TRANSGENIK

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Sejak zaman dahulu nenek moyang kita telah mengenal beranekaragam makhluk hidup. Beraneka ragamnya makhluk hidup memberikan kemungkinan bagi manusia untuk memilih apa yang ingin dilakukan. Keanekaragaman ini dapat kita lihat pada salah satu jenis makhluk hidup, misalnya padi. Kita mengenal berbagai macam padi yang berbeda-beda sifatnya. Ada padi yang batangnya panjang dan ada pula yang batangnya pendek, ada padi yang berasnya pulen dan ada pula yang tidak pulen, serta ada padi yang umur panennya lama dan ada yang umur panennya tidak lama. Padi ada dalam kehidupan kita sehari-hari baik secara langsung maupun tidak langsung, sebagian dari manusia telah banyak berhubungan dengan hasil penggunaan teknologi DNA rekombinan.
Tidak puas dengan memilih kombinasi sifat yang sudah ada di alam, maka manusia berusaha untuk membuat kombinasi baru dari sifat-sifat yang diinginkan. Cara klasik yang dapat dilakukan untuk mendapatkan kombinasi sifat yang diinginkan adalah dengan melakukan persilangan (breeding). Para ahli telah melakukan persilangan-persilangan untuk menghasilkan berbagai jenis tanaman yang memiliki kombinasi sifat-sifat unggul.
Dengan ditemukannya DNA sebagai bahan gen, manusiapun berupaya untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat baru suatu makhluk hidup dengan cara melakukan perubahan langsung pada DNA genomnya. Usaha untuk mengubah DNA genom secara langsung disebut sebagai rekayasa genetika atau genetic engineering. Dalam upaya melakukan rekayasa genetika, manusia menggunakan teknologi DNA rekombinan.
Teknologi DNA rekombinan telah banyak memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan maupun bagi kehidupan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah tanaman transgenic yang pernah ramai dibicarakan oleh orang-orang. Makalah ini mengupas tentang bioteknologi khususnya di bidang teknologi DNA rekombinan pada tanaman transgenic.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut:
1) Bagaimana pembuatan tanaman transgenik?
2) Contoh tanaman transgenik?
3) Bagaimana pengaruh tanaman transgenic dibeberapa aspek kehidupan?
1.3 Metode Pembelajaran
Adapun metode pembelajaran yang dapa digunakan dalam proses kegiatan belajar mengajar di sekolah adalah metode ceramah. Media pengajaran yang dapat digunakan seperti multimedia (perangkat infocus) atau dengan menggunakan media gambar.








BAB II
PEMBAHASAN

2.1 Pembuatan Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya pembuatan tanaman yang tahan suhu tinggi, suhu rendah, kekeringan, resisten terhadap organisme pengganggu tanaman, serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari tanaman alami.
Sejarah penemuan tanaman transgenik dimulai pada tahun 1977 ketika bakteri Agrobacterium tumefaciens diketahui dapat mentransfer DNA atau gen yang dimilikinya ke dalam tanaman. Pada tahun 1983, tanaman transgenik pertama, yaitu bunga matahari yang disisipi gen dari buncis (Phaseolus vulgaris) telah berhasil dikembangkan oleh manusia. Sejak saat itu, pengembangan tanaman transgenik untuk kebutuhan komersial dan peningkatan tanaman terus dilakukan manusia. Tanaman transgenik pertama yang berhasil diproduksi dan dipasarkan adalah jagung dan kedelai. Keduanya diluncurkan pertama kali di Amerika Serikat pada tahun 1996. Pada tahun 2004, lebih dari 80 juta hektar tanah pertanian di dunia telah ditanami dengan tanaman transgenic, misalnya kapas transgenic, kedelai transgenic dan lain-lain.
Untuk membuat suatu tanaman transgenic, maka dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
1) Melakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan). Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri.
2) Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid (DNA yang digunakan untuk transfer gen). Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut.
3) Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik).
Metode senjata gen atau penembakan mikro-proyektif. Metode ini sering digunakan pada spesies jagung dan padi. Untuk melakukannya, digunakan senjata yang dapat menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung.
Metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens. Bakteri Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk menyebabkan penyakit tanaman tertentu. Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalam plasmid Ti. Selanjutnya, A. tumefaciens secara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid tersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan.
Metode elektroporasi. Pada metode elektroporasi ini, sel tanaman yang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas (sel yang kehilangan dinding sel). Selanjutnya sel diberi kejutan listrik dengan voltase tinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehingga DNA asing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNA kromosom tanaman. Kemudian, dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman.
4) Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing. Hasil seleksi ditumbuhkan menjadi kalus (sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentuk akar dan tunas. Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapat diamati.
2.2 Contoh Tanaman Transgenik
Beberapa contoh tanaman transgenik yang dikembangkan di dunia tertera pada tabel di bawah ini.
Jenis tanaman Sifat yang telah dimodifikasi Modifikasi Foto
Padi Mengandung provitamin A (beta-karotena) dalam jumlah tinggi. Gen dari tumbuhan narsis, jagung, dan bakteri Erwinia disisipkan pada kromosom padi.
Jagung, kapas, kentang Tahan (resisten) terhadap hama. Gen toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis ditransfer ke dalam tanaman.
Tembakau Tahan terhadap cuaca dingin. Gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca dingin dari tanaman Arabidopsis thaliana atau dari sianobakteri (Anacyctis nidulans) dimasukkan ke tembakau.
Tomat Proses pelunakan tomat diperlambat sehingga tomat dapat disimpan lebih lama dan tidak cepat busuk. Gen khusus yang disebut antisenescens ditransfer ke dalam tomat untuk menghambat enzim poligalakturonase (enzim yang mempercepat kerusakan dinding sel tomat).[16] Selain menggunakan gen dari bakteri E. coli, tomat transgenik juga dibuat dengan memodifikasi gen yang telah dimiliknya secara alami.
Kedelai Mengandung asam oleat tinggi dan tahan terhadap herbisida glifosat. Dengan demikian, ketika disemprot dengan herbisida tersebut, hanya gulma di sekitar kedelai yang akan mati. Gen resisten herbisida dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dimasukkan ke kedelai dan juga digunakan teknologi molekular untuk meningkatkan pembentukan asam oleat.

Ubi jalar Tahan terhadap penyakit tanaman yang disebabkan virus.
Gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke dalam ubi jalar dan dibantu dengan teknologi peredaman gen.

Kanola Menghasilkan minyak kanola yang mengandung asam laurat tinggi sehingga lebih menguntungkan untuk kesehatan dan secara ekonomi. Selain itu, kanola transgenik yang disisipi gen penyandi vitamin E juga telah ditemukan. Gen FatB dari Umbellularia californica ditransfer ke dalam tanaman kanola untuk meningkatkan kandungan asam laurat.

Pepaya Resisten terhadap virus tertentu, contohnya Papaya ringspot virus (PRSV). Gen yang menyandikan selubung virus PRSV ditransfer ke dalam tanaman pepaya.

Melon Buah tidak cepat busuk. Gen baru dari bakteriofag T3 diambil untuk mengurangi pembentukan hormon etilen (hormon yang berperan dalam pematangan buah) di melon.

Bit gula Tahan terhadap herbisida glifosat dan glufosinat.
Gen dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dan cendawan Streptomyces viridochromogenes ditransfer ke dalam tanaman bit gula.

Prem (plum) Resisten terhadap infeksi virus cacar prem (plum pox virus). Gen selubung virus cacar prem ditransfer ke tanaman prem.

Gandum Resisten terhadap peyakit hawar yang disebabkan cendawan Fusarium.
Gen penyandi enzim kitinase (pemecah dinding sel cendawan) dari jelai (barley) ditransfer ke tanaman gandum.


2.3 Dampak yang Ditimbulkan Tanaman Transgenik
Perkembangan tanaman transgenik dapat diterima dengan baik oleh beberapa negara. Namun, ada juga beberapa negara yang menolak tanaman transgenik karena kekhawatiran terhadap potensi gangguan kesehatan konsumen dan kerusakan lingkungan.
Dampak positif yang ditimbulkan di beberapa aspek kehidupan antara lain:
1) Menghasilkan jenis tanaman baru yang tahan terhadap kondisi pertumbuhan yang keras seperti lahan kering, lahan yang berkadar garam tinggi dan suhu lingkungan yang ekstrim. Bila berhasil dilakukan modifikasi genetika pada tanaman, maka dihasilkan asam lemak linoleat yang tinggi yang menyebabkan mampu hidup dengan baik pada suhu dingin dan beku
2) Toleran terhadap herbisida yang ramah lingkungan yang dapat mengganggu gulma, tetapi tidak mengganggu tanaman itu sendiri. Contoh kedelai yang tahan herbisida dapat mempertahankan kondisi bebas gulamnya hanya dengan separuh dari jumlah herbisida yang digunakan secara normal
3) Meningkatkan sifat-sifat fungsional yang dikehendaki, seperti mereduksi sifat atau daya alergi (toksisitas), menghambat pematangan buah, kadar pati yang lebih tinggi serta daya simpan yang lebih panjang. Misalnya, kentang yang telah mengalami teknologi rDNA, kadar patinya menjadi lebih tinggi sehingga akan menyerap sedikit minyak bila goreng (deep fried). Dengan demikian akan menghasilkan kentang goreng dengan kadar lemak yang lebih rendah.
4) Sifat-sifat yang lebih dikehendaki, misalnya kadar protein atau lemak dan meningkatnya kadar fitokimia dan kandungan gizi. Kekurangan gizi yang nyata adalah kekurangan vitamin A, yodium, besi dan zink. Untuk menanggulanginya, dapat dilakukan dengan menyisipkan den khusus yang mampu meningkatkan senyata-senyawa tersebut dalam tanaman. Contohnya telah dikembangkan beras yang memiliki kandungan betakaroten dan besi sehingga mampu menolong orang yang mengalami defisiensi senyawa tersebut dan mencegah kekurangan gizi pada masyarakat.

Dampak negatif yang ditimbulkan tanaman transgenik, antara lain:
1) Kesehatan manusia
Dari segi kesehatan, tanaman ini dianggap dapat menjadi alergen (senyawa yang menimbulkan alergi) baru bagi manusia. Untuk menanggapi hal tersebut, para peneliti menyatakan bahwa sebelum suatu tanaman transgenik diproduksi secara massal, akan dilakukan berbagai pengujian potensi alergi dan toksisitas untuk menjamin agar produk tanaman tersebut aman untuk dikonsumsi. Apabila berpotensi menyebabkan alergi, maka tanaman transgenik tersebut tidak akan dikembangkan lebih lanjut. Kekhawatiran lain yang timbul di masyarakat adalah kemungkinan gen asing pada tanaman transgenik dapat berpindah ke tubuh manusia apabila dikonsumsi. Pendapat tersebut dinilai berlebihan oleh para ilmuwan karena makanan yang berasal dari tanaman transgenik akan terurai menjadi unsur-unsur yang dapat diserap tubuh sehingga tidak akan ada gen aktif. Untuk memberikan kebebasan kepada masyarakat dalam memilih produk transgenik atau produk alami, berbagai negara, khususnya negara-negara Eropa, telah melakukan pemberian label terhadap produk transgenik. Pelabelan tersebut juga bertujuan untuk memberikan informasi kepada konsumen sebelum mengkonsumsi hasil tanaman transgenik.
2) Lingkungan
Penolakan terhadap budidaya tanaman transgenik muncul karena dianggap berpotensi mengganggu keseimbangan ekosistem. Salah satunya adalah terbentuknya hama atau gulma super (yang lebih kuat atau resisten) di lingkungan. Kekhawatiran ini terlihat jelas pada perdebatan mengenai jagung Bt yang memiliki racun Bt untuk membunuh hama lepidoptera berupa ngengat dan kupu-kupu tertentu. Ada kemungkinan hama yang ingin dibunuh dapat beradaptasi dengan tanaman tersebut dan menjadi hama yang lebih tahan atau resisten terhadap racun Bt. Selain itu, kupu-kupu Monarch, yang bukan merupakan hama jagung, ikut terkena dampak berupa peningkatan kematian akibat memakan daun tumbuhan perdu (Asclepias) yang terkena serbuk sari dari jagung Bt. Hal lain yang berkaitan dengan isu ekologi adalah timbulnya perpindahan gen secara tidak terkendali dari tanaman transgenik ke tanaman lain di alam melalui penyerbukan (polinasi). Serbuk sari dari tanaman transgenik dapat terbawa angin dan hewan hingga menyerbuki tanaman lain. Akibatnya, dapat terbentuk tumbuhan baru dengan sifat yang tidak diharapkan dan berpotensi merugikan lingkungan.
3) Etika dan agama
Dari segi etika, pihak yang kontra dengan tanaman transgenik menganggap bahwa rekayasa atau manipulasi genetik tanaman merupakan tindakan yang tidak menghormati penciptaan Tuhan. Perubahan sifat tanaman dengan penambahan gen asing juga dianggap sebagai tindakan "bermain sebagai Tuhan" karena mengubah makhluk yang telah diciptakan-Nya. Pemikiran teologis Katolik memandang bahwa manipulasi atau rekayasa genetik merupakan suatu kemungkinan yang disediakan oleh Tuhan karena tanaman diberikan kepada manusia untuk dipelihara dan dimanfaatkan. Dalam sudut pandang agama tersebut, modifikasi genetika tanaman tidak berlawanan dengan ajaran Gereja Katolik, namun kelestarian alam juga harus diperhatikan karena merupakan tanggung jawab manusia. Dalam menanggapi isu tentang tanaman transgenik, Dewan Yuriprudensi Islam dan Badan Sertifikasi Makanan Islam di Amerika (IFANCA) menyatakan bahwa makanan dari tanaman transgenik yang ada telah dikembangkan bersifat halal dan dapat dikonsumsi oleh umat Islam. Untuk tanaman yang disisipi gen dari binatang haram, produk tanaman transgenik tersebut akan disebut Masbuh, yang berarti masih diragukan (belum diketahui) status halal atau haramnya. Sertifikasi makanan yang telah dikeluarkan oleh IFANCA juga diakui dan diterima oleh Majelis Ulama Indonesia (MUI), Majelis Ulama Islam Singapura (MUIS), Liga Muslim Dunia, Arab Saudi, dan pemerintah Malaysia. Pihak yang mendukung tanaman transgenik menganggap bahwa transfer gen dari suatu makhluk hidup ke makhluk lainnya merupakan hal yang alamiah dan biasa terjadi di alam sejak pertama kali berlangsungnya kehidupan.
4) Ekonomi global
Riset dan pengembangan tanaman transgenik membutuhkan biaya yang besar dan umumnya dilakukan oleh perusahaan-perusahaan swasta maupun pemerintah di negara maju. Untuk mengembalikan biaya investasi perusahaan dan melindungi produk hasil investasinya, tanaman transgenik yang telah diproduksi akan dipatenkan. Di dalam salah satu laporan kerja Komisi Eropa, disebutkan bahwa pemberlakuan paten pada produk transgenik dapat mengakibatkan petani kehilangan kemampuan memproduksi benih secara mandiri dan harus membeli pada produsen dari negara maju. Ketergantungan para petani terhadap produsen juga semakin meningkat dengan ditemukannya teknologi "gen bunuh diri".[5] Sebagian tanaman transgenik disisipi "gen bunuh diri" yang menyebabkan tanaman hanya bisa ditanam satu kali dan biji keturunan selanjutnya bersifat mandul (tidak dapat berkembang biak).[46] Hal ini akan menyebabkan terjadinya arus modal dari negara berkembang ke negara maju untuk pembelian bibit transgenik setiap kali akan melakukan penanaman.[5] Para petani di negara-negara dunia ketiga khawatir bila harga benih akan menjadi mahal karena pemberlakuan paten dan mekanisme "gen bunuh diri" yang dilakukan oleh produsen benih. Jika petani tersebut tidak mampu membeli benih transgenik maka kesenjangan ekonomi antara negara penghasil tanaman transgenik dan negara berkembang sebagai konsumen akan semakin melebar.














BAB III
PENUTUP

3.1 Kesimpulan
Berdasarkan uraian di atas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain:
1) Teknologi DNA rekombinan telah banyak memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan maupun bagi kehidupan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya adalah tanaman transgenic.
2) Tanaman transgenic merupakan tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya.
3) Pembuatan tanaman transgenic dilakukan melalui langkah-langkah yaitu identifikasi gen, perbanyakan gen (cloning gen), transfer gen asing dan seleksi sel.
4) Beberapa contoh tanaman transgenic, misalnya padi, jagung, kapas dan lain-lain.
5) Namun masalah muncul ketika tanaman transgenic telah menimbukan masalah yang cukup serius di beberapa bidang kehidupan.

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA

Dibuat Dalam Rangka Memenuhi Tugas
Mata Kuliah Kimia Modern

Dosen Pengampu:
Drs. BUDIMAN JAYA, M.Si

Oleh:
HERDIYANTO MAHMUD BOKINGS

PROGRAM MAGISTER PENDIDIKAN SAINS
PASCASARJANA
UNIVERSITAS TADULAKO
2010

BAB I
PENDAHULUAN

KOROSI pada logam menimbulkan kerugian tidak sedikit. Hasil riset yang berlangsung tahun 2002 di Amerika Serikat memperkirakan, kerugian akibat korosi yang menyerang permesinan industri, infrastruktur, sampai perangkat transportasi di negara adidaya itu mencapai 276 miliar dollar AS. Ini berarti 3,1 persen dari Gross Domestic Product (GDP)-nya. sebenarnya, negara-negara di kawasan tropis seperti Indonesia paling banyak menderita kerugian akibat korosi ini. tetapi, tidak ada data yang jelas di negara-negara tersebut tentang jumlah kerugian setiap tahunnya.
Korosi yang dipengaruhi oleh mikroba merupakan suatu inisiasi atau aktifitas korosi akibat aktifitas mikroba dan proses korosi. Korosi pertama diindentifikasi hampir 100 jenis dan telah dideskripsikan awal tahun 1934. bagaimanapun korosi yang disebabkan aktifitas mikroba tidak dipandang serius saat degradasi pemakaian sistem industri modern hingga pertengahan tahun1970- an. Ketika pengaruh serangan mikroba semakin tinggi, sebagai contoh tangki air stainless steel dinding dalam terjadi serangan korosi lubang yang luas pada permukaan sehingga para industriawan menyadari serangan tersebut. Sehingga saat itu, korosi jenis ini merupakan salah satu faktor pertimbangan pada instalasi pembangkit industri, industri minyak dan gas, proses kimia, transportasi dan industri kertaspulp. Selama tahun 1980 dan berlanjut hingga awal tahun 2000, fenomena tesebut dimasukkan sebagai bahan perhatian dalam biaya operasi dan pemeriksaan sistem industri. Dari fenomena tersebut, banyak institusi mempelajari dan memecahkan masalah ini dengan penelitian-penelitian untuk mengurangi bahaya korosi tersebut.
Penulisan ini makalah ini ditujukan sebagai bahan perhatian kembali kepada pelaku indutriawan, dosen dan pendidikan secara khususnya dan orang- orang yang berkompeten terhadap bidang, kimia, korosi dan ilmu pengetahuan alam pada umumnya, bagaimana bahayanya korosi bakteri di lingkungan bebas baik air, udara dan tanah di sekitar kita.
Mikroba merupakan suatu mikrooranisme yang hidup di lingkungan secara luas pada habitat-habitatnya dan membentuk koloni yang pemukaanya kaya dengan air, nutrisi dan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan mikroba terjadi pada rentang suhu yang panjang biasa ditemukan di sistem air, kandungan nitrogen dan fosfor sedikit, konsentrat serta nutrisi-nutrisi penunjang lainnya.
Mikroorganisme yang mempengaruhi korosi antara lain bakteri, jamur, alga danprotozoa. Korosi ini bertanggung jawab terhadap degradasi material di lingkungan. Pengaruh inisiasi atau laju korosi di suatu area, mikroorganisme umumnya berhubungan dengan permukaan korosi kemudian menempel pada permukaan logam dalam bentuk lapisan tipis atau biodeposit. Lapisan film tipis atau biofilm. Pembentukan lapisan tipis saat 2 – 4 jam pencelupan sehingga membentuk lapisan ini terlihat hanya bintik-bintik dibandingkan menyeluruh di permukaan.
Lapisan film berupa biodeposit biasanya membentuk diameter beberapa centimeter di permukaan, namun terekspos sedikit di permukaan sehingga dapat meyebabkan korosi lokal. Organisme di dalam lapisan deposit mempunyai efek besar dalam kimia di lingkungan antara permukaan logam/film atau logam/deposit tanpa melihat efek dari sifat bulk electrolyte.
Mikroorganisme dikatagorikan berdasarkan kadar oksigen yaitu :
1. Jenis anaerob, berkembang biak pada kondisi tidak adanya oksigen.
2. Jenis Aerob, berkembang biak pada kondisi kaya oksigen.
3. Jenis anaerob fakultatif, berkembang biak pada dua kondisi.
4. Mikroaerofil, berkembang biak menggunakan sedikit oksigen.

BAB II
PEMBAHASAN

A. Pengertian Korosi
Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.
Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).
Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida.

B. Proses Terjadinya Korosi
Korosi atau pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan – bahan logam yang pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen. Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat oksida. Dengan demikian, korosi menimbulkan banyak kerugian.
Korosi logam melibatkan proses anodik, yaitu oksidasi logam menjadi ion dengan melepaskan elektron ke dalam (permukaan) logam dan proses katodik yang mengkonsumsi electron tersebut dengan laju yang sama : proses katodik biasanya merupakan reduksi ion hidrogen atau oksigen dari lingkungan sekitarnya. Untuk contoh korosi logam besi dalam udara lembab, misalnya proses reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
Anode {Fe(s)→ Fe2+(aq)+ 2 e}
x 2
Katode O2(g)+ 4H+(aq)+ 4 e → 2 H2O(l)
+
Redoks 2 Fe(s) + O2 (g)+ 4 H+(aq)→ 2 Fe2++ 2 H2O(l)
Dari data potensial elektrode dapat dihitung bahwaemf standar untuk proses korosi ini, ,yaituE0sel = +1,67 V ; reaksi ini terjadi pada lingkungan asam dimana ion H+ sebagian dapat diperoleh dari reaksi karbon dioksida atmosfer dengan air membentuk H2CO3. Ion Fe+2 yang terbentuk, di anode kemudian teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen membentuk besi (III) oksida :
4 Fe+2(aq)+ O2 (g) + (4 + 2x) H2O(l) → 2 Fe2O3x H2O + 8 H+(aq)
Hidrat besi (III) oksida inilah yang dikenal sebagai karat besi. Sirkuit listrik dipacu oleh migrasi elektron dan ion, itulah sebabnya korosi cepat terjadi dalam air garam.
Jika proses korosi terjadi dalam lingkungan basa, maka reaksi katodik yang terjadi, yaitu :
O2 (g) + 2 H2O(l)+ 4e → 4 OH-(aq)
Oksidasi lanjut ion Fe2+ tidak berlangsung karena lambatnya gerak ion ini sehingga sulit berhubungan dengan oksigen udara luar, tambahan pula ion ini segera ditangkap oleh garam kompleks hexasianoferat (II) membentuk senyawa kompleks stabil biru. Lingkungan basa tersedia karena kompleks kalium heksasianoferat (III).
Korosi besi realatif cepat terjadi dan berlangsung terus, sebab lapisan senyawa besi (III) oksida yang terjadi bersifat porous sehingga mudah ditembus oleh udara maupun air. Tetapi meskipun alumunium mempunyai potensial reduksi jauh lebih negatif ketimbang besi, namun proses korosi lanjut menjadi terhambatkarena hasil oksidasi Al2O3, yang melapisinya tidak bersifat porous sehingga melindungi logam yang dilapisi dari kontak dengan udara luar.

