Struktur Atom Menurut Model Thomson
Model atom Thomson adalah suatu teori yang dikemukakan oleh J.J Thomson yang menyatakan bahwa atom terdiri dari elektron yang tersebar dalam massa positif secara homogen. Setiap elektron akan saling menolak dan berputar mengelilingi inti atom yang berisi protom dan netron.
Seiring berkembangnya zaman, banyak kelemahan yang ditemukan pada model atom Thomson. Pertama, model ini tidak mampu menjelaskan keberadaan partikel subatomik yang lebih kecil dari elektron. Kedua, model ini tidak dapat menjelaskan muatan positif yang terdapat di dalam inti atom. Ketiga, sistem periodik unsur yang diusulkan oleh Mendeleev menggunakan massa atom sebagai dasarnya, tidak dapat diterangkan oleh model atom Thomson.
Dalam model atom Thomson, elektron merupakan partikel yang sangat kecil dan sangat mudah untuk diionisasi dari atom. Hal ini dapat dijelaskan melalui eksperimen sinar katode yang dilakukan oleh Thomson. Eksperimen sinar katode adalah eksperimen yang dilakukan dalam tabung sinar katode yang diisi dengan gas pada tekanan rendah. Ketika arus listrik diterapkan pada tabung tersebut, terdapat sinar yang dihasilkan dari anoda dan menuju ke katoda. Sinar yang dihasilkan tersebut merupakan partikel bermuatan negatif yang disebut dengan elektron.
Model atom Thomson juga memperlihatkan bahwa setiap atom harus bersifat netral, hal ini didukung dengan beberapa percobaan yang dilakukan oleh ahli fisika seperti Rutherford. Namun, kelemahan pada model ini terletak pada keberadaan muatan positif yang terdapat di dalam inti atom. Model atom Thomson sendiri tidak menjelaskan hal tersebut. Oleh karena itu, kemudian muncul model atom Rutherford yang menyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang berisi proton yang memiliki muatan positif dan elektron yang berputar pada inti tersebut.
Selain itu, model atom Thomson juga tidak dapat menjelaskan sistem periodik unsur yang diusulkan oleh Mendeleev menggunakan massa atom sebagai dasarnya. Hal ini disebabkan oleh muatan positif yang terdapat di dalam inti atom. Oleh karena itu, kemudian muncul model atom Bohr yang menyatakan bahwa elektron hanya dapat berada pada orbital tertentu pada suatu tingkat energi tertentu.
Dengan adanya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, model atom Thomson telah mengalami banyak revisi sehingga menjadi model atom yang lebih baik. Model atom Thomson yang sederhana ini menjadi dasar bagi perkembangan ilmu pengetahuan di bidang fisika dan kimia. Memahami model atom Thomson dapat membantu kita memahami dasar-dasar fisika dan kimia dengan lebih baik.
Kelemahan Model Atom Thomson
Model Atom Thomson adalah model atom pertama yang diperkenalkan oleh fisikawan J.J. Thomson pada tahun 1904. Meskipun model ini memiliki kelebihan, tetapi juga memiliki beberapa kelemahan yang tidak dapat dijelaskan dengan benar.
1. Atom Bersifat Stabil
Model Atom Thomson mengakui bahwa atom bersifat stabil, tetapi ia tidak dapat menjelaskan secara rinci mengapa atom bersifat stabil. Karena Model Atom Thomson menggambarkan atom sebagai bola positif dengan elektron yang tersebar di dalamnya, sehingga ini tidak dapat menjelaskan mengapa atom tidak meledak atau hancur.
2. Tidak Dapat Menjelaskan Spektrum Atom Hidrogen
Model Atom Thomson tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen. Spektrum atom hidrogen adalah dokumen yang berisi spektrum cahaya yang dihasilkan oleh atom hidrogen ketika diberi energi. Dalam spektrum ini, terdapat garis spektrum yang merupakan hasil dari energi yang diberikan kepada atom hidrogen.
Hal ini menjadi masalah besar karena salah satu tujuan fisika atom adalah untuk dapat menjelaskan spektrum atom dengan benar. Jika model atom yang dikemukakan tidak mampu menjelaskan spektrum atom, maka model tersebut sudah pasti memiliki kelemahan.
3. Tidak Ada Ruang Kosong dalam Atom
Model Atom Thomson tidak dapat menjelaskan bahwa atom tidak sepenuhnya terdiri dari materi karena dalam sebuah atom terdapat ruang kosong. Oleh karena itu, model atom Thomson tidak dapat menjelaskan sifat-sifat atom seperti rapat massa atom, sehingga tidak dapat menjelaskan interaksi atom dan bagaimana suatu atom akan berinteraksi dengan atom lainnya.
