PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Sub Bab  : PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Indicator :

1.         Dapat mengetahui perkembangan teori atom

2.       Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan masing-masing teori

Tujuan     :

1.         Siswa dapat mengetahui perkembangan teori atom

2.       Siswa dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan masing-masing teori

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

CITRA MANUSIA TENTANG ALAM

Allah menciptakan alam beserta isinya terdiri dari beberapa macam bentuk. Bentuk-bentuk ini dapat berupa zat padat,cair, dan gas. Dalam bentuk zat padat umpamanya batu, kayu; dalam bentuk zat cair contohnya air, minyak, dan dalam bentuk gas contohnya bianglala dan suara. Kesemuanya itu dapat kita amati melalui panca indera kita.

Namun demikian tentunya panca indera kita mempunyai keterbatasan. Matahari yang terbit dari timur kita katakan berupa bola berwarna kuning kemerahan. Orang Jepang menganggap matahari yang terbit di pagi hari dari ufuk timur menamakan negaranya “ Negara Matahari Terbit” dan mengabdikannya sebagai bendera nasionalnya. Tetapi di siang hari matahari ini tampaknya berwarna putih dan tidak dapat kita tatap secara langsung. Demikian juga dengan laut kadang-kadang kita anggap berwarna biru dan kadang-kadang berwarna hijau, oleh karena itu dalam kehidupan sehari-hari orang yang menyatu dengan lautan sulit membedakan warna biru dan hijau. Bianglala pun ada kalanya dianggap sebagai jembatan bidadari yang turun dari kayangan mencari pancuran untuk mandi.

Semua pengamatan indera kita itu dapat muncul secara bertentangan karena kemampuan kita membedakan berbagai hal atas dasar kelima panca indera yang kita miliki sangat terbatas. Demikian juga dari seluruh spektrum cahaya kita hanya dapat mengamati warna-warna tertentu saja dengan mata telanjang kita. Akan tetapi karena perkembangan ilmu pengetahuan dan akal yang dimiliki manusia, maka manusia dapat menemukan berbagai macam peralatan yang membantu manusia dalam mengatasi keterbatasan panca indera ini, contohnya teropong bintang yang ada di Observatorium Boscha. Demikian pula dengan bantuan alat mikroskop yang dapat melihat benda yang berukuran kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang contohnya kuman. Semakin canggih peralatan yang kita gunakan maka semakin terperinci juga hal-hal yang kita amati.

Kalau dengan mata telanjang kita dapat membedakan benda-benda yang besarnya tidak kurang dari 0,1 mm, maka dengan bantuan mikroskop kita dapat melihat benda-benda yang berukuran tidak kurang dari 0,0005 mm, sedangkan dengan bantuan mikroskop elektron kita dapat mengamati benda yang besarnya 0,001 mikron. Oleh karena itu manusia selalu mencari perkembangan ilmu dan pengetahuannya untuk lebih mempermudah lagi manusia dalam mengamati benda-benda alam ini. Salah satu pertanyaan yang sejak dulu dikemukakan orang adalah tentang hakikat zat. Mengapa ada benda berbentuk padat,cair, dan gas misalnya sudah dipertanyakan sejak zaman Yunani Kuno. Dengan demikian menjadi sangat menarik untuk menelusuri bagaimana pandangan orang mengenai susunan benda berubah dari masa ke masa.

Teori atom dalam ilmu kimia dan fisika adalah teori mengenai sifat benda. Teori ini menyebutkan bahwa semua benda terbentuk dari atom-atom. Dasar filsafat untuk teori ini disebut atomisme. Teori ini dapat diterapkan pada semua fase umum benda seperti yang ditemukan di bumi, yaitu padat, cair, dan gas. Teori ini tidak dapat diterapkan pada plasma atau bintang neutron di mana terjadi lingkungan yang tidak standar, seperti suhu atau densitas ekstrim yang menghambat pembentukan atom.

KONSEP ATOM ZAMAN YUNANI

Apakah yang membentuk suatu benda?

Sebuah benda terdiri atas bagian-bagian tertentu, dan seterusnya oleh bagian-bagian yang lebih kecil lagi, dan kecil lagi. Apakah ada suatu saat di mana bagian tersebut sudah bukan bagian dari sesuatu lagi?

Democritus dari Abdera ( 460 -  370 SM ) menamakannya atom, yang berasal dari “a-tomos” yang dalam bahasa Yunani berarti “tidak bisa dipotong”. Atom, menurut Democritus adalah bagaikan blok-blok kecil yang sangat kecil hingga tak terlihat lagi, yang tidak bisa dibagi lagi dan bersifat abadi. Maka atomisme adalah teori filosofis dan ilmiah bahwa kenyataan dibentuk oleh bagian-bagian elementer yang tidak dapat dibagi yang disebut atom.

Democritus beranggapan bahwa ada tak terhingga jenis atom di alam semesta, dimana masing-masing atom mempunyai sifat tersendiri. “Atom kayu” sebagai contoh, akan berperilaku berbeda dengan “atom air”. Sifat-sifat dari atom ini yang akan terasa oleh indera kita, sebagai warna, berat, dan lain-lain. Perkembangan sains telah mengidentifikasi sejumlah jenis atom, misal ferrum (besi) dan aurum (emas) dan kombinasi atom-atom, misal air dari atom hidrogen dan atom oksigen. Democritus tidak menggunakan perangkat apa-apa selain pemikirannya, tetapi sains pada abad ke-19 menunjukkan bahwa sejauh ini atomisme dapat dibenarkan. Atomisme adalah filsafat alam yang paling berpengaruh setelah zaman Socrates.

ATOM DAN KEKOSONGAN

Pemikiran ini diawali oleh perintis atomisme bahkan sebelum Democritus, yaitu Leucippus. Leucippus dan Democritus merasakan bahwa eksistensi atom dan kekosongan dapat menjelaskan alam secara rasional. Karena atom adalah abadi dan selalu ada keseimbangan atom-kekosongan, maka kekosongan juga tidak dapat diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan. 

ATOM TIDAK DAPAT DIBAGI

Jikalau seseorang bermaksud untuk membagi atom menjadi bagian-bagiannya, dia akan mendapatkan bahwa ketidakmampuannya adalah bukan teknologis melainkan konseptual. Kata Guthrie, “Democritus berpendapat bahwa atom bukan hanya sangat kecil tetapi partikel yang terkecil, bukan hanya terlalu kecil untuk dibagi secara fisis tetapi juga tidak bisa dibagi secara logis”.

Konsep yang dimunculkan pada abad kelima sebelum masehi itu masih tetap dikumandangkan beberapa abad berikutnya oleh pemikir-pemikir seperti Riordano Bruno, Francis Bacon, dan Rene Descrates. Bahkan para ilmuwan utama abad 17 seperti Galileo, Newton, dan Huygens pun mendukung konsep susunan zat yang terdiri atas atom-atom.

Definisi awal tentang konsep atom berlangsung > 2000 tahun. Dulu atom dianggap sebagai bola keras sedangkan sekarang atom dianggap sebagai awan materi yang kompleks. Dibawah ini akan dipaparkan konsep Yunani tentang atom :

1. Pandangan filosof Yunani

Atom adalah konsep kemampuan untuk dipecah yang tiada berakhir

2.  Leucippus (Abad ke-5 SM)

Ada batas kemampuan untuk dibagi, sehingga harus ada bagian yang tidak dapat dibagi lagi

3.       Democritus (460-370 SM)

Democritus mengembangkan teori tentang penyusun suatu materi. Menurut Democritus jika suatu materi dibelah terus-menerus suatu ketika akan diperoleh suatu partikel fundamental yang disebut sebagai atom (Yunani: atomos = tidak terbagi). A: tidak, tomos: dibagi. Jadi atom adalah partikel yang tidak dapat dibagi lagi. Atom setiap unsur memiliki bentuk & ukuran yang berbeda. Pendapat ini ditolak oleh Aristoteles (384–322 SM), yang berpendapat bahwa materi bersifat kontinu (materi dapat dibelah terus-menerus sampai tidak berhingga). Aristoteles lebih menyetujui teori Empedokles, yaitu materi tersusun atas api, air tanah dan udara. Sekitar tahun 1592 - 1655  Gasendi mengemukakan bahwa atom merupakan bagian terkecil suatu zat.

4.       Lucretius
Sifat atom suatu bahan dalam “On the Nature of Things”

Dari Zaman Yunani kuno, teori mengenai perkembangan atom terus berkembang, di antaranya yaitu :

1. Teori Atom John Dalton

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 proust). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Proust 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 partikel terkecil dari suatu zat yang tidak dapat diuraikan menjadi partikel yang lebih kecil.

2.      Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi unsure lain

3.      Atom-atom setiap zat adalah identik, artinya mempunyai bentuk, ukuran , dan massa yang sama.

4.       Atom suatu zat berbeda sifat dengan atom zat lain.

5.      Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk senyawa.

6.       Pada suatu reaksi atom-atom bergabung menurut perbandingan tertentu.

7.      Bila dua macam atom membentuk dua macam senyawa atau lebih maka perbandingan atom-atom yang sama dalam kedua senyawa itu sederhana. 

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

Kelemahan:

1. Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan   daya hantar arus listrik

2..Ternyata atom dapat dibagi lagi menjadi proton, netron, electron

3. Dalton tidak membedakan pengertian atom dan molekul satuan molekul juga disebut atom.

2. Teori Atom J. J. Thomson

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. Karena pada percobaan hamburan sinar alfa ternyata muatan positif tidak merata namun terkumpul jadi satu yang disebut inti atom

3. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan 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 kesimpulan 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.

Kelemahan:

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

2)       Tidak dapat menjelaskan spectrum garis atom hydrogen.

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.

Kelemahan:

1)       Lintasan elektron tidak sesederhana seperti yang dinyatakan Bohr

2)       Teori atom Bohr belum dapat menjelaskan hal-hal berikut :

a)             Kejadian dalam ikatan kimia

b)             Pengaruh medan magnet terhadap atom

c)              Spektrum atom berelektron banyak.

5.    Teori Atom Modern

Kulit-kulit atom bukan merupakan kedudukan yang pasti dari suatu electron, melainkan hanyalah suatu kebolehjadiannya. Teori ini sesuai dengan teori ketidakpastian yang dikemukakan Heisenberg. Teori ketidakpastian Heisenberg menyatakan bahwa kedudukan dan kecepatan gerak electron tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanyalah kemungkinan terbesarnya atau probabilitasnya. Dengan demikian, kedudukan dan kecepatan gerakan electron dalam atom berada di ruang tertentu dalam atom tersebut yang disebut orbital. Teori mengenai electron berada dalam orbital-orbital di seputar inti atom inilah yang merupakan pokok teori atom modern.

DAFTAR PUSTAKA

Krane, Kenneth. 1988. Fisika Modern. Jakarta : UI Press

http://kimiamifkho.wordpress.com/2009/07/22/perkembangan-teori-atom/

http://id.wikipedia.org/wiki/Model_Bohr

Selamat Belajar ya.....

 file ppt dapat dipelajari di SINI

Sekalian ya dicoba soalnya. Soal didownload diSINI