Struktur Atom - Kimia Kelas X

A. Subpartikel Atom

Pada awalnya, ilmuwan mengira bahwa atom merupakan partikel terkecil penyusun materi dan tidak bisa dibagi-bagi lagi. Memang tidak salah, namun tidak juga sepenuhnya benar, karena sebenarnya atom masih bisa dibagi lagi menjadi subpartike-subpartikel yang lebih kecil, seperti elektron, proton, dan neutron. Namun pemisahan tersebut harus dengan metode yang berbeda dari hanya reaksi kimia biasa. Nanti kalian akan mempelajari bagaimana hal itu mungkin dilakukan saat kelas 12 semester 2. Untuk saat ini, mari kita kenalan dulu lebih dekat dengan subpartikel-subpartikel tersebut!

A.1. Elektron
Elektron merupakan subpartikel penyusun atom dengan muatan negatif. Salah seorang ilmuwan yang melakukan investigasi tentang elektron adalah J.J. Thompson. Beliau melakukan percobaan dengan tabung sinar katoda. Yaitu tabung yang berisi suatu gas yang kemudian dialirkan listrik melalui gas tersebut.

Percobaan Milikan
sumber : Chemistry 6th Edition, Brady,et.al hal. 65

Pada tahun 1909, Robert Milikan, seorang ilmuwan Amerika dari Universitas Chicago melakukan eksperimen dengan cara untuk menentukan muatan dan massa elektron. Beliau melakukannya dengan menggunakan sebuah tabung yang terhubung dengan semprotan minyak. Di dalam tabung tersebut dipasang dua lempeng logam tipis yang diberi muatan. Lempeng atas bermuatan positif dan lempeng bawah bermuatan negatif. Kemudian, beliau menyemprotkan minyak ke dalam tabung dengan butiran yang sangat halus. Tetesan halus minyak tadi akan jatuh dan melewati lubang kecil pada pelat bagian atas. Kemudian beliau menembakkan sinar laser pada tetesan minyak tersebut. Ini membuat tetesan-tetesan minyak tersebut bermuatan negatif. Karena bermuatan negatif, maka tetesan minyak akan melayang atau melambat kecepatan jatuhnya. Dengan membandingkan laju jatuh tetesan minyak saat lempeng diberi muatan dan tidak, Milikan dapat muatan elektron adalah sebesar -1,6 x 10-19 C.

2. Neukleus

Nukleus merupakan subpartikel penyusun atom yang tidak bermuatan. Nukleus ditemukan oleh Ernest Rutherford pada 1909. Ia melakukan percobaan dengan suatu lempeng tipis logam yang ditembaki oleh sinar-α yang tidak lain sebenarnya merupakan suatu subpartikel (lebih kecil daripada atom) bermuatan positif. Pada eksperimennya, didapati bahwa sebagian besar sinar dapat menembuts lempeng tipis logam. Namun, ada beberapa yang terpantul kembali. Dari percobaan tersebut ia menyimpulkan bahwa atom tidak hanya tersusun atas elektron yang bermuatan negatif, tetapi juga subpartikel yang lebih besar yang terkonsentrasi di tegah atom, yang kemudian disebut inti atom atau nukleus. Karena adanya inti atom inilah sinar-α dapat terpantul. 

Sebagian Partikel Alfa Terpantulkan dan Terbelokan
sumber : Chemistry 6th Edition, Brady,et.al hal. 67

Namun, dengan pertimbangan bahwa lebih banyak lagi sinar-α yang diteruskan, ada indikasi bahwa inti atom dan elektron yang mengelilinginya terpisah oleh jarak yang cukup signifikan relatif terhadap ukuran nukleus dan elektron sendiri. Jadi bisa dikatakan suatu atom sebagian besar hanya terdiri dari ruang hampa. Ibaratnya begini, jika neutron berukuran sebesar bola sepak yang diletakkan di tengah-tengah lapangan bola dan elektron adalah sebuah kelereng, maka jarak antara keduanya mungkin berkilo-kilometer jauhnya. 

A.3. Proton

Proton merupakan subpartikel penyusun atom yang bermuatan positif. Penemuan proton juga tak lepas dari percobaan Ernest Rutherford dalam penemuan nukleus. Karena sinar-α diketahui bermuatan positif, maka subpartikel yang mampu menolak (memantulkan) sinar-α adalah subpartikel bermuatan positif atau paling tidak negatif.

A.4. Neutron

Berlanjut dari percobaannya di atas, Rutherford lalu membandingkan massa seluruh proton yang terkandung dalam atom metal dengan massa atom dengan pengukuran. Didapati bahwa massa atom yang dihitung dengan penjumlahan seluruh proton lebih kecil dibandingkan dengan massa atom sesungguhnya. Sehingga ia dan murid-muridnya menyimpulkan bahwa ada subpartikel lain yang menyumbang pada massa total atom namun tidak bermuatan, yang dinamakan neutron.