Sruktur Atom | Model Atom Dalton | Konfigurasi Elektron | Model Atom Thomson | Model Atom Rutherford

A. Struktur Atom
Perkembangan pemahaman struktur atom sejalan dengan awalperkembangan ilmu Kimia modern. Ilmuwan pertama yang membangunmodel (struktur) atom adalah John Dalton, kemudian disempurnakansecara bertahap oleh J.J. Thomson, Rutherford, dan Niels Bohr.
1. Model Atom Dalton
Teori atom Dalton didasarkan pada pengukuran kuantitatif reaksi-reaksi kimia. Dalton menghasilkan beberapa postulat sebagai berikut.

1. Materi tersusun atas partikel-partikel sangat padat dan kecil yang tidak dapat dipecah-pecah lagi. Partikel itu dinamakan atom.
2. Atom-atom suatu unsur identik dalam segala hal, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain.
3. Dalam reaksi kimia, terjadi penggabungan atau pemisahan dan penataan ulang atom-atom dari satu komposisi ke komposisi lain.
4. Atom dapat bergabung dengan atom lain membentuk suatu molekul dengan perbandingan sederhana.

Kesimpulan dari model atom Dalton, yaitu unsur terdiri atas atom-atom yang sama dalam segala hal, baik bentuk, ukuran, dan massanya, tetapi berbeda dengan atom-atom unsur lain. Dengan kata lain, atom adalah partikel terkecil suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur itu.

2.   Model Atom Thomson

Berdasarkan fakta bahwa elektron merupakan partikel dasar penyusun materi, mendorong Thomson membangun suatu model atom

untuk menyempurnakan teori atom Dalton sebab model atom Dalton tidak menunjukkan adanya sifat-sifat listrik. Menurut Thomson, atom mengandung elektron yang bermuatan negatif dan elektron-elektron ini tersebar merata di dalam seluruh atom. Atomnya sendiri diasumsikan berupa bola pejal yang bermuatan positif. Jika model atom Thomson ini digambarkan dalam bentuk tiga dimensi

akan mirip kue onde, bijih wijen menyatakan elektron dan onde menyatakan bentuk atom. Gambar 1.11 menunjukkan model atom

Thomson. Jika model atom Thomson dibelah dua maka elektron-elektron di dalam atom akan tampak seperti bijih jambu batu yang tersebar merata di dalam jambu.

3.   Model Atom Rutherford

Rutherford melakukan percobaan penembakan lempeng emas yang sangat tipis dengan partikel alfa yang diemisikan oleh unsur radioaktif. Data hasil percobaan menunjukkan bahwa sebagian besar dari partikel alfa dapat melewati lempeng emas, tetapi hanya sebagian kecil partikel alfa yang dipantulkan kembali. Gambar 1.12 menunjukkan diagram hamburan partikel alfa.

Berdasarkan data itu, Rutherford menyimpulkan bahwa volume atom sebagian besar berupa ruang kosong. Ini ditunjukkan oleh banyaknya partikel alfa yang dapat melewati lempeng emas. Adanya partikel alfa yang dipantulkan akibat bertumbukan dengan suatu partikel yang sangat keras dengan ukuran sangat kecil. Rutherford menamakan partikel itu sebagai inti atom. Oleh karena partikel alfa bermuatan positif maka inti atom harus bermuatan positif. Jika inti atom bermuatan negatif maka akan terjadi tarik menarik antara inti atom dan partikel alfa.

Berdasarkan percobaan tersebut, Rutherford menyusun suatu model atom (perhatikan Gambar 1.13) untuk menyempurnakan model atom Thomson. Model yang dikembangkan oleh Rutherford adalah sebagai berikut.

1. Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif dan elektron-elektron yang bermuatan negatif.

2. Sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong yang massanya terpusat pada inti atom.

3. Oleh karena atom bersifat netral maka jumlah muatan positif harus sama dengan jumlah muatan negatif.

4. Di dalam atom, elektron-elektron bermuatan negatif selalu bergerak mengelilingi inti atom.

Kelemahan Model Atom Rutherford

Seperti halnya model atom pendahulunya, teori atom Rutherford memiliki kelemahan. Kelemahan utama terletak pada pergerakan elektron dalam mengelilingi inti atom.

Menurut Hukum Fisika Klasik dari Maxwell, jika suatu partikel yang bermuatan listrik bergerak melingkar akan mengemisikan energinya dalam bentuk cahaya yang mengakibatkan percepatan partikel semakin berkurang dan akhirnya diam. Dengan demikian, jika elektron yang bermuatan negatif bergerak melingkar (mengelilingi inti bermuatan positif) maka akan kehilangan energinya sehingga gerakan elektron akan berkurang, yang akhirnya akan jatuh ke inti. Gambar 1.14 menunjukkan model atom Rutherford menurut teori Maxwell.

Jadi, menurut Hukum Fisika Klasik, model atom Rutherford tidak stabil sebab elektron akan kehilangan energinya dan akan jatuh ke inti, pada akhirnya atom akan musnah. Akan tetapi, faktanya atom stabil.

4. Model Atom Bohr

Pada 1913, pakar fisika Denmark, Niels Bohr menyatakan bahwa kegagalan model atom Rutherford dapat disempurnakan dengan

menerapkan Teori Kuantum dari Planck. Model atom Bohr dinyatakan dalam bentuk empat postulat berkaitan dengan pergerakan elektron, yaitu sebagai berikut.

1. Dalam mengelilingi inti atom, elektron berada pada kulit (lintasan) tertentu. Kulit ini merupakan gerakan stasioner (menetap) dari elektron dalam mengelilingi inti atom dengan jarak tertentu.
2. Selama elektron berada pada lintasan stasioner tertentu, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi yang diemisikan atau diserap.
3. Elektron dapat beralih dari satu kulit ke kulit lain. Pada peralihan ini, besarnya energi yang terlibat sama dengan  persamaan Planck, ΔE = h.
4. Lintasan stasioner elektron memiliki momentum sudut. Besarnya momentum sudut adalah kelipatan dari  nh/2π , dengan  n adalah bilangan kuantum dan  h  adalah tetapan Planck.

Kulit atau lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom dilambangkan dengan n = 1, n = 2, n = 3, dan seterusnya. Lambang ini dinamakan bilangan kuantum. Model atom Bohr ditunjukkan pada Gambar 1.15. Huruf K, L, M, dan seterusnya digunakan untuk menyatakan lintasan elektron dalam mengelilingi inti atom. Lintasan dengan n = 1 disebut kulit K, lintasan dengan n = 2 disebut kulit L, dan seterusnya.
Energi Keadaan Dasar dan Tereksitasi
Suatu atom dikatakan memiliki energi terendah atau stabil jika elektronnya berada pada keadaan dasar.  Keadaan dasar untuk atom hidrogen adalah jika elektronnya berada pada kulit,  n = 1. Keadaan dimana  n > 1 bagi atom hidrogen dinyatakan tidak stabil, keadaan ini disebut  keadaan tereksitasi. Keadaan ini terjadi apabila atom hidrogen menyerap energi sebesar ( Δn)hv. Pada keadaan tereksitasi, elektron yang kembali ke kulit semula disertai emisi energi sebesar ( Δn)hv. Ketika elektron kembali ke kulit yang lebih rendah akan terbentuk suatu spektrum. Perhatikan Gambar 1.16.
Gagasan Bohr tentang elektron mengelilingi inti atom dalam kulit-kulit tertentu serupa dengan sistem tata surya kita, mudah dipahami. Oleh karena itu, model atom Bohr dapat diterima pada waktu itu.
B. Konfigurasi Elektron
Atom tersusun atas proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron terdapat dalam inti atom, sedangkan elektron selalu bergerak mengelilingi inti atom. Menurut Bohr, dalam mengelilingi inti atom, elektron berada pada kulit-kulit(lintasan) tertentu. Pertanyaannya, bagaimanakah keberadaan elektron-elektron (banyak) di dalam atom? Apakah semua elektron pada atom berelektron banyak berada dalam satu kulit tertentu atau tersebar merata pada setiap kulit atau ada aturannya? Pertanyaan ini semua akan dijawab dalam konfigurasi elektron.
Nomor atom suatu unsur menyatakan jumlah proton dalam inti atom. Jika atom unsur itu bersifat netral secara listrik maka jumlah proton sama dengan jumlah elektron. Dengan demikian, nomor atom menyatakan jumlah elektron pada atom netral. Elektron-elektron dalam atom berelektron banyak akan menghuni kulit  menurut aturan tertentu. Aturan ini dikembangkan berdasarkan hasil perhitungan secara kuantum. Berdasarkan hasil perhitungan, keberadaan elektron-elektron dalam atom menghuni kulit-kulit dengan aturan berikut.

1. Kulit pertama maksimum dihuni oleh 2 elektron.
2. Kulit kedua maksimum dihuni oleh 8 elektron.
3. Kulit ketiga maksimum dihuni oleh 18 elektron.
4. Kulit keempat maksimum dihuni oleh 32 elektron.

2. Elektron Valensi
Apakah yang dimaksud dengan elektron valensi? Elektron valensi adalah elektron-elektron yang menghuni kulit terluar dari suatu atom, yaitu kulit yang paling jauh dari inti atom. Gambar 1.17 menunjukkan elektron valensi suatu atom.
Contoh: Berapakah elektron valensi dari natrium? Konfigurasi elektron atom, 11Na= 2  8  1. Kulit terluar dihuni 1 elektron. Jadi, elektron valensi dari natrium = 1.