1. Teori Atom John Dalton
Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan
pendapatnaya 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:
Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat
dibagi lagi
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur
memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan
bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom
oksigen
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:
Kelemahan:
Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan
daya hantar arus listrik.
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 atomini 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
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:
Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa
diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom
emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan
positif.
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 beriukut:
Kelemahan:
Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti
atom.
4. Teori Atom Bohr
ada 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:
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.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron
tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun
diserap.
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.
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:
Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom
berelektron banyak.
5. Teori Atom Modern
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger
(1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg
mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian
yaitu “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”.
Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk
mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital
dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan
untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya
elektron dalam tiga dimensi.
Persamaan Schrodinger
X,y dan z = posisi dalam
tiga dimensi
Y
= fungsi gelombang
M = Massa
Ђ = h/2p dimana h = konstanta
plank dan p = 3,14
E = energy total
V = energy potensial.
Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom
modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti
terlihat pada gambar berikut ini.
Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian
elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan
tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa
sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa
sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya
sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.
Ciri khas model atom mekanika gelombang
Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya
(orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian
kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi
darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu
dalam suatu atom)
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga
bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan
kuantum tersebut)
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr
bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar
ditemukannya elektron.