Mengenal Seluk-beluk Elektron, Sejarah Penemuan dan Konfigurasinya

Di dalam atom, terdapat elektron berbentuk gumpalan – gumpalan awan yang mengelilingi inti atom. Gumpalan awan ini bermuatan negatif.

Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer.

Elektron merupakan partikel penyusun bagian luar atom yang bermuatan negatif, sebesar -1,6 x 10⁻¹⁹ coloumb, atau sebesar -1 dalam satuan muatan relatif. Elektron memiliki massa sebesar 9,1 ×10⁻²⁸ gram.

Sejarah Penemuan Elektron

Mengutip buku IPA Kimia 2 SMP dan MTs untuk Kelas VIII oleh Lutfi, elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada 1897. Eksperimen untuk menemukan elektron, dilakukan 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, muatan elektron ditemukan oleh Robert Millikan pada 1909. Muatan elektron ditemukan melalui percobaan tetesan halus minyak atau oil-drop. 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 yang dilakukan oleh J J. Thomson dan Robert Millikan, diketahui bahwa muatan electron adalah -1 dan massa elektron sama dengan 0. Biasanya elektron akan dilambangkan dengan e¬ˉ.

Secara umum dapat disimpulkan elektron adalah partikel subatomik bermuatan negatif. Elektron bisa bersifat bebas (tidak melekat pada atom), atau terikat pada inti atom. Elektron dalam atom berbentuk bola dengan berbagai jari-jari, mewakili tingkat energi berbeda. Semakin besar bola, semakin tinggi energi yang terkandung dalam elektron.

Elektron memiliki muatan listrik sebesar -1,602 × 10-19 coulomb, yang dipergunakan sebagai satuan standar sebagai muatan partikel subatom. Di bawah ambang batas keakuratan eksperimen, muatan elektron adalah sama dengan muatan proton, namun memiliki tanda positif.

Bisa dikatakan, elektron adalah muatan listrik yang bermuatan negatif, dan memiliki fungsi untuk membawa suatu muatan pindah ke tempat lain.

Konfigurasi Elektron

Elektron berputar mengitari inti atom. Terdapat gaya yang menyebabkan elektron bergerak demikian, gaya tersebut dinamakan gaya listrik. Melalui konfigurasi elektron dapat digambarkan penyebaran atau susunan elektron dalam atom. Pengisian elektron pada kulit-kulit atom memenuhi aturan tertentu, yaitu:

1. Jumlah maksimum elektron pada suatu kulit memenuhi rumus 2n2, dengan n sama dengan nomor kulit.

Contohnya:

• Kulit K (n = 1) maksimum 2 . 12 = 2 elektron
• Kulit L (n = 2) maksimum 2. 22 = 4 elektron
• Kulit M (n = 3) maksimum 2 . 32 = 18 elektron

2. Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8

Elektron Valensi

Elektron pada suatu benda dapat berpindah ke benda lainnya. Contoh, apabila atom oksigen menangkap 2 elektron, maka atom ini akan kelebihan muatan listrik negatif 2 buah. Muatan listrik atom oksigen sekarang -2e. Atom yang memiliki kelebihan atau kekurangan elektron disebut dengan Ion.

Hubungan elektron pada kulit terluar dengan suatu atom lain ini disebut dengan elekton valensi. Elektron valensi adalah elektron pada kulit terluar yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan kimia.

Susunan elektron valensi sangat menentukan sifat-sifat kimia suatu atom. Unsur-unsur yang memiliki struktur elektron valensi yang sama nantinya akan memiliki sifat kimia yang sama.

Definisi Atom

Atom merupakan partikel terkecil dari suatu unsur kimia. Istilah atom diberikan oleh Demokritus pada 400SM yang diambil dari bahasa Yunani “atomos” yang berarti tidak terbagi, (A= tidak, tomos = terbagi). Gabungan dari beberapa atom dapat menghasilkan senyawa yang kita kenal dan dapat digunakan sehari-hari.

Teori modern tentang atom pertama kali dikemukakan oleh John Dalton pada 1803. Menurut model atom Dalton, atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, bersifat identik dan tidak bermuatan.

Teori Dalton digunakan selama berabad-abad, hingga muncul penelitian yang dilakukan oleh J.J. Thomson, Ernest Rutherford, Robert Millikan, dan James Chadwick.

Pada model atom Thomson mengilustrasikan struktur atom seperti roti kismis, karena atom merupakan bola padat bermuatan positif dengan partikel negatif (elektron) yang berjumlah sama tersebar didalamnya.

Sedangkan model atom Rutherford menyatakan, setiap atom mengandung inti atom yang bermuatan positif dengan elektron yang mengelilingi dalam lintasannya. Kemudian, pada model atom Bohr, ditunjukkan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit, yang merupakan tempat berpindahnya elektron.

Setelah abad ke-20, teori 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 Atom

Pada 1909 Rutherford membombardir lempengan logam tipis dengan partikel alfa (ion helium). Hasil percobaan menunjukkan bahwa sekitar 1 partikel alfa dari 8000 partikel dibelokkan oleh lempeng logam. Pembelokan ini menunjukkan keberadaan inti atom yang kecil, kompak dan bermuatan positif.

Meskipun dikatakan sebagai bagian terkecil, di dalam atom masih terdapat struktur atom yang disusun oleh beberapa partikel sub-atomik. Sebagaimana dijelaskan dalam buku Kimia SMA/MA Kelas XI 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 sendiri, terdiri atas proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral.

Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari atom itu sendiri dan sebagian besar tersusun dari neutron dan proton tanpa sumbangan dari electron. Walaupun lebih kecil, 99% massa atom terkonsentrasi pada inti atom, di mana 99% volume atom adalah ruang kosong.