Menelisik Kembali Sejarah Penemuan Subatomik dalam Atom

Subatomik
blank

Bermula dari sebuah gagasan Democritos mengenai materi pada akhir abad ketiga sebelum Masehi, para ilmuwan mulai mengembangkan berbagai teori tentang atom. Mulai dari keberadaan atom, karakteristik atom hingga model dan sifat atom.

Jika kita berbicara tentang atom, maka kemungkinan yang ada dalam pikiran kita adalah sesuatu yang kecil dalam suatu materi dan tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil. Namun, apakah gagasan yang merupakan postulat Dalton tersebut adalah benar?

Dalam sepanjang sejarahnya, teori-teori mengenai atom selalu berdasarkan pada penemuan-penemuan hasil eksperimen para ilmuwan yang selanjutnya memberikan banyak postulat baru sehingga dapat memperbaiki teori-teori sebelumnya. Oleh karena itu, pemahaman kita mengenai atom di atas perlu dikaji lebih jauh lagi.

blank

Baca juga: Sejarah Perkembangan Teori Atom

Atom adalah Susunan Partikel-Partikel Subatomik

Postulat Dalton mengenai atom merupakan partikel terkecil suatu unsur secara perlahan mulai tidak berlaku. Fenomena tersebut mendorong munculnya gagasan baru tentang atom seperti yang diusulkan oleh Thomson, bahwa atom mengandung suatu partikel bermuatan negatif yang kemudian dinamakan elektron.

Gagasan Thomson tersebut kemudian mendorong Rutherford dan Chadwick untuk menemukan dua partikel yang lain dalam atom, yang kemudian kita ketahui sebagai proton dan neutron. Dengan demikian, atom sebenarnya bukanlah suatu partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi melainkan definisi yang lebih tepat tentang atom tersebut yaitu suatu obyek yang kompleks yang tersusun atas partikel-partikel subatomik. Partikel subatomik tersebut yaitu elektron, proton dan neutron.

struktur atom warstek
Struktur atom

J.J. Thomson dan Tabung Sinar Katode

JJ Thomson warstek
J.J. Thomson

Menggunakan sebuah tabung sinar katode yang dibuat oleh Michael Faraday, J. J. Thomson melakukan percobaan untuk memahami atom. Tabung sinar katode tersebut berisi dua elektrode logam yaitu katode yang bermuatan negatif dan anode yang bermuatan positif. Jika diberi beda potensial antara dua elektrode tersebut maka terjadi aliran arus dari katode menuju anode.

tabung sinar katode warstek
Percobaan J.J. Thomson menggunakan tabung sinar katode (avkia.vom)

Berdasarkan percobaan tersebut, Thomson menemukan beberapa gagasan:

  1. Sinar katode dibelokkan menjauhi kutub negatif magnet dan mendekati kutub positif magnet. Hal ini menunjukkan bahwa sinar katode merupakan partikel bermuatan negatif. (Ingat kembali Hukum Coloumb).
  2. Teknik yang sama dengan menggunakan logam yang berbeda tetap memberikan hasil percobaan yang sama. Hal ini berarti bahwa setiap atom dari logam yang berbeda selalu memiliki partikel negatif.
  3. Sinar katode dapat memutar baling-baling dalam tabung yang menunjukkan bahwa sinar katode terdiri dari partikel-partikel kecil yang memiliki massa.

Selanjutnya, Thomson menamakan partikel negatif yang bersumber dari sinar katode tersebut sebagai elektron. Karena atom adalah netral, maka Thomson juga mengusulkan bahwa atom juga harus terdiri dari sesuatu yang bermuatan positif untuk mengimbangi muatan negatif dalam atom.

Ernest Rutherford dan Partikel Alfa

enest rutherford warstek
Ernest Rutherford

Pada tahun 1911, Rutherford mempublikasikan hasil percobaannya mengenai penembakan partikel alfa pada lempengan logam emas yang tipis. Percobaan tersebut bertujuan untuk menjawab asumsi Thomson bahwa dalam atom juga terdapat partikel lain yang bermuatan positif.

blank
blank
Percobaan Ernest Rutherford menggunakan partikel alfa (fungsiweb.id)

Sinar alfa merupakan patikel bermuatan positif yang jika ditembakkan pada lempengan logam maka hampir sinar alfa tersebut akan diteruskan tanpa dibelokkan. Namun percobaan tersebut menghasilkan pula sinar alfa yang dibelokkan dengan sudut yang besar dan juga ada yang diteruskan. Berdasarkan hal tersebut, Rutherford menyimpulkan bahwa:

  1. Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif.
  2. Hampir semua massa atom berpusat pada inti atom, hal ini dibuktikan dengan pancaran sinar alfa yang hampir diteruskan dan hanya sedikit yang dibelokkan.
  3. Atom merupakan ruang yang kosong karena pancaran sinar alfa dapat ditembuskan tanpa dibelokkan.

Selanjutnya, Rutherford menghitung besar muatan inti dari atom pada lempeng logam yang digunakan. Karena atom itu netral, maka jumlah muatan inti dengan elektron harus sama yang kemudian kita kenal dengan nomor atom. Pada tahun 1919, Rutherford melakukan percobaan kembali  untuk menemukan partikel subatomik dalam inti atom dengan meneliti hamburan partikel-partikel alfa oleh atom nitrogen di udara. Partikel subatomik dalam inti atom tersebut adalah proton.

James Chadwick dan Partikel Subatomik dalam Inti Atom

james chadwick warstek
James Chadwick

Setelah Rutherford mengajukan postulat bahwa dalam inti atom terdapat partikel lain selain proton, James Chadwick, seorang ahli fisika di Inggris membuktikan postulat tersebut. Chadwick memborbardir lembaran tipis berilium dengan partikel alfa, dan lembaran berilium tersebut dapat memancarkan radiasi dengan energi yang sangat tinggi.

blank
Percobaan James Chadwick menggunakan partikel alfa dan pelat berilium

Chadwick kemudian mengemukakan bahwa dalam atom terdapat partikel subatomik lain yaitu neutron. Chadwick memberi nama neutron karena partikel tersebut netral atau tidak bermuatan listrik.

Baca juga:

Adanya neutron dalam inti atom dapat mencegah tolakan antara proton-proton dalam inti atom agar tetap kecil. Neutron dalam inti atom akan menjadikan inti atom stabil sehingga atom pun menjadi stabil. Penemuan-penemuan tersebut kemudian menjadi sumbangsing besar terhadap perkembangan teori model-model atom selanjutnya. Mulai dari yang membahas tentang letak elektron hingga cara menentukan ketidakpastian posisi elektron dalam atom.

Baca juga: Benarkah Atom itu Partikel Paling Kecil?

Referensi:

  • Effendy. 2017. Molekul, Struktur dan Sifat Sifatnya. Jakarta: Academic Indonesian Publishing.
Robi'atul Andawiyah
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar