Penemu Atom dan Sejarah Perkembangan Atom
Penemu Atom dan Sejarah Perkembangan
Atom - Pemikiran ke arah penemu atom dan
inti atom telah berkembang di setiap peradaban sejak manusia mengenal tulisan
atau yang lebih dikenal sebagai zaman permulaan sejarah. Manusia telah
menyadari bahwa disamping alam makrokosmos, terdapat pula alam mikrokosmos yang
berukuran sangat kecil.
Penemu Atom
Pertanyaan paling menarik dan terus
berkembang sepanjang sejarah dari penemu atom adalah apa yang akan
terjadi apabila kita terus membelah suatu benda atau materi. Adakah sebuah
partikel dasar (elementer) yang berukuran paling kecil dimana partikel atau
materi lain pun tersusun atas partikel elementer tersebut. Dari banyak literatur
yang dapat kita peroleh sekarang ini, yang paling menarik adalah perkembangan
teori tentang atom sebagai sebuah partikel terkecil dari suatu unsur.
Konsep atom pertama kali dikenal melalui
literatur Yunani kuno dengan nama atomos yang artinya tidak dapat dibagi-bagi
lagi. Pendapat para filsuf Yunani tentang atom pada dasarnya dapat
dikategorikan dalam dua kelompok. Anaxagoras, Leucippos dan Democritus pada
sekitar abad ke-lima sebelum masehi berpendapat bahwa pembagian suatu benda
bersifat diskontinu atau tidak dapat berlangsung terus-menerus.
Sementara itu, Aristoteles sekitar abad
ke-empat sebelum masehi mengusulkan bahwa pembagian materi akan bersifat
kontinu yang artinya dapat dilakukan secara terus-menerus. Tidak terdapat
perbedaan penafsiran antara dua kelompok filsuf ini dalam mengartikan kata
atomos, keduanya sepakat bahwa atomos berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Hanya saja terdapat perbedaan mengenai penting-tidaknya konsep atomos
dipergunakan dalam mempelajari suatu materi.
Kita tidak mendapatkan penjelasan
konkrit tentang konsep atom dalam literatur Yunani, namun demikian dengan
mengunakan cara pandang modern, atom dapat diartikan sebagai entitas materi
paling mendasar yang lengkap sebagai suatu unit satuan materi yang secara
alamiah tersedia di alam.
Sejarah Perkembangan Atom dari Beberapa
Ilmuan Terkemuka setelah Para Penemu Atom
1. John Dalton
John Dalton adalah seorang ilmuwan
Inggris pada abad pertengahan menggunakan konsep atom untuk menjelaskan
reaksi-reaksi kimia. Menurutnya, reaksi kimia terjadi akibat penggabungan
dan pemisahan atomatom. Jumlah atom-atom yang terlibat dalam reaksi kimia
adalah tertentu dan persenyawaan serta pemisahan atom-atom tersebut memenuhi
hukum perbandingan tertentu yang tetap.
Hukum perbandingan tetap ini mengisyaratkan
adanya hukum lain yang lebih mendasar yaitu hukum kekekalan massa; bahwa massa
tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan melalui reaksi kimia.
Ekivalensi massa-energi pada waktu itu belum dikenal. Energi yang dihasilkan
dalam reaksi-reaksi kimia berasal dari pemutusan ikatan antar atom. Konsep atom
sangat luas dipergunakan untuk menjelaskan reaksi-reaksi kimia tanpa adanya
pengetahuan sedikitpun tentang atom itu sendiri.
Teori Atom Dalton
Dalton memberikan penjelasan mengenai atom
sebagai berikut:
- Semua zat yang terdiri dari partikel yang ukurannya sangat kecil di
namakan sebagai atom.
- Atom merupakan suatu partikel yang sudah tidak dapat di bagi atau
di uraikan lagi.
- Atom tidak dapat untuk di musnahkan dan tidak dapat pula untuk di ciptakan
atau di buat.
- Atom yang ada di dalam suatu unsur memiliki identik di dalam
ukuran, bentuk, dan juga sifat yang dimiliki lainnya.
- Atom yang ada di dalam suatu unsur yang berbeda di dalamnya
memiliki sifat yang berbeda juga.
- Atom-atom yang ada di dalam senyawa tersebut akan bergabung dan
membentuk bilangan bulat kecil
2. J.J. Thompson
J.J. Thompson, pada pertengahan abad 19
atau tepatnya pada tahun 1858, J. J. Thompson melakukan percobaan dengan
menggunakan tabung lucutan yang menghasilkan sinar katoda. Sinar ini
ternyata bermuatan listrik karena dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun
medan magnet. Jenis muatan sinar katoda ini adalah negatif yang selanjutnya
disebut sebagai elektron.
Thompson memperkirakan bahwa elektron
ini sebagai partikel elementer penyusun atom. Elektron merupakan partikel sub
atomik pertama yang dikenal manusia. Berdasarkan penemuan ini, Thompson
mengajukan sebuah model atom untuk menjelaskan hasil-hasil eksperimen
maupun prediksi teoritis yang muncul saat itu dengan nama model kue kismis.
Atom dipandang sebagai sebuah bola bermuatan positif yang dinetralisir oleh
elektron-elektron yang tersebar merata di seluruh volume bola.
Pada saat yang hampir bersamaan dengan
penemuan elektron oleh Thompson, Antoine-Henri Becquerel tahun 1896 menemukan
gejala radioaktivitas alamiah pada unsur radium. Materi-materi yang dipancarkan
unsur tersebut berhasil diidentifikasi sebagai sebuah gelombang elektromagnetik
(sinar), elektron (sinar ) dan partikel (atom inti helium). Penemuan
radioaktivitas radium ini seolah-olah memperkuat ide Thompson tentang model
atom yang diajukannya.
3. 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 kesiMpulan 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.
4. Neils Bohr
Pada tahun 1912, ketika Neils Bohr
(1885-1962) menjadi mahasiswanya Rutherford di Manchester of University. Bohr
mengetahui bahwa model orbital ini, meskipun sangat menarik, bukan tidak
terkoreksi sama sekali, karena tidak dapat menjelaskan, seperti misalnya,
mengapa seluruh atom hidrogen mempunyai sifat kimia yang identik.
Berdasarkan fisika klasik, elektron
tidak dapat berada dalam orbit dalam berbagai radius, dan akibatnya ada
kekontinuan tingkat energi dari elektron. Sekalipun demikian, hidrogen berjalan
sebelum semua atom-atomnya mempnyai energi yang sama. Lebih jauh lagi, bahkan
jika elektron dari masing-masing atom bermula dari sebuah orbit yang stabil
khususnya, pada saat itu orbitnya akan berubah karena terjadi tumbukan diantara
atom-atom.
5. Model Atom Mekanika Kuantum
Meskipun model atom Bohr dengan sukses
menjelaskan tentang atom dan dapat memeriksa prediksi dari spektrum radiasi
emisi dari atom hidrogen, namun model ini tidak dapat menjelaskan model atom
untuk atom berelektron banyak. Sehingga diperlukan sebuah model baru yang dapat
menjelaskan masalah ini. Model ini didasarkan pada sebuah prinsip atau cara
pandang yang sama sekali berbeda dari cara pandang yang biasanya. Prinsip ini
dikenal dengan Prinsip Mekanika Kuantum, yang mempunyai ciri diantaranya:
- Adanya
kuantisasi besaran-besaran fisika.
- Sifat
dualisme gelombang – partikel.
- Ketidakpastian
Heisenberg.