BEBERAPA PERKEMBANGAN TEORI ATOM

BEBERAPA PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Oleh: Aisyah*

*Mahasiswa Pascasarjana Pendidikan Matematika Universitas Sriwijaya

PENDAHULUAN

Filsafat ilmu pengetahuan merupakan cabang filsafat yang mempelajari teori pembagian ilmu, metode yang digunakan dalam ilmu, tentang dasar kepastian dan jenis keterangan yang berkaitan dengan kebenaran ilmu tertentu. Dalam makalah ini akan dipaparkan tentang perkembangan teori atom. Teori menurut beberapa orang ahli yang akan dijelaskan lebih lanjut tentang kelebihan dan kekurangannya.

A.      Citra Manusia Tentang Alam

Allah menciptakan Alam beserta isinya terdiri dari beberapa macam bentuk. Bentuk-bentuk ini dapat berupa benda dan berupa gejala. Wujud bentuk-bentuk ini dapat berupa zat padat, cair maupun gas. Dalam bentuk zat padat umpamanya batu, kayu, dalam bentuk zat cair contohnya air, minyak, dan dalam bentuk zat gas umpamanya gas alam. Dapat pula kita amati bahwa bentuk-bentuk itu berupa  gejala contohnya bianglala dan suara. Kesemuanya itu dapat kita amati melalui panca indra kita.

Namun demikian tentunya panca indera kita mempunyai keterbatasan, misalnya saja untuk melihat benda-benda yang besarnya  tidak kurang dari 0,1 mm dapat kita lihat dengan mata telanjang, sedangkan untuk melihat benda yang ukurannya tidak kurang dari 0,0005 mm dapat digunakan mikroskop, dan benda yang ukurannya besarnya 0,001 mikron. Berkat akal yang kita miliki, kita telah menemukan berbagai macam peralatan yang dapat membantu mengatasi keterbatasan kemampuan mengindera kelima pancaindera kita itu. Teropong bintang yang ada di observatorium bosscha misalnya dapat mendekatkan gambaran benda langit ke bumi sehingga dengan menggunakan alat itu banyak hal yang tadinya tidak kita ketahui mengenai bintang dapat menjadi lebih jelas. Demikian pula dengan bantuan mikroskop kuman yang tadinya tidak tampak oleh mata bugil dapat di amati bagian-bagian selnya digunakan  bantuan mikroskop elektron.

Oleh karena itu manusia selalu mencari perkembangan ilmu dan pengetahuannya untuk lebih mempermudah lagi manusia dalam mengamati benda –benda alam ini. Salah satu pertanyaan yang sejak dulu dikemukakan orang adalah tentang hakikat zat. Mengapa ada benda berbentuk padat, cair, dan gas misalnya sudah dipertanyakan sejak zaman Yunani Kuno. Dengan demikian menjadi sangat menarik untuk menelusuri bagaimana pandangan orang mengenai susunan benda berubah dari masa ke masa.

Teori atom dalam ilmu kimia dan fisika adalah teori mengenai sifat benda. Teori ini menyebutkan bahwa semua benda terbentuk dari atom-atom. Dasar filsafat untuk teori ini disebut atomisme. Teori ini dapat diterapkan pada semua fase umum benda seperti yang ditemukan di bumi, yaitu padat, cair, dan gas. Teori ini tidak dapat diterapkan pada plasma atau bintang neutron di mana terjadi lingkungan yang tidak standar, seperti suhu atau densitas ekstrim yang menghambat pembentukan atom.

B.       Konsep Atom Zaman Yunani

Berasal dari bahasa Yunani, “a-tomos” yang berarti “tidak bisa dipotong”. Atom menurut Democritus dari Abdera (460 – 370 SM), adalah bagaikan blok-blok kecil yang sangat kecil sehingga tidak terlihat lagi, tidak bisa dibagi lagi dan bersifat abadi. Maka atomisme adalah teori filosofis dan ilmiah bahwa kenyataan dibentuk oleh bagian-bagian elementer yang tak dapat dibagi yang disebut atom.

Democritus beranggapan bahwa ada tak terhingga jenis atom di alam semesta, dimana masing-masing atom mempunyai sifat tersendiri. “Atom kayu”, sebagai contoh akan berprilaku berbeda dengan “Atom air”. Sifat-sifat dari atom ini akan terasa dari indera kita, seperti warna, berat dan lain-lain. Perkembangan sains telah mengidentifikasi sejumlah jenis atom, missal ferrum (besi) dan aurum (emas) dan kombinasi atom-atom, missal atom air dari atom hydrogen dan atom oksigen.

C.      Beberapa Teori Atom

1.      Teori Atom Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier menyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil    reaksi”. Sedangkan   Prouts menyatakan    bahwa “Perbandingan   massa   unsur – unsur   dalam   suatu senyawa selalu tetap”.

Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

a.       Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi

b.      Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda

c.       Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen

d.      Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Gambar model atom seperti bola pejal

  

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Dalton

·           Kelebihan: Mulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.

·           Kelemahan: Teori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

2.         Model Atom Dmitri Ivanovich Mendeleev ( 1834 – 1907)

Pada tahun 1859 seorang ilmuan Rusia Dmitri Ivanovich Mendeleev menemukan sistem periodik. Berdasarkan pemikiran dari John Dalton (1805) yang menyatakan bahwa setiap atom mempunyai massa, maka Mendeleev membagi elemen-elemen yang dituliskan dalam kartu-kartu berdasarkan pada ukuran berat atom dalam suatu susunan baris dan kolom, dan dalam satu kolom dituliskan tujuh elemen. Sampai tahun 1971 telah ditemukan 63 unsur dari 92 elemen yang kita ketahui. Termasuk Helium  yang belum ditemukan. Perkembangan berikutnya terjadi dua puluh tahun kemudian, dimana Mendeleev menemukan eka-silikon di Jerman, yang telah diprediksinya sebelumnya. Karena temuan-temuannya itu Mendeleev terkenal dimana-mana. Hal yang dapat kita ambil dibalik temuan atom tersebut adalah kaitannya dengan angka-angka. Sebagai contoh ukuran berat atom yang merupakan suatu ukuran kompleksitas.

Perkembangan teori atom juga berpengaruh pada karya seni. Pada tahun 1900 pelukis- pelukis dunia seperti yang dapat dilihat pada lukisan  Umberto Boccioni dalam The Forcest of A street atau Dynamism of cyclisyt, lukisan sinar X oleh Rontgen, Juan Gris dalam analisis struktur bentuk natural dalam Still Life atau bentuk kemanusiaan dalam Pierrot.

3.         Model Atom Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa   sinar    katode    merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:”Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron” Model atom ni dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal.

Gambar Model Atom Thomson seperti roti kismis

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson

·           Kelebihan: Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

·           Kelemahan: Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

4.         Model Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan  bola  pejal  yang  positif  yang  bila  dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Model Atom Rutherford Seperti Tata surya

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan beberapa berikut:

a.       Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.

b.      Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.

c.       Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Rutherford

·           Kelebihan: Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti

·           Kelemahan : Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama – kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.

5.         Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Niels Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

a.       Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

b.      Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

c.       Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.

d.      Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Model atom Bohr

Kelebihan dan Kelemahan:

·           Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

·           Kelemahan : model atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack

6.    Model Atom Henry Moseley (1887 – 1915)

                             Henry Moseley dalam laboratorium Rutherford melakukan eksperimen konfirmasi terhadap model Bohr pada fenomena baru berupa garis-garis pada spektrum sinar energi tinggi X yang tidak terlihat oleh mata tetapi yang terbentuk dengan cara yang sama yaitu loncatan elektron dari orbit yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam.

7.    Ilmuan-Ilmuan Lain

                             Ilmuan-ilmuan lain yang berperan dalam perkembangan teori atom antara lain: James Chadwick menemukan Neutron pada tahun 1932; Enrico Fermi (1901-1954) menemukan reaksi Nuklir; dan Hans Bethe (1906) menemukan teori fusi Hidrogen.

8.    Quark sebagai Zarah yang Lebih Kecil lagi

Kalau pada awal abad ke-20 ini teori Dalton diguncang karena ditemukan bahwa atom masih dapat dipecah menjadi proton, neutron, dan electron, maka pada tahun 1964 terjadi lagi guncangan baru. Ahli fisika Amerika Serikat Murray Gell-Mann mengemukakan bahwa proton dan neutron terdiri atas zarah-zarah yang lebih kecil lagi yang dinamakan Quark. Ahli fisika Amerika lainnya Georg Zweig juga mengemukakan suatu teori yang sama, akan tetapi butir-butir itu  dinamakan as.

Suatu proton terdiri atas dua buah atas dan sebuah bawah, dan karena quark atas bermuatan ± ⅔, dan quark bawah bermuatan -⅓. Proton bermuatan +1, Neutron terdiri atas satu quark atas dan dua quark bawah sehingga muatannya 0. Suatu zarah yang terjadi dari beberapa quark dinamakan suatu hadron sehingga proto dan netron adalah suatu hadron. Suatu hadron yang terdiri atas tiga quark dinamakan suatu Baryon. Suatu zarah yang terdiri atas dua quark disebut suatu meson. Kedua quark itu sebenarnya berlawanan sehingga yang satu lagi memiliki rasa tandingan dan karena itu dapat disebut anti quark.

D.           Kesimpulan

Pengertian bahwa quark itu adalah zarah terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi pada suatu ketika ada saja kemungkinannya akan ditumbangkan lagi dan sejarah pun akan berulang kembali. Setiap teori atom ada kelebihan dan kelemahannya, dimana dari kelemahan pada teori atom yang sebelumnya akan melahirkan teori atom yang baru. Ditinjau dari segi filosofis :

1.      Fisika abad dua puluh adalah suatu hasil kerja yang abadi

2.      Imajinasi manusia bekerja secara komunal telah menghasilkan suatu monumen tanpa tandingan, baik dibandingkan dengan piramid, Iliad, ballada maupun katedral.

3.      Orang-orang yang membuat konsepsi-konsepsi ini secara berurutan adalah pahlawan-pahlawan pelopor di abad dua puluh. Mendeleev mengocok kartunya,  JJ Thomson yang telah meruntuhkan kepercayaan Yunani bahwa atom tak terbagikan, Rutherford yang telah menjadikan penemuan JJ Thomson tersebut ke dalam suatu sistem planet, dan Niels Bohr yang membuat model tersebut bekerja. Chadwick yang telah menemukan neutron dan fermi yang telah menggunakannya untuk membuka dan merubah inti atom.

DAFTAR PUSTAKA

Andi Hakim Nasution. Pengantar Ke Filsafat Dains. Penerbit PT. Pustaka Litera Antar Nusa, 1999

http://lela68.wordpress.com/2009/05/24/filsafat-ilmu-perkembangan-teori-atom/. Diakses pada 28 Nopember 2010.                          

http://www.slideshare.net/yadiedwitama/10-perkembangan-teori-atom. Diakses pada 28 N0vember 2010.  

http://www.e-dukasi.net/mol/mo_full.php?moid=91&fname=kim102_06.htm. Diakses pada 28 Nopember 2010.

Kwary, Deny A. Gambaran Umum Ilmu Bahasa (Linguistik ), (Online),

http://www.kwary.net/Linguistics/Gambaraan%20Umum%20Ilmu%20Bahasa.doc.. Diakses pada 28 Nopember 2010.

Salliyanti. 2008  Language is Powerful, (Online),  http://library.usu.ac.id/download/fs/06002046.pdf. Medan: Universitas Sumatera Utara. Diakses pada tanggal 22 November 2009

Suriasumantri, Yuyun S. 2003. Filsafat ilmu sebuah Pengantar Populer. Jakarta: Pustaka Sinar Harapan