Model Atom

Berikut adalah berbagai macam jenis model Atom : Dalton, Thompson, Rutherford, Nagaoka, Bohr, Sommerfeld, Schrodinger dan Mekanika Kuantum:

1. Demokritos
2. Dalton
3. Thomson
4. Nagaoka
5. Rutherford
6. Bohr
7. Sommerfeld
8. Schroedinger
9. Mekanika Kuantum

1. Demokritos (Filsuf)

Itu ada di zaman Yunani kuno, sekitar 400 SM. J-C, bahwa konsep atom muncul dengan filsuf Démocrite.

Terlepas dari pengamatan eksperimental apa pun, ia berhipotesis bahwa materi terdiri dari partikel elementer yang tidak dapat dibagi yang ia sebut atom.

Bagi Democritus, atom bersifat abadi dan tidak dapat diubah. Dia menjelaskan berbagai materi yang mengelilingi kita dengan bentuk tak terhingga yang dapat diambil oleh atom.

Penentangan Aristoteles terhadap intuisi ini menyebabkan ditinggalkannya gagasan tentang atom. Oleh karena itu, materi tetap terdiri dari empat “elemen”: api, udara, tanah, dan air.

Seperti gurunya Leucippus – dan menyimpang dari gurunya Parmenides – ia mendalilkan dalam teori atomnya bahwa semua alam terdiri dari unit terkecil yang tidak terlihat dan tidak dapat dibagi (partikel dasar), atom.

Pernyataan utama Democritus tentang ini adalah (menurut dokumen abad kedua oleh Galenus):

“Tampaknya hanya sesuatu yang memiliki warna, tampaknya hanya manis atau pahit, pada kenyataannya hanya ada atom di ruang kosong”.

Masing-masing atom ini harus padat dan masif, tetapi tidak sama. Ada banyak sekali atom: bulat, halus, tidak beraturan dan bengkok. Ketika ini mendekati satu sama lain, jatuh bersama, atau terjalin, beberapa muncul sebagai air, yang lain sebagai api, sebagai tanaman, atau sebagai manusia.

Menurutnya, persepsi indrawi dan keberadaan jiwa juga dapat ditelusuri kembali ke prinsip atomistik, di mana jiwa terdiri dari atom-atom jiwa. Ketika seseorang meninggal, atom-atom jiwa ini berhamburan dan dapat bergabung dengan jiwa baru yang baru saja terbentuk. Segala sesuatu yang bergerak di ruang angkasa didasarkan pada kebetulan atau kebutuhan. Doktrin ini adalah materialisme yang konsisten dan atomistik. Ciri-ciri esensial dapat ditemukan hampir tidak berubah di antara para ilmuwan alam yang berpikiran materialistis pada periode-periode berikutnya.

Democritus menolak asumsi prinsip spiritual yang berbeda dari materi jasmani, seperti halnya pendahulunya Anaxagoras. Prinsip ini harus membentuk sesuatu sesuai dengan tujuan akhirnya. Sebaliknya, Democritus melacak keberadaan benda-benda kembali ke unsur-unsur materi yang tak terpisahkan, atom-atom korporeal. Sejak awal, ini memiliki gerakan yang melekat dalam kehampaan. Artinya, ia menelusuri perubahan kembali ke penyebab yang bekerja secara mekanis.

2. Model Dalton

Menurut dari modelbya, mereka adalah bola pejal yang tidak memiliki muatan.

Yaitu kesatuan terkecil yang dapat dibagi-bagi lagi. Jika unsur kimia yang berbeda akan mempunyai jenisnya yang berbeda-beda juga.

Hipotesis Democritus diambil pada tahun 1805 oleh John Dalton.

Menurutnya, atom terbatas pada bola keras, penuh materi. Ini menjelaskan reaksi kimia sebagai rakitan atau penataan ulang atom.

Bunyi Hukum Dalton

Merupakan bagian terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi
Telah digambarkan sebagai pola pejal yang sangat kecil, sebuah unsur mempunyai atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda.
Bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan sederhana dan bilangan bulat. Seperti air yang teridir dari hydrogen dan oksigen
Reaksi kimia adalah penggabungan atau pemisahan atau penyusun dan kembali dari atom, sehingga ia tidak bisa di musnahkan atau dimusnahkan.

Kelebihan dari Teori Dalton

Dapat menjelaskan hukum kombinasi kimia.
Dalton merupakan orang pertama yang mengakui adanya perbedaan yang dapat diterapkan antara partikel dari suatu unsur atau atom dan dari molekul atau senyawa.

Kelemahan dari Teori Dalton

Teori ini telah gagal menjelaskan adanya keberadaan alotrop. Perbedaan sifat arang, grafit serta berlian tidak mampu dijelaskan karea ketiganya terdiri dari atom yang sama (karbon).
Dari unsur yang sama yaitu sama dalam segala hal. Pernyataan ini salah karena atom dari unsur yang berbeda disebut isotope. Contohnya, Klorin mempunyai dua isotope yang mempunyai massa yang mempunyai nomor massa 37 dan 35 satuan massa atom.
Elemen yang berbeda. Hal ini terbukti salah dalam kasus tertentu.
Unsur yang berbeda telah bergabung dalam rasio nomor sederhana keseluruhan untuk membentuk senyawa. Ini tidak terlihat pada senyawa kompleks misalnya gula C12H22O11.

Atom adalah suatu kumpulan materi yang atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya

3. Model Thompson

Merupakan suatu bola padat yang bermuatan positif pada partikel negatif (elektron) yang tersebar didalamnya.

Kemudian, muatan positif dan negatif yang ada pada atom tersebut jumlahnya sama. Model ini telah dibuktikan pada penelitian Thomson yang memakai sinar tabung katoda.

Bunyi Teori J.J. Thomson

Berupa bola bermuatan positif dengan adanya elektron bermuatan negatif yang berada disekelilingnya.
Muatan positif dan negatif pada atom besarnya sama. Hal ini menjadikannya bermuatan netral. Suatu atom tidak memiliki muatan positif dan muatan negatif yang berlebihan.

Kelebihan Teori Model Thomson

Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang disebut dengan subatomik.
Dapat menerangkan sifat listrik-atom.

Kelemahan Teori Model Thomson

Tidak dapat menerangkan fenomena penghaburan partikel alfa oleh selaput tipis emas yang dikemukakan Rutherford.
Tidak mampu menjelaskan mengenai adanya intinya.

4. Model atom Nagaoka

Pada tahun 1904, Hantaro Nagaoka mengembangkan model atom yang melengkapi model atom Thomson. Model Nagaoka juga dikenal sebagai model atom Saturnus.

Model atom ini adalah model hipotetis dari struktur atom tidak seperti model puding kismis Thomson. Dalam model ini, keberadaan inti atom didalilkan untuk pertama kalinya.

Bagaimana model atom Nagaoka?

Pada awal abad ke-20, setelah mempelajari model atom Dalton dan model Thomson, fisikawan baru mulai memahami struktur atom. Penemuan elektron menunjukkan keberadaan muatan negatif dalam atom dan bahwa, agar menjadi netral secara global, tentu menyiratkan bahwa muatan positif juga ada.

Nagaoka, berdasarkan fakta bahwa muatan listrik yang berlawanan tidak dapat ditembus, mengusulkan model atom berdasarkan bola masif besar dengan muatan listrik positif. Bola ini adalah inti atom dan dikelilingi oleh beberapa elektron yang mengorbit di sekitarnya. Nagaoka menggambarkan orbit ini sebagai orbit melingkar, setara dengan Saturnus dan cincinnya.

Nagaoka menjelaskan stabilitas atom menurut modelnya dengan analogi stabilitas cincin Saturnus. James Clerk Maxwell baru-baru ini menerbitkan sebuah studi tentang model ini dan membuat dua prediksi:

keberadaan inti yang sangat masif, dalam analogi dengan disproporsi antara massa Saturnus dan massa cincin;
bahwa elektron berputar di sekitar inti terikat oleh gaya elektrostatik, sama seperti partikel di cincin
berputar di sekitar planet terikat oleh gaya gravitasi.

Bagaimana model Nagaoka mempengaruhi model atom Rutherford?

Kedua prediksi tersebut cukup dikonfirmasi oleh Ernest Rutherford, yang menyebutkan model Nagaoka dalam makalah tahun 1911 yang melaporkan penemuan nukleus.

Namun, model atom Rutherford mengungkapkan betapa salahnya model Saturnus. Kenyataannya, intinya jauh lebih kecil dari yang diperkirakan Nagaoka. Selain itu, cincin bermuatan listrik tidak akan stabil terhadap osilasi dalam arah ortogonal terhadap bidang rotasi cincin.

Penemuan Rutherford akan menjadi dasar studi untuk mengembangkan model atom Niels Bohr dan kemudian model atom Sommerfeld.

Juga harus dikatakan bahwa Nagaoka melalui model Saturnus tidak dapat memprediksi fenomena spektrografi, seperti pembentukan garis spektral dan radioaktivitas. Setelah penemuan baru ini, Nagaoka sendiri meninggalkan modelnya pada tahun 1908.

5. Model Rutherford

Model Rutherford telah dikemukakan oleh Ernest Rutherford di tahun 1911. Pada teori ini, setiap atomnya mempunyai kandungan inti yang bermuatan positif pada elektron yang mengelilingi didalamnya.

Massanya terpusat pada inti atomnya dan sebagian besar volume atom ini yaitu ruang hampa, Karena telah dibuktikan dari hasil percobaan penembakan logam dari sinar alpha, yang sudah dikenal sebagai Percobaan Geiger-Marsden.

Ciri-ciri Teori Rutherford

Sebagian besar darinya merupakan permukaan kosong atau hampa.
Memiliki intinyayang bermuatan positif yang merupakan pusat massanya.
Elektron bergerak mengelilingi inti dengan kecepatan yang sangat tinggi.
Sebagian besar partikel α (alpha) lewat tanpa mengalami pembelokkan/hambatan. Sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan.
Awan elektron tidak mempengaruhi penyebaran partikel α (alfa).

Kelebihan Model Rutherford

Mudah dipahami untuk menjelaskan strukturnya yang rumit.
Dapat menjelaskan bentuk lintasan elektron yang mengelilingi intinya.
Dapat menggambarkan gerak elektron disekitar inti.

Kelemahan Model Rutherford

Menurut hukum fisika klasik, elektron yang bergerak mengelilingi inti memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Akibatnya, lama-kelamaan elektron itu akan kehabisan energi dan akhirnya menempel pada inti.
Model rutherford ini belum mampu menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya terhadap intinya.
Elektron memancarkan energi ketika bergerak, sehingga energinya menjadi tidak stabil.
Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen (H).

6. Model Bohr

Model Bohr dikemukakan oleh Niels Bohr dan Ernest Rutherford di tahun 1913. Bahwa mereka terdiri berdasarkan pada intinya yang mempunyai kandungan proton dan neutron kemudian dikelilingi oleh elektron yang berputar pada orbitnya (tingkat energi tertentu). Orbit dikenal juga sebagai kulit atom.

Kelebihan Teori Bohr

Terdiri dari beberapa kulit/subkulit untuk tempat berpindahnya elektron dan atom membentuk suatu orbit dimana intinya merupakan positif dan disekelilingnya terdapat elektron.

Kelemahan Teori Bohr

Hanya mampu menjelaskan spektrum hidrogen tetapi tidak mampu menjelaskan spectrumnya yang lebih kompleks (dengan jumlah elektron yang lebih banyak).
Orbit/kulit elektron mengelilingi intinya bukan berbentuk lingkaran melainkan berbentuk elips.
Bohr menganggap elektron hanya sebagai partikel bukan sebagai partikel dan gelombang, sehingga kedudukan elektron dalam atom merupakan kebolehjadian.

7. Sommerfeld (ekstensi dari model Bohr)

Model atom Sommerfeld adalah perpanjangan dari model atom Bohr. Model baru ini dikembangkan oleh fisikawan Jerman Arnold Sommerfeld dan asistennya Peter Debye pada tahun 1916. Model tersebut dibuat dengan menggunakan teori relativitas Albert Einstein. Sommerfeld menemukan bahwa elektron atom tertentu mencapai kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Modifikasi dasar model Sommerfil dibandingkan dengan Borr adalah:

Elektron bergerak mengelilingi inti atom, dalam orbit melingkar atau elips.
Dari tingkat energi kedua, ada satu atau lebih sublevel pada tingkat yang sama.
Elektron adalah arus listrik kecil.
Model atom saat ini, yang dikenal sebagai model orbital atom, tidak dapat dirumuskan tanpa model sebelumnya yang diturunkan dari asumsi Bohr.

Apa keterbatasan model atom Bohr?

Model atom Bohr mulus dalam hal atom hidrogen. Di sisi lain, ketika menyangkut atom unsur kimia lain, elektron dengan tingkat energi yang sama memiliki energi yang berbeda.

Untuk atom hidrogen dan ion He+, hal ini tidak mempengaruhi spektrum, karena kedua jenis kulit memiliki energi yang sama. Namun, untuk atom multi-elektron, jumlah tingkat energi yang mungkin meningkat. Dalam spektrum, ini dimanifestasikan oleh lebih banyak garis spektral.

Apa solusi Sommerfeld untuk keterbatasan model Bohr?

Mengenai retakan ini, Sommerfeld mendalilkan bahwa dalam tingkat energi yang sama ada sub-tingkat, dengan energi yang sedikit berbeda. Selain itu, dari perhitungan teoretis, Sommerfeld telah menemukan bahwa di beberapa atom kecepatan elektron mencapai fraksi yang cukup besar dari kecepatan cahaya. Sommerfeld juga melakukan perhitungan ini untuk elektron relativistik.

Model atom Sommerfeld memperkenalkan dua modifikasi dasar:

Kecepatan relativistik.
Dalam atom, elektron bergerak dalam orbit melingkar dan elips tidak seperti model Niels Bohr di mana elektron hanya berputar dalam orbit melingkar.
Eksentrisitas orbit telah memunculkan bilangan kuantum baru yang menentukan bentuk orbital: bilangan kuantum azimut.

Saat menggambar, bilangan kuantum utama n = n’ + k. Bilangan kuantum sekunder n’ menentukan momentum sudut (radial) dan eksentrisitas elips. Untuk n’=0 orbit lingkaran muncul. Bilangan kuantum lateral k menggambarkan momentum sudut yang dapat diambil oleh elektron hidrogen.

Apa rumus Wilson-Sommerfeld?

Rumus Wilson-Sommerfeld mewakili elemen kunci untuk definisi model Bohr-Sommerfeld.

Dalam model ini, elektron seharusnya melakukan perjalanan di sekitar nukleus dalam orbit elips, tidak seperti model asli Bohr di mana mereka melakukan perjalanan dalam orbit melingkar.

Model Bohr-Sommerfeld membayangkan tambahan pembatasan kuantisasi momentum sudut elektron dengan pembatasan tambahan kuantisasi radius ditentukan oleh “rumus pembatasan kuantisasi Wilson-Sommerfeld”:

Dimana adalah p Apakah momen dq mewakili diferensial dari fungsi koordinat generik q(t) dan n adalah bilangan asli dan h adalah konstanta Planck.

8. Schrodinger

Model atom Schrödinger dikembangkan pada tahun 1926 setelah debut mekanika gelombang Louis de Broglie. Ini adalah model mekanika kuantum atom yang dimulai dari persamaan Schrödiger. Pada tahun 1926, Erwin Schrödinger mengembangkan persamaan ini untuk menentukan probabilitas menemukan elektron pada titik tertentu dalam sebuah atom.

Sampai saat itu, elektron hanya dianggap berputar dalam orbit melingkar di sekitar inti atom menurut model atom Bohr. Schrödinger mengklaim bahwa elektron, yang mendefinisikannya sebagai bola kecil, juga dapat berputar dalam orbit elips yang lebih kompleks dan menghitung efek relativistik.

Solusi persamaan gelombang Schrödinger juga disebut fungsi gelombang. Fungsi gelombang adalah fungsi matematika yang hanya memberikan peluang untuk menemukan elektron pada titik tertentu di sekitar inti.

Apa batasan model atom Bohr?

Sampai tahun 1932, diyakini bahwa atom terdiri dari inti bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif.

Model Bohr bekerja untuk atom hidrogen. Namun, ketika model itu diterapkan pada atom lain, diamati bahwa elektron dengan tingkat energi yang sama sedikit berbeda terutama jika nomor atomnya tinggi.

Variasi ini tidak dapat dijelaskan dalam model Niels Bohr dan oleh karena itu diperlukan beberapa koreksi. Proposisinya adalah bahwa dalam tingkat energi yang sama ada sub-level. Cara konkret sub-level ini muncul secara alami adalah dengan menggabungkan orbit elips dan koreksi relativistik.

Pada tahun 1932, James Chadwick membombardir atom berilium dengan partikel alfa. Radiasi yang tidak diketahui dipancarkan. Partikel ini adalah neutron dan penemuannya membawa para ilmuwan lebih dekat ke model atom yang lebih tepat.

