Perkembangan Model Atom Menurut Para Tokohnya: John Dalton, Thomson, Bohr dan Rutherford

Perkembangan model atom – Partikel paling kecil yang menjadi penyusun materi pertama kali ditemukan oleh dua orang filsafat Yunani yaitu Leucippus dan Democritus pada sekitar 450 tahun Sebelum Masehi. Kedua filsuf Yunani tersebut mengungkapkan, bahwa seluruh materi tersusun oleh partikel terkecil dan tidak dapat dibagi. Partikel paling kecil tersebut disebut atom, sehingga kata atom sebenarnya berasal dari bahasa Yunani yaitu atomos yang artinya adalah tidak dan tomos artinya adalah terbagi.

Atom yang dimaksud ialah atom karbon. Ada beberapa metode analisis yang digunakan guna menentukan unsur logam dan metaloid berdasarkan pada penyerapan radiasi oleh atom bebas. Sementara itu, model atom telah berkembang sejak abad ke-19. Para tokoh seperti John Dalton, Thomson, Bohr dan Rutherford memberikan kontribusi yang signifikan dalam perkembangan model atom. Dalam artikel ini, Grameds akan melihat bagaimana setiap tokoh menyumbangkan pandangannya terhadap struktur-struktur atau model atom.

Daftar Isi

Struktur Atom

Berbicara mengenai model atom, tentunya tidak dapat dipisahkan dari struktur atom itu sendiri. Struktur atom dapat didefinisikan sebagai satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom serta awan elektron yang memiliki muatan negatif dan mengelilinginya. Dalam inti dari setiap atom, memiliki campuran.

Campuran yang ada pada dalam inti atom adalah sebuah proton dengan muatan positif serta neutron yang memiliki muatan netral. Elektron yang mengelilingi sekitar inti atom akan terikat, dikarenakan adanya gaya elektromagnetik.

Tidak hanya itu, sekumpulan dari atom lain akan terikat dengan gaya elektromagnetik yang sama, sehingga akan membentuk suatu molekul. Maka dengan demikian, teori dari atom tidak dapat dilepaskan dari gaya elektromagnetik. Gaya elektromagnetik memiliki pengaruh cukup besar pada teori atom. Struktur dari atom itu sendiri akan mengalami perkembang dari masa ke masa.

Perkembangan model atom dilakukan demi menyempurnakan teori sebelumnya. Di tahun 1800-an, mulai ditentukan beberapa penemuan yang berkaitan dengan teori atom terbaru.

Perkembangan Model Atom

Ada beberapa perkembangan model atom yang berhubungan, salah satunya ialah model atom yang dikembangkan oleh beberapa tokoh yang berbeda-beda. Setiap tokoh, memiliki pemikiran dan gagasannya masing-masing. Berikut penjelasan tentang perkembangan model atom menurut para tokoh.

Perkembangan Model Atom John Dalton

Sumber: Pexels

John Dalton (1766-1844) adalah seorang ilmuwan Inggris yang dikenal luas karena teorinya tentang atom. Dalton menjadi tokoh pertama yang mengawali perkembangan dari model atom. Menurut teorinya pada tahun 1803, ada dua hukum dalam model atom di antaranya adalah Lavoisue atau hukum kekekalan massa serta hukum Proust atau hukum susunan tetap.

Kemunculan dari model atom menurut John Dalton ini kemudian membangkitkan rasa keingintauhan mengenai penelitian tentang berbagai jenis atom.

Ia mengusulkan model atom sebagai bola padat dengan ukuran dan massa tetap, yang bergerak secara acak di dalam ruang hampa. Model ini didasarkan pada percobaan yang ia lakukan sendiri, dimana ia mengamati gaya tarik antar atom semikonduktor untuk mendeteksi ukuran dan bentuk atom.

Dalam modelnya, Dalton menyimpulkan bahwa atom-atom saling bebas dan tidak terikat satu sama lain, sehingga mereka dapat bergerak secara bebas di dalam ruang hampa. Ia juga menduga bahwa reaksi kimia berlangsung ketika atom-atom bertumbukan satu sama lain. Selain itu, model atom menurut Dalton mencakup hal-hal berikut ini:

Atom merupakan bagian paling kecil dari suatu unsur dan tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Atom sejenis memiliki sifat yang sama, sementara atom yang memiliki unsur tidak sejenis memiliki sifat yang berbeda.
Dalam reaksi kimia, terjadi suatu penggabungan atau pemisahan atom.
Atom dapat bergabung dengan atom yang lainnya untuk dapat membentuk suatu molekul dengan perbandingan bulat serta sederhana.

Model atom menurut Dalton dinilai sangat bagus pada masa tersebut, akan tetapi modelnya masih sangat sederhana dan tidak dapat diandalkan untuk prediksi yang tepat dari hasil suatu reaksi kimia. Selain itu, dalam praktiknya, model atom menurut Dalton memiliki beberapa kekurangan di antaranya adalah sebagai berikut:

Tidak dapat menggambarkan bagaimana cara atom saling bergabung satu dengan lainnya.
Atom unsur satu dengan atom unsur yang lain tidak dapat dideskripsikan dengan model ini.
Hubungan dari senyawa antara larutan dengan senyawa daya hantar arus listrik tidak dapat dideskripsikan.
Sifat dari listrik materi yang tidak dapat dideskripsikan.

Model atom Dalton hanya dapat bertahan selama kurang lebih 90 tahun. Hal tersebut karena apda tahun 1886, Eugene Goldstein telah menemukan partikel listrik yang memiliki muatan positif dan saat ini dikenal dengan nama proton.

Setelah itu, di tahun 1897, Thomson mendapatkan penemuan baru berupa partikel yang memiliki muatan negatif dan partikel tersebut diberi nama elektron. Meskipun model atom yang dikembangkan oleh John Dalton masih memiliki kekurangan, akan tetapi Dalton adalah bapak pencetus teori atom modern.

Selain itu, model atom milik Dalton dapat menjelaskan terkait hukum kekekalan massa Lavoisier atau massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama dan hukum dari perbandingan tetap Proust yaitu perbandingan dari massa unsur di dalam suatu senyawa merupakan tetap dan tertentu.

Perkembangan Model Atom Joseph John Thomson

Sumber: Wikipedia

Joseph John Thomson adalah seorang ilmuwan Inggris yang lahir pada tahun 1856. Thomson menjadi tokoh kedua yang menemukan perkembangan model atom setelah Dalton.

Dalam perkembangannya, Thomson memperbaiki kekurangan yang ada pada teori atom John Dalton sebelumnya. Pada tahun 1897, Thomson berhasil menemukan partikel yang memiliki muatan negatif dan disebut dengan elektron.

Elektron adalah suatu penemuan yang memiliki tujuan untuk memperbaiki kekurangan dari perkembangan model atom sebelumnya. Model atom menurut Thomson berawal dari penemuan tabung katode oleh William Crookes. Dari penelitian yang telah dilakukan oleh Crookes tersebut, Thomson kemudian mengembangkan penelitiannya mengenai sinar katode pada Laboratorium Cavendish.

Setelah berhasil mengetahui hal tersebut, Thomson kemudian menyatakan bahwa sinar dari katode termasuk dalam partikel penyusun atom atau partikel sub atom yang memiliki muatan negatif dan saat ini disebut sebagai elektron.

Partikel yang memiliki muatan negatif atau disebut sebagai elektron tersebut yang akan memuat isi dari model atom menurut Thomson. Isi dari model atom yang dikemukakan oleh Thomson ialah suatu bola pejal atau bola biliar yang memiliki muatan positif dan memuat beberapa partikel dengan muatan negatif atau elektron. Elektron tersebut kemudian akan tersebar pada sebuah bola seperti kismis yang ada pada roti.

Model atom Thomson dapat disebut sebagai sebutan model roti kismis. Dinamakan sebagai model roti kismis dikarenakan muatan negatif atau elektron yang seperti kismis mengelilingi atom yang memiliki muatan positif atau diibaratkan seperti roti. Secara garis besar, model atom menurut Joseph John Thomson dapat disimpulkan menjadi beberapa garis besar, berikut inti dari model atom menurut Thomson:

Atom bukan bagian paling kecil dari suatu zat.
Massa elektron dari atom lebih kecil dibandingkan massa atom.
Secara keseluruhan, atom memiliki sifat netral. Hal ini karenakan muatan dari atom adalah positif dan negatif yang ada pada atom sama dan suatu atom tak memiliki muatan positif maupun negatif secara berlebihan.
Atom yang memiliki muatan positif akan tersebar dengan merata ke seluruh bagian dari atom, lalu atom tersebut akan dinetralkan oleh elektron yang tersebar di antara muatan atom positif.

Sama halnya dengan model atom menurut Dalton, model atom menurut Thomson juga memiliki beberapa kekurangan. Berikut penjelasannya:

Model yang dikemukakan oleh Thomson tidak mampu menjelaskan mengenai bagaimana susunan muatan positif serta berapa jumlah elektron yang ada dalam bola.
Inti dari atom tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan model atom Thomson.

Perkembangan model atom oleh Thomson sayangnya, tidak dikembangkan kembali. Penyebab dari model ini tidak dikembangkan ialah karena adalah adanya ketidakcocokan dengan hasil percobaan yang dilakukan oleh Ernest Rutherford.

Penelitian yang dilakukan oleh Rutherford mengungkapkan bahwa seluruh bagian atom, muatan positif atom tidak tersebar dengan merata. Menurut penelitian tersebut pula, diungkapkan bahwa atom dengan muatan positif yang tidak tersebar secara merata berpusat pada bagian tengah dan disebut sebagai inti atom.

Perkembangan Model Atom Niels Bohr

Niels Bohr adalah seorang ahli fisika asal Denmark yang lahir pada tahun 1885. Ia mendapatkan gelar sarjana dalam bidang fisika teknik dari Teknologi Copenhagen pada tahun 1911. Pada tahun 1922, ia mendapatkan Hadiah Nobel dalam Fisika atas penemuan struktur atom dan teori atom Bohr. Bohr meninggal pada tahun 1962 di Copenhagen, Denmark.

Model atom Bohr bermula dari kekurangan yang ada pada model Rutherford. Kelemahan tersebut ialah lintasan elektron yang disampaikan belum sempurna oleh Rutherford, dikarenakan bertentangan dengan teori elektrodinamika klasik yang disampaikan oleh Maxwell.

Dari kekurangan tersebutlah, Bohr berusaha mengembangkan serta menyempurnakan model atom milik Rutherford dengan menggunakan model atom Rutherford dan teori kuantum oleh Planck dan mengajukan model atom yang disebut dengan model atom Bohr.

Inti dari model ini adalah sebagai berikut:

Elektron mengelilingi atom di orbit-orbit tertentu.
Selama berada pada lintasannya, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi yang dapat diserap maupun dipancarkan.
Elektron hanya mampu berpindah dari satu kulit ke kulit lain dengan cara menyerap atau memancarkan energi.
Lintasan yang diperbolehkan elektron ialah lintasan yang memiliki momentum sudut atau kelipatan bulat dari h2π (π=3,14)

Sementara itu, kelemahan dari model ini ada dua, berikut penjelasannya:

Tidak mampu menerangkan spektrum atom yang lebih besar dibandingkan atom hidrogen.
Tidak mampu menjelaskan efek zeeman.

Perkembangan Model Atom Ernest Rutherford

Sumber: Wikipedia

Ernest Rutherford adalah seorang ahli fisika asal Selandia Baru yang dikenal sebagai penemu model atom. Ia lahir pada tanggal 30 Agustus 1871 di Nelson, Selandia Baru. Rutherford mulai tertarik pada ilmu pengetahuan ketika bersekolah di Nelson College dan Victoria University of Wellington. Pada tahun 1895, ia pergi ke Inggris untuk melanjutkan studinya di Universitas Cambridge.

Rutherford menjadi guru di Manchester University pada tahun 1898 dan mendapatkan gelar doktor tiga tahun kemudian. Pada tahun 1900, Rutherford menerbitkan buku pertamanya yang berjudul Radioactivity. Buku ini mencakup hasil penelitiannya tentang partikel radioaktif dan memberikan kontribusi besar dalam bidang fisika nuklir.

Pada 1907, Rutherford dipromosikan menjadi profesor di McGill University, Kanada. Ia kembali ke Inggris pada 1913 dan bergabung dengan Laboratorium Cavendish di Universitas Cambridge, tempat ia mendapatkan tempat yang sentral dalam revolusi atomik

Rutherford adalah seorang murid sekaligus partner dari J.J Thomson. Meskipun Rutherford adalah murid dari Thomson, akan tetapi ia dapat mengembangkan mode; atom serta memperbaiki model atom milik J.J Thomson.

Bersama dengan kedua asistennya, Rutherford berhasil menemukan inti dari atom pada tahun 1910. Inti atom tersebut memiliki jari yang lebih kecil dari jari atom. Model atom yang dikembangkan oleh Rutherford berasal dari sebuah eksperimen penembakan inti atom lempengan emas dengan partikel alfa, yaitu sebuah partikel dengan massa empat kali massa dari atom hidrogen serta bermuatan positif sebesar dua kali dari muatan elektron.

Eksperimen tersebut kemudian diberi nama Geiger Marsden. Penamaan dari eksperimen tersebut diambil dari kedua murid Rutherford yang bernama Ernest Marsden dan Hans Geiger.

Ketika melakukan eksperimen tersebut, Rutherford membuat sebuah rancangan percobaan penembakan atom emas pada partikel alfa yang dipancarkan unsur-unsur radioaktif. Usai dipancarkan, hasilnya adalah ada zat radioaktif yang dipantulkan, dibelokan dan diteruskan.

Dari hasil percobaan yang dilakukan, Rutherford berharap semua partikel alfa mampu memasuki lempengan emas. Namun, hal tersebut hanyalah harapan belaka, sementara fakta yang diperoleh adalah bahwa ada partikel alfa yang dibelokkan di 900 sampai 1.800.

Berdasarkan pada hasil percobaan yang dilakukan oleh Rutherford, diperoleh kesimpulan bahwa inti atom yang terkena oleh partikel alfa akan terjadi tumbukan yang akan menyebabkan pembelokan ataupun pemantulan partikel alfa.

Faktor utama, terjadinya hal itu adalah daerah yang dikuasai massa atau muatan yang tertumpu sebagaimana pada inti (nukleus). Dalam hal ini, Rutherford berpendapat bahwa tiap-tiap muatan inti (massa) atom merupakan sama dengan 1,0073 sma (satuan massa nya).

Berdasarkan hasil uji coba ini, maka dapat disimpulkan bahwa teori atom Rutherford meleburkan teori atom Thomson. Salah satu penyebabnya adalah Rutherford menemukan inti yang ada pada setiap atom, yang mempunyai daya positif dan selalu berada di pusat, dengan massa tetapi didindinginya hingga ia mendekati seperti tata surya.

Berikut beberapa inti atau garis besar dari model atom Rutherford:

Atom terdiri dari inti atom yang memiliki muatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang memiliki muatan negatif, contohnya seperti model tata surya.
Atom memiliki sifat netral, dikarenakan muatan positif sebanding dengan muatan negatif.
Selama mengitari inti atom, gaya sentripetal pada elektron akan terbentuk oleh gaya tarik menarik antara elektron dengan gaya inti atom, disebut pula dengan gaya Coulomb.
Sebagian besar dari volume atom ialah ruang kosong dan bukan pejal. Hal tersebut disebabkan oleh jari-jari dari inti atom jauh lebih kecil dibandingkan dengan jari atom.

Meskipun model atom menurut Rutherford telah menggugurkan gagasan dari model atom Thomson, akan tetapi model Rutherford masih memiliki beberapa kekurangan, di antaranya adalah sebagai berikut:

Model atom Rutherford tidak dapat mendeskripsikan cara rotasi dari inti atom serta letak dari elektron.
Model atom Rutherford tidak mampu mendeskripsikan spektrum garis yang ada pada atom hidrogen.
Energi dari atom menjadi tidak stabil, dikarenakan adanya elektron yang bergerak dengan memancarkan energi.

Itulah penjelasan tentang perkembangan model atom menurut para ahli. Grameds bisa mempelajari ilmu fisika lainnya dengan membaca buku. Semoga semua pembahasan di atas bermanfaat untuk kamu, Grameds.

Sebagai #SahabatTanpaBatas, gramedia.com menyediakan berbagai macam buku berkualitas dan original untuk Grameds. Membaca banyak buku dan artikel tidak akan pernah merugikan kalian, karena Grameds akan mendapatkan informasi dan pengetahuan #LebihDenganMembaca.

Penulis: Khansa

Rujukan