Mengenal Struktur Atom Menurut Beberapa Ahli

Ilustrasi struktur atom

Struktur atom adalah satuan dasar materi yang terdiri atas inti atom dan awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Di dalam inti atom, terkandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral, kecuali pada Hidrogen-1 yang tidak memiliki neutron.

Istilah struktur atom akan menjadi hal biasa bagi mereka yang mempelajari ilmu kimia, juga bagi mereka yang bergelut di bidang kimia tersebut. Istilah struktur atom ini dipelajari secara detil dalam ilmu kimia.

Hal ini berkaitan dengan pengertian ilmu kimia itu sendiri. Kimia adalah sebuah ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat suatu zat, pembentuk dari skala atom serta molekul hingga perubahan-perubahan itu sendiri. Sehingga jelas sudah bahwa struktur atom ini memanglah hal yang dipelajarkan ketika seseorang mendalami ilmu kimia.

Jauh sebelum membicarakan struktur atom, membicarakan apa itu atom rasanya akan semakin melengkapi informasi tentang struktor atom itu sendiri. Atom merupakan kumpulan materi yang memiliki inti bermuatan positif serta mengandung neutron dan proton. Atom bisa juga berarti satuan materi terkecil yang dapat dipisahkan dan masih bisa mempertahankan sifat aslinya.

Dalam struktur atom, elektron-elektron yang terdapat dalam atom terikat pada inti atom karena pengaruh gaya elektromagnetik. Demikian juga, kumpulan atom dapat berikatan satu sama lain dengan membentuk sebuah molekul. Atom yang memiliki jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan atom yang memiliki jumlah proton dan elektron berbeda, bersifat positif atau negatif dan merupakan ion.

Atom dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, sedangkan jumlah neutron menentukan isotop unsur atom tersebut. Hal-hal semacam ini dipelajari ketika berbicara tentang struktur atom.

Struktur Atom - Istilah Atom

Berbicara sejarah, struktur atom pasti tidak lepas kaitannya dengan sejarah atom itu sendiri. Istilah atom berasal dari bahasa Yunani yang artinya 'tidak dapat dipotong' atau 'sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi'. Konsep atom sebagai komponen yang tidak bisa dibagi-bagi lagi diajukan oleh para filsuf India dan Yunani untuk pertama kalinya.

Pada abad ke-17 dan ke-18, para ilmuwan khususnya kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak bisa dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Para ilmuwan tersebut rasa-rasanya juga sudah mengenal atau mengetahui perihal struktur atom.

Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur atom dan komponen-komponen subatom di dalam atom. Hal ini membuktikan bahwa atom tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan berhasil memodelkan atom. Penemuan para ahli kimia ini membawa babak baru dalam perjalanan "si atom".

Atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sangat kecil pula. Atom hanya bisa dilihat dengan menggunakan peralatan khusus, misalnya mikroskop. Sekitar lebih dari 99,9 persen massa atom berada pada inti atom dengan muatan proton dan neutron yang memiliki massa hampir sama. Dan membicarakan struktur atom, berarti membicarakan hal yang lebih kecil dari atom itu sendiri.

Dalam struktur atom, setiap unsur atom setidaknya memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, isotop itu dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini bisa menyebabkan transmutasi yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti.

Elektron yang terdapat pada struktur atom mengandung sejumlah aras energi atau orbital. Aras energi atau orbital ini bersifat stabil dan dapat mengalami peralihan di antara aras tersebut dengan menyerap atau memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron yang terkandung pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur. Selain itu, memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.

Strukur Atom - Macam-Macam Model Atom

Atom memiliki beberapa jenis menurut pemikiran para pakar kimia. Model-model atom tersebut pastilah memiliki struktur atom. Berikut ini adalah model-model atom beserta struktur atom yang terkandung di dalamnya.