Apa perbedaan antara model atom Schrödinger dan Bohr?

Model atom Bohr menetapkan jalur yang tepat untuk setiap elektron dalam atom. Namun, model mekanika kuantum hanya memprediksi probabilitas posisi elektron.

Untuk menyelesaikan persamaan Schrödinger, perlu dilakukan kuantifikasi energi elektron. Di sisi lain, dalam model Bohr, bilangan kuantum ini dianggap tidak memiliki dasar matematika.

Fitur Model Atom Saat Ini

Model atom Schrödinger awalnya menganggap elektron sebagai gelombang materi. Jadi persamaan Schrödinger menggambarkan evolusi dalam waktu dan ruang dari gelombang material tersebut.

Kemudian, Max Born mengusulkan interpretasi probabilistik dari fungsi gelombang elektron. Namun, interpretasi ini adalah model probabilistik yang memungkinkan prediksi empiris dibuat, tetapi di mana posisi dan momentum tidak dapat diketahui secara bersamaan, karena prinsip ketidakpastian.

Model atom Schrödinger ini dapat direpresentasikan sebagai awan elektron yang mengelilingi inti atom yang mewakili kerapatan kemungkinan kehadiran. Di tempat-tempat di mana awan ini paling padat, kemungkinan menemukan elektron lebih besar. Oleh karena itu, model ini memperkenalkan konsep sublevel energi.

Untuk memudahkan pemahaman, kami akan mempertimbangkan atom yang paling sederhana untuk menunjukkan beberapa diagram yang mengungkapkan poin-poin dasar model:

Awan elektron dikaitkan dengan keadaan dasar, yang menunjukkan kemungkinan adanya elektron di dalam nukleus. Kemungkinan ini melibatkan penangkapan elektron dalam fisika nuklir.
Awan elektron terikat pada kombinasi linier dari dua orbital yang terkait dengan tingkat tereksitasi pertama. Dalam hal ini, kita dapat melihat kemungkinan adanya awan elektron di luar atom yang memungkinkan terjadinya ikatan molekul.
Awan ini dijelaskan secara khusus oleh harmonik bola. Bentuk paling sederhana dari awan elektronik ini adalah simetri bola. (r, , ) adalah kerapatan peluang untuk menemukan elektron pada koordinat bola (r, , ).

Apa yang diprediksi oleh model atom Schrödinger?

Model atom Schrödinger memprediksi:

Garis emisi spektral atom netral dan terionisasi.
Perubahan tingkat energi ketika ada medan magnet atau listrik.
Selain itu, dengan beberapa modifikasi semi-heuristik, model menjelaskan ikatan kimia dan stabilitas molekul.

Apa yang salah dengan model atom mekanika kuantum?

Model Schrödinger tidak lengkap pada poin-poin berikut:

Itu tidak memperhitungkan spin elektron.
Model mengabaikan efek relativistik elektron cepat.
Model Schrödinger tidak menjelaskan mengapa elektron dalam keadaan kuantum tereksitasi meluruh ke tingkat lebih rendah jika ada free elektron (free electron : Sebuah elektron yang telah rusak bebas dari ikatan atom itu dan karena itu tidak terikat pada atom).

9. Model Atom Mekanika Kuantum

Terdiri berdasarkan pada intinya bermuatan positif dan awan-awan elektron yang mengelilinginya. Daerah tempat ditemukannya elektron yang diberi nama orbital. Menurut pada teori ini, ada empat jenis orbital yakni s, p, d, f.

Pengantar model kuantum atom: mengasosiasikan kerapatan probabilitas kehadiran dengan elektron dalam bentuk fungsi gelombang menggunakan panjang gelombang de Broglie, persamaan Schrödinger dan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Spin elektron dan percobaan Stern-Gerlach.

Jari-Jari Atom | Jenis dan Nilai jari-jari atom

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: CleverlySmart, Britannica, StudySmarter, LibreTexts

Sumber foto: Geralt / Pixabay (Pixabay License: Free for commercial use, No attribution required)

Oppenheimer Julius Robert | Penyesalan Bapak Bom Atom

Model Atom | Berbagai Macam Jenis: Demokritos, Dalton, Thompson, Rutherford, Nagaoka, Bohr, Sommerfeld, Schrodinger dan Mekanika Kuantum