TOKOH-TOKOH FISIKA PENEMU ATOM

 

Nies Bohr (1885 - 1962) Penerima Penghargaan Atom Perdamaian Pertama

Sumber gambar: Wikipedia.org

Nies Bohr, seorang ilmuwan Fisika berkebangsaan Denmark. Ia lahir di Kompenhagen.  Saat ia sekolah sudah menonjol di bidang Fisika. pada tahun 1911, ia menyelesaikan bidang doktor, lalu berkerja di Inggris. Awalnya bersama J.J Thomson di Laboratorium Cavendish. Kemudian di tahun 1912 ia berkerja dengan Rutherford di Universitas Manchester.

Kelompok Rutherford saat itu baru saja mengajukan  beberapa konsep teori atom yang didasari melalui beberapa percobaan. Salah satunya, Rutherford sendiri yang mengajukan teori model atomnya. Menurut Rutherford, atom terdiri dari muatan positif dan elektron yang mengelilingi. Muatan positif tersebut merupakan inti, yang memiliki massa lebih berat dari elektron. Ini dibuktikan melalui percobaanya, percobaan pengamburan lempeng emas dengan sinar alfa. Nemun menurut teori klasik, elektron yang bergerak seperti itu, akan memancarkan radiasi yang menyebabkan elektron kehilangan energi sehingga lama kelamaan akan jatuh ke inti. Ternyata hal itu tidak terjadi.

Untuk menerangan kejanggalan yang terjadi pada teori Rutherford, kemudian Bohr juga mengajukan sebuah teori. Dengan beraninya ia mengajukan teori ini sehingga pada akhirnya membuat teori ini menjadi dasar pemikiran teori atom selanjutnya. Bohr menghubungkan apa yang terjadi pada tahun 1900 oleh Max Planck bahawa enegri itu bersifat tidak terus menerus atau diskontiniu, melainkan hanya dalam beberpa satuan atau quanta. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron bisa mengorbiti inti atom tanpa memancarkan energi tetapi hanya orbit-orbit tertentu saja. Setiap orbit memiliki energi yang berbeda. Sebuah elektron dapat menyerap dan melepaskan energi satu kesatuan energi atau satu kesatuan quantum energi, hanya jika elektron itu meloncati dari daerah suatu orbit.

Bohr mengamati spektrum garis dari atom Hidrogen. Hasilnya spektrum garis yang terbentuk berbentuk bersifat diskrit atau putus-putus (diskontiniu), dari sinilah Bohr berani menyimpulkana bahwa  elektron  mengelilingi inti dengan lintasan berbentuk spiral, sama yang di ajukan oleh Rutherford. Maka energi yang dipancarkan seharusnya bersifat kontiniu. Dari hasil pengamatan tersebut, spektrum garis dari atom yang diskrit menunjukkan bahwa elektron dalam atom hanya beredar dengan lintasan tertentu. Selian itu juga Bohr mencoba menjelaskan kesetabilan inti.

Pemikiran Bohr tentang atom mengawali sifat kontiniu materi. Walaupun teori Bohr kemudian di sempurnakn oleh ilmuwan-ilmuwan lain, dengan lahirnya teori mekanika kuantum. Ditemukan orbit-orbit yang berbentuk elip, orbit yang bidangnya membentuk sudut yang berbeda, dan konsep bahwa elektron tidak seperti partikel tetapi juga sebagai gelombang. Berkat penemuanya Bohr pada tahun 1922, menerima hadiah Nobel untuk bidang Fisika.

Pada tahun 1916, Bohr kembali ke Universitas Kopenhagen sebagai Profesor, dan tahun 1920 sebuah Universitas khusus yang didirikan untuknya. Disinilah ia menganggap bahwa inti atom sebagai tetesan cairan yang menyerap partikel jika ditembaki dan memancarkan kembali partikel lain. Jika inti termasuk berat maka inti itu akan terbelah.

Tahun 1938, ahli Fisika Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann, membelah Uranium seperti yang di ungkapkan Bohr. Pada tahun 1944 Hahn menerima hadiah Nobel. Namun han terpaksa meninggalkan negaranya, karena tekanan Hilter yangb berkuasa saat itu. Bohr baru menerima berita tentang perkembangan pembelahan Uranium tersebut pada tahun 1939, saat itu ia berangkat ke Amerika Serikat. Di Princeton, ia berkerja sama dengan Hohn A. Wheeler, ia menghitung bahwa yang dipecahkan adalah Isotop uranium-235, sekarang dikenal dengan bahan nuklir. Penyelidikan yang diadakan menjelang pecahnya perang dunia ke II ini mengawali abad energi atom. selam perang Bohr tinggal di Kopenhagen, sampai tahun 1934. Ia diancam akan dipenjarakan karena sifat patriotiknya.

Ia bersama keluarganya kemudian melarikan diri ke Swedia, dari Swedia terbanga ke Inggris untuk ke Amerika Serikat di mana ia menyumbangkan keahlianya pemgembangan bom atom. Namun Bohr sangat kawatir akan penguasa tenaga perusak yang begitu dahsyat. Ia mendesak agar semua Negara menganut politik pintu terbuka hingga tidak ada yang merasa unggul karena memiliki suatu senjata rahasia.

Selama tahun 1950-an Bohr ikut membantu pembentukan CERN (Pusat Penyelidikan Nuklir Eropa) di Jenewa serta ikut aktif dalam berbagai kegiatan sampai ia meninggal dunia. Di tahun 1957 Bohr menerima penghargaan atom untuk perdamaian pertama dunia.    

Ernest Rurherforf (1871 - 1937) Penemu Inti

Sumber Gamber: Wikipedia.org

Percobaan yang dilakukan oleh Philip Lenard (1903), dilanjutkan oleh Ernet Rutherford (1911) yang tertarik untuk melakukan percobaan lagi. Hanya saja percobaan yang dilakukan berbeda. Rutherford melakukan percobaan dibantu oleh kedua muridnya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden. Percobaan yang dilakukan Rutherford adalah penghamburan sinar alfa (α). Partikel alfa yang bermuatan positif kemudian ditembakkan ke lempeng emas dengan kecepatan 10.000 mil/detik. Sinar alfa yang dipancarkan dari sumbernya berupa zat radioaktif memiliki kecepatan 0,05-0,07 kali kecepatan cahaya. Lembaran emas yang digunakan dalam percobaan ini, karena emas dapat dibuat tipis setebal beberapa atom emas. Partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas sebagian besar mampu menembus lempeng emas dan sebagian kecil dibelokkan serta dipantulkan kembali.  Dari percobaan yang dilakukan oleh Rutherford, maka ia menyimpulkan bahwa:

1.  Sebagian besar partikel alfa diteruskan; karena sebagian besar dalam atom       merupakan ruang hampa sehingga partikel alfa diteruskan.

2.  Sebagian kecil partikel alfa dipantulkan. Hal ini di dalam atom terdapat bagian yang sangat kecil dan padat yang kemudian disebut sebagai inti atom.

3. Sebagian partikel alfa dibelokkan. Hal ini karena muatan inti atomdan partikel alfa adalah muatan sejenis, yaitu positif sehingga membuat partikel alfa dibelokkan.

Gambar: Skema Penembakan Lempeng Emas dengan Sinar Alfa

Hasil percobaan yang dilakukan oleh Rutherford, mengugurkan teori atom Thomson. Sehingga Rutherford mengajukan teorinya, ia mengemukan bahwa:

1.     Sebagian besar massa dan seluruh muatan positif yang terdapat dalam atom terpusat diwilayah yang sangat kecil yang disebut dengan inti atom. atom itu sendiri sebagian besar merupakan ruang kosong.

2.   Besarnya muatan positif berbeda antar satu dengan yang lainnya.

3. Banyaknya elektron di sekitar inti atom sama dengan banyaknya dengan muatan positif pada inti atom. sehingga atom secara keseluruhan bersifat netral.

Gambar: Model Atom Rutherford

Teori atom yang dikemukan oleh Rutherford ternyata masih memiliki kekurangan, yaitu:

 1.Teori atom Rutherford hanya mampu menjelaskan bahwa elektron-elektron yang beredar mengelilingi inti atom berada dalam ruang hampa, tetapi belum mampu menjelaskan distribusi/persebaran letak elektron secara jelas.

