BAB.
2
ATOM
DAN SISTEM PERIODIK UNSUR
Teori atom yang merupakan salah salah
satu penemuan terbesar dalam ilmu kimia pada abad ini, perkembangan telah
diawali oleh para ahli filsafat India dan Yunani beberapa abad sebelum masehi. Istilah
‘atom’ digunakan pertama kali oleh dua orang filsuf kebangsaan Yunani yakni
Leukippos (kira-kira 475 SM) dan muridnya yakni Demokritos (460 – 380 SM).
Mereka berpendapat bahwa apabila suatu benda dibagi menjadi bagian-bagian yang
lebih kecil, maka benda itu tidak akan dapat dibagi secara terus-menerus,
melainkan akan dijumpai suatu bagian terkecil benda itu yang tak dapat dibelah
lagi. Bagian yang tidak dapat lagi itu dalam bahasa Yunani dinamakan atomos
yang berarti tidak dapat dibagi lagi.
Pendapat Leukippos dan muridnya
Demokritus ini mula-mula kurang dapat diterima oleh kalangan ahli filsafat
Yunani pada masa itu, bahkan ditentang keras oleh filsuf Aristoteles (384-322
SM). Hal ini berakibat faham atomismus hampir dilupakan orang selama beberapa puluh
abad. Faham atomismus mulai diperdebatkan kembali setelah Gassendi (1592-1655)
berhasil mempopulerkan kembali pendapat Leukippos dan Demokritos.
Selanjutnya,berbagai teori dan hipotesis tentang atom diajukan oleh para ahli.
Teori dan hipotesis yang pernah diajukan adalah teori yang dikembangkan oleh
seorang ahli fisika Inggris yakni John Dalton pada tahun1808. Teori ini
merupakan satu-satunya teori yang secara ilmiah dapat dipertanggung jawabkan
karena teori ini disusun berdasarkan pada fakta eksperimen yang berhasil
diungkap sebelumnya. Selanjutnya, teori ini lebih dikenal sebagai Teori Atom Dalton yang dianggap sebagai
dasar teori atom modern.Teori atom salton menyatakan bahwa atom suatu unsur
merupakan bagian terkecil unsur itu dan bersifat sederhana tak dapat dibagi
lagi.
2.1.
Partikel Penyusun Atom.
Teori atom Dalton telah mampu
menerangkan berbagai gejala eksperimental yang telah berhasil diungkap kembali
pada saat itu, antara lain Hukum Lavoiser tentang kekekalan massa dan Hukum
Proust tentang kepastian susunan. Teori atom Dalton dapat menerangkan tentang
mengapa selama berlangsungnya suatu perubahan kimia tidak terjadi perubahan
massa dan menerangkan tentang mengapa setiap zat selalu tersusun dari unsur-unsur
dengan perbandingan massa, serta gejala-gejala eksperimental lain.
Namun, Teori Atom Dalton tidak mampu
menjelaskan mengapa suatu atom dapat bergabung dengan yang lain dan dalam
proses penggabungan itu suatu atom tertentu dengan sejumlah atom tertentu atom
lain. Ini, berdampak pada kemajuan penelitian tentang atom itu sendiri. Para
ahli kimia kemudian melakukan penelitian untuk menjawab kekurangan dari Teori
Atom Dalton. Ilustrasi Teori Atom Dalton ditampilkan pada Gambar. 2.1.
2.1.1.
Sifat-Sifat Kelistrikan Atom
Michael Faraday pada tahun 1932
melaporkan bahwa jika sejumlah arus listrik di alirkan melalui suatu leburan
atau melalui larutan garam, maka akan terjadi peruraian garam tersebut menjadi
bagian-bagian penyusunnya. Peristiwa tersebut kemudian dikenal sebagai proses
elektrolisis. Proses elektrolisis yaitu peruraian suatu zat karena pengaruh
arus listrik.
Penemuan Faraday memberi petunjuk bahwa
ada hubungan erat antara struktur atom-atom. Penemuan ini pun menggambarkan
bahwa atom terdiri dari partikel-partikel bermuatan listrik yang terikat satu
sama lain oleh suatu gaya tarik menarik elektrostatistik sedemikian rupa hingga
partikel-partikel tersebut membentuk
suatu struktur dalam suatu kesatuan yang utuh.
2.1.2.
