3.    Jenis Struktur Atom

Struktur atom merujuk pada organisasi dan komponen-komponen dasar yang membentuk materi. Atom adalah unit terkecil dari unsur kimia yang masih mempertahankan sifat-sifat kimiawi unsur tersebut. Berikut adalah komponen-komponen utama dan struktur atom:

3.1.  Partikel Subatomik

Partikel subatomik terdiri atas:

3.1.1.      Proton: proton memiliki muatan positif dan terletak di inti atom. Satu proton memiliki massa sekitar 1 unit massa atom (uma).

3.1.2.      Neutron: neutron tidak memiliki muatan (netral) dan juga terletak di inti atom. Satu neutron memiliki massa sekitar 1 uma.

3.1.3.      Elektron: elektron memiliki muatan negatif dan bergerak dalam orbit di sekitar inti atom. Elektron memiliki massa yang jauh lebih kecil dibandingkan proton dan neutron.

3.2.   Inti Atom

Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang saling berinteraksi melalui gaya inti. Inti atom sangat kecil dan terletak di pusat atom. Karena muatan positif proton, interaksi antara proton-proton harus diimbangi oleh gaya nukleus yang kuat yang mempertahankan kestabilan inti.

 

3.3.   Kulit Elektron

Elektron mengorbit inti atom dalam jalur atau orbit tertentu, juga dikenal sebagai kulit elektron. Setiap kulit elektron memiliki energi yang berbeda dan mampu menampung sejumlah elektron tertentu. Kulit elektron yang lebih dekat dengan inti memiliki energi yang lebih rendah.

 

3.4.       Nomor Atom

Nomor atom suatu unsur ditentukan oleh jumlah proton di inti atom. Ini juga menentukan identitas kimia unsur tersebut. Misalnya, atom hidrogen memiliki satu proton, sehingga nomor atomnya adalah 1, sedangkan atom karbon memiliki enam proton, sehingga nomor atomnya adalah 6.

 

3.5.             Isotop

Isotop adalah variasi dari suatu unsur yang memiliki jumlah neutron yang berbeda di inti atom. Ini menyebabkan perbedaan massa isotop yang terkait dengan unsur tersebut. Misalnya, isotop hidrogen yang paling umum adalah deuterium, yang memiliki satu proton dan satu neutron di intinya, sedangkan isotop tritium memiliki satu proton dan dua neutron.

4. Jenis-Jenis Teori Struktur Atom

Terdapat beberapa model atom yang digunakan untuk menggambarkan struktur atom, termasuk model Bohr, model orbital, dan model mekanika kuantum. Model-model ini memberikan representasi visual dan matematis yang berbeda untuk menggambarkan perilaku dan distribusi elektron dalam atom.

4.1. Model Atom Dalton

John Dalton adalah ilmuwan pertama yang mengemukakan teori atom modern pada awal abad ke-19. Dalton menggambarkan atom sebagai partikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi, mirip dengan bola pejal. Meskipun model ini sederhana, Dalton berhasil menjelaskan hukum-hukum kimia dasar seperti hukum perbandingan tetap dan hukum perbandingan berganda.

 

4.2. Model Atom Thomson

Pada akhir abad ke-19, J.J. Thomson menemukan elektron dan mengusulkan model atom “plum pudding”. Dalam model ini, atom dianggap sebagai bola bermuatan positif dengan elektron-elektron tersebar di dalamnya seperti kismis dalam puding. Model ini menunjukkan bahwa atom dapat dibagi lagi menjadi partikel yang lebih kecil.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    

                                                Gambar 2 Model Atom Thomson

 

4.3. Model Atom Rutherford

Ernest Rutherford, melalui percobaan hamburan partikel alfa, menemukan bahwa sebagian besar massa atom terkonsentrasi di inti yang sangat kecil dan bermuatan positif, sementara elektron bergerak mengelilingi inti. Model Rutherford memperkenalkan konsep inti atom yang kompak dan elektron yang bergerak dalam ruang kosong.

 

                                     

 

Gambar 3 Model Atom Rutherford

Adanya partikel yang dipantulkan itu sangat mengejutkan Rutherford. Oleh karena itu, Rutherford menyimpulkan bahwa partikel alfa pasti menabrak sesuatu yang padat dalam atom. Berdasarkan hasil percobaannya itu, Rutherford mengajukan teori atom. Menurut Rutherford, massa atom bermuatan positif dan terkonsentrasi pada bagian pusat atom. Bagian itu disebut inti atom. Dengan kata lain, inti atom adalah bagian kecil dari atom yang pejal dan bermuatan positif.

            Secara sederhana, teori atom Rutherford dapat dijelaskan sebagai berikut.

a.    Sebagian besar atom terdiri atas ruang hampa. Hal itu didasarkan pada hasil eksperimennya, yaitu sebagian besar partikel alfa diteruskan ketika dilewatkan pada lempeng emas tipis.

b.    Partikel yang mengalami pembelokan adalah partikel alfa yang mendekati inti atom. Hal itu disebabkan keduanya bermuatan positif.

c.    Partikel yang dipantulkan adalah partikel alfa yang menabrak inti atom.

Karena tiap atom bermuatan netral, muatan positif pada inti atom harus diimbangi oleh muatan negatif. Muatan negatif disebut elektron. Nama elektron merupakan hasil eksperimen yang dilakukan oleh Thomson pada tahun 1897. Elektron beredar mengelilingi inti atom pada jarak yang relatif jauh. Jarak inti atom dengan garis edar elektron paling luar disebut jari-jari atom.  Jari-jari atom jauh lebih besar daripada jari-jari intinya. Besar jari-jari atom ±10^-8 cm, sendangkan jari-jari inti atom ± 10^-13 cm

            Dengan ditemukannya inti atom, gugurlah teori atom Thomson. Menurut teori atom Rutherford, atom terdiri atas inti atom bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif. Sebagian atom terdiri atas ruang kosong dan massanya terpusat pada inti. Jumlah muatan positif sama dengan muatan negatif karena atom bersifat netral.

            Sebagaimana teori sebelumnya, teori atom Rutherford juga tidak mampu menjelaskan gejala alam, terutama penjelasan mengenai elektron yang tetap pada orbitnya. Padahal, menurut Maxwell suatu partikel yang bermuatan dan bergerak melingkar akan memancarkan energi dalam bentuk radiasi. Jika teori atom Rutherford benar, suatu saat elektron akan jatuh ke inti. Dengan kata lain, kedudukan elektron menurut teori atom Rutherford tidak stabil. Hal itu bertentangan dengan kenyataan. Kenyataannya, atom bersifat stabil.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sejarah Teori Atom               Teori atom tidak ditemukan dalam satu waktu, tetapi memerlukan waktu yang lama dan usaha tak kenal lelah. Berikut ini diberikan urutan sejarah penemuan teori atom. Setelah membaca sejarah ini, Anda akan tahu bahwa untuk meraih cita-cita diperlukan kerja keras dan waktu yang tidak sebentar. 1801 Young mendemonstrasikan sifat-sifat gelombang cahaya. 1888 Hertz menemukan panjang gelombang radio yang dihasilkan oleh muatan listrik yang dipercepat. Hal ini mengindikasikan bahwa cahaya adalah radiasi elektromagnetik. 1900 Rayleigh dan Jeans berusaha menghitung energi distribusi untuk radiasi benda hitam, tetapi persamaan yang mereka hasilkan menimbulkan “bencana ultraviolet” (dipelajari di Fisika). 1905 Einstein beranggapan bahwa gelombang cahaya juga menunjukkan perilaku seperti partikel. Partikel cahaya itu disebut foton dan memiliki energi sebesar hv. (Nama foton diabaikan  sampai tahun 1926). 1909 Rutherford, Geiger, dan Marsden menunjukkan bahwa ketika partikel α ditembakkan pada lempengan emas tipis, sebagian kecil dipantulkan. Rutherford berpendapat bahwa atom mengandung inti kecil bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif. 1911 Rutherford mengusulkan bahwa atom terdiri atas inti bermuatan positif dikelilingi oleh elektron yang bergerak pada orbit berbentuk lingkaran. Model ini cacat karena orbit akan jatuh akibat elektron tertarik ke inti. 1913 Bohr mengusulkan model atom hidrogen, yaitu elektron bergerak mengelilingi inti dalam orbit dengan tingkat energi tertentu. Orbit dimungkinkan lebih dari satu dan masing-masing orbit memiliki energi tertentu. 1924 De Broglie beranggapan bahwa semua partikel, termasuk elektron, menunjukkan sifat-sifat partikel sekaligus gelombang. Hal ini dikenal sebagai dualisme gelombang-partikel. 1926 Persamaan gelombang Schrodinger diperkenalkan. 1927 Davission dan Germer mencoba menguji teori De Brolie. 1927 Heisenberg berpendapat bahwa adanya dualisme gelombang-partikel menyebabkan tidak mungkin menentukan secara simultan (serentak) posisi suatu partikel mikroskopik, termasuk elektron. Pernyataan ini dikenal dengan prinsip ketidakpastian.

Fokus: Penemuan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4. Model Atom Bohr

Niels Bohr mengembangkan model atom yang menggabungkan konsep kuantum. Menurut model Bohr, elektron bergerak pada orbit tertentu di sekitar inti tanpa memancarkan energi, namun dapat berpindah antar orbit dengan menyerap atau memancarkan foton. Model ini membantu menjelaskan spektrum garis atom hidrogen.

Berdasarkan teori atom Rutherford dan teori kuantum Planck, Bohr mengajukan postulat tentang model atom sebagai berikut.

a.    Elektron-elektron pada atom mengelilingi inti pada lintasan tertentu yang disebut lintasan stasioner. Pada lintasan ini, elektron tidak menyerap atau melepaskan energi dan elektron mempunyai sudut yang besarnya merupakan kelipatan dari  .

b.    Elektron akan melepaskan energi (berupa foton) jika elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah (dari lintasan luar kelintasan dalam) dan elektron akan menyerap energi ketika berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi (dari lintasan dalam kelintasan luar).

 

  

                                                            

                                                            Gambar 4 Model Atom Bohr

 

4.5. Model Mekanika Kuantum

Model mekanika kuantum adalah model atom paling moderen yang menggantikan orbit dengan orbital, yaitu daerah di mana kemungkinan menemukan elektron paling tinggi. Model ini didasarkan pada prinsip ketidakpastian Heisenberg dan fungsi gelombang Schrödinger, memberikan gambaran yang lebih akurat tentang perilaku elektron dalam atom.