1. Struktur Atom Model Atom John Dalton

Pada 1808, John Dalton, seorang guru di Inggris, melakukan perenungan tentang atom. Hasil perenungan yang dilakukan oleh Dalton menyempurnakan teori atom Democritus. Teori Dalton dan Democritus mengenai atom bahwa atom berbentuk pejal. Dalam perenungannya, Dalton mengungkapkan teorinya tentang atom dan struktur atom, yaitu sebagai berikut.

Setiap unsur terdiri atas partikel yang sangat kecil yang bernama atom.

Atom yang berasal dari unsur yang sama memiliiki sifat yang sama.

Atom dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda juga.

Atom dari suatu unsur tidak bisa diubah menjadi atom unsur lain menggunakan reaksi kimia, atom tidak bisa dimusnahkan, dan atom pun tidak bisa dihancurkan.

Struktur atom serta atom model Dalton memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan atom model Dalton adalah membangkitkan minat terhadap penelitian tentang model atom, sedangkan kekurangan model atom Dalton adalah teori Dalton tidak menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan listrik.

2. Struktur Atom - Model Atom J.J. Thomson

Pada 1897, J.J Thomson mengamati tentang elektron. Thomson menemukan bahwa semua atom mengandung elektron yang bermuatan negatif. Jika atom bermuatan netral, setiap atom harus memiliki partikel bermuatan positif agar bisa menyeimbangkan muatan negatif dari elektron. Dalam temuannya tersebut, Thomson sekaligus menjabarkan tentang struktur atom dalam model atom temuannya.

Kelebihan atom model ini adalah membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif pada atom, sedangkan kelemahannya adalah tidak dijelaskannya susunan muatan negatif dan positif dalam atom tersebut. Struktur atom dalam teori atom menurut Thomson ini dirasa kurang begitu jelas.

3. Struktur Atom - Model Atom Rutherford

Berikut ini hipotesis model atom serta struktur atom menurut Rutherford. Ia bersama beberapa muridnya melakukan percobaan. Sebuah percobaan yang berhubungan dengan bidang kimia tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji teori model atom milik Thomson. Dari percobaan tersebut, ditemukan bahwa atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil bermuatan positif yang dikelilingi elektron muatan negatif. Temuan dari Rutherford inilah yang memrakarsai pengertian atom yang sesungguhnya. Berikut ini adalah beberapa simpulan hasil temuan dari Rutheford.

Mayoritas dari atom merupakan permukaan kosong.

Atom mempunyai inti atom bermuatan positif yang merupakan pusat massa atom.

Elektron bergerak mengelilingi inti atom dengan kecepatan tinggi.

4. Struktur Atom - Model Atom Niels Bohr

Pada 1913, Niels Bohr mengungkapkan pendapatnya bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu yang disebut kulit atom. Model atom Bohr merupakan penyempurnaan dari model sebelumnya, yaitu atom Rutherford.

Struktur atom dalam atom model Niels Bohr ini benar-benar menyempurnakan temuan dari Rutherford. Teori tentang atom dan struktur atom yang dimiliki oleh Bohr ini juga dinilai sebagai sebuah temuan terbaru tentang atom hidrogen yang menggunakan mekanika kuantum secara lebih umum dan akurat.

Berikut ini adalah model atom lengkap beserta struktur atom yang ditemukan oeh Bohr:

Pada elektron terdapat lintasan-lintasan yang merupakan tempat mengorbitnya elektron terhadap inti atom tanpa disertai pemancaran. Lintasan tersebut disebut juga kulit atom, tiap lintasan kemudian ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n). Semakin besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang mengorbit pada kulit itu.
Elektron hanya boleh berada pada lintasan yang ditentukan, serta tidak boleh berada di antara dua lintasan. Lintasan yang ditempati oleh elektron bergantung pada energi yang dihasilkan.
Elektron dapat berpindah disertai dengan pemancaran. Perpindahan elektron pada bagian yang lebih dalam akan disertai penyerapan energi. Begitupun sebaliknya.

***

Struktur Atom Menurut Bohr

Niels Henrik David Bohr (1885-1962) adalah seorang ahli fisika berkebangsaan Denmark. Ilmuwan ini termasuk sebagai ahli fisika terbesar segala zaman yang terkenal dengan penemu Teori Atom Bohr dan penemu model tetes cairan untuk model atom. Ahli fisika berkebangsaan Denmark ini dapat disejajarkan dengan Enstein.

Niels Henrik David Bohr merupakan orang pertama di dunia yang menerapkan teori kuantum untuk mengatasi problem struktur atom. Dia memberikan kontribusi penting dalam perkembangan fisika kuantum selama kurang lebih 50 tahun. Bohr lahir di Copenhagen, Denmark pada 7 Oktober 1885 dan tutup usia pada umur 77 tahun, November 1962. Sejak kecil, dia sudah tampak sebagai anak yang cerdas yang suka sekali membaca dan mempelajari buku-buku ilmiah.

Pada umur 26 tahun, dia mendapat gelar doktor untuk tesisnya tentang elektron logam. Setelah itu, dia pergi ke Inggris untuk mempelajari atom bersama Thomson, penemu elektron. Kemudian, Bohr mempelajari struktur atom bersama Rutherford. Dia mendapat nobel pada 1922 dalam bidang fisika karena teori struktur atomnya.

Teori Struktur Atom Buhr

Dalam teori struktur atomnya, Bohr menggunakan teori berkas cahaya Planck dan model atom Rutherfrod untuk menjelaskan cahaya yang muncul pada atom hidrogen. Menurutnya, elektron menggelilingi inti pada orbit tertentu. Di dalam atom, ada orbit luar dan orbit dalam.

Orbit dalam adalah orbit elektron yang berada dekat inti orbit luar yang bisa menampung lebih banyak elektron. Elektron pada orbit luar menentukan sifat-sifat kimia atom. Terkadang, elektron pada orbit luar pindah ke orbit dalam. Pada waktu melompat atau pindah tersebut, elektron itu menimbulkan cahaya.

Model atom Bohr merupakan sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr bisa dianggap sebagai sebuah pendekatan pertama dari atom hidrogen mengaplikasikan mekanika yang lebih umum dan akurat. Di samping itu, model atom Bohr pun dianggap sebagai model yang telah usang. Akan tetapi, karena kesederhanaan dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model atom Bohr tetap dipelajari sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.

Pada 1913, Niels Bohr mengeluarkan beberapa gagasan mengenai teori struktur atomnya. Gagasan mengenai teori struktur atomnya sebagai berikut.

Dalam elektron, ada banyak lintasan tertentu tempat elektron dapat mengorbitkan inti tanpa diikuti dengan pemancaran atau menyerap energi. Lintasan itu disebut kulit atom. Kulit atom adalah orbit yang berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. Setiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n), mulai dari 1, 2, 3, 4, dan seterusnya, yang dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, dan seterusnya. Lintasan pertama, dengan n = 1, dinamai kulit K, dan seterusnya. Semakin besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang mengorbit pada kulit itu. Jadi, tingkat energi kulit L lebih besar daripada kulit K, tingkat energi kulit M lebih besar daripada kulit L, dan seterusnya. Kulit yang ditempati elektron bergantung pada energi elektron itu.

Elektron hanya bisa berada pada lintasan yang lintasan yang ada dan tidak boleh berada di antara dua lintasan. Lintasan yang akan ditempati elektron bergantung pada energinya. Pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah. Keadaan seperti itu disebut tingkat dasar. Jika suatu atom dipanaskan atau disinari, elektron akan menyerap energi yang sesuai sehingga berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan itu disebut keadaan tereksitasi. Keadaan tereksitasi merupakan keadaan yang tidak stabil dan berlangsung dalam waktu yang singkat. Elektron akan kembali ke tingkat energi yang lebih rendah dikuti dengan pelepasan energi berupa gelembong elektromagnet. Karena perpindahan elektron berlangsung antara kulit yang sudah tertentu tingkat energinya, atom hanya akan memancarkan radiasi dengan tingkat energi tertentu pula.