PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

Tersusun atas apakah atom itu? Suatu atom tersusun atas proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terletak di inti atom, sedangkan elektron bergerak mengelilingi inti atom.

PARTIKEL DASAR PENYUSUN ATOM

1. Elektron

Partikel dalam atom kali pertama ditemukan oleh fisikawan Inggris, Joseph J.Thomson pada 1897. Eksperimen yang dilakukannya menggunakan dua pelat logam sebagai elektrode dalam tabung kaca vakum. Kedua elektrode tersebut dihubungkan dengan sumber arus bertegangan tinggi.

partikel dasar penyusun atom
tabung sinar katode

Hasil ekperimen menunjukan adanya sinar yang keluar dari elektrode negatif (katode) menuju elektrode positif (anode). Sinar yang keluar dari katode disebut sinar katode, sedangkan tabung vakumnya disebut tabung sinar katode. Sinar ini tidak terlihat oleh mata, tetapi dapat memendarkan zat tertentu sehingga dapat terlacak keberadaanya.

Thomson menemukan bahwa medan magnet dan medan listrik memengaruhi sibar katode. Ketika magnet didekatkan pada tabung, arah sinar katode berbelok. Sementara itu kutub positif medan listrik menarik sinar katode, sedangkan kutub negatif menolaknya.

Dengan dibelokannya sinaar katode menuju kutub positif, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katode bukanlah gelombang. Menurut Thomson, sinar katode merupakan arus partikel yang memiliki massa dan muatan negatif. Partikel tersebut dinamakan elektron. Thomson juga berhasil menentukan perbandingan harga muatan negatif elektron terhadap massanya, yaitu:

e/m = -1,76 x 108 coulomb/g

Keterangan:

e = muatan elektron dalam satuan coulomb

m = massa elektron dalam satuan gram

Pada 1909, Robert Milikan berhasil menentukan muatan elektron melalui eksperimen tetesan minyak. Perhatikan gambar berikut ini.

Percobaan tetes Millikan

partikel dasar penyusun atom

Dalam eksperimen ini, Robert Milikan mengamati bahwa setiap tetesan halus minyak selalu memiliki muatan berupa kelipatan -1,6 x 10-19C. Millikan lalu menduga bahwa setiap tetesan minyak menangkap elektron dengan jumlah satu, dua, tiga, dan seterusnya. Millika lalu menyimpulkan bahwa elektron bermuatan -1,6 x 10-19C. Data ini kemudian dipadukan dengan penemuan Thomson sehingga massa elektron dapat ditentukan yaitu:

e/m = -1,76 x 108 C/g, dan

e = -1,6 x 10-19 C

Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, diperoleh massa elektron sebagai berikut.

m = (-1,6 x 10-19C) / (-1,76 x 108C) = 9,11 x 10-28 g

Jadi, elektron merupakan partikel subatom (bagian dari atom) dengan massa 9,11 x 10-28g dan bermuatan -1,6 x 10-19C. Penemuan elektron ini menimbulkan pertanyaan baru, bukankah sebuah atom bermuatan netral? Adakah partikel lain yang memiliki muatan berlawanan dengan elektron?

2. Proton

Sebelum elektron ditemukan secara pasti oleh J.J Thomson, E.Goldstein menerangkan adanya berkas sinar yang berfluorisensi pada permukaan dalam tabung sinar katoda yang melaju lewat lubang-lubang dalam tabung dan bergerak menuju ujung lain dari tabung yang bermuatan negatif. Artiya terdapat sinar bermuatan positif bergerak dalam tabung tersebut. Peristiwa terbentuknyaa sinar terusan dari percobaan Goldstein tersebut adalah sebagai berikut.

partikel dasar penyusun atom
Diagram sederhana eksperimen Goldstein untuk mempelajari muatan positif

Pada tahun-yahun berikutnya, berkembang pula penelitian mengenai sinar radioaktif. Diantara radiasi yang dikenal adalah sinar Alfa (α). Sinar alfa merupakan partikel bermassa 4 sma (70000 x massa elektron) dan bermuatan +3,2 x 10-19 (-2 x muatan elektron namun berlawanan tanda). Sinar α inilah yang digunakan oleh Ernest Rutherford untuk menemukan inti atom pada 1911. Kelompok riset Rutherford melakukan percobaan dengan lempeng emas dan sinar α. Usaha penemuan partikel bermuatan positif dalam atom mulai menunjukan hasil .

partikel dasar penyusun atom
Percobaan penembakan sinar alfa ke lempeng tipis emas

Sinar α yang bermuatan positif dipancarkan oleh unsur radioaktif dan diarahkan pada lempengan tipis logam emas. Ternyata, sinar α ini dapat menembus lempengan tipis logam tersebut dan hanya sebagian kecil (1 dari 20.000 partikel) yang dibelokkan atau dipantulkan. Hasil ini berbeda dengan dugaan awal. Semula partikel α akan diserap, dihamburkan, dipantulkan, dan juga diteruskan.

Setahun kemudian, barulah Rutherford menemukan penjelasan atas fenomena tersebut. Dia mengajukan keterangan bahwa atom merupakan ruang kosongg. Seluruh muatan positif berkumpul pada sebuah titik yang disebut inti atom. Pada perkembangan berikutnya, diketahui bahwa inti atom memiliki diameter inti = 10-13cm, sedangkan diameter atomnya sendiri = 10-8 cm. Sebagai perbandingan, seandainya atom sebesar Gelora Bung Karno, inti atom merupakan sebutir kelereng yang diletakan ditengah-tengahnya.

Jenis muatan inti atom sama dengan muatan sinar alfa(ditunjukan oleh adanya pembelkan dan penolakan sinar α), yaitu muatan positif yang disebut proton. Kemudian, Rutherford menetapkan massa muatan positif inti atom. Ternyata, massa inti atom lebih besar dibandingkan massa proton. Pada 1920, Rutherford mengajukan hipotesis, bahwa dalam inti atom ada partikel lain yang tidak bermuatan.

3. Neutron

partikel dasar penyusun atom
Diagram alir pelepasan partikel neutron

Pada 1932, dua belas tahhun setelah hipotesis Rutherford, James Chadwick melakukan percobaan penembakan atom berilium dengan sinar alfa. Percobaan ini menghasilkan penemuan partikel tidak bermuatan, disebut neutron. Partikel neutron memiliki massa yang hampir sama dengan partikel proton, yaitu 1.836 kali massa elektron.

Dalam perhitungan yang tidak memerlukan ketelitian tinggi, massa proton dan neutron dapat dianggap sama yakni 1,67 x 10-24gram atau 1 sma. Elektron memiliki massa 1/1836 kali massa proton. Oleh karena bernilai sangat kecil, massa elektron dapat diabaikan terhadap massa proton atau dianggap sama dengan nol. Muatan elektron dinyatakan dengan -1 sehingga muatan proton adalah 1+ dan muatan neutron adalah 0.

Secara singkatnya partikel dasar penyusun atom bisa dirangkum:

partikel dasar penyusun atom

Demikian tulisan mengenai partikel dasar penyusun atom. Jika ada masukan, saran ataupun pertanyaan silahkan berkomentar ya. Semoga bermanfaat …..

Sumber:

Sutresna, N.(2005).KIMIA untuk SMA Kelas I (Kelas X) Semester 2. Grafindo Media Pratama: Bandung.

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *