Model Rutherford: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Rutherford atomic planetary model.svg|jmpl|Diagram dasar dari pemodelan inti atom: elektron berwarna hijau dan inti berwarna merah.]]

}}</ref> berdasarkan pada hasil eksperimen, yang mengatakan bahwa atom mempunyai inti yang merupakan [[pusat massa]] yang kemudian dinamakan "[[nukleus]]", dengan dikelilingi [[awan elektron]] bermuatan negatif.

}}</ref> Geiger dan Marsden menjelaskan percobaannya yang membuktikan bahwa partikel alfa dapat dihamburkan dengan sudut lebih dari 90°. Geiger dan Marsden kemudian ingin memperkirakan jumlah total partikel alfa yang dipantulkan. Mereka menempatkan sejumlah kecil radium C ([[bismut]]-214) di atas plat [[timbal]], yang memantul pada reflektor [[platina]] (R) kemudian ke layar detektor. Mereka menemukan bahwa hanya sebagian kecil dari partikel alfa yang yang mengenai reflektor memantul ke layar (dalam hal ini, 1 dalam 8000).<ref name=GeigerMarsden1909/>

}}</ref> di mana ia menunjukkan bahwa atom memiliki inti berat yang berukuran kecil. Rutherford merancang percobaannya, dengan melanjutkan penelitian [[Philipp Eduard Anton von Lenard|Philipp Lenard]] tahun 1903,<ref>{{cite web|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1905/lenard-lecture.pdf |title=Lenard's Nobel lecture (1906) |format=PDF |date= |accessdate=25 Agustus 2010|language=en}}</ref> hanya saja Rutherford mengganti partikel elektron dengan [[partikel alfa]] dan lempeng [[aluminium]] dengan lempeng [[emas]]. Percobaan ini menggunakan partikel alfa (inti atom [[helium]] atau ion helium dengan muatan positif) yang dipancarkan oleh unsur [[radioaktif]] ([[radium]]) pada lempeng logam emas tipis. Deteksi terhadap partikel alfa yang melewati lempeng tersebut dilakukan dengan menggunakan layar yang dilapisi [[seng sulfida]] (ZnS) sebagai detektor. Jika model Thomson tersebut benar, seluruh berkas yang dipancarkan akan melewati lempeng emas tersebut. Namun, pada percobaan tersebut, walaupun sebagian besar berkas partikel alfa melewati lempeng tersebut, beberapa berkas ada yang dipantulkan dan dibelokkan dengan sudut yang besar (lebih dari 90°), bahkan terdapat berkas yang dipantulkan kembali ke arah sumber pancar tanpa sedikitpun menyentuh lapis detektor.

Setelah merunut pola partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas tersebut, Rutherford kemudian menyimpulkan bahwa sebagian besar ruang dalam atom adalah “ruang kosong”, dan terdapat massa yang terkonsentrasi pada pusat atom yang bermuatan positif dimana ukurannya 10.000 kali lebih kecil dibanding ukuran keseluruhan bagian atom, dan elektron mengelilingi [[inti atom]] tersebut seperti planet yang mengelilingi matahari (kemudian disebut sebagai "model planet").<ref name="Giordano2012">{{cite book|author=Nicholas Giordano|title=College Physics: Reasoning and Relationships|url=https://books.google.com/books?id=WcAKAAAAQBAJ&pg=PA1051|date=1 Januari 2012|publisher=Cengage Learning|isbn=1-285-22534-1|pages=1051–}}</ref>

Terdapat beberapa indikator kunci dalam [[hipotesis]] model atom Rutherford, diantaranya:

* Massa atom-atom berat seperti emas kebanyakan terkonsentrasi pada wilayah pusat muatan, karena perhitungan menunjukkan bahwa kawasan ini tidak dipantulkan atau bergerak oleh adanya partikel alfa berkecepatan tinggi, yang memiliki [[momentum]] yang sangat tinggi dibandingkan dengan elektron, namuntetapi tidak mewakili keseluruhan atom berat tersebut.

