Partikel Penyusun Atom

Partikel Penyusun Atom

Partikel dasar penyusun atom ada tiga yaitu proton, elektron, dan neutron. Bedasarkan pandangan modern, atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan awan partikel yang bermuatan negatif yang disebut elektron. Inti atom merupakan kumpulan dari dua jenis nukleon yaitu proton dan neutron.

a. Kulit Atom (elektron)

J.J. Thomson mengawali pengetahuan tentang elektron dengan penemuannya. Penemuan ini berasal dari penggunaan tabung sinar katoda seperti yang digunakan oleh Faraday. Tabung ini dibuat dari tabung gelas yang terdiri dari dua lempengan logam. Lempengan pertama dihubungkan dengan pusat positif (anode), sedangkan lempeng kedua dihubungkan ke pusat negatif (katode). Sinar katode dilewatkan listrik di dalam tabung gelas yang telah divakumkan. Sinar tersebut merupakan radiasi yang dipancarkan oleh terminal positif(anode). Sinar katode bergerak secara garis lurus dan sifat-sifatnya tidak bergantung dari jenis materialnya. Sinar katode adalah sinar tidak tampak yang hanya bisa dideteksi dari cahaya yang dipancarkan oleh material yang dikenainya. Misalnya dengan melapisi dinding tabung dengan ZnS (Fluorenses). Salah satu sifat yang unik dari sinar katode adalah dapat dibelokkan oleh suatu medan listrik atau medan magnet sebagaimana sifat partikel-partikel yang bermuatan negatif.

Thomson menyimpulkan bahwa sinar katode merupakan partikel dasar bermuatan negatif penyusun atom. Sinar katode ini dikenal sebagai elektron. Istilah elektron pertama kali diusulkan oleh George Stoney pada tahun 1874.

Pada tahun 1897, Thomson berhasil menentukan perbandingan muatan dengan massa tertentu dari elektron sebesar 1,76 x 10⁸ C/g. Selanjutnya pada tahun 1909, Milikan berhasil menentukan muatan sebuah elektron yaitu sebesar 1,6 x 10^-19 coloumb. Ternyata muatan elektron merupakan muatan listrik yang paling kecil. Setiap muatan listrik merupakan kelipatan muatan elektron. Selanjutnya muatan elektron ditulis -1 atau -1,6 x 10^-19 C.

Milikan berhasil menentukan massa elektron karena percobaanya yang dikenal dengan eksperimen tetesan minyak Milikkan. Percobaan ini dilakukan dengan menyemprotkan tetes minyak ke dalam medan listrik lewat suatu celah. Tetesan minyak yang bergerak dipancarkan sinar-x dan diamati pergerakannya dengan teleskop yang dilengkapi dengan micrometer eyepiece.

Dengan menganalisis data tetesan dapat dihitung besarnya muatan listrik yang diabsorpsi tetesan. Ternyata hasil e/m untuk sinar katoda (elektron) adalah 1,75881 x 10⁸ coloumb/g dengan besarnya muatan elektron sebanyak 1,6 x 10^-19 coloumb diperoleh massa elektron sebesar:

b. Inti Atom (proton dan neutron)

1) Proton

Eugene Goldstein adalah seorang ahli fisika dari Jerman yang pertama kali menemukan proton. Dia melakukan percobaan tentang muatan positif dalam atom menggunakan tabung yang menyerupai tabung sinar katode pada tahun 1886. Tabung ini dinamai tabung Crooks. Goldstein mengisi tabung dengan gas hidrogen bertekanan rendah, kemudian menghubungkan kedua elektrodenya  dengan listrik bertekanan tinggi. Ia mengamati bahwa pada bagian kisi katode akan memancarkan sinar yang bermuatan.

Nama proton diberikan untuk sinar yang bermuatan positif oleh Rutherford setelah mengamati adanya muatan positif pada inti atom tahun 1919. Proton ditemukan Rutherford ketika mempelajari partikel α oleh atom-atom hidrogen di udara.

2) Neutron

Para ilmuwan berhasil melakukan penyelidikan dan menunjukkan bahwa inti atom unsur yang berbeda terdapat jumlah proton yang berbeda pula pada tahun 1914. Misal pada inti atom hidrogen terdapat 1 proton. Muatan proton sama dengan muatan sebuah elektron, tetapi tandanya berlawanan. Pada inti helium terdapat 2 buah proton, pada inti atom litium mempunyai 3 buah proton, dan sebagainya.

Pada tahun 1913, Thomson menemukan gejala yang terjadi pada atom-atom unsur sejenis, yaitu adanya atom yang massanya berbeda. Peristiwa ini dinamakan isotop. Ditemukannya isotop membuktikan bahwa massa suatu atom tidak sesuai dengan massa proton dalam inti. Ini berarti bahwa dalam inti atom harus ada partikel lain selain proton.

Pada tahun 1932, James Chadwick menemukan partikel penyusun inti yang massanya sama dengan proton, tetapi tidak mempunyai muatan. Partikel ini ditemukan melalui percobaan dengan menembak lapisan tipis berilium dengan partikel α. Hasilnya adalah pancaran radiasi energi yang sangat tinggi. Partikel ini kemudian dinamai neutron.

Partikel neutron tidak bermuatan dan massanya hampir seperti masa proton (massa neutron= 1,675 x 10^-24 gram, sedangkan massa proton= 1,673 x 10^-24 gram). Jumlah neutron dalam inti tidak khas untuk setiap unsur. Artinya walaupun jumlah neutronnya sama, tetapi jika jumlah protonnya berbeda sifatnya akan berbeda. Sebaliknya walaupun jumlah neutron berbeda, tetapi jika jumlah protonnya sama, maka akan sama pula sifatnya.