4. Atom Tidak Merupakan Sistem Stabil
Thomson menyatakan bahwa elektron tertarik ke inti positif dan, karenanya, atom stabil. Namun, model atom Thomson itu sendiri tidak stabil. Bagian terbesar dari atom (inti) disebut positif, sedangkan elektron negatif. Karena atom terdiri dari yin dan yang (elektron dan proton), atom dapat menimbulkan medan elektromagnetik. Medan ini menyebabkan partikel berkumpul atau saling tolak dan juga menghasilkan energi. Dalam model atom Thomson, medan akan bergerak seiring elektron, mengakibatkan atom menjadi tidak stabil.
5. Tidak Ada Penjelasan Mengenai Isotop
Model Atom Thomson tidak dapat menjelaskan mengenai isotop. Isotop adalah atom dengan jumlah neutron yang berbeda di dalam inti atomnya. Karena model Atom Thomson hanya menggambarkan elektron dan proton, dia tidak punya penjelasan untuk mengapa atom hidrogen dan atom deuterium mempunyai massa atom yang berbeda dengan jumlah proton yang sama. Ini adalah kelemahan besar, karena isotop memiliki peran penting dalam dunia fisika atom.
Demikianlah penjelasan mengenai kelemahan Model Atom Thomson. Meskipun model ini telah digunakan dalam sejarah fisika atom, kelemahannya tidak dapat diabaikan. Hal ini mendorong para ilmuwan untuk terus mengembangkan model-model atom baru yang lebih akurat dan dapat menjelaskan fenomena atom dengan lebih baik.
Hasil Percobaan Geiger-Marsden
Percobaan Geiger-Marsden, juga dikenal sebagai eksperimen Rutherford, adalah eksperimen ilmiah yang dilakukan pada tahun 1909 oleh dua ilmuwan Inggris, Ernest Marsden dan Hans Geiger, di bawah bimbingan Ernest Rutherford. Percobaan ini dilakukan untuk menguji kebenaran model atom Thomson yang menyatakan bahwa atom terdiri dari elektron dalam inti positif yang tersebar merata.
Namun, percobaan Geiger-Marsden membuktikan bahwa model atom Thomson memiliki kelemahan yang signifikan yang tidak dapat dijelaskan oleh penelitian ini. Dalam percobaan ini, partikel alfa yang bermuatan positif ditembakkan melalui foil emas yang sangat tipis untuk melihat pola sebarannya.
Namun, hasil percobaan tersebut tidak sesuai dengan yang diharapkan. Sebaliknya, partikel alfa menunjukkan pola sebaran yang hampir 180 derajat dari arah yang diharapkan, menunjukkan bahwa atom sebagian besar terdiri dari ruang kosong dengan inti positif terkonsentrasi di tengah.
Dalam percobaan Geiger-Marsden, dua hipotesis penting yang diuji terkait dengan sifat atom dan interaksinya dengan partikel alfa. Hipotesis pertama adalah bahwa elektron dalam atom berada dalam inti positif yang didistribusikan merata. Hipotesis kedua adalah bahwa atom adalah entitas yang stabil dan tidak dapat dimodifikasi.
Namun, hasil yang diperoleh dalam percobaan Geiger-Marsden menunjukkan bahwa keduanya tidak tepat. Inti atom terletak di tengah dan elektron berputar di sekitarnya memiliki muatan negatif yang setara. Adanya muatan ini berarti bahwa partikel yang ditembakkan ke atom akan dipantulkan kembali atau terdefleksi pada sudut yang sangat besar atau bahkan langsung kembali ke sumber.
Percobaan ini menyimpulkan bahwa:
1. Atom terdiri dari inti positif yang sangat kecil dan dibungkus oleh elektron.
2. Elektron berputar di sekitar inti dengan muatan negatif.
3. Inti terdiri dari proton dan neutron yang memiliki muatan positif.
4. Atom kecil dibandingkan dengan ukuran inti.
Eksperimen Geiger-Marsden menjadi salah satu momen penting dalam sejarah fisika modern dan telah mengubah pemahaman kita tentang struktur atom. Ernest Rutherford, penanggung jawab percobaan tersebut, dianggap sebagai pionir dalam fisika atom dan pemikir terdepan pada masa itu.
Tentunya, hasil percobaan Geiger-Marsden sangat penting dalam memperbaiki model atom Thomson yang memiliki kelemahan yang tidak dapat dijelaskan. Sejak perkembangan itu, teori atom menjadi lebih maju dan berkembang dan seiring waktu model-model atom yang lebih precised dan akurat terus ditemukan. Seiring perkembangan teknologi, percobaan ilmiah akan terus digunakan untuk menjelaskan dan menguji kembali teori-teori tentang struktur atom.
Penemuan Inti Atom Oleh Rutherford
Pada awal abad ke-20, model atom Thomson sudah mulai mendapatkan kritikan karena memiliki kelemahan dalam menjelaskan struktur atom. Namun, penemuan inti atom oleh Ernest Rutherford pada tahun 1911 berhasil menjelaskan beberapa kelemahan yang dimiliki oleh model atom Thomson.
Rutherford melakukan sebuah percobaan dengan menembakkan partikel alpha ke arah lembaran emas yang sangat tipis. Dalam percobaannya, dia menggunakan alat yang disebut dengan sinar katode (cathode ray tube) yang menggunakan elektroda untuk menghasilkan sinar listrik.
Saat partikel alpha ditembakkan ke arah lembaran emas, sebagian besar partikel tersebut lolos tanpa mengalami kehalangan. Namun, ada beberapa partikel alpha yang mengalami pembiasan dan memantul ke arah lain atau bahkan kembali ke arah sumber partikel alpha itu sendiri.
Dari hasil percobaan tersebut, Rutherford menyimpulkan bahwa atom terdiri dari ruang kosong yang sebagian besar diisi oleh elektron, namun ada sebuah inti pusat yang bermuatan positif yang disebut dengan proton. Dalam percobaannya, karena partikel alpha mampu memantul kembali ke sumbernya, maka inti atom yang berisi muatan positif tersebut diketahui sangat kecil dan padat.
Penemuan inti atom oleh Rutherford berhasil menjelaskan beberapa kelemahan yang dimiliki oleh model atom Thomson. Salah satu kelemahan model atom Thomson adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak tertarik ke inti atom yang bermuatan positif. Namun, dengan penemuan inti atom, Rutherford berhasil menjelaskan bahwa elektron tidak tertarik ke inti atom karena mereka memiliki muatan yang sama sehingga terjadi gaya tolak-menolak.
Penemuan inti atom oleh Rutherford juga menjelaskan mengapa atom memiliki sifat kimia yang berbeda-beda. Atom yang bermuatan positif lebih banyak daripada atom yang bermuatan negatif. Oleh karena itu, atom-atom itu akan menarik atom-atom lain di sekitarnya yang bermuatan negatif sehingga terbentuklah molekul-molekul yang berbeda-beda.
Penemuan inti atom oleh Rutherford menjadi tonggak penting dalam ilmu fisika modern. Penemuan ini telah membuka jalan bagi para ilmuwan untuk memahami struktur atom secara lebih detail dan mengembangkan teori-teori baru yang kemudian diuji dalam percobaan-percobaan lainnya.
Munculnya Model Atom Rutherford
Setelah Thomson berhasil mengembangkan model atom yang didasarkan pada teori kue elektron, para ilmuwan mulai mencari kelemahan dalam teori tersebut. Penemuan radiasi alpha pada tahun 1899 oleh ilmuwan Prancis, Henri Becquerel, membuka jalan bagi perkembangan berikutnya dalam pemahaman struktur atom.
Pada tahun 1908, Robert Millikan melakukan eksperimen yang membuktikan bahwa muatan listrik dasar tetap pada elektron. Temuan ini mengindikasikan adanya partikel yang lebih kecil dari elektron yang membentuk inti atom. Nicola Tesla juga melaporkan dalam surat pada tahun 1911 bahwa ia telah membentuk atom tanpa elektron pada saat membuat percobaannya.
Model Atom Rutherford mencoba menjelaskan kelemahan yang ada pada model atom Thomson. Eksperimen pada radiasi alpha yang dipancarkan dari bahan radioaktif membuktikan bahwa partikel mampu menembus bahan padat. Pada eksperimennya, Rutherford menembakkan partikel alpha pada lapisan tipis emas. Sebagian besar partikel alpha mampu melalui lapisan emas tanpa mengalami perubahan arah, namun beberapa partikel mengalami defleksi atau pantulan secara tiba-tiba.
Rutherford menyimpulkan bahwa atom memiliki inti yang bermuatan positif yang sangat padat dan sangat kecil sehingga sebagian besar partikel alpha mampu melewatinya. Namun, beberapa bagian dari inti atom yang memiliki muatan positif yang besar meningkatkan kemungkinan partikel alpha untuk dipantulkan.
Model Atom Rutherford menciptakan model yang sebelumnya tidak ditemukan oleh Thomson, yaitu inti atom. Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan Neutron yang sebelumnya ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Elektron adalah partikel yang bermuatan negatif dan berputar di sekitar inti atommenurut hukum mekanika kuantum. Hukum ini mengatakan bahwa partikel subatomik seperti elektron tidak dapat diketahui posisinya secara pasti.
Model Atom Rutherford telah menjadi tonggak bagi penemuan Atom pada masa kini. Model atom ini tergolong sebagai model atom yang paling akurat sampai saat ini. Namun, pada tahun 1925, gelombang mekanika kvantum, ditemukan oleh Niels Bohr, mengubah pandangan tentang perilaku partikel. Hal ini mendorong peneliti untuk terus mempelajari atom.