Model Rutherford terkonsentrasi pada muatan dan massa atom pada suatu inti yang sangat kecil, namuntetapi tidak menjelaskan struktur lain dari elektron yang tersisa dan massa atom yang lain. Rutherford menyebut model atom [[Hantaro Nagaoka]], di mana elektron tersusun dalam satu atau lebih cincin, dengan struktur menyerupai cincin [[Planet Saturnus]] yang stabil. [[Model puding prem]] dari J. J. Thomson juga memiliki cincin orbit elektron. [[Jean Baptiste Perrin]] mengklaim dalam kuliah Nobelnya<ref>[https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1926/perrin-lecture.html 1926 Lecture for Nobel Prize in Physics]</ref> bahwa ia adalah yang pertama mengusulkan model tersebut dalam makalahnya tahun 1901.

Makalah Rutherford menyarankan bahwa muatan pusat dari suatu atom mungkin "sebanding" dengan [[massa atom]]nya dalam [[Satuan massa atom|satuan massa hidrogen]] u (secara kasar 1/2 darinya, dalam model Rutherford). Untuk [[emas]], [[nomor massa]]nya adalah 197 (tidak benar-benar akurat) dan karenanya dalam pemodelan Rutherford memiliki massa atom 196&nbsp;u. Namun, Rutherford tidak mencoba membuat hubungan langsung antara muatan pusat dengan [[nomor atom]], karena "nomor atom" emas (pada ''saat itu'' adalah nomor penempatannya dalam [[tabel periodik]]) adalah 79, dan Rutherford memodelkan muatan pada sekitar +100 satuan (ia sebenarnya menyarankan 98 satuan muatan positif, setengah dari 196). Karenanya, Rutherford tidak secara formal menyarankan dua angka (posisi dalam tabel periodik, 79, dan muatan inti, 98 atau 100) dapat benar-benar sama.

Tak berapa lama setelah Rutherford mengajukan model atomnya tersebut, ternyata terdapat beberapa kelemahan. Model atom Rutherford dianggap bertentangan dengan hukum [[fisika klasik]] [[Persamaan Maxwell|Maxwell]]. Berdasarkan hukum tersebut, apabila terdapat partikel bermuatan (elektron) yang mengelilingi inti atom bermuatan sebaliknya (proton) maka elektron akan mengalami [[percepatan]] dan memancarkan energi berupa [[radiasi elektromagnetik]].<ref>[[James Clerk Maxwell|Maxwell, J. C.]], "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field", ''Philosophical Transactions of the Royal Society of London'' '''155''', 459–512 (1865). (Artikel ini disertai presentasi 8 Desember 1864 oleh Maxwell kepada Royal Society.)</ref> Dengan demikian lama kelamaan elektron akan kehilangan energinya. Akibatnya, jari-jari lintasan semakin kecil, hingga suatu saat elektron akan bergabung dengan inti atom.<ref>{{cite web |url=http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/orbitdecay.pdf |title=Classical Lifetime of a Bohr Atom |first1=James D. |last1=Olsen |first2=Kirk T. |last2=McDonald |date=7 Maret 2005 |accessdate=30 September 2014 |language=en |website=Laboratorium Joseph Henry, Universitas Princeton |archive-date=2019-09-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190909221112/http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/orbitdecay.pdf |dead-url=yes }}</ref> Karenanya fisika klasik memprediksi bahwa tidak mungkin sebuah [[atom]] mencapai kestabilan.<ref>{{cite web|url=http://www.ck12.org/flexbook/chapter/7512|title=CK12 – Chemistry Flexbook Second Edition – The Bohr Model of the Atom|publisher=|accessdate=30 September 2014|language=en}}</ref> Padahal kenyataannya, atom bersifat stabil sehingga elektron tidak bergabung dengan inti atom.