C. Dampak Dari Korosi
Karatan adalah istilah yang diberikan masyarakat terhadap logam yang mengalami kerusakan berbentuk keropos. Sedangkan bagian logam yang rusak dan berwarna hitam kecoklatan pada baja disebut Karat. Secara teoritis karat adalah istilah yang diberikan terhadap satu jenis logam saja yaitu baja, sedangkan secara umum istilah karat lebih tepat disebut korosi. Korosi didefenisikan sebagai degradasi material (khususnya logam dan paduannya) atau sifatnya akibat berinteraksi dengan lingkungannya.
Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya.
Dilihat dari aspek elektrokimia, korosi merupakan proses terjadinya transfer elektron dari logam ke lingkungannya. Logam berlaku sebagai sel yang memberikan elektron (anoda) dan lingkungannya sebagai penerima elektron (katoda). Reaksi yang terjadi pada logam yang mengalami korosi adalah reaksi oksidasi, dimana atom-atom logam larut kelingkungannya menjadi ion-ion dengan melepaskan elektron pada logam tersebut. Sedangkan dari katoda terjadi reaksi, dimana ion-ion dari lingkungan mendekati logam dan menangkap elektron- elektron yang tertinggal pada logam.
Dampak yang ditimbulkan korosi sungguh luar biasa. Berdasarkan pengalaman pada tahun-tahun sebelumnya, Amerika Serikat mengalokasikan biaya pengendalian korosi sebesar 80 hingga 126 milyar dollar per tahun. Di Indonesia, dua puluh tahun lalu saja biaya yang ditimbulkan akibat korosi dalam bidang indusri mencapai 5 trilyun rupiah. Nilai tersebut memberi gambaran kepada kita betapa besarnya dampak yang ditimbulkan korosi dan nilai ini semakin meningkat setiap tahunnya karena belum terlaksananya pengendalian korosi secara baik bidang indusri. Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian langsung adalah berupa terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau stuktur bangunan. Sedangkan kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktifitas produksi karena terjadinya penggantian peralatan yang rusak akibat korosi, terjadinya kehilangan produk akibat adanya kerusakan pada kontainer, tanki bahan bakar atau jaringan pemipaan air bersih atau minyak mentah, terakumulasinya produk korosi pada alat penukar panas dan jaringan pemipaannya akan menurunkan efisiensi perpindahan panasnya, dan lain sebagainya.

D. Bentuk-Bentuk Korosi
Bentuk-bentuk korosi dapat berupa korosi merata, korosi galvanik, korosi sumuran, korosi celah, korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen), korosi intergranular, selective leaching, dan korosi erosi.
1. Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak diseluruh permukaan logam, oleh karena itu pada logam yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relatif besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa kehilangan material konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran lingkungan akibat produk korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan. Sedangkan kerugian tidak langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan peningkatan biaya perawatan (preventive maintenance).
2. Korosi galvanik terjadi apabila dua logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di lingkungan korosif. Salah satu dari logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam lainnya akan terlindung dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial lebih tinggi.
3. Korosi sumuran adalah korosi lokal yang terjadi pada permukaan yang terbuka akibat pecahnya lapisan pasif. Terjadinya korosi sumuran ini diawali dengan pembentukan lapisan pasif dipermukaannya, pada antarmuka lapisan pasif dan elektrolit terjadi penurunan pH, sehingga terjadi pelarutan lapisan pasif secara perlahan-lahan dan menyebabkan lapisan pasif pecah sehingga terjadi korosi sumuran. Korosi sumuran ini sangat berbahaya karena lokasi terjadinya sangat kecil tetapi dalam, sehingga dapat menyebabkan peralatan atau struktur patah mendadak.
4. Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi pada celah diantara dua komponen. Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali dengan terjadi korosi merata diluar dan didalam celah, sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen (O2) di dalam celah habis, sedangkan oksigen (O2) diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam yang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi.
5. Korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen) adalah bentuk korosi dimana material mengalami keretakan akibat pengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan tertentu, seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida panas, tembaga rentan dilarutan amonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatk terjadi akibat tegangan berulang dilingkungan korosif. Sedangkan korosi akibat pengaruh hidogen terjadi karena berlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan.
6. Korosi intergranular adalah bentuk korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi antar unsur logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja tahan karat austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425 – 815oC karbida krom (Cr23C6) akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan krom dibawah 10 %, didaerah pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut.
7. Selective leaching adalah korosi yang terjadi pada paduan logam karena pelarutan salah satu unsur paduan yang lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-seng. Mekanisme terjadinya korosi selective leaching diawali dengan terjadi pelarutan total terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit. Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut. Contoh lain selective leaching terjadi pada besi tuang kelabu yang digunakan sebagai pipa pembakaran. Berkurangnya besi dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah, sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah pada pipa.

E. Bakteri Penyebab Korosi
Fenomena korosi yang terjadi dapat disebabkan adanya keberadaan dari bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu :

1. Bakteri reduksi sulfat
Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan lingkungan bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di dalam air aerasi termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai kondisi ideal untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen rendah. Bakteri ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air tenang tergantung pada lingkungannya.
Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya terlihat dari meningkatnya kadar H2S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat, beberapa turunan dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik seperti pyruvnate untuk memproduksi asetat, hidrogen dan CO2, banyak bakteri jenis ini berisi enzim hidrogenase yang mengkonsumsi hidrogen.

2. Bakteri oksidasi sulfur-sulfida
Bakteri jenis ini merupakan bakteri aerob yang mendapatkan energi dari oksidasi sulfit atau sulfur. Bebarapa tipe bakteri aerob dapat teroksidasi sulfur menjadi asam sulfurik dan nilai pH menjadi 1. bakteriThiobaccilus umumnya ditemukan di deposit mineral dan menyebabkan drainase tambang menjadi asam.

3. Bakteri besi mangan oksida
Bakteri memperoleh energi dari osidasi Fe2+ Fe3+ dimana deposit berhubungan dengan bakteri korosi. Bakteri ini hampir selalu ditemukan di Tubercle (gundukan Hemispherikal berlainan ) di atas lubang pit pada permukaan baja. Umumnya oksidaser besi ditemukan di lingkungan dengan filamen yang panjang.

F. Masalah-masalah di lapangan
Banyak sekali di dunia industri dan fasilitas umum terjadi proses korosi disebabkan oleh fenomena biokorosi akibat adanya bakteri. Kasus-kasus tersebut yaitu :
1. Pipa-pipa bawah tanah di Industri minyak dan gas bumi
Dalam suatu contoh kasus dari perusahaan Korea Gas Corporation (KOGAS) menggunakan pipa-pipa gas yang dilapis denganpolyethy lene (APL 5L X-65). Selama instalasi, pipa dilas tiap 12 meter dan diproteksi denganim pr es s ed current proteksi katodik dengan potensial proteksi –850 mV (vs saturated Cu/CuSO4). Kemudian beberapa tahun dicek kondisi lapis lindung maupun korosi aktif menggunakan pengujian potensial gardien5, hasilnya berupa letak-letak coating defect di sepanjang pipa. Kegagalan selanjutnya yaitu adanya disbonded coating area di permukaan pipa yang disebabkan adanya arus proteksi katodik yang berlebihan terekspos. Coating defect dan daerah disbonded coating sangat baik untuk perkembangan mikroba anaerob. Pada disbonded coating area terjadi korosi local (pitting), lubang pit berbentuk hemisspherikal dalam tiap-tiap kelompok.
Kedalaman pit 5-7 mm (0,22 – 0,47 mm/year)4, bentuk pit ini menindikasikan karakter bakteri reduksi sulfat terlihat pada Gambar di bawah ini:
Lubang korosi 1. Kerusakan pada pipa akibat korosi (karat) secara mikrobiologis
2. Peralatan sistem pemyemprot pemadam kebakaran.
Di kota Kalifornia Amerika serikat, departemen pemadam kebakaran mengalami masalah cukup sulit dimana debit air alat system penyemprot turun walau tekanan cukup besar, setelah diselidiki maka di dalam alat penyemprot terjadi suatu korosi yang disebabkan oleh aktifitas mikroba dipermukaan dinding bagian dalam yang terbuat dari baja karbon dan tembaga saat beberapa bulan pembelian.
Hal ini disebabkan adanya biodeposit (turbucle) yang tumbuh di di dinding bagian dalam, kemudian di dalam biodeposit tersebut terjadi aktifitas degradasi lokal berupa korosi pitting sehingga mengurangi tebal pipa dan aktifitas ini menghasilkan senyawa H2S di lubang pit yang mengakibatkan keadaan asam dan mempercepat kelarutan logam.

G. Korosi dan Cara Pencegahannya
Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3.xH2O. Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.
Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi. Pasti tidak ada. Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi.
Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik. Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda). Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi.
Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe2O3.xH2O.
Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).
H. Pencegahan korosi
Pencegahan korosi didasarkan pada dua prinsip berikut :
1. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.
2. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.
3. Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).

BAB III
KESIMPULAN

1. Korosi merata dapat terjadi pada logam dan paduan logam karena reaksi oksidasi dan reduksinya tersebar secara merata pada logam dengan laju korosi yang relatif sama.
2. Logam yang terkorosi merata terjadi akibat seluruh permukaan logam kontak dengan lingkungannya.
3. Aktivitas mikroba khususnya bakteri reduksi ,oksida sulfat dan mangan oksidasi mengakibatkan degradasi fungsi peralatan yang memakai bahan dasar logam dengan kondisi lingkungan kritis dan temperatur tertentu. Maka pencegahan dengan pemilihan lingkungan kerja material yang tidak memberikan nutrisi dan temperatur untuk berkembang dan perlindungan korosi berupa pengecatan dan proteksi katodik.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.angelfire.com/ak5/process_control/kor_merata.html
http://kimia123sma.wordpress.com/2010/04/20/korosi-dan-cara-pencegahannya/
http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi
http://www.scribd.com/doc/22075509/Degradasi-Fungsi-Sistem-Industri-Akibat-Korosi-Mikrobiologi
http://www.scribd.com/doc/17226684/Korosi-

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Oleh: Herdiyanto Mahmud Bokings

PENDAHULUAN
Upaya menyingkap tabir zat telah dimulai kurang lebih 2500 tahun silam. Pemrakarsanya adalah para filsuf Yunani purba di Miletos, kota pelabuhan utama dan pusat perdagangan Ionia. Masalah utama yang menarik perhatian para filsuf Ionia adalah bagaimana memahami keberadaan alam dan perubahannya.
Para filsuf Yunani Ionia adalah pengembang cara berpikir logis, cara berpikir yang berusaha menyederhanakan masalah rumit ke unsur dasarnya guna menarik kesimpulan yang terkandung di balik masalah tersebut dengan menggunakan akal atau rasio. Inilah yang melahirkan pendapat yang dewasa ini lazim disebut teori ilmiah.
Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi partikel terkecil, dimana partikel-partikel ini tidak bisa dibagi lebih lanjut.

ISI

KONSEP ATOM DEMOCRITUS

Konsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi. Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”. Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat bersama-sama membentuk sebuah pantai.
Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya, butiran pasir ini tidak dapat dibagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat).
Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk,massa dan ukurannya. Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom.

TEORI ATOM DALTON

Satu nama yang patut dikemukakan sebagai pencetus teori atom modern yang asli adalah guru dan ahli kimia Inggris John Dalton (1776-1844). Sumbangan Dalton merupakan keunikan dari teorinya yang meliputi dua hal. Pertama, Dalton adalah orang pertama yang melibatkan kejadian kimiawi seperti halnya kejadian fisis dalammerumuskan gagasannya tentang atom. Kedua, Dalton juga mendasarkan asumsinya pada data kuantitatif, tidak menggunakan data kualitatif.
Dasar teori atom Dalton ditunjang oleh tiga hukum alam. Pertama, hukum kekekalan massa. Dalam serangkaian percobaan pembakaran dan proses-proses yang berhubungan dengannya, Antoine Lavoisier (1743-1794) menyatakan bahwa dalam semua proses pembakaran bahan dengan oksigen dari udara, maka bahan tersebut akan mengalami perubahan. Dengan melakukan berbagai percobaan yang lebih seksama dan tingkat pengukuran yang lebih teliti, Lavoisier mendapat berat total zat sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi. Inilah yang dikenal sebagai hukum kekekalan massa, sebagaimana dibayangkan oleh Anaksagoras.
Kedua adalah hukum susunan tetap (atau juga dikenal dengan hukum perbandingan tetap). Kimiawan Perancis , Joseph LouisProust (1754-1826) melakukan berbagai percobaan dan pengukuran yang teliti terhadap komposisi sejumlah mineral dan senyawa logam yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Hasilnya, komposisi ini selalu tertentu dan beberapa logam ternyata dapat membentuk lebih dari satu oksida dan sulfida. Hasil temuan ini menuntun Proust ke rumusan hukum perbandingan tetap berikut: “Dalam semua senyawa kimia, unsur-unsur penyusunnya selalu muncul dalam perbandingan berat yang tetap, tak bergantung pada bagaimana reaksinya dilakukan”.
Ketiga, setelah mempelajari data-data temuan para kimiawan lain dan yang ia lakukan sendiri, Dalton mendapati bahwa dua unsur berbeda ternyata dapat membentuk pula lebih daripada satu senyawa yang berbeda. Dengan melakukan analisis perhitungan yang lebih seksama, pada 1803 Dalton menyimpulkan hukum yang dikenal sebagai hukum perbandingan berganda: “Apabila sebuah unsur dengan berat yang sama bergabung dengan unsur lain yang beratnya berbeda, maka perbandingan berat unsur yang berbeda ini merupakan bilangan bulat”.
Mengapa setiap reaksi kimia harus tunduk pada ketiga hukum di atas? Jawabannya ternyata ada di tangan Dalton, dan ini ia sumbangkan lewat adikaryanya, Teori Atom Dalton. Teori ini dicetuskan pada tahun 1804. Uraian terinci kemudian ia tuangkan dalam bukunya, A New System of Chemical Philosophy, yang diterbitkan pada tahun 1808, empat tahun setelah selesai ditulis. Gagasan pokoknya:
Unsur tidaklah sinambung, melainkan tersusun atas sejumlah zat utuh terkecil yang tak terbelahkan, yakni atom-atom (sebagaimana dibayangkan Leukipos dan Democritus).
Atom-atom unsur sejenis adalah sama, terutama beratnya, sedangkan yang tak sejenis berbeda beratnya.
Reaksi kimia tidak dapat mencipta atau memusnahkan atom
Atom unsur-unsur yang berbeda dapat bergabung membentuk senyawa.