Penemuan Elektron
Usaha mengungkap misteri partikel
bermuatan listri melalui berbagai penelitian. J.J. Thomson mempelajari karakter
sinar katoda dalam medan magnet hingga memperoleh kesimpulan bahwa sinar katoda
merupakan pancaran partikel-partikel bermuatan negatif, yang memiliki rasio
(angka banding) muatan massa (e/m) sebesar 1,7588 x 108 coloumb.
gram-1. Penyusun sinar katoda tersebut kemudian oleh Thomson
dinamakan elektron. Hal ini mudah dipahami karena elektron berasal dari
penyusun katoda, maka elektron merupakan salah satu partikel penyusun atom.
Ilustrasi eksperimen J.J Thomson ditunjukkan pada Gambar. 2.2.
Tahun 1897 Thomson mengusulkan suatu
model atom. Menurut Thomson; atom dapat digmbarkan sebagai bola kecil bermuatan
positif, sedangkan elektron bermuatan negatif tersebar diantara muatan positif.
Massa atom terkaitkan dengan massa massa partikel-partikel bermuatan dalam
atom. Gambaran model atom J.J. Thomson ditunjukkan pada Gambar. 2.3.
Namun, J.J. Thomson belum dapat
melakukan pengukuran secara terpisah terhadap salah satu besaran muatan atau
massa elektron. Tahun 1909 seorang fisikawan amerika yakni R.A. Millikan
melakukan riset tentang tetes minyak (oil drops experiment) yang berhasil
mengukur dengan tepat muatan terkecil yang dapat dimiliki oleh suatu benda,
yakni sebesar 1,6 X 10-19 coulomb. Dengan demikian, apabila
diasumsikan bahwa elektron merupakan partikel yang memiliki muatan terkecil,
maka elektron akan memiliki massa sebesar 9,1 x 10-28 gram.
2.1.3.
Penemuan Inti Atom
Ernest Rutherford melakukan riset
penembakan sinar alfa melalui lempeng logam emas tipis. Sinar alfa telah
dikenal saat itu sebagai berkas sinar yang terdiri dari partikel bermuatan
positif dan mempunyai massa sebesar empat kali massa atom hydrogen. Hasil yang
diperoleh dari riset Rutherford menyatakan adanya sinar alfa sebagian dibiaskan
sebagian dipantulkan serta sebagian besar diteruskan oleh lempeng logam. Ilustrasi
eksperimen Rutherford ditampilkan pada Gambar. 2.3.
Rutherford menolak model atom yang
diusulkan Thomson sebelumnya berdasarkan pada hasil riset yang dilakukannya.
Rhutherfor berpendapat bahwa:
1. Sebagian besar ruang dalam atom
adalah ruang hampa.
2.
Setiap atom harus memiliki inti atom, sebagai pusat massa dan pusat muatan
positif.
3.
Jari-jari inti atom berkisar tidak jauh dari 10-13 cm, jari-jari
atom kira-kira sebesar seratus ribu kali jari-jari inti (10-8 cm).
Namun, Rutherford tidak mampu
menjelaskan tentang fenomena gaya tarik antar benda bermuatan positif terhadap
benda bermuatan negatif. Berdasarkan fenomena gaya elektrostatistik maka
semestinya elektron yang bermuatan negatif akan bergabung dengan inti atom yang
bermuatan positif. Rutherford telah meletakkan fondasi dasar tentang partikel
penyusun atom yakni terdiri dari inti atom dan elektron dimana inti atom
bermuatan positif sedangkan elektron bermuatan negatif.
Model atom menurut Rutherford dapat
digambarkan seperti pada Gambar. 2.4.
H.G.J. Moseley mengadakan suatu
pengukuran pada energy radiasi sinar rontgen (sinar X) yang dipancarkan oleh
berbagai unsur apabila unsur itu disinari dengan berkas sinar elektron (sinar
katoda). Hasil eksperimen ini menunjukkan adanya hubungan antara energy radiasi
sinar-x suatu unsur dan energy ikatan antara inti atom unsur dengan elektron
disekitarnya. Hasil eksperimen juga menunjukkan bahwa gaya ikat antara inti
atom dan elektron di sekitarnya merupakan gaya tarik menarik elektrostatik
biasa. Moseley menyatakan bahwa besarnya muatan positif inti atom bertambah
secara bertingkat dari unsur ke unsur yang lain, jika unsur-unsur tersebut
diurutkan berdasarkan urutan tingkat energy radiasi sinar-x yang
dipancarkannya. Selanjutnya, muatan listrik positif inti atom dinamakan nomor atom.
Nomor atom diartikan sebagai jumlah
proton atau jumlah partikel bermuatan positif. Suatu atom hars merupakan suatu sistem
yang bermuatan netral, maka jumlah proton didalam inti harus sama dengan jumlah
elektron disekitarnya. Oleh karena itu, nomor atom bermakna penting untuk
menunjukkan struktur atom.
H.m.Mc. Coy dan W,H. Rose pada tahun
1907 menemukan isotop berbagai unsur. Isotop adalah unsur yang memiliki nomor
atom yang sama tetapi massa atom berbeda. Apabila suatu atom hanya tersusun
atas proton dan elektron, maka suatu unsur hanya memiliki satu kemungkinan
meiliki satu isotop. Penemuan Coy dan Rose ini bertentangan dengan kaidah atom
hanya tersusun dari inti atom dan elektron saja.
James Chadwick pada tahun 1932 menemukan
partikel penyusun atom lain. Penemuan ini kemudian disebut dengan netron. Netron memiliki massa yang sama
dengan massa proton, tetapi bermuatan listrik netral (tidak memiliki muatan).
Proton dan netron bersama-sama menyusun inti atom. Dari sederetan penemuan itu
maka dapat disimpulkan bahwa komponen pembentuk atom adalah proton yang
bermuatan positif, netron yang bermuatan netral dan elektron yang bermuatan
negatif.
2.2.
Spektroskopi Atom
Spektroskopi
adalah salah satu cabang ilmu yang mempelajari tentang interaksi zat dengan
cahaya, baik berupa pancaran (emisi) atau pendaran (fluoresensi) cahaya dari
suatu zat atau penyerapan (adsorpsi) cahaya oleh suatu zat. Salah satu cabang ilmu spektroskopi adalah
mempelajari karakter cahaya yang dipancarkan oleh suatu zat jika zat itu
dipanaskan.
Cahaya pada dasarnya merupakan radiasi
gelombang elektromagnetik sehingga cahaya memiliki sifat-sifat gelombang.
Cahaya memiliki kecepatan, frekuensi dan panjang gelombang serta energy
radiasi. Walau pun karakter cahaya ini telah dikenal, namun hubungan secara
matematis antara besaran-besarannya baru ditemukan pada tahun 1900 oleh Max
Planck, yakni :
Dengan
E,= energy
v = frekuensi
λ = panjang
gelombang
c
= kecepatan rambat cahaya pada ruang vakum (3,0 x 1010 cm. per
detik)
h = konstanta
planck (6,63 x 10-27 per detik)
Penyelidikan
lanjut spektroskopi menunjukkan bahwa seiap akan selalu menghasilkan spectra
garis yang karakteristik. Suatu misal, natrium memiliki pancaran spektroskopi
berwarna kuning dengan dua garis spectra yakni pada panjang gelombang 589,0 dan
589,6 nm. Spectra semacan ini kemudian disebut spectra discontinue atau spectra
garis. Namun jika sinar matahari di amati dengan spektrofotometri maka akan
muncul spectra continue. Ini, menunjukkan bahwa sinar matahari memiliki susunan
warna yang lengkap. Dengan kata lain, cahaya matahari merupakan paduan semua
warna, tidak seperti spectra yang dihasilkan oleh atom-atom. Sama halnya dengan
atom, molekul juga akan menampilkan spectra molekul yang khas. Spectra molekul
juga merupakan spectra discontinue, tetapi berupa pita yang kemudian disebut
dengan spekta pita. Beberapa jenis spekta atom ditampilkan pada Gambar. 2.5.
Gambar.
2.5. Beberapa contoh spectra.
Balmer pada yahun 1885 berhasil
mengamati spectra discontinue yang dimunculkan oleh atom hydrogen dengan cara
memanaskan gas hydrogen. Bila spectra ini diamati secara seksama dengan
menghitung frekuensi masing-masing garis spectra yang dihasilkan, kemudian harga
frekuensi setiap garis spectra dihubungkan satu sama lain akan diperoleh suatu
deret matematik sebagai berikut:
Dengan
b merupakan bilangan bulat yang memiliki harga lebih besar dari Z, yaitu 3, 4,
5, 6 dan seterusnya. Selanjutnya, hubungan deret matematika ini disebut Deret Balmer. Deret balmer mewakili
spectra atom hydrogen dalam daerah tampak yakni pada panjang gelombang 700 –
400 nm.
No comments:
Post a Comment