Model Atom Rutherford: Teori, eksperimen, Kelemahan, pentingnya

Pada tahun 1911, komponen-komponen atom telah ditemukan. Atom terdiri dari partikel subatomik yang disebut proton dan elektron. Namun, tidak jelas bagaimana proton dan elektron ini diatur dalam atom. J.J. Thomson menyarankan model “roti kismis”. Dalam model ini elektron dan proton dicampur secara seragam di seluruh atom:

Rutherford menguji hipotesis Thomson dengan menyusun eksperimen “kertas emas” -nya. Rutherford beralasan bahwa jika model Thomson benar maka massa atom tersebar ke seluruh atom. Kemudian, jika dia menembakkan partikel alfa berkecepatan tinggi (inti helium) pada sebuah atom maka akan ada sangat sedikit untuk menangkis partikel alfa. Dia memutuskan untuk menguji ini dengan film tipis atom emas. Seperti yang diharapkan, sebagian besar partikel alfa menembus foil emas tetapi dengan takjub beberapa partikel alfa melambung hampir langsung ke belakang.

Kita tahu struktur atom terdiri dari elektron, proton, dan neutron. Ini disajikan secara akurat setelah beberapa ilmuwan membuat model yang berbeda. Model klasik atom diberikan oleh Ernest Rutherford yang disebut model atom Rutherford atau teori atom Rutherford. Namun, itu tidak dianggap sebagai representasi akurat dari atom lagi. Marilah kita tahu lebih banyak tentang model atom Rutherford ini.

Teori Atom Rutherford

Model Atom Atom Rutherford
Model Atom Atom Rutherford

Rutherford mengusulkan bahwa atom terdiri dari ruang kosong sebagian besar dengan elektron yang mengorbit dalam satu set, jalur yang dapat diprediksi di sekitar inti bermuatan positif.

Sejarah teori atom

Konsep atom sudah nampak sejak 400 SM ketika filsuf Yunani Democritus pertama kali menyusun ide. Namun, baru pada tahun 1803 John Dalton mengajukan kembali gagasan tentang atom. Tetapi pada titik waktu itu, atom dianggap tidak terpisahkan. Gagasan atom sebagai partikel tak terpisahkan ini berlanjut hingga tahun 1897 ketika Fisikawan Inggris J.J. Thomson menemukan partikel bermuatan negatif yang kemudian dinamai elektron.

Dia mengusulkan model berdasarkan itu di mana dia menjelaskan elektron tertanam secara seragam dalam matriks bermuatan positif. Model itu diberi nama model roti puding. Namun, Model puding dari J.J. Thomson memiliki beberapa kelemahan. Itu gagal menjelaskan hasil eksperimen tertentu yang terkait dengan struktur atom unsur.

Fisikawan Inggris “Ernest Rutherford” mengusulkan model struktur atom yang dikenal sebagai Model Atom Rutherford. Dia melakukan percobaan di mana dia membombardir α-partikel di selembar emas tipis. Dalam percobaan ini, ia mempelajari lintasan partikel α setelah berinteraksi dengan lembaran emas tipis.

Eksperimen Model Atom Rutherford
model atom rutherford, percobaan foil Emas Rutherford

Dalam eksperimen Rutherford, ia membombardir aliran energi tinggi partikel α pada lembaran emas tipis dengan ketebalan 100 nm. Aliran partikel α diarahkan dari sumber radioaktif. Dia melakukan percobaan untuk mempelajari defleksi yang dihasilkan dalam lintasan partikel α setelah berinteraksi dengan lembaran tipis emas. Untuk mempelajari defleksi, ia menempatkan layar yang terbuat dari seng sulfida di sekitar kertas emas. Pengamatan yang dilakukan oleh Rutherford bertentangan dengan model puding yang diberikan oleh J.J. Thomson.

Pengamatan Eksperimen Model Atom Rutherford

Atas dasar pengamatan yang dilakukan selama percobaan, Rutherford menyimpulkan itu:

  • Ruang utama dalam atom kosong – Sebagian besar partikel α melewati lembaran emas tanpa dibelokkan. Karena itu, bagian utama dari sebuah atom haruslah kosong.
  • Muatan positif dalam atom tidak terdistribusi secara seragam dan terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil – Beberapa partikel α ketika dibombardir dibelokkan oleh lembaran emas. Mereka dibelokkan dengan cermat dan pada sudut yang sangat kecil. Karena itu ia membuat kesimpulan di atas.
  • Sangat sedikit partikel α yang dibelokkan pada sudut besar atau dibelokkan ke belakang. Selain itu, sangat sedikit partikel yang dibelokkan pada sudut 180 o. Oleh karena itu, ia menyimpulkan bahwa partikel bermuatan positif menutupi volume kecil atom dibandingkan dengan volume total atom.

