Mengenal Struktur Atom Beserta Muatan di Dalamnya

Teori struktur atom merupakan salah satu konsep ilmiah tertua mengatakan bahwa semua materi dapat dipecah menjadi zarah (partikel) terkecil, hingga partikel – partikel ini tidak dapat terbagi lagi. Bagian terkecil dari suatu benda ini disebut dengan atom. Istilah atom diberikan oleh Demokritus pada 400 SM yang diambil dari bahasa Yunani yang berarti tidak terbagi, (A= tidak, tomos = terbagi).

Pendapat Demokritus tersebut dibantang oleh Aristoteles yang juga seorang filsuf Yunani. Aristoteles menyatakan bahwa suatu zat tersusun atas api, air, tanah, dan udara. Teori Aristoteles kemudian digunakan selama berabad – abad. Hingga pada 1803, John Dalton mengemukakan pemikirannya tentang dasar teori struktur atom. Menurut model atom Dalton, atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, bersifat identik dan tidak bermuatan.

Teori struktur atom Dalton bertahan hingga 1896, hingga penelitiannya dipatahkan oleh J.J. Thomson, Ernest Rutherford, Robert Millikan, dan James Chadwick. Model atom Thomson mengilustrasikan struktur atom seperti roti kismis, karena atom merupakan bola padat bermuatan positif dengan partikel negatif (elektron) yang berjumlah sama tersebar di dalamnya.

Sedangkan teori struktur atom Rutherford menyatakan, setiap atom mengandung inti atom yang bermuatan positif dengan elektron yang mengelilingi dalam lintasannya. Pada teori struktur atom Bohr menunjukkan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit. Kulit ini adalah tempat berpindahnya elektron.

Setelah abad ke-20, teori struktur atom modern atau model atom mekanika kuantum menyatakan atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan awan-awan elektron yang mengelilinginya. Hingga saat ini, masih belum ada teori atau model mutlak dari sebuah atom. Pemahaman mengenai atom semakin berkembang, mengalami perbaikan dan penyempurnaan.

Partikel Dasar Struktur Atom

Struktur atom berukuran sangat kecil hingga tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. Struktur atom ini ikut menentukan sifat dasar dari sebuah materi. Struktur atom berperan sebagai partikel penyusun sebuah materi. Maka, setiap unsur kimia yang berbeda akan memiliki jenis atom yang berbeda pula. Sebaliknya, atom yang berasal dari benda yang sama akan memiliki sifat dan partikel dasar yang sama.

Meskipun dikatakan sebagai bagian terkecil dari sebuah atom, struktur atom masih disusun oleh beberapa partikel subatomik. Partikel subatomik menjadi penyusun dasar dalam atom yang terdiri dari proton, elektron, dan neutron.

Sebagaimana dijelaskan dalam buku Pendidikan Kimia karya Shidiq Premono, Anis Wardani, dan Nur Hidayati, struktur atom adalah satuan zat yang tersusun dari inti atom yang dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral. Jumlah proton didalam inti atom inilah yang nantinya menentukan muatan inti atom, dan massa inti atom ditentukan oleh banyaknya jumlah proton dan neutron.

Elektron

Elektron pertama kali ditemukan oleh fisikawan asal Inggris, J J. Thomson pada 1897. Eksperimen yang dilakukannya dalam menemukan elektron adalah dengan menggunakan dua pelat logam sebagai elektrode dalam tabung kaca vakum. Kedua elektrode tersebut dihubungkan dengan sumber arus bertegangan tinggi.

Hasil eksperimen menunjukkan adanya sinar yang keluar dari elektrode negatif (katode) menuju elektrode positif (anode). Sinar yang keluar dari katode disebut sinar katode, sedangkan tabung vakumnya disebut tabung sinar katode. Sinar ini tidak terlihat oleh mata, tetapi dapat memendarkan zat tertentu sehingga bisa dilacak keberadaannya.

Kemudian, Robert Millikan menemukan muatan elektron melalui percobaan tetesan halus minyak atau oil-drop (1909). Penelitian ini dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Robert Millikan melakukan percobaan dengan menyimbangkan antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat electrode.

Berdasarkan penemuan J J. Thomson dan Robert Millikan, diketahui bahwa muatan elektron adalah -1 dan massa elektron sama dengan 0. Biasanya elektron akan dilambangkan dengan e¬ˉ.

Proton

Proton pertama kali ditemukan oleh Eugene Goldstein melalui percobaan sinar katode yang telah dimodifikasi. Setelah melakukan percobaan pada berbagai gas, ditemukanlah bahwa gas hidrogen menghasilkan sinar bermuatan positif paling kecil baik massanya maupun muatan muatannya jika dibandingkan dengan elektron, sehingga partikel ini pun disebut proton.Proton memiliki muatan +1, dan massanya sama dengan 1 sma (satuan muatan atom).

Neutron

Pada 1932, J. Chadwick menemukan partikel dasar ketiga yang terletak dalam inti atom dan tidak bermuatan. Partikel tersebut dikenal dengan nama neutron. Neutron ditemukan dengan percobaan menembak lapisan tipis berilium dengan partikel α (alfa). Hasilnya adalah pancaran radiasi energi yang sangat tinggi.

Dari percobaan tersebut didapatkan bahwa partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi memiliki sifat netral, atau bisa dikatakan tidak bermuatan, serta memiliki massa yang hampir sama dengan proton yaitu 1. Oleh karena itu, dalam sebuah atom neutron bersifat netral karena partikel ini muatannya sama dengan 0 (nol).

Dengan ditemukannya partikel neutron ini, saat ini diputuskan terdapat tiga partikel dasar atom, yakni elektron, proton, dan neutron. Proton dan neutron terletak di dalam inti, sedangkan elektron beredar seperti awan mengelilingi inti.