KOMPAS.com - Konsep atom sebagai partikel terkecil di alam semesta, dicetuskan oleh Demokritos di masa Yunani Kuno. Show
Namun karena teori itu tak disertai penelitian ilmiah, banyak ilmuwan yang meragukan dan meneliti kebenarannya. Baru pada abad ke-19, atom diteliti secara ilmiah. Dilansir dari Kimia Dasar (2018) dan Encyclopaedia Britannica (2015), berikut perkembangan teori atom dari zaman ke zaman: Model atom DaltonModel Atom DaltonJohn Dalton (1776-1844) adalah ilmuwan yang pertama mengembangkan model atom pada 1803 hingga 1808. Hipotesis Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti tolak peluru. Teori atom Dalton didasarkan pada anggapan:
Baca juga: Teori Atom Dalton Sayangnya, teori Dalton tidak dapat menjelaskan bagaimana atom sebagai bola pejal dapat menghantarkan arus listrik. Padahal, listrik adalah elektron yang bergerak. Ia tak sempat membuktikan partikel lain yang menghantarkan arus listrik. Teori Dalton dianut hingga ratusan tahun kemudian hingga akhirnya dipatahkan oleh ilmuwan setelahnya. Model atom ThomsonModel Atom ThomsonPada awal abad ke-20, JJ Thomson menggambarkan atom seperti bola roti dengan taburan kismis. Bola itu padat dan bermuatan positif. Di permukaannya, tersebar elektron yang bermuatan negatif. Thomson membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Ia mematahkan anggapan Demokritos dan Dalton bahwa atom adalah partikel terkecil. Sayangnya, model atom Thomson tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam atom. Model atom RutherfordModel atom RutherfordErnest Rutherford, ahli fisika kelahiran Selandia Baru adalah salah satu tokoh yang berjasa dalam pengembangan model atom. Rutherford membuat model atom seperti tata surya. Atom adalah bola berongga yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif. Selain itu, massa atom terpusat apda inti atom. Model ini persis seperti bagaimana planet mengelilingi matahari. Namun model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Baca juga: Model Atom Rutherford Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi. Ini menyebabkan lama-kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti. Kendati demikian, Rutherford telah berjasa mengenalkan konsep lintasan atau kedudukan elektron yang kelak disebut dengan kulit atom. Niels Bohr, ahli fisika dari Denmark adalah ilmuwan pertama yang mengembangkan teori struktur atom pada 1913. Teori tentang sifat atom yang didapat dari pengamatan Bohr:
Baca juga: Model Atom Bohr Model atom Bohr menunjukkan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit. Kulit ini adalah tempat berpindahnya elektron. Namun model atom Bohr memiliki radius dan orbit. Ini tidak sesuai dengan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan radius tidak bisa ada bersamaan dengan orbit. Selain itu, model atom Bohr juga tidak menjelaskan Efek Zeeman. Efek Zeeman adalah ketika garis spektrum terbagi karena adanya medan magnet. Model atom modernModel atom modernSetelah abad ke-20, pemahaman mengenai atom makin terang benderang. Model atom modern yang kita yakini sekarang, telah disempurnakan oleh Erwin Schrodinger pada 1926. Schrodinger menjelaskan partikel tak hanya gelombang, melainkan gelombang probabilitas. Kulit-kulit elektrin bukan kedudukan yang pastu dari suatu elektron, namun hanya suatu probabilitas atau kebolehjadian saja. Sebelumnya, Werner Heisenberg juga mengembangkan teori mekanika kuantum dengan prinsip ketidakpastian. Prinsip tersebut kurang lebih berbunyi: "Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan. Yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom." Baca juga: Mengenal Atom Awan elektron di sekitar inti menunjukkan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektrin. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau nyaris sama akan membentuk sub-kulit. Kumpulan beberapa sub-kulit akan membentuk kulit. Dengan demikian, kulit terdiri dari beberapa sub-kulit, dan sub-kulit terdiri dari beberapa orbital. Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut sebagai model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku hingga saat ini. Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.