Postulat model atom Rutherford berdasarkan pengamatan dan sampai pada kesimpulan:

  • Sebuah atom terdiri dari partikel bermuatan positif. Mayoritas massa atom terkonsentrasi di wilayah yang sangat kecil. Wilayah atom ini disebut sebagai inti atom. Ditemukan kemudian bahwa inti atom yang sangat kecil dan padat terdiri dari neutron dan proton.
    Inti atom dikelilingi oleh partikel bermuatan negatif yang disebut elektron. Elektron berputar di sekitar inti dalam jalur melingkar tetap dengan kecepatan sangat tinggi. Jalur melingkar tetap ini disebut sebagai “orbit.”
  • Sebuah atom tidak memiliki muatan bersih atau netral secara elektrik karena elektron bermuatan negatif dan inti yang terkonsentrasi padat bermuatan positif. Gaya tarik elektrostatik yang kuat menyatukan inti dan elektron.
  • Ukuran inti atom sangat kecil jika dibandingkan dengan ukuran total atom.

Kelemahan Model Atom Rutherford

Eksperimen Rutherford tidak dapat menjelaskan hal-hal tertentu, yaitu:

  • Model Atom Rutherford tidak dapat menjelaskan stabilitas atom. Menurut dalil Rutherford, elektron berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi di sekitar inti atom dalam orbit tetap. Namun, Maxwell menjelaskan bahwa partikel bermuatan yang dipercepat melepaskan radiasi elektromagnetik. Karena itu, elektron yang berputar di sekitar inti akan melepaskan radiasi elektromagnetik.
  • Radiasi elektromagnetik akan memiliki energi dari gerakan elektronik sebagai akibatnya orbitnya akan menyusut secara bertahap. Akhirnya, orbitnya akan menyusut dan runtuh dalam inti atom. Menurut perhitungan, jika penjelasan Maxwell diikuti, model Rutherford akan runtuh dalam 10^-8 detik. Oleh karena itu, model atom Rutherford tidak mengikuti teori Maxwell dan tidak dapat menjelaskan stabilitas atom.
  • Teori Rutherford tidak lengkap karena tidak menyebutkan apa pun tentang pengaturan elektron di orbit. Ini adalah salah satu kelemahan utama model atom Rutherford.

Pentingnya model Rutherford

Pentingnya model Rutherford adalah untuk pertama kalinya mengusulkan keberadaan inti dalam atom (istilah yang diciptakan oleh Rutherford sendiri pada tahun 1912, setahun setelah hasil Geiger dan Mardsen diumumkan secara resmi). Apa yang dianggap penting oleh Rutherford, untuk menjelaskan hasil eksperimen, adalah “konsentrasi muatan” di pusat atom, karena, tanpa itu, tidak dapat dijelaskan bahwa beberapa partikel memantul ke arah yang hampir berlawanan dengan kejadian tersebut. Ini adalah langkah penting dalam memahami masalah ini, karena itu menyiratkan keberadaan inti atom di mana semua muatan positif dan lebih dari 99,9% massa terkonsentrasi. Perkiraan inti mengungkapkan bahwa atom itu sebagian besar kosong.

Rutherford mengusulkan bahwa elektron akan mengorbit di ruang kosong di sekitar inti atom kecil, yang terletak di pusat atom. Selain itu, beberapa masalah baru dibuka yang akan mengarah pada penemuan fakta dan teori baru ketika mencoba menjelaskannya:

Di satu sisi, masalah bagaimana satu set muatan positif dapat disatukan dalam volume sekecil itu, yang mengarah pada postulasi dan penemuan gaya nuklir yang kuat, yang merupakan salah satu dari empat interaksi pundamental.

Kesimpulan

Meskipun model atom awal tidak akurat dan tidak dapat menjelaskan struktur atom dan hasil eksperimen dengan benar. Tapi itu membentuk dasar dari mekanika kuantum dan membantu pengembangan mekanika kuantum di masa depan.

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan