STRUKTUR ATOM
Atom adalah partikel terkecil penyusun materi. Atom terdiri atas beberapa partikel dasar, yaitu elektron, proton, dan neutron. Adanya partikel-partikel inilah yang menyebabkan atom mempunyai sifat listrik, sebab elektron bermuatan negatif, proton bermuatan positif, dan neutron tidak bermuatan. Atom unsur yang satu berbeda dengan atom unsur yang lain disebabkan adanya perbedaan susunan partikel subatom yang menyusunnya.
a.Elektron
Tahun 1838, Michael Faraday mengemukakan bahwa atom memupnyai muatan listrik. Atom-atom gas hanya dapat menghantarkan listrik dan menyala terang pada tekanan rendah dan tegangan tinggi. Tahun 1858, Heinrich Geissler dan Julius Plucker membuat percobaan dengan mengunakan dua plat logam. Plat yang bermuatan positif disebut anode dan plat yang bermuatan negatif disebut katode. Kedua plat kemudian ditempatkan dalam tabung gelas yang dihampakan, dimana kemudian kedalamnya dimasukkan gas bertekanan rendah. Ketika dihubungkan dengan listrik tegangan tinggi, maka timbullah pancaran sinar dari katodemenuju anode. Sinar itulah yang disebut sinar katode.
Pada tahun 1891, George J. Stoney menamakan partikel sinar katode dengan nama elektron. Selanjutnya pada tahun 1897, Joseph John Thomson mengganti katode yang digunakan Geissler dan Plucker dengan berbagaimacam logam yang ternyata menghasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa memang betul bahwa elektron merupakan partikel penyusun atom. J.J Thomson juga berhasil menemukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron yaitu C g-1. Hasil eksperimen Thomson ditindaklanjuti oleh Robert Andrew Millikan pada tahun 1908 yang dikenal dengan Model Percobaan Tetes Minyak Millikan, yang berhasil menemukan muatan elektron yaitu sebesar 1,6.10-19 Coulumb.
Berdasarkan ekperimen tersebut di atas, maka massa elektron (m) dapat ditentukan.
Massa elektron (m) = 9,11.10-28 g
Dari beberapa percobaan yang dilakukan diketahui beberapa sifat sinar katode yaitu sebagai berikut :
1.Dipancarkan oleh plat bermuatan negatif dalam tabung hampa apabila dilewati listrik bertegangan tinggi.
2.Berjalan dalam garis lurus
3.Dapat memendarkan berbagai jenis zat termasuk gelas
4.Bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet
5.Memiliki sifat cahaya dan sifat materi
6.Tidak tergantung pada jenis gas dan jenis elektrode.
a.Proton
Tahun 1886, Eugene Goldstein membuat percobaan yang sama seperti yang dilakukan J.J Thomson, tetapi dengan memberi lubang pada katode dan mengisi tabung dengan gas hidrogen. Dari percobaan ini didapat sinar yang diteruskan merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif (dalam medan listrik dibelokkan ke kutub negatif) yang disebut sinar anode. Sinar anode yang bermuatan positif ini selanjutnya disebut proton.
Massa proton (m) = 1,6726.10-24 g
Beberapa sifat sinar anode yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :
1) Dibelokkan dalam medan listrik dan medan magnet
2) Merupakan radiasi partikel
3) Bermuatan positif
4) Bergantung pada jenis gas dalam tabung
b.Neutron
Tahun 1932, James Chadwick melakukan ekperimen/percobaan dengan menembakkan partikel alfa (a) pada lempeng berilium (Be), ternyata setelah ditembakkan dengan partikel tersebut, berilium memancarkan suatu partikel yang berdaya tembus besar dan tidak dipengaruhi oleh medan listrik, hal ini membuktikan bahwa ada partikel inti yang massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan sehingga partile itu ia beri nama sebagai neutron. Proton dan elektron adalah partikel penyusun inti atom yang dikenal dengan istilah nukleon.
Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Demikian pula sekumpulan atom dapat berikatan satu sama lainnya membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan merupakan ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.
Model atom yang dikemukakan oleh Joseph John Thompson mempunyai banyak kelemahan, demikian pula dengan model atom yang dikemukakan oleh Ernest Rutherford. Model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan alasan mengapa elektron tidak dapat jatuh kedalam inti. Fisika klasik menyatakan bahwa apabila terdapat suatu partikel bermuatan yang bergerak menurut lintsan lengkung maka energinya akan hilang dalam bentuk radiasi. Pernyataan fisika klasik ini menjadi persoalan bagi model atom yang dikemukakan oleh Rutherford karena jika elektron bergerak mengelilingi inti, maka elektron akan kehilangan energinya dan energi kinetik elektron akan terus berkurang. Gaya tarik inti atom terhadap elektron akan menjadi lebih besar daripada gaya sentrifugal lintasan elektron dan menyebabkan lintasan menjadi spiral dan akhirnya elektron jatuh kedalam inti atom. Apabila elektron jatuh kedalam inti atom, maka atom menjadi tak stabil. Hal ini bententangan dengan pernyataan umum bahwa atom stabil.
Lintasan spiral electron
Spektrum garis
Menurut Max Planck radiasi elektromagnetik bersifat diskontinyu atau dalam bentuk kuanta. Diskontinyuitas radiasi elektromagnetik dikuatkan oleh efek fotolistrik yang dikembangkan oleh Albert Einstein. Sedangkan kuantisasi/kuanta energi digunakan oleh Niels Bohr dalam momentum sudut elektron untuk pengembangan teorinya tentang atom hidrogen.
Apabila berkas cahaya polikromatis seperti lampu listrik dan sinar matahari dilewatkan melalui prisma maka akan diperoleh spektrum kontinyu yang terdiri dari berbagai warna penyusunnya. Spektrum garis dihasilkan apabila sumber cahaya polikromatik seperti lampu listrik dan sinar matahari diganti oleh busur listrik berisi gas hidrogen maka akan dihasilkan spektrum yang tidak kontinyu. Spektrum yang tidak kontinyu berupa sederetan garis berwarna yang disebut spektrum garis tak kontinyu. Spektrum garis didapat dengan cara sebagai berikut:
Zat yang diselidiki spektrumnya diuapkan pada temperatur tinggi
Uap yang terbentuk diletakkan diantara dua elektroda grafit
Listrik bertegangan tinggi dialirkan melalui elektroda grafit
Spektrum garis yang paling sederhana adalah spektrum garis atom hidrogen. Balmer melakukan penelitian sehingga didapatkan deret Balmer untuk atom hidrogen.
Spektrum cahaya polikromatik
Spektrum garis
Deret Balmer untuk atom hidrogen
Teori Bohr
Seperti telah diketahui bahwa menurut Max Planck radiasi elektromagnetik bersifat diskontinyu atau dalam bentuk kuanta. Max Planck menurunkan persamaan untuk pernyataan tersebut sebagai berikut:
Pernyataan tersebut bertentangan dengan pandangan fisika klasik yang mengemukakan bahwa energi bersifat kontinyu. Untuk mengatasi perbedaan tersebut, Niels Bohr melakukan penelitian dan mencoba menjelaskan dengan pendekatan pemecahan spektrum garis hidrogen. Bohr menggunakan pendekatan Max Planck untuk menjelaskan spektrum garis hidrogen.
Beberapa hasil penelitian Bohr diantara adalah
Elektron mengorbit pada lintasan tertentu dan dengan tingkat energi tertentu
Lintasan orbit elektron berbentuk lingkaran dan disebut kulit
Momentum sudut elektron yang mengorbit berharga kelipatan . Setiap elektron yang mengorbit mempunyai momentum sudut sebesar yang merupakan bilangan bulat positif dan disebut sebagai bilangan kuantum utama.
Model Atom Bohr
Apabila elektron berpindah dari tingkat energi rendah menuju tingkat energi tinggi maka energi akan diserap untuk melakukan proses tersebut. Elektron yang berpindah dari tingkat energi rendah menuju tingkat energi yang lebih tinggi menyebabkan elektron tereksitasi. Akan tetapi keadaan elektron tereksitasi ini tidak stabil sehingga elektron kembali dari tingkta energi tinggi menuju tingkat energi rendah yang disertai pelepasan energi dalam bentuk radiasi.
Teori Bohr berhasil menjelaskan spektrum garis atom hidrogen dan ion-ion berelektron tunggal seperti 2He+ dan 3Li2+. Akan tetapi teori Bohr juga masih menunjukkan kelemahan yaitu tidak mampu menjelaskan spektrum garis atom berelektron banyak dan sifat spektrum garis dalam medan magnet serta tidak dapa menjelaskan garis-garis halus spektrum garis atom hidrogen.
Proses eksitasi dan emisi
0 komentar:
Posting Komentar