 2. Teori atom Rutherford bertentangan dengan teori fisika klasik. Menurut teori fisika klasik, suatu benda yang diputar jika lama kelamaan dia akan kehabisan energi dan akan jatuh keluar. Sama seperti halnya elektron yang di sekelilingi atom akan tarik menarik dengan inti atom yang bermuatan positif, adanya proses tarik-menarik menyebabkan elektron kehilangan energi. Lama-kelamaan elektron jatuh ke inti akan jatuh ke inti atom. hal ini menunjukkan atom bersifat tidak stabil. Pada kenyataanya, elektron di dalam atom tidak pernah jatuh ke inti atom dan atom bersifat stabil.

Selain terdapat kekurangan, kelebihan dari teori Rutherford adalah:

 1.  Mampu menunjukkan keberadaan inti atom dan ruang kosong di dalam atom.

2. Dapat menjelaskan terjadinya hamburan sinar alfa yang bermuatan positif.

        Berdasarkan kelemahan teori atom Rutherford tersebut, membuat para ilmuwan berpikir lebih keras lagi. Sehingga pada tahun  1913 permasalahan yang muncul tentang model ato dapat dopecahkan oleh ilmuwan Denmark oleh Nies Bohr.

J. J Thomson (1856 - 1940) Menemukan Elektron

 

Joseph John Thomson

     Setelah teori dan model atom Dalton digunakan ± 100 tahun, muncul teori dan model atom yang baru. Teori ini disebut teori model atom Thomson. Model atom yang dikemukan oleh Joseph John Thomson di awali dengan percobaan tabung sinar katode. Percobaan ini bersifat kuantitatif dengan mengamai pengaruh medan magnet dan medan listrik pada sinar katoda. Adanya pengaruh tersebut mengakibatkan sinar katoda mengalami pembelokan ke arah plat logam positif. Pembelokkan tersebut menyakinkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif yang membuat  kedua muatan bertemu.

Skema Tabung Sinar Katoda

     Thomson berhasil menghitung perbandingan e/m, dimana e adalah muatan dan m adalah massa. Nilai e/m dapat dihitung beradasarkan data banyaknya sinar yang dapat dibelokkan oleh medan magnet dan energi yang dibawa. Thomson mengumpulkan data nilai e/m menggunakan tabung dan gas yang berbeda-beda. Nilai e/m tenyata selalu sama, yaitu sebesar 1,76 x 10⁸ Coulomb/gram.

     Dari hasil pengamatan tersebut, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda adalah berkas partikel yang bermuatan negatif, yang selanjutnya disebut dengan elektron dan ada disetiap materi. Adanya Plat logam yang bermuatan positif (anoda) yang membuat sinar katoda membelok.

     Sehingga 1898, J. J Thomson membuat satu model atom. ia berasumasi bahwa massa elektron lebih kecil dari pada massa atom dan merupakan penyusun atom. menurut Thomson:

“Atom terbentuk bulat di mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom di netralkan oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang berada diantara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti.”

Model Atom Thomson seperti Roti Kismis

     Asumasi bahwa massa elektron lebih kecil dari massa atom terbukti setelah Robert Millikan di tahun 1909 melakukan percobaan yang dikenal dengan percobaan tetes minyak millikan. Hasilnya adalah massa elektron ternyata sebesar 9,1 x 10^-31 kg atau ̴ 1.837 dari massa atom terkecil, yakni atom hidrogen. Dengan demikian jelaslah bahwa elektron adalah penyusun suatu atom yang menyusun suatu materi.

     Pada kenyataanya elektron tidak tersebar merata pada muatan positif. Pernyataan ini dikemukan oleh Philipp Lenard. Philip (1862-1947) melakukan percobaan dengan menggunakan tabung sinar katoda yang telah dimodifikasi dengan lempeng aluminium yang tipis, hasilnya tidak sesuai apa yang di dapat oleh J.J Thomson. Elektron berupa sinar katoda tidak dibelokkan semua. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Philip bahwa elektron tidak tersebar dalam muatan positif seperti yang dikemukan oleh J.J Thomson.

Philip Lenard

     Kelebihan dari model atom Thomson dapat menjelaskan adanya partikel yang lebih kecil dan dapat menjelaskan sifat listrik atom. kelemahannya tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfa yang terjadi percobaan Rutherford.

Jonh Dalton (II) Lahirnya teori atom Dalton

Jonh Dalton

     Dalton merupakan ilmuwan yang tertarik mempelajari ilmu kimia dan meteorologi. Sepanjang hidupnya ia habiskan untuk belajar mengenai gas, sebanyak kurang lebih 200.000 pengamatan yang ia lakukan. Pada tahun 1803 Dalton melakukan percobaan dengan mereaksikan gas NO (Nitrogen Monoksida) dengan Oksigen untuk menghasilkan gas NO₂ (Nitrogen Dioksida), ia juga menghitung angka banding senyawa-senyawa tersebut. Selain itu, Dalton juga menghitung perbandingan Oksigen dan Hidrogen pada air dengan percobaannya.

 

      Setelah Dalton meperoleh dari beberapa percobaanya. Ia menjelaskan hasil yang diperoleh itu dengan asumasi bahwa materi tersusun dari atom-atom. beradasarkan data hasil percobaan dan penjelasan itu, ia kemudian menciptakan teori dan model atom untuk pertama kalinya. Hipotesis Dalton mengenai atom pertama kali dibuplikasikan pada tahun 1808 pada kuliahnya dan uraianya secara lengkap ada dalam buku A New System in Chemical Philosophy.

       Menurut Dalton konsep atom yang diajukan oleh Democritus adalah benar karena tidak bertentangan dengan hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Adapun bunyi dari kedua hukum dasar pemikiran Dalton tersebut adalah:

Hukum kekekalan massa (Hukum Lavoisier)

“Di dalam suatu reaksi kimia, massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

“perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap”

Beradasarkan kedua hukum yang dikemukan pada abad ke-18, di tahun 1803 Dalton merumuskan teori atomya, yaitu:

1.     Materi tersusun dari partikel-partikel terkecil yang disebut atom

2.   Unsur adalah materi yang tersusun dari atom-atom sejenis dengan massa dan sifat yang sama.

3. Unsur yang berbeda mempunyai atom-atom dengan massa dan sifat yang berbeda.

4. Senyawa adalah materi yang tersusun dari setidaknya 2 jenis atom dari unsur-unsur yang berbeda, dengan perbandingan tetap dan tertentu. Dalam senyawa, atom-atom tersebut berikatan melalui ikatan antar atom.

5. Atom tidak dapat dimusnahkan. Reaksi kimia hanyalah penataan ulang atom-atom yang bereaksi.

Model Atom Dalton

     Selain menjelaskan keberadaan atom, Dalton juga memberikan bentuk atom. menurutnya atom berbentuk bulat seperti bola pejal. Hipotesis ini berdasarkan pemikiran Newton yang mengatakan bahwa:

“Tuhan mulai membentuk materi dalam bentuk padatan, keras, tidak dapat dilalui, dan tidak dapat bergerak”.

     Dalton juga membuat bola-bola  yang berdiameter 25 mm yang terbuat dari kayu, plaster, dll untuk menjelaskan bentuk atom. Dalton tidak hanya membuat bentuk atom, tapi ia juga membuat lambang-lambang atom. terdapat 20 lambang atom dari 36 unsur yang diyakini oleh Dalton.

Lambang Atom menurut Dalton

    Dalam perkembangan tidak semua teori atom yang dikemukan oleh Dalton benar. Perkembangan teori atom menyebutkan bahwa atom ternyata dapat dibagi lagi menjadi pertikel-pertikel yang lebih kecil yang disebut partikel-partikel subatomik. Selain itu juga atom-atom tidak selalu identik, karena atom dapat berupa isotop-isotop yang dapat dijumpai di alam. Kemudian juga atom unsur dapat diubah menjadi atom unsur lain dengan cara menambah atau mengurangi proton yang berada dalam inti atom yang menggunakan rekasi nuklir yang dikenal dengan peluruhan inti.

Teori Atom Dalton (1)

Sumber: Wikipedia.org

     John Dalton (1766 - 1844), lahir pada tanggal 6 September 1766. Ia bersekolah sampai 12 tahun, kemudian mengajar. Mula-mula disekolah yang dibukanya sendiri, lalu di sebuah sekolah di Kendal. Selain ahli kimia, Dalton juga tertarik dengan Meteorologi (ilmu tentang udara dan cuaca). Hampir tiap hari ia mencatat laporan cuaca. Tahun 1793 ia meninggalkan Kendal menuju Manchester buku tentang Meteorologi pun terbit. Salam 6 tahun ia menjadi guru di New College, ia menulis tentang ganguan pada matanya. Bagi Dalton daun hijau tampak berwarna merah dan langit tampak berwarna merah muda. Istilah sekarang yang dikenal dengan Daltonisme atau buta warna. Laporan yang ia tulis sangat tertarik banyak ilmuwan.