Penggabungan atom dua unsur A dan B, mengikuti aturan sederhana bertahap.
Beberapa gagasan Dalton ini ternyata perlu diubah kemudian, tetapi bermanfaat karena mampu menjelaskan ketiga hukum di atas.


Gambar 3. Teori Atom Dalton
Pertama, hukum kekekalan massa Lavoisier terjelaskan karena atom-atom tak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Reaksi kimia hanya mengubah susunan gabungan atom-atom semata. Dengan demikian, jumlah total atom tetap, berat totalnya juga tetap.
Kedua, penjelasan bagi hukum perbandingan tetap Proust adalah apabila suatu senyawa kimia dibentuk dari dua unsur yang berbeda, maka jumlah atom masing-masing unsur dalam senyawa atomnya tertentu. Karena itu, perbandingan berat unsur-unsur penyusun senyawa itu juga tertentu.
Ketiga, teori atom menjelaskan pula hukum perbandingan berganda Dalton. Karena penggabungan atom dua unsur yang berbeda dapat membentuk lebih daripada satu “atom senyawa” yang tak sama, dan masing-masing mengandung jumlah atom yang tertentu, maka dengan aturan “penggabungan sederhana bertahap” terjelaskan bahwa satu atom timah misalnya, bergabung dengan satu atom oksigen untuk membentuk senyawa pertama, dan dengan dua atom oksigen untuk senyawa kedua.
Walaupun teori Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang berbeda masih belum terjawab.


MODEL ATOM THOMSON

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.
Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif.
Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model).


Gambar 5. Model AtomThomson
Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya.
Sebagai catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif.
Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama. Namun ia maju selangkah mencirikan struktur kelistrikannya. Menurut Thomson:
Atom merupakan sebuah bola bermuatan (listrik) positif yang di dalamnya tertanam elektron-elektron bermuatan negatif.
Jumlah elektron selalu sama dengan muatan positif atom, sehingga atom secara keseluruhan adalah netral.
Bila atom kehilangan satu atau lebih elektron, atom menjadi bermuatan positif yang disebut ion positif.
Dengan model atom ini, Thomson mengukuhkan kembali teori Lorentz bahwa pemancaran cahaya oleh atom diakibatkan getaran elektron-elektron di sekitar kedudukan setimbangnya. Perhitungan Thomson memperlihatkan agar getarannya dapat menghasilkan cahaya tampak, bola atom harus berjari-jari sekitar satu per seratus juta centimeter. Angka ini hampir sama dengan yang diperoleh dengan menggunakan metode lain. Namun sayang, model ini masih mengandung kelemahan, yaitu pada ketakberhasilannya menerangkan keteraturan pola spektrum garis cahaya unsur bersangkutan.



MODEL ATOM RUTHERFORD
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment). Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal beberapa atom emas. Saat partikel-α melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator


Gambar 7. Percobaan Rutherford
Di bawah teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit, saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi. Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang.
Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Percobaan oleh Ernest Rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.

Gambar 8. Model Atom Rutherford
Meskipun demikian, ada satu hal yang menarik pada model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spekturm cahaya yang dipancarkannyaberupa susunan pita warna kontinu. Ini jelas bertentangan dengan hasil pengamatan bahwa spektrum atom adalah tak kontinu, berupa garis-garis berwarna yang saling terpisah.
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunukkan bahwa model “tata surya” mini ini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak, ia telah mendekati model struktur atom yang memadai.

TEORI ATOM BOHR

Masalah kestabilan model atom Rutherford akhirnya teratasi dengan sumbangan fisikawan teori Denmark, Niels Henrik Bohr pada tahun 1913. Menarik untuk dikemukakan bahwa pada tahun 1911, begitu ia menyelesaikan doktornya di Kopenhagen, ia melanjutkan riset pascadoktornya di Laboratorium Cavendish di bawah arahan Sir J.J. Thomson. Tahun berikutnya, 1912, ia



melanjutkan program riset di Universitas Manchester di bawah arahan Rutherford. Keterlibatannya dengan kedua fisikawan kenamaan penggagas model atom ini memberinya andil besar untuk merumuskan model atomnya.
Gagasan yang dikemukakan Bohr luarbiasa radikal, karena sangat bertentangan dengan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz yang telah dipandang mapan ketika itu. Bohr dalam hal ini menggunakan konsep teori kuantum yang dikemukakan oleh Planck dan Einstein. Menurut Bohr:
Terdapat orbit-orbit stabil tertentu pada elektron. Di sana elektron sama sekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. Pada setiap orbit stabil tersebut, momentum sudut orbital elektron terkuantisasi menjadi kelipatan bilangan bulat dari tetapan Planck h dibagi dengan keliling lingkaran berjari-jari atuan, 2π, yakni:

mvr = n h/2π , n = 1, 2, 3, ....

Bila elektron berpindah (bertransisi) dari satu orbit stabil dengan energi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka elektron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit bersangkutan:

f = (E_1- E_2)/h

Terdapatnya orbit-orbit stabil elektron yang taksinambung dalam setiap atom berakibat bahwa perpindahan elektron-elektron dari orbit-orbit luar ke dalam akan menghasilkan pancaran cahaya dalam pola deretan garis spektrum dengan frekuensi (panjang gelombang) tertentu.


Gambar 10. Model Atom Bohr
Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen, walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoritis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Dengan teori kuantum, Bohr juga menemukan rumus matematika yang dapat dipergunakan untuk menghitung panjang gelombang dari semua garis yang muncul dalam spektrum atom hidrogen. Nilai hasil perhitungan ternyata sangat cocok dengan yang diperoleh dari percobaan langsung. Namun untuk unsur yang lebih rumit dari hidrogen, teori Bohr ini ternyata tidak cocok dalam meramalkan panjang gelombang garis spektrum. Meskipun demikian, teori ini diakui sebagai langkah maju dalam menjelaskan fenomena-fenomena fisika yang terjadi dalam tingkatan atomik. Teori kuantum dari Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik.

MODEL ATOM MODERN


Gambar 11. E. Schrodinger, W. Heisenberg, dan W. Pauli, Perintis Mekanika Kuantum
Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.
Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lucutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.


Gambar 12. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet
Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.
Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang itu. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.


Gambar 13. Posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom.

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.
Bilangan Kuantum Utama
Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

Bilangan Kuantum Orbital
Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Gambar 14. Terpecahnya garis spektum atomik di dalam medan magnet.
Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah
l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)
misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.
Bilangan Kuantum Magnetik
Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai Lz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar Lz adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.
m = −l, … , 0, … , +l
misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.
Marilah kita sekarang kita lihat bagaimana tiap tingkta energi diberi nama dengan ketiga bilangan kuantum (n, l, m) ini. Keadaan dasar diperkenankan memiliki n = 1, karena itu l = 0. Di sini hanya satu nilai m yang diperkenankan, m = 0. Jadi, keadaan dasar memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0). Keadaan eksitasi pertama memiliki n = 2, sehingga nilai l yang diperkenankan l = 0 atau l = 1. Untuk l = 0, hanyalah m = 0 yang diperkenankan. Untuk l =1, nilai m adalah -1, 0, atau +1. Dengan demikian himpunan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat ini adalah (2, 0, 0), (2, 1, 1), (2, 1, 0), dan (2, 1, -1). Semua keadaan ini memiliki n = 2, dan karena itu semua memiliki energi yang sama, karena energi hanya bergantung pada n. Semua keadaan ini dikatakan terdegenerasi. Jadi, tingkat n = 2 terdegenerasi rangkap-empat. Jika kita daftarkan semua gabungan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat n = 3, akan kita dapati sembilan kemungkinan gabungan. Karena itu, tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan. Pada umumnya, tingkat ke-n terdegenerasi rangkap n2.


Gambar 15. Tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan.
Hampir pada saat bersamaan ketika gambaran mengenai kulit elektron pada atom hidrogen menjadi jelas rumusannya, para fisikawan terganggu oleh pengamatan spektrum atom hidrogen dan atom alkali yang lebih teliti, yang menunjukkan bahwa setiap sub-sub kulit (m) ternyata tidak tunggal tetapi ganda.
Penjelasannya ditemukan oleh dua fisikawan muda Belanda, George E. Uhlenbeck (1900-1988) dan Samuel Goudsmit (1902-1978), pada tahun 1925. Keduanya mengemukakan elektron sebagai partikel ibarat gasing yang berputar terhadap sumbu yang melewati pusatnya. Gerak rotasi ini dinyatakan dengan besaran terukur momentum sudut, yang diberi nama spin.
Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.
Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika ms adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai
Sz = msћ
dimana

Spin ke atas (rotasi searah putaran jarum jam) dinyatakan dengan

Spin ke bawah (rotasi berlawanan arah putaran jarum jam) dinyatakan dengan





Gambar 16. Garis spektrum atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron.
Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan ms = −½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.
Memasuki era pasca Perang Dunia II, upaya para fisikawan, khususnya dalam bidang kajian energi tinggi, lebih diarahkan pada perburuan aneka “zat tak-terbelahkan paling sederhana” selain elektron, proton, dan neutron, yang semuanya dikelaskan sebagai partikel elementer. Para fisikawan teori dan eksperimen, ternyata berhasil menyingkap tabir rahasia alam tentang kehadiran sejumlah partikel elementer lain yang terus bertambah jumlahnya.
Pencirian bilangan-bilangan kuantum jatidiri partikel elementer beserta hukum kekekalan yang berkaitan dengannya pada awal dasawarsa 1960-an dan keberhasilan menata rapi ulang “taman partikel elementer” mengundang perenungan lebih lanjut. Apakah terdapat semacam “Daftar Susunan Berkala Partikel Elementer”? jawabannya adalah “ya”. Jawaban ini menyarankan partikel hadron khususnya adalah semacam “atom partikel elementer” yang dibangun oleh sejumlah kecil partikel elementer mendasar quark, yang barangkali adalah “atom” sebenarnya.
Semua pencapaian ini semakin mencerahkan pemahaman para fisikawan tentang alam partikel elementer dan interaksi alam mendasar dalam upaya mereka menemukan jawaban tentang hakikat zat yang diprakarsai oleh para filsuf Yunani purba purba sekitar 2500 tahun silam.
Kesimpulan yang dicapai dari upaya pemahaman hakikat zat hingga tahap ini adalah sebagai berikut. Bila zat diibaratkan sebagai sebuah “bangunan”, maka quark dan lepton adalah “batu-bata”-nya dengan skema struktur seperti yang tampak pada Gambar 15.


Gambar 17. Quark dan Lepton, Partikel elementer sebenarnya?
PENUTUP
Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 pm sampai 150 pm (1 pm = 10-12 m). Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-lain.
Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai asumsi dan teorema.
Referensi

Arthur Beiser (terjemahan The Houw Liong). 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Pn. Erlangga.

Hans J. Wospakrik. 2005. Dari Atomos Hingga Quark. Jakarta: Pn. Universitas Atmajaya.

Kenneth Krane (terjemaham H.J.Wospakrik). 2008. Fisika Modern. Jakarta: Pn. Universitas Indonesia.

Ralph H. Petrucci (terjemahan Suminar Achmadi). 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jilid 1 edisi keempat. Jakarta: Pn. Erlangga.
PERKEMBANGAN TEORI ATOM



PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Oleh: Herdiyanto Mahmud Bokings

PENDAHULUAN
Upaya menyingkap tabir zat telah dimulai kurang lebih 2500 tahun silam. Pemrakarsanya adalah para filsuf Yunani purba di Miletos, kota pelabuhan utama dan pusat perdagangan Ionia. Masalah utama yang menarik perhatian para filsuf Ionia adalah bagaimana memahami keberadaan alam dan perubahannya.
Para filsuf Yunani Ionia adalah pengembang cara berpikir logis, cara berpikir yang berusaha menyederhanakan masalah rumit ke unsur dasarnya guna menarik kesimpulan yang terkandung di balik masalah tersebut dengan menggunakan akal atau rasio. Inilah yang melahirkan pendapat yang dewasa ini lazim disebut teori ilmiah.
Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi partikel terkecil, dimana partikel-partikel ini tidak bisa dibagi lebih lanjut.

ISI

KONSEP ATOM DEMOCRITUS

Konsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi. Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”. Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat bersama-sama membentuk sebuah pantai.
Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya, butiran pasir ini tidak dapat dibagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat).
Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk,massa dan ukurannya. Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom.

TEORI ATOM DALTON

Satu nama yang patut dikemukakan sebagai pencetus teori atom modern yang asli adalah guru dan ahli kimia Inggris John Dalton (1776-1844). Sumbangan Dalton merupakan keunikan dari teorinya yang meliputi dua hal. Pertama, Dalton adalah orang pertama yang melibatkan kejadian kimiawi seperti halnya kejadian fisis dalammerumuskan gagasannya tentang atom. Kedua, Dalton juga mendasarkan asumsinya pada data kuantitatif, tidak menggunakan data kualitatif.
Dasar teori atom Dalton ditunjang oleh tiga hukum alam. Pertama, hukum kekekalan massa. Dalam serangkaian percobaan pembakaran dan proses-proses yang berhubungan dengannya, Antoine Lavoisier (1743-1794) menyatakan bahwa dalam semua proses pembakaran bahan dengan oksigen dari udara, maka bahan tersebut akan mengalami perubahan. Dengan melakukan berbagai percobaan yang lebih seksama dan tingkat pengukuran yang lebih teliti, Lavoisier mendapat berat total zat sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi. Inilah yang dikenal sebagai hukum kekekalan massa, sebagaimana dibayangkan oleh Anaksagoras.
Kedua adalah hukum susunan tetap (atau juga dikenal dengan hukum perbandingan tetap). Kimiawan Perancis , Joseph LouisProust (1754-1826) melakukan berbagai percobaan dan pengukuran yang teliti terhadap komposisi sejumlah mineral dan senyawa logam yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Hasilnya, komposisi ini selalu tertentu dan beberapa logam ternyata dapat membentuk lebih dari satu oksida dan sulfida. Hasil temuan ini menuntun Proust ke rumusan hukum perbandingan tetap berikut: “Dalam semua senyawa kimia, unsur-unsur penyusunnya selalu muncul dalam perbandingan berat yang tetap, tak bergantung pada bagaimana reaksinya dilakukan”.
Ketiga, setelah mempelajari data-data temuan para kimiawan lain dan yang ia lakukan sendiri, Dalton mendapati bahwa dua unsur berbeda ternyata dapat membentuk pula lebih daripada satu senyawa yang berbeda. Dengan melakukan analisis perhitungan yang lebih seksama, pada 1803 Dalton menyimpulkan hukum yang dikenal sebagai hukum perbandingan berganda: “Apabila sebuah unsur dengan berat yang sama bergabung dengan unsur lain yang beratnya berbeda, maka perbandingan berat unsur yang berbeda ini merupakan bilangan bulat”.
Mengapa setiap reaksi kimia harus tunduk pada ketiga hukum di atas? Jawabannya ternyata ada di tangan Dalton, dan ini ia sumbangkan lewat adikaryanya, Teori Atom Dalton. Teori ini dicetuskan pada tahun 1804. Uraian terinci kemudian ia tuangkan dalam bukunya, A New System of Chemical Philosophy, yang diterbitkan pada tahun 1808, empat tahun setelah selesai ditulis. Gagasan pokoknya:
Unsur tidaklah sinambung, melainkan tersusun atas sejumlah zat utuh terkecil yang tak terbelahkan, yakni atom-atom (sebagaimana dibayangkan Leukipos dan Democritus).
Atom-atom unsur sejenis adalah sama, terutama beratnya, sedangkan yang tak sejenis berbeda beratnya.
Reaksi kimia tidak dapat mencipta atau memusnahkan atom
Atom unsur-unsur yang berbeda dapat bergabung membentuk senyawa.

Penggabungan atom dua unsur A dan B, mengikuti aturan sederhana bertahap.
Beberapa gagasan Dalton ini ternyata perlu diubah kemudian, tetapi bermanfaat karena mampu menjelaskan ketiga hukum di atas.


Gambar 3. Teori Atom Dalton
Pertama, hukum kekekalan massa Lavoisier terjelaskan karena atom-atom tak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Reaksi kimia hanya mengubah susunan gabungan atom-atom semata. Dengan demikian, jumlah total atom tetap, berat totalnya juga tetap.
Kedua, penjelasan bagi hukum perbandingan tetap Proust adalah apabila suatu senyawa kimia dibentuk dari dua unsur yang berbeda, maka jumlah atom masing-masing unsur dalam senyawa atomnya tertentu. Karena itu, perbandingan berat unsur-unsur penyusun senyawa itu juga tertentu.
Ketiga, teori atom menjelaskan pula hukum perbandingan berganda Dalton. Karena penggabungan atom dua unsur yang berbeda dapat membentuk lebih daripada satu “atom senyawa” yang tak sama, dan masing-masing mengandung jumlah atom yang tertentu, maka dengan aturan “penggabungan sederhana bertahap” terjelaskan bahwa satu atom timah misalnya, bergabung dengan satu atom oksigen untuk membentuk senyawa pertama, dan dengan dua atom oksigen untuk senyawa kedua.
Walaupun teori Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang berbeda masih belum terjawab.


MODEL ATOM THOMSON

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.
Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif.
Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model).


Gambar 5. Model AtomThomson
Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya.
Sebagai catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif.
Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama. Namun ia maju selangkah mencirikan struktur kelistrikannya. Menurut Thomson:
Atom merupakan sebuah bola bermuatan (listrik) positif yang di dalamnya tertanam elektron-elektron bermuatan negatif.
Jumlah elektron selalu sama dengan muatan positif atom, sehingga atom secara keseluruhan adalah netral.
Bila atom kehilangan satu atau lebih elektron, atom menjadi bermuatan positif yang disebut ion positif.
Dengan model atom ini, Thomson mengukuhkan kembali teori Lorentz bahwa pemancaran cahaya oleh atom diakibatkan getaran elektron-elektron di sekitar kedudukan setimbangnya. Perhitungan Thomson memperlihatkan agar getarannya dapat menghasilkan cahaya tampak, bola atom harus berjari-jari sekitar satu per seratus juta centimeter. Angka ini hampir sama dengan yang diperoleh dengan menggunakan metode lain. Namun sayang, model ini masih mengandung kelemahan, yaitu pada ketakberhasilannya menerangkan keteraturan pola spektrum garis cahaya unsur bersangkutan.



MODEL ATOM RUTHERFORD
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment). Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal beberapa atom emas. Saat partikel-α melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator


Gambar 7. Percobaan Rutherford
Di bawah teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit, saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi. Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang.
Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Percobaan oleh Ernest Rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.

Gambar 8. Model Atom Rutherford
Meskipun demikian, ada satu hal yang menarik pada model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spekturm cahaya yang dipancarkannyaberupa susunan pita warna kontinu. Ini jelas bertentangan dengan hasil pengamatan bahwa spektrum atom adalah tak kontinu, berupa garis-garis berwarna yang saling terpisah.
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunukkan bahwa model “tata surya” mini ini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak, ia telah mendekati model struktur atom yang memadai.

TEORI ATOM BOHR

Masalah kestabilan model atom Rutherford akhirnya teratasi dengan sumbangan fisikawan teori Denmark, Niels Henrik Bohr pada tahun 1913. Menarik untuk dikemukakan bahwa pada tahun 1911, begitu ia menyelesaikan doktornya di Kopenhagen, ia melanjutkan riset pascadoktornya di Laboratorium Cavendish di bawah arahan Sir J.J. Thomson. Tahun berikutnya, 1912, ia



melanjutkan program riset di Universitas Manchester di bawah arahan Rutherford. Keterlibatannya dengan kedua fisikawan kenamaan penggagas model atom ini memberinya andil besar untuk merumuskan model atomnya.
Gagasan yang dikemukakan Bohr luarbiasa radikal, karena sangat bertentangan dengan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz yang telah dipandang mapan ketika itu. Bohr dalam hal ini menggunakan konsep teori kuantum yang dikemukakan oleh Planck dan Einstein. Menurut Bohr:
Terdapat orbit-orbit stabil tertentu pada elektron. Di sana elektron sama sekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. Pada setiap orbit stabil tersebut, momentum sudut orbital elektron terkuantisasi menjadi kelipatan bilangan bulat dari tetapan Planck h dibagi dengan keliling lingkaran berjari-jari atuan, 2π, yakni:

mvr = n h/2π , n = 1, 2, 3, ....

Bila elektron berpindah (bertransisi) dari satu orbit stabil dengan energi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka elektron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit bersangkutan:

f = (E_1- E_2)/h

Terdapatnya orbit-orbit stabil elektron yang taksinambung dalam setiap atom berakibat bahwa perpindahan elektron-elektron dari orbit-orbit luar ke dalam akan menghasilkan pancaran cahaya dalam pola deretan garis spektrum dengan frekuensi (panjang gelombang) tertentu.


Gambar 10. Model Atom Bohr
Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen, walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoritis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Dengan teori kuantum, Bohr juga menemukan rumus matematika yang dapat dipergunakan untuk menghitung panjang gelombang dari semua garis yang muncul dalam spektrum atom hidrogen. Nilai hasil perhitungan ternyata sangat cocok dengan yang diperoleh dari percobaan langsung. Namun untuk unsur yang lebih rumit dari hidrogen, teori Bohr ini ternyata tidak cocok dalam meramalkan panjang gelombang garis spektrum. Meskipun demikian, teori ini diakui sebagai langkah maju dalam menjelaskan fenomena-fenomena fisika yang terjadi dalam tingkatan atomik. Teori kuantum dari Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik.

MODEL ATOM MODERN


Gambar 11. E. Schrodinger, W. Heisenberg, dan W. Pauli, Perintis Mekanika Kuantum
Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.
Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lucutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.


Gambar 12. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet
Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.
Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang itu. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.


Gambar 13. Posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom.

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.
Bilangan Kuantum Utama
Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

Bilangan Kuantum Orbital
Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Gambar 14. Terpecahnya garis spektum atomik di dalam medan magnet.
Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah
l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)
misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.
Bilangan Kuantum Magnetik
Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai Lz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar Lz adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.
m = −l, … , 0, … , +l
misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.
Marilah kita sekarang kita lihat bagaimana tiap tingkta energi diberi nama dengan ketiga bilangan kuantum (n, l, m) ini. Keadaan dasar diperkenankan memiliki n = 1, karena itu l = 0. Di sini hanya satu nilai m yang diperkenankan, m = 0. Jadi, keadaan dasar memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0). Keadaan eksitasi pertama memiliki n = 2, sehingga nilai l yang diperkenankan l = 0 atau l = 1. Untuk l = 0, hanyalah m = 0 yang diperkenankan. Untuk l =1, nilai m adalah -1, 0, atau +1. Dengan demikian himpunan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat ini adalah (2, 0, 0), (2, 1, 1), (2, 1, 0), dan (2, 1, -1). Semua keadaan ini memiliki n = 2, dan karena itu semua memiliki energi yang sama, karena energi hanya bergantung pada n. Semua keadaan ini dikatakan terdegenerasi. Jadi, tingkat n = 2 terdegenerasi rangkap-empat. Jika kita daftarkan semua gabungan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat n = 3, akan kita dapati sembilan kemungkinan gabungan. Karena itu, tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan. Pada umumnya, tingkat ke-n terdegenerasi rangkap n2.


Gambar 15. Tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan.
Hampir pada saat bersamaan ketika gambaran mengenai kulit elektron pada atom hidrogen menjadi jelas rumusannya, para fisikawan terganggu oleh pengamatan spektrum atom hidrogen dan atom alkali yang lebih teliti, yang menunjukkan bahwa setiap sub-sub kulit (m) ternyata tidak tunggal tetapi ganda.
Penjelasannya ditemukan oleh dua fisikawan muda Belanda, George E. Uhlenbeck (1900-1988) dan Samuel Goudsmit (1902-1978), pada tahun 1925. Keduanya mengemukakan elektron sebagai partikel ibarat gasing yang berputar terhadap sumbu yang melewati pusatnya. Gerak rotasi ini dinyatakan dengan besaran terukur momentum sudut, yang diberi nama spin.
Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.
Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika ms adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai
Sz = msћ
dimana

Spin ke atas (rotasi searah putaran jarum jam) dinyatakan dengan

Spin ke bawah (rotasi berlawanan arah putaran jarum jam) dinyatakan dengan





Gambar 16. Garis spektrum atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron.
Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan ms = −½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.
Memasuki era pasca Perang Dunia II, upaya para fisikawan, khususnya dalam bidang kajian energi tinggi, lebih diarahkan pada perburuan aneka “zat tak-terbelahkan paling sederhana” selain elektron, proton, dan neutron, yang semuanya dikelaskan sebagai partikel elementer. Para fisikawan teori dan eksperimen, ternyata berhasil menyingkap tabir rahasia alam tentang kehadiran sejumlah partikel elementer lain yang terus bertambah jumlahnya.
Pencirian bilangan-bilangan kuantum jatidiri partikel elementer beserta hukum kekekalan yang berkaitan dengannya pada awal dasawarsa 1960-an dan keberhasilan menata rapi ulang “taman partikel elementer” mengundang perenungan lebih lanjut. Apakah terdapat semacam “Daftar Susunan Berkala Partikel Elementer”? jawabannya adalah “ya”. Jawaban ini menyarankan partikel hadron khususnya adalah semacam “atom partikel elementer” yang dibangun oleh sejumlah kecil partikel elementer mendasar quark, yang barangkali adalah “atom” sebenarnya.
Semua pencapaian ini semakin mencerahkan pemahaman para fisikawan tentang alam partikel elementer dan interaksi alam mendasar dalam upaya mereka menemukan jawaban tentang hakikat zat yang diprakarsai oleh para filsuf Yunani purba purba sekitar 2500 tahun silam.
Kesimpulan yang dicapai dari upaya pemahaman hakikat zat hingga tahap ini adalah sebagai berikut. Bila zat diibaratkan sebagai sebuah “bangunan”, maka quark dan lepton adalah “batu-bata”-nya dengan skema struktur seperti yang tampak pada Gambar 15.


Gambar 17. Quark dan Lepton, Partikel elementer sebenarnya?
PENUTUP
Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 pm sampai 150 pm (1 pm = 10-12 m). Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-lain.
Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai asumsi dan teorema.
Referensi

Arthur Beiser (terjemahan The Houw Liong). 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Pn. Erlangga.

Hans J. Wospakrik. 2005. Dari Atomos Hingga Quark. Jakarta: Pn. Universitas Atmajaya.

Kenneth Krane (terjemaham H.J.Wospakrik). 2008. Fisika Modern. Jakarta: Pn. Universitas Indonesia.

Ralph H. Petrucci (terjemahan Suminar Achmadi). 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jilid 1 edisi keempat. Jakarta: Pn. Erlangga.
PERKEMBANGAN TEORI ATOM



PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Oleh: Herdiyanto Mahmud Bokings

PENDAHULUAN
Upaya menyingkap tabir zat telah dimulai kurang lebih 2500 tahun silam. Pemrakarsanya adalah para filsuf Yunani purba di Miletos, kota pelabuhan utama dan pusat perdagangan Ionia. Masalah utama yang menarik perhatian para filsuf Ionia adalah bagaimana memahami keberadaan alam dan perubahannya.
Para filsuf Yunani Ionia adalah pengembang cara berpikir logis, cara berpikir yang berusaha menyederhanakan masalah rumit ke unsur dasarnya guna menarik kesimpulan yang terkandung di balik masalah tersebut dengan menggunakan akal atau rasio. Inilah yang melahirkan pendapat yang dewasa ini lazim disebut teori ilmiah.
Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi partikel terkecil, dimana partikel-partikel ini tidak bisa dibagi lebih lanjut.

ISI

KONSEP ATOM DEMOCRITUS

Konsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi. Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”. Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat bersama-sama membentuk sebuah pantai.
Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya, butiran pasir ini tidak dapat dibagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat).
Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk,massa dan ukurannya. Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom.

TEORI ATOM DALTON

Satu nama yang patut dikemukakan sebagai pencetus teori atom modern yang asli adalah guru dan ahli kimia Inggris John Dalton (1776-1844). Sumbangan Dalton merupakan keunikan dari teorinya yang meliputi dua hal. Pertama, Dalton adalah orang pertama yang melibatkan kejadian kimiawi seperti halnya kejadian fisis dalammerumuskan gagasannya tentang atom. Kedua, Dalton juga mendasarkan asumsinya pada data kuantitatif, tidak menggunakan data kualitatif.
Dasar teori atom Dalton ditunjang oleh tiga hukum alam. Pertama, hukum kekekalan massa. Dalam serangkaian percobaan pembakaran dan proses-proses yang berhubungan dengannya, Antoine Lavoisier (1743-1794) menyatakan bahwa dalam semua proses pembakaran bahan dengan oksigen dari udara, maka bahan tersebut akan mengalami perubahan. Dengan melakukan berbagai percobaan yang lebih seksama dan tingkat pengukuran yang lebih teliti, Lavoisier mendapat berat total zat sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi. Inilah yang dikenal sebagai hukum kekekalan massa, sebagaimana dibayangkan oleh Anaksagoras.
Kedua adalah hukum susunan tetap (atau juga dikenal dengan hukum perbandingan tetap). Kimiawan Perancis , Joseph LouisProust (1754-1826) melakukan berbagai percobaan dan pengukuran yang teliti terhadap komposisi sejumlah mineral dan senyawa logam yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Hasilnya, komposisi ini selalu tertentu dan beberapa logam ternyata dapat membentuk lebih dari satu oksida dan sulfida. Hasil temuan ini menuntun Proust ke rumusan hukum perbandingan tetap berikut: “Dalam semua senyawa kimia, unsur-unsur penyusunnya selalu muncul dalam perbandingan berat yang tetap, tak bergantung pada bagaimana reaksinya dilakukan”.
Ketiga, setelah mempelajari data-data temuan para kimiawan lain dan yang ia lakukan sendiri, Dalton mendapati bahwa dua unsur berbeda ternyata dapat membentuk pula lebih daripada satu senyawa yang berbeda. Dengan melakukan analisis perhitungan yang lebih seksama, pada 1803 Dalton menyimpulkan hukum yang dikenal sebagai hukum perbandingan berganda: “Apabila sebuah unsur dengan berat yang sama bergabung dengan unsur lain yang beratnya berbeda, maka perbandingan berat unsur yang berbeda ini merupakan bilangan bulat”.
Mengapa setiap reaksi kimia harus tunduk pada ketiga hukum di atas? Jawabannya ternyata ada di tangan Dalton, dan ini ia sumbangkan lewat adikaryanya, Teori Atom Dalton. Teori ini dicetuskan pada tahun 1804. Uraian terinci kemudian ia tuangkan dalam bukunya, A New System of Chemical Philosophy, yang diterbitkan pada tahun 1808, empat tahun setelah selesai ditulis. Gagasan pokoknya:
Unsur tidaklah sinambung, melainkan tersusun atas sejumlah zat utuh terkecil yang tak terbelahkan, yakni atom-atom (sebagaimana dibayangkan Leukipos dan Democritus).
Atom-atom unsur sejenis adalah sama, terutama beratnya, sedangkan yang tak sejenis berbeda beratnya.
Reaksi kimia tidak dapat mencipta atau memusnahkan atom
Atom unsur-unsur yang berbeda dapat bergabung membentuk senyawa.

Penggabungan atom dua unsur A dan B, mengikuti aturan sederhana bertahap.
Beberapa gagasan Dalton ini ternyata perlu diubah kemudian, tetapi bermanfaat karena mampu menjelaskan ketiga hukum di atas.


Gambar 3. Teori Atom Dalton
Pertama, hukum kekekalan massa Lavoisier terjelaskan karena atom-atom tak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Reaksi kimia hanya mengubah susunan gabungan atom-atom semata. Dengan demikian, jumlah total atom tetap, berat totalnya juga tetap.
Kedua, penjelasan bagi hukum perbandingan tetap Proust adalah apabila suatu senyawa kimia dibentuk dari dua unsur yang berbeda, maka jumlah atom masing-masing unsur dalam senyawa atomnya tertentu. Karena itu, perbandingan berat unsur-unsur penyusun senyawa itu juga tertentu.
Ketiga, teori atom menjelaskan pula hukum perbandingan berganda Dalton. Karena penggabungan atom dua unsur yang berbeda dapat membentuk lebih daripada satu “atom senyawa” yang tak sama, dan masing-masing mengandung jumlah atom yang tertentu, maka dengan aturan “penggabungan sederhana bertahap” terjelaskan bahwa satu atom timah misalnya, bergabung dengan satu atom oksigen untuk membentuk senyawa pertama, dan dengan dua atom oksigen untuk senyawa kedua.
Walaupun teori Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang berbeda masih belum terjawab.


MODEL ATOM THOMSON

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.
Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif.
Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model).


Gambar 5. Model AtomThomson
Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya.
Sebagai catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif.
Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama. Namun ia maju selangkah mencirikan struktur kelistrikannya. Menurut Thomson:
Atom merupakan sebuah bola bermuatan (listrik) positif yang di dalamnya tertanam elektron-elektron bermuatan negatif.
Jumlah elektron selalu sama dengan muatan positif atom, sehingga atom secara keseluruhan adalah netral.
Bila atom kehilangan satu atau lebih elektron, atom menjadi bermuatan positif yang disebut ion positif.
Dengan model atom ini, Thomson mengukuhkan kembali teori Lorentz bahwa pemancaran cahaya oleh atom diakibatkan getaran elektron-elektron di sekitar kedudukan setimbangnya. Perhitungan Thomson memperlihatkan agar getarannya dapat menghasilkan cahaya tampak, bola atom harus berjari-jari sekitar satu per seratus juta centimeter. Angka ini hampir sama dengan yang diperoleh dengan menggunakan metode lain. Namun sayang, model ini masih mengandung kelemahan, yaitu pada ketakberhasilannya menerangkan keteraturan pola spektrum garis cahaya unsur bersangkutan.



MODEL ATOM RUTHERFORD
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment). Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal beberapa atom emas. Saat partikel-α melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator


Gambar 7. Percobaan Rutherford
Di bawah teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit, saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi. Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang.
Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Percobaan oleh Ernest Rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.

Gambar 8. Model Atom Rutherford
Meskipun demikian, ada satu hal yang menarik pada model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spekturm cahaya yang dipancarkannyaberupa susunan pita warna kontinu. Ini jelas bertentangan dengan hasil pengamatan bahwa spektrum atom adalah tak kontinu, berupa garis-garis berwarna yang saling terpisah.
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunukkan bahwa model “tata surya” mini ini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak, ia telah mendekati model struktur atom yang memadai.

