Teori atom: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
|||
| (6 revisi perantara oleh 4 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 3:
[[Berkas:Helium atom QM.svg|ka|jmpl|200px|Model atom teoretis yang berlaku saat ini melibatkan inti padat dikelilingi oleh "awan" elektron]]
Dalam ilmu [[kimia]] dan [[fisika]], '''teori atom''' adalah [[teori ilmiah]] terkait sifat alamiah [[materi]] yang menyatakan bahwa materi tersusun atas unit terkecil yang disebut [[atom]]. Pernyataan ini bermula dari sebuah konsep [[filosofis]] pada masa [[Yunani Kuno|Yunani kuno]] yang masuk dan menjadi menjadi arus utama ilmu sains pada awal abad ke-19 ketika ilmu kimia membuktikan bahwa materi berperilaku seperti tersusun atas atom-atom.
Istilah ''atom'' berasal dari kata sifat dari bahasa [[Bahasa Yunani Kuno|Yunani Kuno]], ''atomos'', yang berarti "tidak dapat dibagi".<ref>{{Cite web|last=Berryman|first=Sylvia|date=23 Agustus 2005|title=Ancient Atomism|url=https://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/|website=plato.stanford.edu|language=en|access-date=2020-08-31}}</ref> Para kimiawan pada abad ke-19 mulai menggunakan istilah ini untuk menjelaskan berat relatif dari satuan massa pada setiap unsur kimia, setiap kelipatannya membentuk sebuah rumus yang menentukan susunan [[Gravimetri (kimia)|gravimetri]] dari molekul yang ada pada senyawa kimia. Sekitar masa pergantian abad ke-20, para fisikawan menemukan bahwa apa yang disebut "atom yang tidak dapat dipecah" sebenarnya adalah gabungan berbagai [[partikel subatom]] (terutama, [[elektron]], [[proton]] dan [[neutron]]) yang dapat ada secara terpisah dari satu sama lain melalui berbagai eksperimen menggunakan [[elektromagnetisme]] dan [[peluruhan radioaktif]]. Bahkan, pada suatu keadaan ekstrem tertentu, seperti [[bintang neutron]] yang memiliki suhu dan tekanan ekstrem, atom tidak dapat terbentuk sama sekali. Karena atom yang ditemukan dapat dibagi, fisikawan kemudian menciptakan istilah "[[partikel elementer]]" untuk menyebut partikel yang "tak bisa dibagi". Bidang ilmu yang mempelajari partikel subatomik adalah [[fisika partikel]], dan di bidang ini para fisikawan berharap dapat menemukan sifat dasar sejati suatu materi.
Baris 18:
Menjelang akhir abad ke-18, dua kaidah tentang reaksi kimia muncul tanpa mengacu pada gagasan teori atom. Pertama adalah [[hukum kekekalan massa]], yang dirumuskan oleh [[Antoine Lavoisier]] pada tahun 1789, yang menyatakan bahwa total massa dalam reaksi kimia bersifat konstan (massa [[Pereaksi kimia|reaktan]] sama dengan [[Produk (kimia)|produk]]).<ref>{{Cite web|last=Weisstein|first=Eric W.|title=Lavoisier, Antoine (1743-1794) -- from Eric Weisstein's World of Scientific Biography|url=https://scienceworld.wolfram.com/biography/Lavoisier.html|website=scienceworld.wolfram.com|language=en|access-date=2020-09-03}}</ref> Kaidah kedua adalah [[hukum perbandingan tetap]]. Kaidah ini pertama kali dibuktikan oleh kimiawan Prancis [[Joseph Louis Proust]] pada tahun 1797. Hukum ini menyatakan bahwa jika suatu senyawa diurai menjadi unsur-unsur penyusunnya, maka massa konstituen akan selalu memiliki perbandingan yang sama, terlepas dari kuantitas atau sumber senyawanya .<ref>{{Cite web|title=Law of definite proportions {{!}} chemistry|url=https://www.britannica.com/science/law-of-definite-proportions|website=Encyclopedia Britannica|language=en|access-date=3 September 2020}}</ref>
[[John Dalton]] mempelajari dan mengembangkan hasil karya sebelumnya dan mengembangka [[hukum perbandingan berganda]] pada tahun 1803 yang menyatakan bahwa jika dua unsur dapat digabungkan untuk membentuk suatu senyawa, maka perbandingan massa unsur kedua yang bergabung terhadap massa tetap unsur pertama adalah perbandingan bilangan bulat sederhana.<ref>{{Cite web|title=Law of multiple proportions {{!}} chemistry|url=https://www.britannica.com/science/law-of-multiple-proportions|website=Encyclopedia Britannica|language=en|access-date=4 September 2020}}</ref> Kaidah ini dapat dilihat dari eksperimen Dalton yang mencatat bahwa 100 g timah akan bergabung baik dengan 13,5 g atau 27 g oksigen sehingga berdasarkan eksperimen ini disimpulkan maka satu atom timah akan bergabung dengan satu atau dua atom oksigen.
Dalton juga percaya teori atom dapat menjelaskan mengapa air menyerap gas yang berbeda dalam proporsi yang berbeda, misalnya membuktikan bahwa air jauh lebih baik menyerap [[karbon dioksida]] daripada menyerap [[nitrogen]]. Hipotesis Dalton adalah karena perbedaan dalam massa dan kompleksitas partikel masing-masing gas.<ref>{{Cite web|last=Dalton|first=John|date=1803|title=On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids|url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/dalton52.html|website=web.lemoyne.edu|series=Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester|access-date=4 September 2020}}</ref>
Baris 24:
[[Berkas:Daltons symbols.gif|jmpl|Berbagai atom dan molekul seperti yang digambarkan dalam ''A New System of Chemical Philosophy'' (1808) karya [[John Dalton]].]]Pada tahun 1803, Dalton secara lisan menyajikan daftar massa relatif atom untuk beberapa zat. Makalah ini diterbitkan pada tahun 1805, namun mengalami beberapa kontroversi karena tidak menjelaskan metode untuk mendapatkan hasil tersebut.<ref name="Dalton_1803_paper">Dalton, John. "[http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/dalton52.html On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids]", in ''Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester''. 1803. Diakses pada 29 Agustus 2007.</ref><ref>{{Cite web|last=Newcomb|first=Sally|date=2019-07-02|title=Atomic Relations: John Dalton|url=https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/ex-libris-universum/atomic-relations-john-dalton|website=www.aip.org|language=en|access-date=5 September 2020}}</ref> Akhirnya, metode terungkap pada tahun 1807 oleh koleganya, [[Thomas Thomson (kimiawan)|Thomas Thomson]] di dalam buku teks Thomson edisi ketiga, ''Sistem Kimia'' (''A System of Chemistry''). Akhirnya, Dalton menerbitkan laporan lengkap dalam buku teksnya sendiri yang berjudul ''Sistem Baru Filsafat Kimia'' (''A New System of Chemical Philosophy''), pada tahun 1808 dan 1810.<ref>{{Cite journal|last=Thackray|first=Arnold W.|date=April 1966|title=The Origin of Dalton's Chemical Atomic Theory: Daltonian Doubts Resolved|url=http://dx.doi.org/10.1086/350077|journal=Isis|volume=57|issue=1|pages=35–55|doi=10.1086/350077|issn=0021-1753}}</ref>
Dalton memperkirakan berat atom berdasarkan rasio massa ketika mereka bergabung dengan atom hidrogen diambil sebagai kesatuan. Namun, Dalton tidak berfikir bahwa terdapat beberapa unsur atom yang ada dalam bentuk molekul, seperti oksigen murni ada dalam bentuk {{Chem2|O|2}}. Dia juga salah kaprah bahwa senyawa paling sederhana antara dua unsur selalu hanya terdiri dari masing-masing satu atom (jadi dia berpendapat air adalah HO, bukan {{Chem2|H|2|O}}).<ref>{{Cite web|last=Johnshon|first=Chris|date=|title=avogadro|url=http://www.uky.edu/~garose/avogadro.html|website=www.uky.edu|access-date=5 September 2020}}</ref> Dikarenakan peralatannya yang belum mendukung, hasil dalton mengalami kesalahan. Misalnya, pada tahun 1803, ia yakin bahwa atom oksigen memiliki berat 5,5 kali daripada atom hidrogen karena dalam air ia mengukur 5,5 gram oksigen untuk setiap 1 gram hidrogen dan meyakini rumus untuk air adalah HO. Dengan mengadopsi data yang lebih baik, pada tahun 1806 ia menyimpulkan bahwa berat atom oksigen yang sebenarnya adalah 7 bukannya 5,5, dan dia mempertahankan berat ini selama sisa hidupnya. Ilmuwan lain pada masa itu sudah menyimpulkan bahwa berat atom oksigen seharusnya 8 relatif terhadap hidrogen yang sama dengan 1, jika diasumsikan rumus Dalton untuk molekul air adalah HO, atau 16 jika diasumsikan menggunakan rumus air modern {{Chem2|H|2|O}}.<ref name="Chemical Atomism in the Nineteenth Century">{{cite book|author=Alan J. Rocke|year=1984|title=Chemical Atomism in the Nineteenth Century|url=https://archive.org/details/chemicalatomismi0000rock|publisher=Ohio State University Press|location=Columbus}}</ref><ref>{{Cite book|last=Rocke|first=Alan J|date=1984|url=https://digital.case.edu/islandora/object/ksl%3Ax633gj985|title=Chemical atomism in the nineteenth century : from Dalton to Cannizzaro|location=Columbus|publisher=Ohio State University Press|isbn=0-8142-0360-4|pages=|oclc=10230773|url-status=live}}</ref>
=== Avogadro ===
Baris 83:
Dalam [[Percobaan Geiger-Marsden|percobaan Geiger–Marsden]], [[Hans Geiger]] dan [[Ernest Marsden]] (rekan dari Rutherford yang bekerja mewakilinya) menembakkan [[Partikel Alfa|partikel alfa]] pada lembaran tipis logam dan diukur defleksi mereka menggunakan [[Fluoresens|layar fluoresen]].<ref name="geiger">{{cite journal|author=Geiger, H|url=http://www.chemteam.info/Chem-History/Geiger-1910.html|title=The Scattering of the α-Particles by Matter|journal=Proceedings of the Royal Society|year= 1910|volume= A 83|pages= 492–504}}</ref> Mengingat massa elektron yang sangat kecil, momentum tinggi partikel alfa, dan rendahnya konsentrasi muatan positif pada model puding prem, sang peneliti mengharapkan semua partikel alfa dapat melewati kertas logam tanpa pembelokan yang bermakna. Ternyata mereka menemukan hal yang mencengangkan. Sebagian kecil dari partikel alfa mengalami pembelokan tajam. Rutherford menyimpulkan bahwa muatan positif di dalam atom harus terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil agar dapat menghasilkan medan listrik yang cukup kuat untuk membelokkan partikel alfa dengan sebegitu kuat.<ref name="rutherford" />
Hal ini menyebabkan Rutherford mengajukan teori [[Model Rutherford|model planet]] di mana awan elektron mengelilingi inti kecil dan kompak yang bermuatan positif. Hanya konsentrasi muatan semacam itulah yang bisa menghasilkan medan listrik cukup kuat untuk menyebabkan pembelokan tajam.<ref name="rutherford">{{cite journal|author=Rutherford, Ernest|title=The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom|journal=Philosophical Magazine|year=1911|volume=21|page=669|url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Rutherford%20(1911),%20Structure%20atom%20.pdf|bibcode=2012PMag...92..379R|doi=10.1080/14786435.2011.617037|issue=4|access-date=2016-01-23|archive-date=2019-05-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20190515101143/http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Rutherford%20(1911),%20Structure%20atom%20.pdf|dead-url=yes}}</ref>
=== Tahap pertama menuju model atom fisika kuantum ===
Baris 89:
Model atom planet memiliki dua kekurangan yang signifikan. Pertama adalah bahwa, tidak seperti planet mengorbit matahari, elektron adalah partikel bermuatan. [[Muatan listrik]] yang dipercepat diketahui memancarkan [[Radiasi elektromagnetik|gelombang elektromagnetik]] menurut [[rumus Larmor]] dalam [[Elektrodinamika|elektromagnetisme klasik]]. Muatan yang mengorbit, logikanya akan terus kehilangan energi dan bergerak spiral menuju inti, bertabrakan dengan inti dalam hitungan detik. Masalah kedua adalah bahwa model planet tidak bisa menjelaskan [[Spektrum emisi|emisi]] puncak dan [[Absorpsi|penyerapan spektrum]] atom yang diamati.<ref>{{cite web|url=http://www.ck12.org/flexbook/chapter/7512|title=CK12 – Chemistry Flexbook Second Edition – The Bohr Model of the Atom|access-date=30 September 2014}}</ref>
[[Berkas:Bohr atom animation 2.gif|jmpl|[[Model Bohr|Model atom Bohr]]]][[Mekanika kuantum|Teori kuantum]] merevolusi fisika di awal abad ke-20, ketika [[Max Planck]] dan [[Albert Einstein]] mendalilkan bahwa energi cahaya dipancarkan atau diserap dalam jumlah diskret yang diketahui sebagai [[Kuantum|kuanta]] (tunggal, ''kuantum''). Pada tahun 1913, [[Niels Bohr]] memasukkan ide ini ke dalam [[Model Bohr|model atom Bohr]], di mana sebuah elektron hanya bisa mengorbit inti dalam orbit lingkaran tertentu dengan [[momentum sudut]] dan energi tetap, jarak dari inti (yaitu, jari-jari atom) sebanding dengan energinya.<ref name="NBohr">{{cite journal|author=Bohr, Niels|title=On the constitution of atoms and molecules|url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Bohr_1913.pdf|journal=Philosophical Magazine|year=1913|volume=26|pages=476–502|doi=10.1080/14786441308634993|issue=153
Model Bohr tidak sempurna lantaran hanya bisa memprediksi [[garis spektrum]] hidrogen; dan tidak bisa memprediksi atom multielektron. Lebih buruk lagi, tatkala [[Spektrofotometri|teknologi spektrografik]] ditingkatkan, teramati garis spektrum tambahan dalam hidrogen, yang tidak dapat dijelaskan menggunakan model Bohr. Pada tahun 1916, [[Arnold Sommerfeld]] menambahkan orbit elips dengan model Bohr untuk menjelaskan garis emisi tambahan tersebut, tetapi ini membuat model menjadi sangat sulit untuk digunakan, dan masih tidak dapat menjelaskan atom yang lebih kompleks.<ref>
Baris 113:
|url=https://zenodo.org/record/1430790
}}</ref>
Niels Bohr memandang bahwa elektron juga memiliki sifat gelombang. Sehingga apabila kita membuat model sederhana, yaitu lintasan elektron berbentuk lingkaran, maka panjang keliling lintasan yang dilalui elektron merupakan kelipatan dari panjang gelombang elektronnya, sehingga gambar yang terbentuk berupa lukisan yang stabil. Namun jika panjang keliling lingkaran yang dilalui elektron bukan kelipatan panjang gelombang elektronnya, maka lukisan yang terbentuk tyda stabil. Oleh karena itu, dapat diambil sebuah hipotesis bahwa elektron hanya mengelilingi proton dalam lintasan lingkaran yang merupakan kelipatan dari panjang elektronnya<ref>{{Cite book|last=Brotosiswojo|first=B. S.|date=2008|url=http://repository.ut.ac.id/4507/2/PEFI4419-M1.pdf|title=Fisika Kuantum|location=Tangerang Selatan|publisher=Universitas Terbuka|isbn=9796898551|pages=1.20|url-status=live}}</ref>.
=== Penemuan isotop ===
Baris 148 ⟶ 150:
[[Berkas:AOs-1s-2pz.png|ka|jmpl|Lima orbital atom neon yang terisi penuh, dipisahkan dan ditata sesuai urutan kenaikan energi dari kiri ke kanan, dengan tiga orbital terakhir memiliki [[Degenerasi tingkat energi|tingkat energi]] yang sama. Masing-masing orbital berisi dua elektron, yang kemungkinan berada dalam zona-zona yang disajikan dalam bentuk gelembung berwarna. Masing-masing elektron terdapat dalam kedua zona orbital secara seimbang, terlihat di sini bahwa warna hanya untuk menyoroti fasa gelombang yang berbeda.]]
Pada tahun 1924, [[Louis de Broglie]] mengajukan teori bahwa semua partikel bergerak—terutama partikel subatomik seperti elektron—menunjukkan perilaku mirip gelombang. [[Erwin Schrödinger]], yang terkesan dengan ide ini, menggali lebih jauh kebenaran bahwa gerak elektron dalam atom dapat dijelaskan lebih baik sebagai gelombang daripada sebagai partikel. [[Persamaan Schrödinger]], dipublikasikan tahun 1926,<ref name="schrodinger">{{cite journal|author=Schrödinger, Erwin|title=Quantisation as an Eigenvalue Problem|url=https://archive.org/details/sim_annalen-der-physik_1926_81_18/page/109|journal=Annalen der Physik|volume=81|issue=18|pages=109–139|year=1926|doi=10.1002/andp.19263861802|bibcode = 1926AnP...386..109S }}</ref> menjelaskan elektron sebagai [[fungsi gelombang]] dan bukan sebagai partikel. Pendekatan ini dengan elegan memprediksi banyak fenomena spektrum yang gagal dijelaskan oleh model Bohr. Meskipun konsep ini mudah secara matematis, namun sulit divisualisasikan, dan menghadapi penentangan.<ref name="Mahanti">{{cite news|author=Mahanti, Subodh|url=http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/ESchrodinger.htm|title=Erwin Schrödinger: The Founder of Quantum Wave Mechanics|accessdate=1 Agustus 2009|archive-date=17 April 2009|archive-url=https://web.archive.org/web/20090417074535/http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/ESchrodinger.htm|dead-url=yes}}</ref> Salah satu kritik, [[Max Born]], mengusulkan sebaliknya bahwa fungsi gelombang Schrödinger menjelaskan tidak hanya elektron saja melainkan semua kondisi yang mungkin terjadi, dan dengan demikian dapat digunakan untuk menghitung probabilitas menemukan elektron pada setiap lokasi tertentu di sekitar inti.<ref>{{cite news|author=Mahanti, Subodh|url=http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.htm|title=Max Born: Founder of Lattice Dynamics|accessdate=1 Agustus 2009|archive-date=22 Januari 2009|archive-url=https://web.archive.org/web/20090122193755/http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.htm|dead-url=yes}}</ref> Ini merekonsiliasi dua teori yang bertentangan elektron sebagai partikel vs gelombang sekaligus melahirkan ide dualisme gelombang-partikel. Teori ini menyatakan bahwa elektron memiliki sifat seperti gelombang sekaligus partikel. Contohnya, ia dapat dihamburkan seperti gelombang, dan memiliki massa seperti partikel.<ref>{{cite news|author=Greiner, Walter|url=http://books.google.com/books?id=7qCMUfwoQcAC&pg=PA29&dq=wave-particle+all-particles#v=onepage&q=wave-particle%20all-particles&f=false|title=Quantum Mechanics: An Introduction|accessdate=14 Juni 2010}}</ref>
Konsekuensi penjabaran elektron sebagai bentuk gelombang adalah bahwa tidak memungkinkan secara matematis untuk menurunkan secara simultan posisi dan momentum suatu elektron. Ini kemudian dikenal sebagai [[prinsip ketidakpastian]] Heisenberg setelah ahli fisika teori [[Werner Heisenberg]] menjelaskan dan mempublikasikannya pertama kali tahun 1927.<ref>{{Cite journal |first=W. |last=Heisenberg |title=Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik |language=de|journal=[[Zeitschrift für Physik]] |volume=43 |issue=3–4 |year=1927 |pages=172–198 |doi=10.1007/BF01397280 |postscript=. |bibcode = 1927ZPhy...43..172H }}</ref> Ini membuat model Bohr menjadi tidak valid lagi. [[Orbital atom|Model atom modern]] menjelaskan posisi elektron dalam atom sebagai suatu probabilitas. Sebuah elektron dapat ditemukan pada jarak berapapun dari inti atom, tetapi, tergantung tingkat energinya, berada lebih sering pada region tertentu daripada region lainnya. Pola ini yang dirujuk sebagai orbital atom. Orbital berada dalam bentuk yang bervariasi [[bola|sferis]], [[barbel]], [[torus]], dsb. dengan inti atom berada di tengah.<ref>{{cite news|author=Milton Orchin, Roger Macomber, Allan Pinhas, R. Wilson|url=http://media.wiley.com/product_data/excerpt/81/04716802/0471680281.pdf|title=The Vocabulary and Concepts of Organic Chemistry, Second Edition,|accessdate=14 Juni 2010}}</ref>
Baris 187 ⟶ 189:
{{DEFAULTSORT:Teori Atom}}
[[Kategori:Fisika atom| ]]
[[Kategori:
[[Kategori:Teori kimia]]
[[Kategori:Fisika kuantum]]
| |||