1 Perkembangan Teori Atom
1Perkembangan Teori AtomI.1. Filosofi Aristoteles dan Demokritossampai Model Atom ThomsonDua orang filsuf Yunani kuno pada sekitar 300 – 400 tahun sebelumMasehi, masing-masing Aristoteles (384 – 322 SM) dan Democritos(460 – 370 SM) mengemukakan teori tentang materi dan menyatakan halyang berlawanan satu sama lain. Aristoteles menyatakan bahwa materiadalah sesuatu yang bersifat kontinyu, yaitu dapat dibelah atau dibagisecara terus menerus sampai tidak terhingga. Sedangkan Democritosmenyatakan bahwa materi bersifat diskret (tidak kontinyu), yaitu bahwapembelahan atau pembagian materi akan sampai pada suatu keadaanyang paling kecil, yang tidak dapat lagi dibagi-bagi, dan disebut sebagaiatom (atomos tidak dapat dibagi-bagi).Konsep tentang atom ini tidak mengalami perkembangan yangberarti selama belasan abad kemudian. Baru pada sekitar abadke 18, seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris bernama John Dalton(1766 – 1844) mengemukakan teori atom yang selanjutnya menjadi titiktolak perkembangan teori atom.Substansi terpenting dalam teori atom Dalton (1803) adalah :a. Atom merupakan bagian terkecil dari materi.b. Atom unsur sejenis adalah identik, atom unsur yang berbedajuga berbeda.c. Suatu atom yang tertentu tidak dapat diubah menjadi atomyang lainnya.d. Gabungan atom-atom membentuk molekul.e. Reaksi kimia merupakan pemutusan dan pembentukanikatan antar atom.Penemuan materi bermuatan positif sebagai berkas sinaranode atau sinar kanal atau sinar terusan, yang di kemudianhari diidentifikasi sebagai proton (Eugene Goldstein, 1886), penemuanelektron (Thomson, 1897), dan disusul kemudian penemuan neutron(Chadwick, 1926) menunjukkan bahwa sebagian dari teori Dalton ternyatakeliru. Atom bukan merupakan bagian terkecil dari materi, karenaatom masih terdiri dari inti atom (kemudian diketahui mengandung protondan neutron) dan elektron. Atom unsur sejenis belum tentu identik karena1
ternyata atomaunsur sejenis dapat mempuunyai massaa yang berbeda yangdiakibatkaan oleh peerbedaan jumlah neeutron di dalamdinti atomnya,suatu atoom ternyataa dapat diuubah menjaadi atom laainnya melaalui reaksinuklir (reaaksi inti).Meenyusul penemuan elektron dann sifat muaatan negatif elektron,Thomson menyusunn teori atommnya yangg disebut juuga model atom rotikismis (1897). Thoomson mennyatakan bahwabatoom merupaakan bolapejal berrmuatan poositif yangg pada teempat-tempat tertentuu terdapatelektron yang bermmuatan neegatif. Seccara sedeerhana moodel atomThomson dapat digammbarkan seeperti pada Gambar I.11.Gambar I.11. Model atomm Thomson.Seebelum pennemuan eleektron olehh Thomsonn, seorang fisikawanberkebanggsaan Jerrman yanng lahir di Polanddia yang bernamaEugen Gooldstein (1850 - 1930) pada taahun 1886 menemukkan bahwasinar anooda ( sinar kanal sinar terrusan) dibeelokkan oleeh medanlistrik menuju arah kutub neggatif (lihat Gambar I.2). Pada percobaanGoldstein tersebut tegangan tinggi yaang diberikan pada keadaantekanan gas H2 dalamdtabuung sangatt rendah (sekitar 0,001 atm)menyebabbkan terleppasnya eleektron dari katoda dandtertarikk ke arahanoda, seedangkan molekulmgass H2 teruraai menjadi atom-atom hidrogen.Atom-atomm hidrogenn bertumbbukan denggan elektron sehingga terjadin partikelpelepasann elektron dari atomm hidrogeen dan menghasilkambermuatanbermuatann positif yangydinyaatakan sebagai H . Partikel bpositif yang dihasilkkan tertarikk ke arah katoda sebagai berkas sinaranoda (sseolah-olah datang daridarah anoda kee katoda), sebagianmelewati lubang katooda dan dibbelokkan arrahnya oleh medan listtrik di balikkatoda menujumkuttub negatiff. Partikel positif iniilah yang kemudiandisebut dengandnaama protoon. Selanjutnya dibuuktikan puula bahwa2
proton merupakan partikel pembentuk atom yang ada pada semuaatom, seperti halnya elektron yang telah dikenal lebih dulu.Gambar I.2. Skema percobaan penemuan partikel proton.I.2. Model Atom Rutherford dan Model Atom BohrBagaimana posisi proton di dalam suatu atom menjadisemakin jelas ketika pada tahun 1909, dua orang mahasiswa UniversitasManchester (Inggris) bernama Hans Geiger dan Ernest Marsden di bawahbimbingan Ernest Rutherford melakukan percobaan yang kemudiandikenal dengan nama Percobaan Hamburan Partikel D dari Rutherford.Secara skematik percobaan hamburan partikel D tersebut ditunjukkanpada Gambar I.3.Suatu keping logam emas (Au) yang sangat tipis di dalamsistem vakum ditembaki dengan berkas partikel D yang telah diketahuisebagai suatu partikel bermuatan positif. Hasil percobaan menunjukkanbahwa sebagian besar berkas partikel D ternyata terdeteksi diteruskanmenembus foil tipis Au, sebagian lagi dibelokkan arahnya, danhanya sebagian terkecil yang dipantulkan kembali. Hal ini bertentangandengan teori atom Thomson. Seharusnya permukaan foil Au yangbermuatan positif akan memberikan gaya tolak terhadap partikel D yangdatang dan membalikkan kembali arah berkas partikel D tersebut.3
R : Radium, sumber radiasi ĮF : foil tipis AuS : Sintilasi (pendaran) radiasiĮ yang dihamburkanSudut hamburanGambar I.3. Bagan percobaan hamburan partikel D dari Rutherford.Berdasarkan hasil percobaan Hamburan Partikel D tersebut,pada tahun 1911, Rutherford mengumumkan teorinya tentang inti atom,dan ini merupakan konsep pertama tentang inti atom yang selanjutnyamerupakan awal perkembangan teori atom modern meninggalkanteori atom yang diperkenalkan sebelumnya sejak Aristoteles danDemocritos, sampai teori atom Dalton dan teori atom Thomson yangtelah disebutkan di atas. Pemahaman pokok teori atom Rutherford adalah :a. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yangbermuatan negatif.b. Jumlah elektron sama dengan jumlah muatan positif dalam intisehingga atom bersifat netral.c. Massa atom terpusat pada intinya, karena massa elektron sangat kecildibandingkan dengan massa inti atom.Pada Gambar I.4 diperlihatkan gambaran model atom Rutherforddan sekaligus ditunjukkan bagaimana hasil percobaan Rutherforddapat diterangkan. Atom terdiri dari intiyang bermuatan positif,yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif denganjumlah elektron sama dengan jumlah muatan positif dalam inti atomnya.Massa atom terpusat pada intinya.Model ini dapat menjelaskan bahwa ketika berkas partikel D yangbermuatan positif ditembakkan pada foil emas, maka sebagian kecilberkas partikel D mengenai inti dan dipantulkan. Sebagian berkas partikelD lewat di dekat inti dan dibelokkan arahnya oleh medan inti. Sebagianbesar berkas partikel D diteruskan karena berada di luar pengaruh medaninti. Kemungkinan yang paling besar, sesuai dengan pengamatanRutherford, adalah bahwa partikel D diteruskan, sebagian lagi dihamburkandan fraksi yang terkecil adalah yang dipantulkan kembali.4
Gambar I.4. Penjelasan hasil percobaan hamburan partikel D dengan model atomRutherford.Teori atom Rutherford mengandung kelemahan yang mendasarkarena tidak sesuai dengan hukum mekanika klasik yang menyatakanbahwa partikel bermuatan yang bergerak akan mengalami perlambatanpada sepanjang lintasan geraknya karena terjadi pemancaran energi dalambentuk radiasi. Fenomena perlambatan ini akan secara bertahapmengurangi energi kinetik elektron dalam mengelilingi inti atom sehinggasuatu saat energi kinetik akan sama dengan nol dan elektron akan tertarikke dalam inti, seperti digambarkan pada Gambar I.5.Gambar I.5. Perlambatan elektron berdasarkan teori mekanika klasik.5
Hal lain yang menjadi kelemahan teori atom Rutherfordadalah bahwa teori Rutherford tidak dapat menjelaskan mengapaspektrum atom merupakan spektrum garis dan bukan spektrumkontinyu. Sesuai dengan teori mekanika klasik di atas, spektrumatom seharusnya merupakan spektrum kontinyu sebab pelepasanradiasi yang menyertai perlambatan gerak elektron berlangsungsecara kontinyu.Niels Bohr, seorang ahli fisika berkebangsaan Denmark(1885 – 1962), memperbaiki teori atom Rutherford dengan memasukkan 2postulat yang dikenal dengan Postulat Bohr (1913), yaitu :a.b.Elektron mengelilingi inti dalam orbit tertentu pada mana tidakterjadi penyerapan dan/atau pelepasan energi. Pada keadaantersebut elektron dikatakan berada pada tingkat energi dasar(ground state) dan keadaan ini disebut keadaan stasioner(keadaan diam)Penyerapan energi terjadi bila elektron berpindah ke orbitdengan tingkat energi yang lebih tinggi (elektron tereksitasi)sedang pelepasan energi terjadi bila elektron berpindah ke orbitdengan tingkat energi yang lebih rendah (elektron terdeeksitasi).Perpindahan elektron dengan demikian melibatkan perubahantingkat energi yang besarnya memenuhi persamaan Planck :'E En – En-1 h. C/Oh: Tetapan Planck, 6,626 x 10-34 J.det.C: Kecepatan cahaya, 2,998 x 1010 cm/det.Indek n: tingkat energi dasar ke n.O: Panjang gelombang radiasi yang dilepaskan (cm).Pada Gambar I.6 ditunjukkan kedudukan elektron dalamorbit dengan tingkat energi yang tertentu, semakin jauh orbit elektrondari inti semakin tinggi tingkat energinya. Berdasarkan postulatBohr tersebut maka model atom Bohr telah dapat menjelaskankelemahan teori atom Rutherford. Elektron tidak tertarik ke dalaminti karena elektron berada dalam tingkat energi yang tetap dandianggap dalam keadaan stasioner, sedangkan spektrum atommerupakan spektrum garis karena eksitasi dan deeksitasi elektronmelibatkan perubahan energi yang tertentu.6
E3 E2 E1Eksitasi elektron :perpindahan elektron dariEn-1 ke En, terjadipenyerapan energi.intiDeeksitasi elektron :Perpindahan electron dariEn ke En-1, terjadipelepasan energiGambar I.6. Model atom Bohr.Elektron berada di dalam orbitnya yang merupakan kulit atomdi luar inti dengan tingkat energi yang tertentu. Semakin jauh jarakkulit atom terhadap inti, semakin tinggi tingkat energinya. Karena'E untuk setiap atom telah tertentu, sedangkan h dan C juga telahtertentu (karena merupakan bilangan tetapan), maka O juga mempunyaiharga yang tertentu. Harga O tersebut bersesuaian dengan warnagaris spektrum atom. Selanjutnya dapat dinyatakan bahwa spektrumatom kecuali bersifat diskret (berupa spektrum garis) juga merupakansalah satu karakteristika atom yang bersangkutan walaupun banyakatom yang mempunyai lebih dari satu garis spektrum.I.3. Model Atom Mekanika GelombangModel atom Bohr telah mampu menjelaskan kelemahan utamateori atom Rutherford, namun berbagai hasil penelitian dalambidang fisika dan kimia ternyata tidak dapat dijelaskan denganteori atom Bohr, khususnya yang berkaitan dengan sifat-sifatatom yang besar. Pada tahun 1926 dikembangkan model atombaru yang dikenal dengan nama model atom Mekanika Gelombang.Model atom ini menyempurnakan teori atom Bohr dengan menambahkan3 azas, yaitu :a.b.Azas Ketidakpastian Heisenberg yang menyatakan bahwa posisi dankecepatan elektron tidak dapat ditentukan secara serentak,Azas De Broglie yang menyatakan bahwa lintasan gerak suatu partikelpada dasarnya berupa suatu gelombang,7
c.\hEVm&Azas Schrodinger yang menyatakan bahwa elektron terdistribusi di luarinti atom di dalam ruang tiga dimensi dengan karakter pergerakan yangdapat dinyatakan secara matematik dalam bentuk fungsi gelombang.: fungsi gelombang Schrodinger: konstanta Planck: energi: energi potensial: massa: posisiDengan azas-azas tersebut dapat dijelaskan bahwa letak elektronterhadap inti merupakan kebolehjadian dengan nilai maksimum pada jarakjari-jari atom Bohr, seperti ditunjukkan pada Gambar I.7.KebolehjadianKebolehjadian maksimumdiketemukannya elektronRBohrJarak terhadap intiGambar I.7. Kebolehjadian letak elektron terhadap inti.Massa atom yang dinyatakan terpusat pada inti ternyata tidakekivalen dengan massa sejumlah proton yang ada di dalam inti atomtersebut. Sebagai contoh sederhana, ternyata massa atom He (2 protondan 2 elektron).tidak 2 kali massa atom H (1 proton dan 1 elektron) tetapi4 kali. Bagaimana hal ini dapat dijelaskan? James Chadwick, seorangilmuwan kelahiran Inggris (1891 – 1974), yang pernah bekerja di bawahbimbingan Ernest Rutherford, pada tahun 1932 menemukan jawabanmelalui percobaan yang menghasilkan penemuan dan pendefinisianadanya berkas partikel yang tidak bermuatan di dalam inti atom.8
DetektorSumber Į[A]BeriliumParafinSumber ĮDetektor[B]BeriliumParafinSumber ĮDetektor[C]BeriliumGambar I.8. Bagan percobaan penemuan partikel neutron oleh Chadwick.Berkas radiasi Į dipancarkan dari sumber ditembakkan pada kepingberilium (Be) tidak menghasilkan respon pada sistem detektormenunjukkan bahwa tidak ada partikel bermuatan yang mengenai detektor,karena radiasi Į tertahan oleh keping Be (Gambar I.8.A). Ketika dipasanglapisan parafin antara Be dan detektor, ternyata terjadi respon pada unitdetektor yang menunjukkan bahwa ada berkas proton terlepas dari parafindan terukur pada unit detektor (Gambar I.8.B). Chadwick menyimpulkanada partikel netral yang terlempar dari inti atom Be yang ditembak denganradiasi Į. Kemudian partikel netral tersebut menumbuk parafin danmemelantingkan partikel bermuatan dari parafin yang kemudian diresponoleh detektor sebagai partikel proton (Gambar I.8.C). Partikel netral itulahyang kemudian disebut dengan neutron. Hal ini menjelaskan bahwakomponen pembentuk inti atom adalah proton dan neutron. Selanjutnyadapat diketahui bahwa partikel neutron ini mempunyai massa yang kira-kirasama dengan partikel proton. Secara bersama-sama, proton dan neutrondisebut nukleon (partikel pembentuk nuklida/inti atom).Secara sederhana, suatu inti atom X dituliskan sebagai berikut :AZX atauZX (A)dengan A adalah nomor massa ( jumlah proton dan neutron) dan Z adalahnomor atom ( jumlah proton jumlah elektron yang mengelilingi inti atom).Dengan demikian jumlah neutron adalah (A – Z). Sebagai contoh suatu inti9
atom natrium (Na) yang mempunyai nomor massa 23 dan nomor atom11 dapat dibedakan dengan inti atom natrium yang mempunyai nomormassa 24 dan nomor atom 11 dengan menuliskan berturut-turutsebagai berikut :2311Naatau11Na 23dan2411Naatau11Na 24Sering kali untuk lebih menyederhanakan penulisan, nomor atom tidakdituliskan, sehingga kedua isotop Natrium tersebut di atas berturut-turutdapat dituliskan dengan 23Na atau Na-23 dan 24Na atau Na-24.Penemuan partikel neutron oleh Chadwick pada tahun 1932kemudian semakin menyempurnakan pemahaman tentang struktur atom,karena penemuan ini dapat menjelaskan fenomena bahwa massa atomyang dinyatakan terpusat pada inti terbukti tidak ekivalen dengan masaproton yang ada di dalam inti atom tersebut. Seperti ditunjukkan padaGambar 1.9, di dalam inti atom, kecuali inti atom hidrogen (H), selainterdapat sejumlah proton yang bermuatan positif ternyata juga terdapatsejumlah neutron yang tidak bermuatan.–13d 6 u10 cm–8D 10 cmInti atomElektronDProtonNeutrondGambar I.9. Bagan struktur atom pasca penemuan neutron.Neutron memberikan kontribusi massa yang kira-kira sama denganmassa proton sedangkan massa elektron kira-kira 1/1836 massa proton.Karena itu massa atom terpusat pada intinya, dan jumlah proton ditambahdengan neutron di dalam inti atom merupakan nomor massa dari inti atomyang bersangkutan. Diameter atom ( D) sekitar 10 8 cm, jauh lebih besar10
dibandingkan dengan kisaran diameter inti atom ( d) yang kira-kira6 u 10 13 cm. Secara keseluruhan, atom bersifat netral karena jumlahproton di dalam inti atom sama dengan jumlah elektron yang mengelilingiinti atom tersebut. Atom-atom unsur yang sejenis mempunyai jumlahproton yang sama, tetapi jumlah neutronnya dapat berbeda. Atom-atomsejenis yang mempunyai jumlah neutron berbeda ini disebut sebagaiisotop. Perbedaan jumlah neutron di dalam inti atom mengakibatkanperbedaan massa isotop-isotop tersebut dan karena itu atom sejenis tidakselalu identik satu sama lain.11
Perkembangan Teori Atom I.1. Filosofi Aristoteles dan Demokritos sampai Model Atom Thomson Dua orang filsuf Yunani kuno pada sekitar 300 – 400 tahun sebelum Masehi, masing-masing Aristoteles (384 – 322 SM) dan Democritos (460 – 370 SM) mengemukakan teori tentang
tentang teori-teori hukum yang berkembang dalam sejarah perkembangan hukum misalnya : Teori Hukum Positif, Teori Hukum Alam, Teori Mazhab Sejarah, Teori Sosiologi Hukum, Teori Hukum Progresif, Teori Hukum Bebas dan teori-teori yang berekembang pada abad modern. Dengan diterbitkannya modul ini diharapkan dapat dijadikan pedoman oleh para
A. Perkembangan Kognitif Anak Usia Dini 1. Pengertian Perkembangan Kognitif Perkembangan kognitif sering diidentikkan dengan perkembangan kecerdasan. Perkembangan kognitif merupakan dasar bagi perkembangan intelegensi pada anak. Pada anak usia dini, pengetahuan masih bersifat subjektif, dan akan berkembang menjadi objektif apabila sudah .
A. Teori-teori sosial moden timbul sebagai tin& bdas kepada teori-teori sosial klasik yang melihat am perubahan rnasyarakat manusia dengan pendekatan yang pesimistik. Teori sosial moden telah berjaya menerangkan semua gejala sosial kesan perindustrian dan perbandaran. Teori sosial moden adalah lanjutan teori klasik dalam kaedah dan faIsafah. B. C.
Perkembangan Peserta Didik merupakan bagian dari pengkajian dan penerapan Psikologi Perkembangan. Dalam pengkajian mata kuliah Perkembangan Peserta Didik difokuskan pada perkembangan individu sebagai peserta didik pada institusi pendidikan. Di dalam buku ini, para penulis sebagai penyusun materi Perkembangan Peserta Didik mencoba memahami .
pembelajaran bagi anak pada tataran usia dini dan segala sesuatu yang berkaitan dengan pengembangan kemampuan anak sabagai suatu pijakan awal yang mempersiapkan anak ke tingkat pendidikan yang lebih tinggi. Aspek-aspek perkembangan anak yang meliputi perkembangan fisik-motorik, perkembangan bahasa-literasi, perkembangan kognitif dan perkembangan
’s point group atom X’s p x and p y atomic orbitals symmetry label given to identify the p x and p y orbitals of atom X (central atom) symmetry label given to identify the p z orbital of atom X (central atom) atom X’s p z atomic orbitals atom X’s s–orbital s-orbital symmetry label C 2 1 –1
Teori tentang individu telah banyak mendefinisikan aktor dalam pengembangannya telah menjadi basis-basis baru pengetahuan sosiologi. Teori-teori tersebut antara lain: teori pertukaran sosial, mendefinisikan aktor sebagai individu (person) dan kelompok (group). Pertukaran terjadi dalam perkembangan struktur
there are questions to answer and diagrams to label. Marieb (2007) is the core anatomy and physiology text used, which corresponds to local undergraduate pre-registration and learning beyond registration curriculum’s at the University of Southampton. A recommended reading list is provided.
