Fisika Teori Atom

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. 

Struktur Atom

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.