Atom sangat kecil. Mereka tidak dapat dilihat sebelum pemindaian mikroskop terowongan ditemukan pada tahun 1981. Namun, gagasan atom kembali ke Yunani kuno. Di situlah sejarah singkat atom ini dimulai.
Democritus Memperkenalkan Atom
Sejarah atom dimulai sekitar 450 SM. dengan seorang filsuf Yunani bernama Democritus. Democritus bertanya-tanya apa yang akan terjadi jika Anda memotong sepotong materi, seperti apel, menjadi potongan-potongan yang lebih kecil dan lebih kecil. Dia berpikir bahwa suatu titik akan tercapai di mana materi tidak dapat dipotong menjadi potongan-potongan yang lebih kecil. Dia menyebut ini “potongan-potongan” atomos uncuttable. Di sinilah atom istilah modern berasal.
Democritus adalah seorang filsuf yang penting. Namun, ia kurang berpengaruh daripada filsuf Yunani Aristoteles, yang hidup sekitar 100 tahun setelah Democritus. Aristoteles menolak gagasan atom-atom Democritus. Bahkan, Aristoteles menganggap gagasan atom itu konyol. Sayangnya, ide-ide Aristoteles diterima lebih dari 2000 tahun. Selama waktu itu, ide-ide Democritus lebih atau kurang dilupakan.
Dalton Membawa Kembali Atom
Sekitar 1800, seorang ahli kimia Inggris bernama John Dalton menghidupkan kembali gagasan awal Democritus tentang atom. Dalton digambarkan dalam Gambar di bawah ini. Dia mencari nafkah dengan mengajar dan hanya melakukan penelitian di waktu luangnya. Meskipun demikian, dari hasil penelitiannya, ia mengembangkan salah satu teori terpenting dalam sains.
Penelitian Dalton
Dalton melakukan banyak eksperimen yang memberikan bukti untuk atom. Misalnya, dia mempelajari tekanan gas. Dia menyimpulkan bahwa gas harus terdiri dari partikel kecil dalam gerakan konstan. Dalton juga meneliti sifat-sifat senyawa. Dia menunjukkan bahwa suatu senyawa selalu terdiri dari unsur-unsur yang sama dalam rasio yang sama. Di sisi lain, senyawa yang berbeda selalu terdiri dari unsur atau rasio yang berbeda. Ini bisa terjadi, Dalton beralasan, hanya jika unsur-unsur terbuat dari partikel-partikel kecil yang dapat bergabung dalam berbagai cara tanpa akhir. Dari penelitiannya, Dalton mengembangkan teori atom.
Teori Atom Dalton
Teori atom yang dikembangkan Dalton terdiri dari tiga ide:
- Semua zat terbuat dari atom. Atom adalah partikel terkecil dari materi. Mereka tidak dapat dibagi menjadi partikel yang lebih kecil. Mereka juga tidak dapat dibuat atau dihancurkan.
- Semua atom dari unsur yang sama sama dan memiliki massa yang sama. Atom dari berbagai elemen berbeda dan memiliki massa yang berbeda.
- Atom bergabung bersama untuk membentuk senyawa. Senyawa tertentu selalu terdiri dari jenis atom yang sama dalam rasio yang sama.
Teori Dalton segera diterima secara luas. Sebagian besar masih diterima hari ini. Satu-satunya bagian yang tidak lagi diterima adalah idenya bahwa atom adalah partikel terkecil. Para ilmuwan sekarang tahu bahwa atom terdiri dari partikel yang lebih kecil.
Model Atom Dalton
Dalton salah berpikir bahwa atom adalah partikel materi yang sangat kecil. Dia menggunakan bola kayu padat untuk memodelkannya. Sketsa pada Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana atom model Dalton terlihat. Dia membuat lubang di bola sehingga mereka bisa bergabung bersama dengan kait. Dengan cara ini, bola bisa digunakan untuk memodelkan senyawa. Ketika kemudian para ilmuwan menemukan partikel subatom (partikel yang lebih kecil dari atom itu sendiri), mereka menyadari bahwa model Dalton terlalu sederhana. Mereka tidak menunjukkan bahwa atom terdiri dari partikel yang lebih kecil. Model termasuk partikel yang lebih kecil ini kemudian dikembangkan.
Thomson Menambahkan Elektron
Kemajuan besar berikutnya dalam sejarah atom adalah penemuan elektron. Ini adalah partikel subatom pertama yang diidentifikasi. Mereka ditemukan pada tahun 1897 oleh seorang fisikawan Inggris bernama J. J. Thomson.
Percobaan Tabung Vacuum Thomson
Thomson tertarik dengan listrik. Dia melakukan eksperimen di mana ia melewati arus listrik melalui tabung hampa udara. Eksperimen Thomson menunjukkan bahwa arus listrik terdiri dari partikel mengalir bermuatan negatif. Mengapa penemuan ini penting? Banyak ilmuwan dari masa Thomson berpikir bahwa arus listrik terdiri dari sinar, seperti sinar cahaya, dan itu positif daripada negatif. Eksperimen Thomson juga menunjukkan bahwa partikel negatif semuanya sama dan lebih kecil daripada atom. Thomson menyimpulkan bahwa partikel negatif tidak bisa menjadi unit materi yang mendasar karena semuanya sama. Sebaliknya, mereka harus menjadi bagian dari atom. Partikel negatif itu kemudian diberi nama elektron.
Model Plum Puding Thomson
Thomson tahu bahwa atom bersifat netral dalam muatan listrik. Jadi bagaimana atom bisa mengandung partikel negatif? Thomson berpikir bahwa sisa atom harus positif untuk membatalkan muatan negatif. Dia mengatakan bahwa atom seperti puding prem, yang memiliki plum yang tersebar di dalamnya. Itulah mengapa model atom Thomson disebut model puding buah prem. Anda bisa melihatnya pada Gambar di bawah ini. Ini menunjukkan atom sebagai bola muatan positif (puding) dengan elektron negatif (plum) yang tersebar di sekitarnya.
Rutherford Menemukan Inti
Seorang fisikawan dari Selandia Baru bernama Ernest Rutherford membuat penemuan besar berikutnya tentang atom. Ia menemukan inti
Eksperimen Foil Emas Rutherford
Pada 1899, Rutherford menemukan bahwa beberapa elemen mengeluarkan partikel bermuatan positif. Dia menamai mereka partikel alpha (α). Pada tahun 1911, ia menggunakan partikel alfa untuk mempelajari atom. Dia mengarahkan seberkas partikel alfa pada selembar kertas emas yang sangat tipis. Di luar foil, ia menempatkan layar material yang bersinar ketika partikel alfa memukulnya.
Jika model pudding plum Thomson benar, partikel alfa harus dibelokkan sedikit saat melewati foil. Mengapa? Bagian “pudding” positif dari atom emas akan sedikit menolak partikel alfa positif. Ini akan menyebabkan partikel alfa berubah haluan. Namun Rutherford mendapat kejutan. Sebagian besar partikel alfa melintas lurus melalui foil seolah-olah mereka bergerak melalui ruang kosong. Yang lebih mengejutkan, beberapa partikel alfa memantul kembali dari foil seolah-olah mereka telah menabrak dinding. Ini disebut back scattering. Itu terjadi hanya di daerah yang sangat kecil di pusat-pusat atom emas.
Nucleus dan Partikel-Partikelnya
Berdasarkan hasilnya, Rutherford menyimpulkan bahwa semua muatan positif atom terkonsentrasi di daerah pusat kecil. Dia menyebut daerah ini sebagai inti. Rutherford kemudian menemukan bahwa nukleus mengandung partikel bermuatan positif. Ia menamakan proton partikel positif. Rutherford juga meramalkan keberadaan neutron di nukleus. Namun, dia gagal menemukannya. Salah satu muridnya, seorang fisikawan bernama James Chadwick, kemudian menemukan neutron pada tahun 1932.
Model Atom Rutherford
Penemuan Rutherford berarti bahwa model puding prem Thomson tidak benar. Muatan positif tidak menyebar ke mana-mana dalam atom. Semuanya terkonsentrasi di nukleus kecil. Sisa atom adalah ruang kosong, kecuali elektron bergerak secara acak melaluinya. Dalam model Rutherford, elektron bergerak mengelilingi nukleus dalam orbit acak. Dia membandingkannya dengan planet yang mengorbit bintang. Itu sebabnya model Rutherford disebut model planet.