STRUKTUR ATOM
Atom merupakan partikel paling kecil yang masih mempunyai sifat unsur. Menurut para ahli fisika, jari-jari suatu atom sekitar 3 – 15 nm (1 nm = 10-9 meter). Sampai sekarang belum ada alat yang dapat memperbesar atom sehingga dapat diamati secara jelas. Walaupun atom tidak dapat dilihat dengan jelas, para ahli dapat membuat perkiraan gambaran mengenai atom berdasarkan data eksperimen dan kajian teoretis yang dilakukannya. Perkiraan tentang gambaran atom tersebut dinamakan model atom. Itulah sebabnya mengapa model atom telah beberapa kali mengalami perubahan sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan.
Gambar 1.1
John Dalton (1766-1844)
Sumber: Brown & LeMay, 1977
Teori atom pertama kali dikemukakan oleh John Dalton pada tahun 1803, yaitu atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Kemudian
diketahui bahwa atom ternyata terdiri atas partikelpartikel yang lebih kecil lagi yaitu proton, elektron, dan neutron. Partikel penyusun atom itu disebut partikel subatom atau partikel dasar atom. Proton merupakan partikel subatom yang bermuatan positif, ditemukan oleh Eugen Goldstein pada tahun 1886. Elektron merupakan partikel subatom yang bermuatan negatif, ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Neutron merupakan partikel subatom yang tidak bermuatan, ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Model atom terus berkembang mulai dari model atom Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, sampai dengan model atom modern yang kita gunakan sekarang.
A.PARTIKEL PENYUSUN ATOM
Apabila penggaris plastik digosok-gosokkan pada rambut kering, penggaris tersebut dapat menarik potongan kecil kertas. Peristiwa tersebut membuktikan bahwa penggaris memiliki sifat listrik, karena penggaris merupakan materi yang tersusun atas atom-atom. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa atom memiliki sifat listrik. Penyelidikan tentang sifat kelistrikan suatu atom dilakukan selama bertahun-tahun oleh beberapa ahli di antaranya J.J. Thompson, Eugen Goldstein, Rutherford, dan Bathe & Becker.
Kata Kunci
• Elektron
• Anode
• Katode
• Inti atom
1. elektron
Elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookes. Kemudian J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode ini merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan di antara katode dan anode.
Sifat sinar katode, antara lain:
1. merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode;
2. merupakan radiasi partikel sehingga terbukti dapat memutar baling-baling;
3. bermuatan listrik negatif sehingga dibelokkan ke kutub listrik positif;
4. dapat memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas.
Gambar 1.3 Tabung sinar katode.
Percobaan Thomson untuk menentukan harga em (Brown & LeMay, 1977)
Dari hasil percobaan tersebut, J.J. Thomson menyatakan bahwa sinar katode
merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut
elektron.
J.J. Thomson berhasil menentukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron (e/m) sebesar 1,76 × 108 C/g. Kemudian pada tahun 1909, Robert Millikan dari Universitas Chicago, berhasil menentukan besarnya muatan 1 elektron sebesar 1,6 × 10_19 C. Dengan demikian, maka harga massa 1 elektron dapat ditentukan dari harga perbandingan muatan dengan massa elektron (e/m). Nilai e/m = 1,76 x 108 C/g, maka
Massa 1 elektron =198
1,6 10 C
1,76 10 C/ g = 9,11 x 10_28 g = 11836 sma
Setelah penemuan elektron, maka model atom Dalton tidak dapat diterima lagi. Menurut J.J. Thomson, atom merupakan partikel yang bersifat netral. Karena electron bermuatan negatif maka harus ada partikel lain yang dapat menetralkan muatan
negatif tersebut yaitu partikel yang bermuatan positif. Dari penemuannya tersebut, J.J. Thomson mengemukakan
teori atomnya yang dikenal dengan teori atom Thomson, yaitu:
Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif.
Gambar 1.4
Model Atom Thomson
sumber: koleksi penulis
Karena tersebarnya elektron-elektron di dalam atom bagaikan kismis, sehingga
disebut juga model atom roti kismis.
2.INTI ATOM
A.PROTON
Dengan ditemukannya elektron oleh Thomson, para ahli semakin yakin bahwa
atom tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil. Pada tahun 1886, Eugen Goldstein
memodifikasi tabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodenya dan gas yang
berada di belakang lempeng katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukkan
adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode.
Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif.
Sifat sinar anode, antara lain:
1. merupakan radiasi partikel sehingga dapat memutar baling-baling;
2. dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negatif, jadi merupakan radiasi bermuatan positif;
3. partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung.
Partikel terkecil diperoleh dari gas hidrogen. Partikel ini kemudian disebut proton.
Massa 1 proton = 1 sma = 1,66 × 10-24 gram Muatan 1 proton = +1 = 1,6 × 10-19 C
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford bersama dua orang asistennya, yaitu Hans
Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui
kedudukan partikel-partikel di dalam atom. Percobaan mereka dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas.
Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa partikel yang ditembakkan
pada lempeng logam emas yang tipis, sebagian besar diteruskan, dan ada sebagian
kecil yang dibelokan bahkan ada juga beberapa di antaranya yang dipantulkan. Hal
tersebut sangat mengejutkan bagi Rutherford. Penemuan ini menyebabkan gugurnya
teori atom Thomson. Partikel yang terpantul tersebut diperkirakan telah menabrak
sesuatu yang padat di dalam atom. Dengan demikian atom tersebut tidak bersifat
homogen seperti digambarkan oleh Thomson. Bahkan menurut pengamatan Marsden, diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel akan membelok dengan sudut 90o bahkan lebih.
Gambar 1.5 Percobaan Rutherford. Penembakan lempeng logam tipis Emas dengan sinar
Sumber: Brown & LeMay, 1977
Berdasarkan gejala-gejala tersebut, diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:
1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel diteruskan.
Berarti, sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong.
2. Partikel yang mengalami pembelokan ialah partikel yang mendekati inti atom.
Hal tersebut disebabkan keduanya bermuatan positif.
3. Partikel yang dipantulkan ialah partikel yang tepat menabrak inti atom.
Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atomnya yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang
sangat kecil dan bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron ynag mengelilingi inti, sehingga atom bersifat netral. Rutherford juga menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi untuk mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling menolak. Dari percobaan tersebut, Rutherford dapat memperkirakan jari-jari atom kira-kira 10–8cm dan jari-jari inti kira-kira 10–13cm.
b.NEUTRON
Pada tahun 1930, W. Bothe dan H. Becker melakukan percobaan yang lain,
yaitu menembaki inti atom berilium dengan partikel dan mereka menemukan suatu radiasi partikel yang mempunyai daya tembus yang besar. Kemudian pada tahun 1932,
James Chadwick membuktikan bahwa radiasi tersebut terdiri atas partikel netral yang
massanya hampir sama dengan massa proton. Karena partikel tersebut bersifat netral,
maka dinamai neutron. Percobaan-percobaan selanjutnya membuktikan bahwa neutron
juga merupakan partikel penyusun inti.
B. NOMOR ATOM DAN NOMOR MASSA
Semua inti atom terdiri atas proton dan neutron. Kedua partikel penyusun inti ini disebut nukleon. Atom-atom suatu unsur mempunyai jumlah proton yang berbeda dengan atom unsur lain. Jumlah proton ini disebut nomor atom. Karena hanya proton yang merupakan partikel bermuatan di dalam inti, maka jumlah proton juga menyatakan muatan inti. Susunan suatu inti dinyatakan dengan notasi sebagaiberikut:
Dengan:
X = tanda atom unsur
Z = nomor atom = jumlah proton (p) dalam inti atom
A = nomor massa = jumlah proton (p) + jumlah neutron (n)
Sebagaimana kita ketahui, suatu atom dikatakan netral jika jumlah elektron sama
dengan jumlah proton. Perlu kita ketahui juga bahwa suatu atom dapat menerima (menyerap) atau melepaskan elektron. Jika atom menerima 1 elektron, maka atom tersebut kelebihan muatan negatif sebanyak 1 atom dan disebut bermuatan –1.
Sebaliknya jika atom tersebut melepaskan 1 elektron, maka akan kekurangan muatan
negatif sebanyak 1 atom atau kelebihan muatan positif sebanyak 1 atom dan disebut
bermuatan +1, dan seterusnya.
C. ISOTOP, ISOBAR, DAN ISOTON
Atom-atom suatu unsur dapat memiliki nomor massa atom yang berbeda, karena jumlah neutron dalam atom tersebut berbeda. Selain itu juga atom-atom yang berbeda dapat memiliki nomor massa dan jumlah neutron yang sama.
• Isotop
• Isobar
• Isoton
Kata Kunci
1. isotop
Isotop adalah atom-atom yang mempunyai nomor atom yang sama, tetapi massa
atomnya berbeda. Nomor atom merupakan identitas dari atom, sehingga setiap atom yang mempunyai nomor atom yang sama maka unsurnya pun sama.
2. Isobar
sobar adalah atom-atom yang mempunyai nomor atom yang berbeda tetapi massa atomnya sama.
3. Isoton
Isoton adalah atom-atom yang mempunyai jumlah neutron yang sama dari unsurunsur
yang berbeda.