TEORI ATOM BOHR

Masalah kestabilan model atom Rutherford akhirnya teratasi dengan sumbangan fisikawan teori Denmark, Niels Henrik Bohr pada tahun 1913. Menarik untuk dikemukakan bahwa pada tahun 1911, begitu ia menyelesaikan doktornya di Kopenhagen, ia melanjutkan riset pascadoktornya di Laboratorium Cavendish di bawah arahan Sir J.J. Thomson. Tahun berikutnya, 1912, ia



melanjutkan program riset di Universitas Manchester di bawah arahan Rutherford. Keterlibatannya dengan kedua fisikawan kenamaan penggagas model atom ini memberinya andil besar untuk merumuskan model atomnya.
Gagasan yang dikemukakan Bohr luarbiasa radikal, karena sangat bertentangan dengan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz yang telah dipandang mapan ketika itu. Bohr dalam hal ini menggunakan konsep teori kuantum yang dikemukakan oleh Planck dan Einstein. Menurut Bohr:
Terdapat orbit-orbit stabil tertentu pada elektron. Di sana elektron sama sekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. Pada setiap orbit stabil tersebut, momentum sudut orbital elektron terkuantisasi menjadi kelipatan bilangan bulat dari tetapan Planck h dibagi dengan keliling lingkaran berjari-jari atuan, 2π, yakni:

mvr = n h/2π , n = 1, 2, 3, ....

Bila elektron berpindah (bertransisi) dari satu orbit stabil dengan energi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka elektron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit bersangkutan:

f = (E_1- E_2)/h

Terdapatnya orbit-orbit stabil elektron yang taksinambung dalam setiap atom berakibat bahwa perpindahan elektron-elektron dari orbit-orbit luar ke dalam akan menghasilkan pancaran cahaya dalam pola deretan garis spektrum dengan frekuensi (panjang gelombang) tertentu.


Gambar 10. Model Atom Bohr
Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen, walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoritis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Dengan teori kuantum, Bohr juga menemukan rumus matematika yang dapat dipergunakan untuk menghitung panjang gelombang dari semua garis yang muncul dalam spektrum atom hidrogen. Nilai hasil perhitungan ternyata sangat cocok dengan yang diperoleh dari percobaan langsung. Namun untuk unsur yang lebih rumit dari hidrogen, teori Bohr ini ternyata tidak cocok dalam meramalkan panjang gelombang garis spektrum. Meskipun demikian, teori ini diakui sebagai langkah maju dalam menjelaskan fenomena-fenomena fisika yang terjadi dalam tingkatan atomik. Teori kuantum dari Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik.

MODEL ATOM MODERN


Gambar 11. E. Schrodinger, W. Heisenberg, dan W. Pauli, Perintis Mekanika Kuantum
Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.
Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lucutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.


Gambar 12. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet
Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.
Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang itu. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.


Gambar 13. Posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom.

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.
Bilangan Kuantum Utama
Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

Bilangan Kuantum Orbital
Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Gambar 14. Terpecahnya garis spektum atomik di dalam medan magnet.
Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah
l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)
misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.
Bilangan Kuantum Magnetik
Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai Lz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar Lz adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.
m = −l, … , 0, … , +l
misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.
Marilah kita sekarang kita lihat bagaimana tiap tingkta energi diberi nama dengan ketiga bilangan kuantum (n, l, m) ini. Keadaan dasar diperkenankan memiliki n = 1, karena itu l = 0. Di sini hanya satu nilai m yang diperkenankan, m = 0. Jadi, keadaan dasar memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0). Keadaan eksitasi pertama memiliki n = 2, sehingga nilai l yang diperkenankan l = 0 atau l = 1. Untuk l = 0, hanyalah m = 0 yang diperkenankan. Untuk l =1, nilai m adalah -1, 0, atau +1. Dengan demikian himpunan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat ini adalah (2, 0, 0), (2, 1, 1), (2, 1, 0), dan (2, 1, -1). Semua keadaan ini memiliki n = 2, dan karena itu semua memiliki energi yang sama, karena energi hanya bergantung pada n. Semua keadaan ini dikatakan terdegenerasi. Jadi, tingkat n = 2 terdegenerasi rangkap-empat. Jika kita daftarkan semua gabungan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat n = 3, akan kita dapati sembilan kemungkinan gabungan. Karena itu, tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan. Pada umumnya, tingkat ke-n terdegenerasi rangkap n2.


Gambar 15. Tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan.
Hampir pada saat bersamaan ketika gambaran mengenai kulit elektron pada atom hidrogen menjadi jelas rumusannya, para fisikawan terganggu oleh pengamatan spektrum atom hidrogen dan atom alkali yang lebih teliti, yang menunjukkan bahwa setiap sub-sub kulit (m) ternyata tidak tunggal tetapi ganda.
Penjelasannya ditemukan oleh dua fisikawan muda Belanda, George E. Uhlenbeck (1900-1988) dan Samuel Goudsmit (1902-1978), pada tahun 1925. Keduanya mengemukakan elektron sebagai partikel ibarat gasing yang berputar terhadap sumbu yang melewati pusatnya. Gerak rotasi ini dinyatakan dengan besaran terukur momentum sudut, yang diberi nama spin.
Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.
Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika ms adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai
Sz = msћ
dimana

Spin ke atas (rotasi searah putaran jarum jam) dinyatakan dengan

Spin ke bawah (rotasi berlawanan arah putaran jarum jam) dinyatakan dengan





Gambar 16. Garis spektrum atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron.
Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan ms = −½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.
Memasuki era pasca Perang Dunia II, upaya para fisikawan, khususnya dalam bidang kajian energi tinggi, lebih diarahkan pada perburuan aneka “zat tak-terbelahkan paling sederhana” selain elektron, proton, dan neutron, yang semuanya dikelaskan sebagai partikel elementer. Para fisikawan teori dan eksperimen, ternyata berhasil menyingkap tabir rahasia alam tentang kehadiran sejumlah partikel elementer lain yang terus bertambah jumlahnya.
Pencirian bilangan-bilangan kuantum jatidiri partikel elementer beserta hukum kekekalan yang berkaitan dengannya pada awal dasawarsa 1960-an dan keberhasilan menata rapi ulang “taman partikel elementer” mengundang perenungan lebih lanjut. Apakah terdapat semacam “Daftar Susunan Berkala Partikel Elementer”? jawabannya adalah “ya”. Jawaban ini menyarankan partikel hadron khususnya adalah semacam “atom partikel elementer” yang dibangun oleh sejumlah kecil partikel elementer mendasar quark, yang barangkali adalah “atom” sebenarnya.
Semua pencapaian ini semakin mencerahkan pemahaman para fisikawan tentang alam partikel elementer dan interaksi alam mendasar dalam upaya mereka menemukan jawaban tentang hakikat zat yang diprakarsai oleh para filsuf Yunani purba purba sekitar 2500 tahun silam.
Kesimpulan yang dicapai dari upaya pemahaman hakikat zat hingga tahap ini adalah sebagai berikut. Bila zat diibaratkan sebagai sebuah “bangunan”, maka quark dan lepton adalah “batu-bata”-nya dengan skema struktur seperti yang tampak pada Gambar 15.


Gambar 17. Quark dan Lepton, Partikel elementer sebenarnya?
PENUTUP
Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 pm sampai 150 pm (1 pm = 10-12 m). Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-lain.
Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai asumsi dan teorema.
Referensi

Arthur Beiser (terjemahan The Houw Liong). 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Pn. Erlangga.

Hans J. Wospakrik. 2005. Dari Atomos Hingga Quark. Jakarta: Pn. Universitas Atmajaya.

Kenneth Krane (terjemaham H.J.Wospakrik). 2008. Fisika Modern. Jakarta: Pn. Universitas Indonesia.

Ralph H. Petrucci (terjemahan Suminar Achmadi). 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jilid 1 edisi keempat. Jakarta: Pn. Erlangga.
PERKEMBANGAN TEORI ATOM
















PERKEMBANGAN TEORI ATOM
Oleh: Herdiyanto Mahmud Bokings

PENDAHULUAN
Upaya menyingkap tabir zat telah dimulai kurang lebih 2500 tahun silam. Pemrakarsanya adalah para filsuf Yunani purba di Miletos, kota pelabuhan utama dan pusat perdagangan Ionia. Masalah utama yang menarik perhatian para filsuf Ionia adalah bagaimana memahami keberadaan alam dan perubahannya.
Para filsuf Yunani Ionia adalah pengembang cara berpikir logis, cara berpikir yang berusaha menyederhanakan masalah rumit ke unsur dasarnya guna menarik kesimpulan yang terkandung di balik masalah tersebut dengan menggunakan akal atau rasio. Inilah yang melahirkan pendapat yang dewasa ini lazim disebut teori ilmiah.
Salah satu konsep ilmiah tertua adalah bahwa semua materi dapat dipecah menjadi partikel terkecil, dimana partikel-partikel ini tidak bisa dibagi lebih lanjut.

ISI

KONSEP ATOM DEMOCRITUS

Konsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi. Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”. Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat bersama-sama membentuk sebuah pantai.
Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya, butiran pasir ini tidak dapat dibagi. Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas benda padat).
Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam bentuk,massa dan ukurannya. Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom.

TEORI ATOM DALTON

Satu nama yang patut dikemukakan sebagai pencetus teori atom modern yang asli adalah guru dan ahli kimia Inggris John Dalton (1776-1844). Sumbangan Dalton merupakan keunikan dari teorinya yang meliputi dua hal. Pertama, Dalton adalah orang pertama yang melibatkan kejadian kimiawi seperti halnya kejadian fisis dalammerumuskan gagasannya tentang atom. Kedua, Dalton juga mendasarkan asumsinya pada data kuantitatif, tidak menggunakan data kualitatif.
Dasar teori atom Dalton ditunjang oleh tiga hukum alam. Pertama, hukum kekekalan massa. Dalam serangkaian percobaan pembakaran dan proses-proses yang berhubungan dengannya, Antoine Lavoisier (1743-1794) menyatakan bahwa dalam semua proses pembakaran bahan dengan oksigen dari udara, maka bahan tersebut akan mengalami perubahan. Dengan melakukan berbagai percobaan yang lebih seksama dan tingkat pengukuran yang lebih teliti, Lavoisier mendapat berat total zat sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi. Inilah yang dikenal sebagai hukum kekekalan massa, sebagaimana dibayangkan oleh Anaksagoras.
Kedua adalah hukum susunan tetap (atau juga dikenal dengan hukum perbandingan tetap). Kimiawan Perancis , Joseph LouisProust (1754-1826) melakukan berbagai percobaan dan pengukuran yang teliti terhadap komposisi sejumlah mineral dan senyawa logam yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Hasilnya, komposisi ini selalu tertentu dan beberapa logam ternyata dapat membentuk lebih dari satu oksida dan sulfida. Hasil temuan ini menuntun Proust ke rumusan hukum perbandingan tetap berikut: “Dalam semua senyawa kimia, unsur-unsur penyusunnya selalu muncul dalam perbandingan berat yang tetap, tak bergantung pada bagaimana reaksinya dilakukan”.
Ketiga, setelah mempelajari data-data temuan para kimiawan lain dan yang ia lakukan sendiri, Dalton mendapati bahwa dua unsur berbeda ternyata dapat membentuk pula lebih daripada satu senyawa yang berbeda. Dengan melakukan analisis perhitungan yang lebih seksama, pada 1803 Dalton menyimpulkan hukum yang dikenal sebagai hukum perbandingan berganda: “Apabila sebuah unsur dengan berat yang sama bergabung dengan unsur lain yang beratnya berbeda, maka perbandingan berat unsur yang berbeda ini merupakan bilangan bulat”.
Mengapa setiap reaksi kimia harus tunduk pada ketiga hukum di atas? Jawabannya ternyata ada di tangan Dalton, dan ini ia sumbangkan lewat adikaryanya, Teori Atom Dalton. Teori ini dicetuskan pada tahun 1804. Uraian terinci kemudian ia tuangkan dalam bukunya, A New System of Chemical Philosophy, yang diterbitkan pada tahun 1808, empat tahun setelah selesai ditulis. Gagasan pokoknya:
Unsur tidaklah sinambung, melainkan tersusun atas sejumlah zat utuh terkecil yang tak terbelahkan, yakni atom-atom (sebagaimana dibayangkan Leukipos dan Democritus).
Atom-atom unsur sejenis adalah sama, terutama beratnya, sedangkan yang tak sejenis berbeda beratnya.
Reaksi kimia tidak dapat mencipta atau memusnahkan atom
Atom unsur-unsur yang berbeda dapat bergabung membentuk senyawa.

Penggabungan atom dua unsur A dan B, mengikuti aturan sederhana bertahap.
Beberapa gagasan Dalton ini ternyata perlu diubah kemudian, tetapi bermanfaat karena mampu menjelaskan ketiga hukum di atas.


Gambar 3. Teori Atom Dalton
Pertama, hukum kekekalan massa Lavoisier terjelaskan karena atom-atom tak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Reaksi kimia hanya mengubah susunan gabungan atom-atom semata. Dengan demikian, jumlah total atom tetap, berat totalnya juga tetap.
Kedua, penjelasan bagi hukum perbandingan tetap Proust adalah apabila suatu senyawa kimia dibentuk dari dua unsur yang berbeda, maka jumlah atom masing-masing unsur dalam senyawa atomnya tertentu. Karena itu, perbandingan berat unsur-unsur penyusun senyawa itu juga tertentu.
Ketiga, teori atom menjelaskan pula hukum perbandingan berganda Dalton. Karena penggabungan atom dua unsur yang berbeda dapat membentuk lebih daripada satu “atom senyawa” yang tak sama, dan masing-masing mengandung jumlah atom yang tertentu, maka dengan aturan “penggabungan sederhana bertahap” terjelaskan bahwa satu atom timah misalnya, bergabung dengan satu atom oksigen untuk membentuk senyawa pertama, dan dengan dua atom oksigen untuk senyawa kedua.
Walaupun teori Dalton cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang berbeda masih belum terjawab.


MODEL ATOM THOMSON

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron, maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.
Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan muatan positif.
Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue puding proton, sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model).


Gambar 5. Model AtomThomson
Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya.
Sebagai catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan positif.
Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson. Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton bersama-sama. Namun ia maju selangkah mencirikan struktur kelistrikannya. Menurut Thomson:
Atom merupakan sebuah bola bermuatan (listrik) positif yang di dalamnya tertanam elektron-elektron bermuatan negatif.
Jumlah elektron selalu sama dengan muatan positif atom, sehingga atom secara keseluruhan adalah netral.
Bila atom kehilangan satu atau lebih elektron, atom menjadi bermuatan positif yang disebut ion positif.
Dengan model atom ini, Thomson mengukuhkan kembali teori Lorentz bahwa pemancaran cahaya oleh atom diakibatkan getaran elektron-elektron di sekitar kedudukan setimbangnya. Perhitungan Thomson memperlihatkan agar getarannya dapat menghasilkan cahaya tampak, bola atom harus berjari-jari sekitar satu per seratus juta centimeter. Angka ini hampir sama dengan yang diperoleh dengan menggunakan metode lain. Namun sayang, model ini masih mengandung kelemahan, yaitu pada ketakberhasilannya menerangkan keteraturan pola spektrum garis cahaya unsur bersangkutan.



MODEL ATOM RUTHERFORD
Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment). Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal beberapa atom emas. Saat partikel-α melintasi lembaran emas, Rutherford dapat mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator


Gambar 7. Percobaan Rutherford
Di bawah teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit, saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi. Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.
Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar (seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel kecuali elektron yang jarang-jarang.
Ruang terbuka yang besar ini memberikan alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan kembali oleh gaya elektrostatik.
Percobaan oleh Ernest Rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rutherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.

Gambar 8. Model Atom Rutherford
Meskipun demikian, ada satu hal yang menarik pada model atom Rutherford: spektrum gelombang elektromagnetik yang dipancarkan elektron berdasarkan perhitungan berada dalam rentang cahaya tampak. Untuk tiap jari-jari orbit tertentu, panjang gelombang cahaya bersangkutan juga tertentu. Namun, karena jari-jari elektron terus berkurang secara kontinu, maka panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya semakin panjang (memerah) dengan peralihan warna secara kontinu. Jadi, spekturm cahaya yang dipancarkannyaberupa susunan pita warna kontinu. Ini jelas bertentangan dengan hasil pengamatan bahwa spektrum atom adalah tak kontinu, berupa garis-garis berwarna yang saling terpisah.
Sukses model atom Rutherford dalam menerangkan gejala hamburan partikel alfa menunukkan bahwa model “tata surya” mini ini tidaklah terlalu keliru. Paling tidak, ia telah mendekati model struktur atom yang memadai.

TEORI ATOM BOHR

Masalah kestabilan model atom Rutherford akhirnya teratasi dengan sumbangan fisikawan teori Denmark, Niels Henrik Bohr pada tahun 1913. Menarik untuk dikemukakan bahwa pada tahun 1911, begitu ia menyelesaikan doktornya di Kopenhagen, ia melanjutkan riset pascadoktornya di Laboratorium Cavendish di bawah arahan Sir J.J. Thomson. Tahun berikutnya, 1912, ia



melanjutkan program riset di Universitas Manchester di bawah arahan Rutherford. Keterlibatannya dengan kedua fisikawan kenamaan penggagas model atom ini memberinya andil besar untuk merumuskan model atomnya.
Gagasan yang dikemukakan Bohr luarbiasa radikal, karena sangat bertentangan dengan teori elektromagnetik Maxwell-Lorentz yang telah dipandang mapan ketika itu. Bohr dalam hal ini menggunakan konsep teori kuantum yang dikemukakan oleh Planck dan Einstein. Menurut Bohr:
Terdapat orbit-orbit stabil tertentu pada elektron. Di sana elektron sama sekali tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. Pada setiap orbit stabil tersebut, momentum sudut orbital elektron terkuantisasi menjadi kelipatan bilangan bulat dari tetapan Planck h dibagi dengan keliling lingkaran berjari-jari atuan, 2π, yakni:

mvr = n h/2π , n = 1, 2, 3, ....

Bila elektron berpindah (bertransisi) dari satu orbit stabil dengan energi E1 ke orbit stabil lain dengan energi E2 yang berjari-jari lebih kecil, maka elektron tersebut akan memancarkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi f berbanding lurus dengan selisih energi kedua orbit bersangkutan:

f = (E_1- E_2)/h

Terdapatnya orbit-orbit stabil elektron yang taksinambung dalam setiap atom berakibat bahwa perpindahan elektron-elektron dari orbit-orbit luar ke dalam akan menghasilkan pancaran cahaya dalam pola deretan garis spektrum dengan frekuensi (panjang gelombang) tertentu.


Gambar 10. Model Atom Bohr
Model ini adalah pengembangan dari model puding prem (1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen, walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoritis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum.
Dengan teori kuantum, Bohr juga menemukan rumus matematika yang dapat dipergunakan untuk menghitung panjang gelombang dari semua garis yang muncul dalam spektrum atom hidrogen. Nilai hasil perhitungan ternyata sangat cocok dengan yang diperoleh dari percobaan langsung. Namun untuk unsur yang lebih rumit dari hidrogen, teori Bohr ini ternyata tidak cocok dalam meramalkan panjang gelombang garis spektrum. Meskipun demikian, teori ini diakui sebagai langkah maju dalam menjelaskan fenomena-fenomena fisika yang terjadi dalam tingkatan atomik. Teori kuantum dari Planck diakui kebenarannya karena dapat dipakai untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika yang saat itu tidak bisa diterangkan dengan teori klasik.

MODEL ATOM MODERN


Gambar 11. E. Schrodinger, W. Heisenberg, dan W. Pauli, Perintis Mekanika Kuantum
Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.
Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lucutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.


Gambar 12. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet
Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.
Dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang itu. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.


Gambar 13. Posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom.

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.
Bilangan Kuantum Utama
Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

Bilangan Kuantum Orbital
Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Gambar 14. Terpecahnya garis spektum atomik di dalam medan magnet.
Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah
l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)
misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.
Bilangan Kuantum Magnetik
Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai Lz. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar Lz adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar Lz bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.
m = −l, … , 0, … , +l
misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.
Marilah kita sekarang kita lihat bagaimana tiap tingkta energi diberi nama dengan ketiga bilangan kuantum (n, l, m) ini. Keadaan dasar diperkenankan memiliki n = 1, karena itu l = 0. Di sini hanya satu nilai m yang diperkenankan, m = 0. Jadi, keadaan dasar memiliki bilangan kuantum (1, 0, 0). Keadaan eksitasi pertama memiliki n = 2, sehingga nilai l yang diperkenankan l = 0 atau l = 1. Untuk l = 0, hanyalah m = 0 yang diperkenankan. Untuk l =1, nilai m adalah -1, 0, atau +1. Dengan demikian himpunan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat ini adalah (2, 0, 0), (2, 1, 1), (2, 1, 0), dan (2, 1, -1). Semua keadaan ini memiliki n = 2, dan karena itu semua memiliki energi yang sama, karena energi hanya bergantung pada n. Semua keadaan ini dikatakan terdegenerasi. Jadi, tingkat n = 2 terdegenerasi rangkap-empat. Jika kita daftarkan semua gabungan bilangan kuantum yang mungkin bagi tingkat n = 3, akan kita dapati sembilan kemungkinan gabungan. Karena itu, tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan. Pada umumnya, tingkat ke-n terdegenerasi rangkap n2.


Gambar 15. Tingkat n = 3 terdegenerasi rangkap-sembilan.
Hampir pada saat bersamaan ketika gambaran mengenai kulit elektron pada atom hidrogen menjadi jelas rumusannya, para fisikawan terganggu oleh pengamatan spektrum atom hidrogen dan atom alkali yang lebih teliti, yang menunjukkan bahwa setiap sub-sub kulit (m) ternyata tidak tunggal tetapi ganda.
Penjelasannya ditemukan oleh dua fisikawan muda Belanda, George E. Uhlenbeck (1900-1988) dan Samuel Goudsmit (1902-1978), pada tahun 1925. Keduanya mengemukakan elektron sebagai partikel ibarat gasing yang berputar terhadap sumbu yang melewati pusatnya. Gerak rotasi ini dinyatakan dengan besaran terukur momentum sudut, yang diberi nama spin.
Bilangan Kuantum Spin
Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.
Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika ms adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai
Sz = msћ
dimana

Spin ke atas (rotasi searah putaran jarum jam) dinyatakan dengan

Spin ke bawah (rotasi berlawanan arah putaran jarum jam) dinyatakan dengan





Gambar 16. Garis spektrum atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron.
Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan ms = −½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.
Memasuki era pasca Perang Dunia II, upaya para fisikawan, khususnya dalam bidang kajian energi tinggi, lebih diarahkan pada perburuan aneka “zat tak-terbelahkan paling sederhana” selain elektron, proton, dan neutron, yang semuanya dikelaskan sebagai partikel elementer. Para fisikawan teori dan eksperimen, ternyata berhasil menyingkap tabir rahasia alam tentang kehadiran sejumlah partikel elementer lain yang terus bertambah jumlahnya.
Pencirian bilangan-bilangan kuantum jatidiri partikel elementer beserta hukum kekekalan yang berkaitan dengannya pada awal dasawarsa 1960-an dan keberhasilan menata rapi ulang “taman partikel elementer” mengundang perenungan lebih lanjut. Apakah terdapat semacam “Daftar Susunan Berkala Partikel Elementer”? jawabannya adalah “ya”. Jawaban ini menyarankan partikel hadron khususnya adalah semacam “atom partikel elementer” yang dibangun oleh sejumlah kecil partikel elementer mendasar quark, yang barangkali adalah “atom” sebenarnya.
Semua pencapaian ini semakin mencerahkan pemahaman para fisikawan tentang alam partikel elementer dan interaksi alam mendasar dalam upaya mereka menemukan jawaban tentang hakikat zat yang diprakarsai oleh para filsuf Yunani purba purba sekitar 2500 tahun silam.
Kesimpulan yang dicapai dari upaya pemahaman hakikat zat hingga tahap ini adalah sebagai berikut. Bila zat diibaratkan sebagai sebuah “bangunan”, maka quark dan lepton adalah “batu-bata”-nya dengan skema struktur seperti yang tampak pada Gambar 15.


Gambar 17. Quark dan Lepton, Partikel elementer sebenarnya?
PENUTUP
Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 pm sampai 150 pm (1 pm = 10-12 m). Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-lain.
Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut temuan-temuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai asumsi dan teorema.
Referensi

Arthur Beiser (terjemahan The Houw Liong). 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Pn. Erlangga.

Hans J. Wospakrik. 2005. Dari Atomos Hingga Quark. Jakarta: Pn. Universitas Atmajaya.

Kenneth Krane (terjemaham H.J.Wospakrik). 2008. Fisika Modern. Jakarta: Pn. Universitas Indonesia.

Ralph H. Petrucci (terjemahan Suminar Achmadi). 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jilid 1 edisi keempat. Jakarta: Pn. Erlangga.
PERKEMBANGAN TEORI ATOM