inti atom. Padahal kenyataannya, atom bersifat stabil sehingga elektron tidak bergabung dengan inti atom.
Selang waktu 2 tahun dari penelitian Rutherford, pada tahun 1913, Niels Bohr berhasil memperbaiki kelemahan model atom Rutherford, melalui percobaannya terhadap spektrum atom hidrogen.
Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas.
Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.
Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa
ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:
1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan 2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka
didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000
merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.
Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut:
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom
.
4. Teori Atom Bohr
Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom.
Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:
1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain.
Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.
Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.
Bohr berpendapat jika elektron bergerak mengelilingi inti atom berbentuk spiral (seperti yang disampaikan Rutherford) adalah benar, maka energi yang dipancarkan elektron akan menghasilkan spektrum yang bersifat kontinu. Akan tetapi, hasil pengamatan Bohr terhadap spektrum atom menggunakan spektrometer bahwa spektrum bersifat diskrit (terputus-putus). Hal ini menandakan bahwa elektron hanya memancarkan energi dengan panjang gelombang tertentu atau dengan besaran energi tertentu.
Sumber lain mengatakan , menurut Bohr, adanya spektrum yang bersifat diskrit menandakan bahwa elektron berada pada lintasan-lintasan tertentu berdasarkan tingkat energinya. Hal ini dibuktikan dengan menggunakan teori kuantum Planck, hingga akhirnya Bohr mengemukakan postulatnya menjelaskan kestabilan atom dan spektrum atom hidrogen.
1. Setiap elektron dalam atom mengelilingi inti dalam lintasan tertentu yang stationer disebut orbit/kulit.
2.
Elektron dapat berpindah dari kulit yang satu ke kulit yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi.Model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum atom hidrogen. Akan tetapi model ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain:
Hanya dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen dengan akurat, belum dapat menjelaskan spektrum atom yang lebih kompleks.
Asumsi elektron mengelilingi inti atom dalam lintasan lingkaran belum tentu benar, dapat saja berbentuk elips.
Belum dapat menjelaskan adaya garis halus pada spektrum atom hidrogen.
KONFIGURASI ELEKTRON
Model atom Bohr memperkenalkan adanya kulit atom sebagai lintasan elektron mengelilingi inti atom dengan tingkat energi tertentu.Perhatikan gambar 1 disamping, inti atom dikelilingi oleh elektron yang tersebar di tiga kulit dengan jumlah elektron disetiap kulit berbeda-beda. Bohr menyatakan bahwa lapisan kulit tersusun berdasarkan urutan tingkat energinya, artinya kulit K memiliki tingkat energi paling rendah jika dibandingkan kulit L dan dan kulit M. Susunan elektron dalam kulit-kulit elektron disebut sebagai konfigurasi elektron.
Kulit atom selanjutnya disimbolkan dengan n, berturut-turut n = 1, n = 2, n = 3 dinamakan kulit K, L, M, dst., dengan jumlah elektron maksimal disetiap kulitnya mengikuti persamaan
Konfigurasi elektron menurut Bohr
ELEKTRON VALENSI
Elektron valensi adalah jumlah elektron pada kulit atom terluar. Unsur-unsur yang memiliki jumlah elektron valensi memiliki kemiripan sifat kimia. Kesamaan elektron valensi beberapa unsur
Unsur-unsur Li, Na dan K memiliki kemiripan sifat kimia, begitu juga F, Cl dan Br.
Model atom J.J Thomson Model atom Rutherford Model atom Niels Bohr Model atom
Kelebihan dan kelemahan dari masing-masing model atom dari mulai model atom Dalton sampai dengan model atom Niels Bohr
.
Model Atom Kelebihan Kelemahan
Menurut Dalton seperti bola pejal
Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom
Tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik, jika atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur dan tidak dapat dibagi lagi
Menurut
Thomson seperti roti kismis
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom.
Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Selain itu juga memastikan bahwa atom tersusun dari partikel yang bermuatan positif dan negatif untuk membentuk atom netral. Juga membuktikan bahwa elektron terdapat dalam semua unsur
Belum dapat
menerangkan bagaimana susunan muatan positif dalam bola dan jumlah elektron
Rutherford seperti planet bumi
mengelilingi matahari
Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti
Model tersebut tidak dapat menerangkan mengapa elektron tidak pernah jatuh ke dalam inti sesuai dengan teori fisika klasik
Niels Bohr seperti bola, dengan inti atom yang dikelilingi sejumlah elektron
Mempu membuktikan adanya lintasan elektron untuk atom hidrogen
Hanya dapat
menerangkan atom-atom yang memiliki elektron tunggal seperti gas hidrogen, tetapi tidak dapat menerangkan spektrum warna dari atom-atom yang memiliki banyak elektron
Macam-macam Model Atom ( sumber http://id.wikipedia.org )
1. Model Atom John Dalton
Pada tahun 1808, John Dalton yang merupakan seorang guru di Inggris, melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan Dalton menyempurnakan teori atom Democritus.
Bayangan Dalton dan Democritus adalah bahwa atom berbentuk pejal.
Dalam renungannya Dalton mengemukakan postulatnya tentang atom:
Setiap unsur terdiri dari partikel yang sangat kecil yang dinamakan dengan atom Atom dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama
Atom dari unsur berbeda memiliki sifat yang berbeda pula
Atom dari suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan reaksi kimia, Atom tidak dapat dimusnahkan dan atom juga tidak dapat dihancurkan
Atom-atom dapat bergabung membentuk gabungan atom yang disebut molekul.
Dalam senyawa, perbandingan massa masing-masing unsur adalah tetap
Teori atom Dalton mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.
Namun, teori atom Dalton memiliki kekurangan, yaitu tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.
2. Model Atom J.J. Thomson
Pada tahun 1897, J.J Thomson mengamati elektron. 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.
Kelebihan model atom Thomson :
Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.
Kelemahan model atom Thomson :
Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.
3. Model Atom Rutherford
Rutherford melakukan penelitian tentang hamburan sinar α pada lempeng emas.
Hasil pengamatan tersebut dikembangkan dalam hipotesis model atom Rutherford.
a. Sebagian besar dari atom merupakan permukaan kosong.
b. Atom memiliki inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom.
c. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yang sangat tinggi.
d. Sebagian besar partikel α lewat tanpa mengalami pembelokkan/hambatan. Sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.
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).
4. Model Atom Niels Bohr
4. Model Atom Niels Bohr
Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model atom Rutherford.
Kelemahan teori atom Rutherford diperbaiki oleh Neils Bohr dengan postulat bohr : a. Elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai lintasan dan energi tertentu.
b. Dalam orbital tertentu, energi elektron adalah tetap. Elektron akan menyerap energi jika berpindah ke orbit yang lebih luar dan akan membebaskan energi jika berpindah ke orbit yang lebih dalam.
Kelebihan model atom Bohr
Atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.
Kelemahan model atom Bohr
a. Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.
b. Tidak dapat menerangkan kejadian-kejadian dalam ikatan kimia dengan baik, pengaruh medan magnet terhadap atom-atom, dan spektrum atom yang berelektron lebih banyak.