     Kecintaannya terhadap Meteorologi membuatnya mengadakan percobaan dengan air dan gas. Di tahun 1801 ia membaca makalahnya di hadapan sekelompok sastra dan filsafat Manchester, yang kelak pada tahun 1817 ia menjadi ketuanya. Dalam salah satu makalahnya ia memaparkan tentang tekanan sebagian. Hukum yang dikemukakannya (Hukum Dalton) yaitu:

“ tekanan suatu gas dalam campuran beberapa gas sama dengan tekananya   jika gas tersebut menepati ruangan yang isinya sama dan temperaturnya sama tanpa campuran gas lain. Jumlah dari tekanan sebagian ini sama dengan tekanan dari gas campuran”.

Higrometer

    Ia juga mengambarkan tentang alat untuk mengukur kelembapan udara yang diberi nama Higrometer.  Dan ia menekan bahwa udara merupakan campuran beberapa gas, termasuk uap air, jadi bukanya terdiri dari suatu senyawa saja.

      Pada perang dunia ke II, catatan Dalton dan dokumen-dokumennya hancur. Untunglah semuanya telah dipelajari secara seksama oleh para peneliti. Dalton tidak langsung menerbitkan semua teorinya, tetapi mengatakan kepada seorang ahli kimia lain seperti pada  Thomas Thomson, yang menulis hukum yang dikatakan Dalton yang kemudian diterbitkan. Tahun berikutnya Dalton menerangkan tentang teori atom, sistem baru dalam filsafat kimia, dengan menggunakan lambang-lambang kimia buatanya sendiri. Dalil-dalil utamanya adalah:

“semua zat terdiri dari atom yang tak bisa terbagi lagi; semua atom dari suatu unsur sama dalam berat dan sifatnya; unsur yang berbeda memiliki atom yang berbeda jenisnya dan berbeda massanya; atom tidak bisa dihancurkan dan hanya merubah susunan dalam suatu rekasi kimia (ini menjadi dasar dari hukum kelipatan bagian)”.

     Teori tersebut membuat ia terkenal. Ia diundang untuk memberikan ceramah di pusat-pusat ilmu pengetahuan dan ketika ia diundang ke Paris banyak sekali ilmuwan Francis yang menyambutnya.

     Tahun 1822 ia dipilih manjedi anggota Royal Society dan kelak ia mendapatkan penghormatan sebagai pemegang mendali kerajaan yang pertama. Akademik ilmu-ilmu Francis juga memilihnya sebagai salah satu dari delapan anggota kehormatan yang berasal dari luar Francis. Kehormatan besar itu diterima tahun 1830.

       Kebiasaan menulis yang dilakukan sehari-hari tidak merubahnya Dalton dalam menerima penghormatan tersebut. Bahkan ia menerbitkan lagi buku tentang kimia dan meteorologi. Sakit berat pertama yang dideritanya terjadi pada tahun 1837 saat ia menderita serangan kelumpuhan. Di bulan Mei 1844 ia mendapat serangan pendarahan pembuluh darah. Pada tanggal 27 Juli 1844 ia meninggal dunia di tempat tidurnya, sehabis menulis laporan cuaca di buku harianya. Empat puluh ribu orang memberikan penghormatan terakhir dan seratus kendaraan yang mengiringi pemakaman jenazahnya. 

Sumber: wikipedia.org

 

    Menurutnya Ia bukanlah seorang yang berontak cermelang. Apa yang dicapainya hanyalaah berkat ketekunannya saja. Catatan sekolahnya membuktikan hal ini. Ia menerbitkan sekitar 140 karya tulis tetapi hanya sedikit sekali yang diingat orang. Hanya teori atom yang gemilang. Sekitar tahun 1800 muncul berbagai macam teori tentang reaksi kimia, dengan cara yang sederhana teori atom Dalton merangkum semuanya serta membuka jalan untuk menemukan teori lainya. Dalam hal ini Dalton sangat dikenal orang. Sebuah patung yang didirikan di Manchester sebagai jasanya dalam ilmu pengetahuan. 

Sumber: 
1001 Tokoh Penemu Paling Berjasa Bagi Umat manusia.
Ensiklopedia Struktur Atom dan Buku Kimia SMA/MA kelas X.