Teori Atom Modern – Grameds! Tahukah kalian bahwa dalam pelajaran Fisika, teori atom merupakan materi yang dasar untuk dipelajari, loh. Wah, jika memang benar begitu, kita harus mempelajari materi ini terlebih dulu sebelum mengenal Fisika lebih jauh. Atom ialah partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi sebagai bahan penyusun suatu materi. Ukurannya yang sangat kecil membuat kita tidak dapat mengamati atom secara langsung maupun dengan menggunakan alat bantu. Nah, untuk lebih jelasnya, yuks simak dan pelajari materi di bawah ini ya! Pengertian Teori Atom ModernIstilah atom berasal dari bahasa Yunani yaitu “Atomos”, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Seorang ilmuwan asal Yunani pulalah yang mencetuskan teori atom pada abad ke-4 masehi. Sosok ilmuwan itu adalah Democritus, baginya atom merupakan benda yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi. Kemudian Democritus berpendapat bahwa atom merupakan benda padat yang tidak memiliki struktur internal serta terdapat ruang kosong untuk pergerakannya. Selain itu, ia juga menjelaskan cara membedakan sifat atau material suatu atom dapat dilihat dari bentuk, massa, dan ukuran. Namun, model Democritus ini tidak terbukti dengan adanya eksperimen, sehingga bermunculanlah teori-teori atom baru berdasarkan hasil riset. Salah satunya adalah teori atom modern atau yang lebih sering disebut teori atom mekanika kuantum. Teori atom modern merupakan teori yang menyatakan bahwa atom tersusun atas partikel kecil yang disebut sub atom yaitu, neutron (n), proton (p), elektron (e), dimana neutron dan potron merupakan inti dan elektron bergerak di sekeliling inti dengan kecepatan cahaya. Adapun yang mendasari lahirnya teori atom modern adalah dualisme partikel, asas ketidakpastian Heisenberg serta persamaan Schrodinger. Model atom modern ini banyak disebut sebagai model awan elektron. Sehingga dalam penjelasannya dapat ditemukan beberapa unsur materi kimia di dalamnya. Nah, untuk lebih jelasnya kita simak penjelasan di bawah ini. Perkembangan Teori Atom Menurut AhliBerdasarkan penjelasan di atas, dapat kita simpulkan bahwa konsep atom untuk pertama kali dikembangkan oleh Democritus. Kemudian konsep tersebut mengalami perkembangan sesuai dengan situasi alam yang ada. Hal inilah yang akhirnya banyak teori yang ditawarkan oleh para ahli dalam bidang Fisika. Nah, Grameds, sebelum kita mengenal lebih dalam terkait teori atom modern menurut para ahli pencetusnya, lebih baik jika kita mempelajari perkembangan teori atom. Beberapa teori diantaranya termasuk latar belakang lahirnya teori atom modern. Berikut penjelasannya di bawah ini: 1. Teori Atom DaltonKonsep Democritus kemudian dikembangkan oleh John Dalton untuk pertama kalinya. Sesuai dengan namanya, teori ini dikenal dengan teori atom dalton. Adapun isi dari teori atom dalton adalah:
2. Teori Atom ThomsonTeori atom kedua ini merupakan bentuk perkembangan serta perbaikan dari teori sebelumnya. Pada tahun 1897, Thomson menemukan adanya partikel yang memiliki muatan negatif ada pada sebuah atom. Partikel tersebut kemudian dikenal dengan nama elektron. Teori ini lebih dikenal sebagai teori roti kismis. Hal tersebut disebabkan elektron mengelilingi atom yang bermuatan positif, layaknya roti yang dikelilingi oleh kismis. Thomson juga menjelaskan bahwa atom yang memiliki muatan positif tersebar secara merata pada tubuh atom, kemudian mengalami penetralan karena terdapat elektron-elektron di sekitarnya. 3. Teori Atom RutherfordTeori atom Rutherford dicetuskan oleh Ernest Rutherford, ia merupakan anak didik sekaligus rekan dari Thomson. Namun, ia melakukan perkembangan teori gurunya dengan dibantu oleh kedua asistennya. Pada tahun 1910, ia berhasil menemukan inti atom yang memiliki jari-jari lebih kecil dibanding dengan atom sendiri.
Setelah melakukan eksperimen panjang, ia berhasil menemukan perbedaan kejadian yang terjadi pada teori sebelumnya. Rutherford menemukan inti atom berada di dalam atom itu sendiri. Selain itu, inti atom ini bermuatan positif yang akhirnya menjadi pusat sekaligus dikelilingi oleh awan elektron bermuatan negatif. 4. Teori Atom BohrAdapun pencetus dari teori ini adalah Niels Bohr, seorang ilmuwan asal Denmark. Teori Bohr berhasil dikembangkannya setelah melakukan percobaan pada spektrum atom hidrogen. inilah yang akhirnya membuat Bohr menemukan teori layaknya peredaran planet yang mengelilingi tata surya. Adapun isi dari teori ini adalah:
Adapun asal mula adanya teori atom modern merupakan bentuk pengembangan dari teori atom yang sudah ada, yaitu teori atom Bohr. Jika Grameds masih ingat, Bohr menjelaskan bahwa elektron mengelilingi atom dengan jarak tertentu yang disebut inti atom. Namun, berbeda dengan teori atom modern yang menjelaskan inti atom tidak dapat dipastikan serta diketahui letak posisinya. Berikut penjelasan dari ketiga ahli dalam teori atom modern: 1. Louis Victor de BrogliePada tahun 1923, Broglie mencetuskan sebuah penemuannya terkait atom. Ia menjelaskan bahwa pada atom terdapat gerakan partikel seperti elektron yang mempunyai sifat gelombang. Oleh sebab itu, berlaku hukum-hukum gelombang pada teori atom modern yang ia kemukakan.
2. Werner HeinsbergSetelah penemuan Broglie, dicetuskan kembali teori baru terkait atom modern oleh Werner Heinsberg. Menurutnya kedudukan atau momentum elektron pada sebuah atom tidak dapat dipastikan secara tepat, sehingga berlaku asas ketidakpastian. Dengan kata lain, sebuah elektron yang bergerak mengelilingi inti hanya bisa ditentukan jaraknya dengan kemungkinan-kemungkinan saja bukan suatu yang mutlak. 3. Erwin SchrodingerSosok Schrodinger mulai dikenal saat pernyataannya terkait teori atom modern dikenal sebagai mekanika kuantum. Menurutnya elektron sama dengan gelombang materi, sehingga memiliki gerakan layaknya sebuah gelombang. Selain itu, ia menyatakan bahwa atom hanya bisa ditentukan daerah kemungkinan keberadaannya, ruangan tersebut dinamakan orbital. Seiring dengan berjalannya waktu, ketiga teori tersebut saling melengkapi untuk mengemukakan penjelasan terkait atom. Kemudian bermunculan ilmuwan lainnya seperti, Paul Dirac, Max Born, dan Pauli yang semakin melengkapi ketiga teori yang ada. Teori atom modern ini mencoba menjelaskan materi berskala kecil seperti elektron dalam sebuah atom yang dapat digambarkan melalui penulisan konfigurasi elektron dan diagram orbital. Contoh Teori Atom ModernBeberapa hal terkait konsep dari teori atom modern akan dijelaskan secara rinci pada berikut ini: Inti atom pada sebuah materi tersusun atas muatan positif seperti proton dan neutron. Sedangkan elektron berada di luar inti atom, bergerak mengelilingi dengan orbital tertentu yang disebut kulit atom. Orbital merupakan daerah kemungkinan ditemukannya sebuah elektron pada atom. Konsep orbital dipengaruhi oleh sifat dualisme yaitu sebagai partikel dan gelombang. Selain itu, akan terbentuk sebuah persamaan yang menyatakan gerakan partikel elektron dalam mengelilingi inti atom yang digambarkan dalam bentuk koordinat Cartesius. Kemudian persamaan ini disebut juga dengan persamaan Schrodinger. Untuk menentukan posisi dari sebuah elektron dalam garis orbital, maka persamaan Schrodinger menghasilkan bilangan-bilangan kuantum. Bilangan-bilangan kuantum tersebut yaitu, bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimut (l), dan bilangan kuantum magnetik (m). Kemudian bilangan kuantum tersebut dinyatakan dalam bentuk bilangan bulat sederhana. Berikut penjelasan terkait penghitungan bilangan kuantum:
a. Bilangan kuantum utama (n)Suatu fungsi jarak atom yang dihitung dari inti atom dengan nilai n bulat (1,2,3,4,…,n). Besarnya nilai n menunjukan dekat jauhnya elektron pada inti. Selanjutnya dalam setiap tingkat orbital membentuk sebuah kulit yang diberi lambang K, L, M, N,… dan seterusnya. Jumlah orbital pada setiap kulit sama dengan n2. b. Bilangan kuantum azimut (l)Bilangan kuantum yang satu ini dapat menentukan bentuk orbital. Selain itu, bilangan kuantum azimut sering disebut juga sebagai momentum sudut. Untuk menentukan nilai dari bilangan kuantum azimut dengan menggunakan rumus l = n-1. Oleh sebab itu, harga nilai l adalah bilang bulat mendekati n (1,2,3,…,(n-1)). c. Bilangan kuantum magnetik (m)Bilangan ini sering juga disebut sebagai bilangan kuantum orientasi, karena pengaruhnya yang dapat menunjukkan arah orbital dalam kulit. Adapun nilai dari bilangan kuantum magnetik adalah –m menuju 0 hingga +m. Misalnya nilai bilangan kuantum magnetik untuk l=1 adalah -1, 0, +1. d. Bilangan kuantum spin (s)Bilangan kuantum spin pertama kali ditemukan oleh Otto Stern dan W. Gerlach yang melakukan riset radiasi uap perak. Terdapat dua spin elektron yaitu, meniadakan dan tidak meniadakan, dengan kata lain suatu elektron memiliki medan magnet. Adapun nilai pada bilangan kuantum ini adalah +1/2 dan -1/2. 3. Konfigurasi elektron pada atom polielektron menggunakan tingkat energi orbital serta distribusi elektronPoin ketiga ini mencoba menjelaskan kelemahan dari konfigurasi atom menggunakan persamaan Schrodinger. Dimana persamaan tersebut dinlai hanya bisa mengungkap jenis atom yang memiliki elektron tunggal seperti hidrogen. Sedangkan atom dengan jumlah elektron banyak, sulit untuk diselesaikan secara perhitungan. Oleh sebab itu, untuk jenis atom dengan elektron banyak dapat diselesaikan menggunakan penjelasan sebagai berikut: a. Tingkat energi orbitalHal ini menjelaskan bahwa atom-atom polielektron yang memiliki nilai bilangan kuantum utama sama dianggap memiliki energi yang berbeda. Misalnya, oribatal 2s dan 2p. Dimana keduanya berbeda tingkat energi, 2p lebih besar dari 2s. b. Distribusi elektronKulit pada atom terdiri atas subkulit yang memiliki orbital-orbital dengan bilang kuantum utama sama. Dimana jumlah orbital pada kulit dinyatakan dengan rumus n2. Sedangkan jumlah maksimum elektron dapat menempati setiap kulit dinyatakan dalam rumus 2n2. Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom ModernAdapun teori atom modern yang kita pelajari saat ini, telah memberikan sumbangsih besar pada pengetahuan fisika. Teori atom modern atau mekanika kuantum ini juga menyempurnakan teori-teori yang ada sebelumnya. Selain itu, mekanika kuantum membuka berbagai pemahaman baru terkait pergerakan serta struktur atom. Nah, agar kita semakin paham, maka berikut adalah penjelasan terkait kelebihan serta kelemahan dari teori atom modern: 1. Kelebihan teori atom modern
2. Kelemahan teori atom modern
Bentuk Orbital AtomAdapun atom memiliki bentuk orbital yang berbeda-beda tergantung bilangan kuantum azimut. Suatu orbital atom akan berbentuk sama ketika memiliki nilai azimut dan nilai sama. Berikut uraian dari bentuk orbital: 1. Orbital sOrbital s merupakan bentuk orbital atom pertama dengan subkulit s. Bentuknya hampir mirip seperti bola, namun tidak sempurna. Pada orbital ini, elektron beredar dengan jarak yang sama terhadap inti atom. 2. Orbital pBentuk orbital yang kedua adalah p, dimana rapatan elektron terdistribusi saling berlawanan satu sama lain terhadap inti atom. Sedangkan kerapatan inti atom memiliki nilai 0. Bentuk orbital p terlihat seperti bola berpilin. Oleh sebab itu, bentuknya tidak sama dengan orbital s. Selain itu, orbital p memiliki nilai -1, 0, +1. Sehingga nilai tersebut membuat orbital p memiliki tiga macam yaitu, px, py, dan pz. 3. Orbital dOrbital d merupakan atom ketiga yang memiliki persamaan 1=2. Orbital d sendiri memiliki nilai m dengan jenis yang terdiri dari -2, -1, 0, +1, dan +2. Nilai ini kemudian membentuk orbital d dalam lima macam, empat di antaranya yaitu, dxy, dxz, dyz, dx2, y2. Keempat bentuk tersebut memiliki empat cuping yang mirip daun semanggi. Sedangkan orbital d yang terakhir atau kelima, memiliki dua cuping utama yang terletak di sumbu z pada nilai dz2. Selain itu, jenis bagian orbital yang satu ini sangatlah unik, karena terdapat bulatan di tengah layaknya donat. 4. Orbital fSelain orbital s, p, d, terdapat juga bentuk orbital terakhir yaitu f. Bentuk orbital f sendiri memiliki tujuh jenis orientasi yang berbeda-beda. Oleh sebab itu, nilai kemungkinannya dirumuskan (2l+1=7). Ketujuh bentuk tersebut dipandang sangat kompleks. Terlihat dari beberapa cuping yang ada pada sekitar orbital. Hal ini menyebabkan bentuk orbital f hanya dapat digunakan pada unsur-unsur transisi. Dimana unsur tersebut memiliki letak lebih dalam dibanding unsur lainnya. Konfigurasi Elektron Pada Atom ModernPada dasarnya teori atom modern atau mekanika kuantum membuat kita lebih dalam memahami keberadaan elektron pada sebuh atom. Sebelumnya, kita telah belajar mengenai bentuk orbital atom, nah selanjutnya kita akan mempelajari konfigurasi elektron. Definisi konfigurasi elektron sendiri merupakan penyusun elektron yang ada pada orbital kulit atom. Berikut penjelasan untuk jenis-jenis konfigurasi elektron melalui beberapa aturan yang berlaku: 1. Asas AufbauAdanya aturan aufbau menjelaskan bahwa suatu elektron menempati suatu orbital yang dimulai dari tingkatan energi paling rendah hingga tinggi. Sehingga pada penyusunannya akan terbentuk urutan tertentu. Misalnya, dengan melihat tingkat energinya akan dimulai penyusunannya dari 1s, 2s, 2p, dan seterusnya. 2. Asas Larangan PauliAsas larangan pauli menyatakan bahwa tidak ditemukan elektron pada satu atom yang memiliki empat bilangan kuantum sama. Setiap orbital hanya akan terisi oleh dua elektron. Selain itu, elektron yang mengisi orbital tersebut memiliki arah berlawanan. 3. Kaidah Hundpada kaidah hund terdapat pernyataan bahwa adanya elektron yang memiliki tingkat energi sama, terdapat elektron dengan energi terendah. Dimana konfigurasi elektron dengan energi terendah inilah yang memiliki jumlah elektron berpasangan paling banyak. Selain itu, juga memiliki arah paralel dalam spinnya. KesimpulanGrameds, seperti itulah penjelasan terkait teori atom modern. Kalian akan menjumpai materi ini pada pelajaran Fisika. Selain itu, teori atom modern juga memiliki manfaat pada kehidupan sehari-hari sehingga kita harus mempelajarinya. Pada dasarnya teori atom modern mencoba menjelaskan perkembangan teori dari sebuah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Teori ini lebih banyak membahas terkait lintasan elektron, bentuk, serta penghitungan matematik yang lebih jelas. Nah, untuk lebih jelasnya, Grameds dapat membaca berbagai buku di Gramedia. Kami percaya bahwa Gramedia akan terus menjaga semangat untuk menjadi #SahabatTanpaBatas dengan menyajikan buku-buku terbaik untuk kalian semua. Yuks, kita budayakan baca buku mulai sekarang! Cek link di bawah ini ya! Penulis: Mutiani Eka Astutik BACA JUGA:
|