Model Atom Thomson dan Sejarah Penemuan Elektron

Mengenal Joseph John Thomson – Sebelum membahas mengenai teori atom Thomson mari terlebih dahulu mengenal siapa itu J.J Thomson. Joseph John Thomson merupakan ilmuwan Fisika dari Inggris. Ia tercatat sebagai penemu elektron yang merupakan bagian dari atom, Ia juga memperoleh nobel fisika atas penemuannya tersebut.

Teori Atom Thomson

Setelah penemuan elektron oleh Thomson, maka model atom Dalton tidak dapat diterima. Menurut Thomson, atom merupakan partikel yang bersifat netral. Karena elektron bermuatan bermuatan negatif maka harus ada partikel yang menetralkan, yaitu partikel bermuatan positif. Dari penemuannya tersebut, Thomson mengemukakan teori atomnya yang berbunyi:

1.    Atom seperti bola yang bermuatan postif dengan elektron yang bermuatan negatif di sekelilingnya.

2.    Muatan postif dan negatif pada atom memilik besar yang sama sehingga atom bermuatan netral. Atom tidak mempunyai muatan positif atau negatif yang berlebihan.

Selain model atom Thomson digambarkan seperti roti kismis, model atom Thomson juga bisa diumpamakan seperti semangka. Daging buah yang berwarna merah melambangkan ruang yang bermuatan postif, sedangkan bijinya dilambangkan sebagai elektron bermuatan negatif yang tersebar di dalamnya. Adapun gambar model atom Thomson ditunjukkan pada gambar 1.

 Gambar 1. Model Atom Thomson

Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Thomson

Teori Atom Thomson selain mempunyai kelebihan juga mempunyai kekurangan. Adapun beberapa kelebihan dan kekurangan teori atom Thomson dijelaskan seperti berikut ini:

Kelebihan Teori Atom Thomsom

1.    Dapat menerangkan adanya partikel yang lebih kecil dari atom yang dikenal dengan subatomik.

2.    Dapat menerangkan sifat listrik atom

Kekurangan Teori Atom Thomson

1.    Tidak dapat menjelaskan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selapus tipis emas yang dikemukan oleh Rutherford

2.    Tidak mampu menjelaskan mengenai adanya inti atom.

Sejarah Penemuan Elektron 
 

Tonggak sejarah penemuan atom selanjutnya dimulai dari penemuan hukum Faraday yang diperoleh  melalui percobaan elektrostatis. Dari hukum tersebut disimpulkan bahwa terdapat kaitan antara suatu muatan listrik dengan massa zat yang dihasilkan pada kedua elektrode.  Berdasarkan percobaan Faraday ini, G. Johnstone Stoney pada tahun 1891 mengusulkan bahwa muatan listrik terdapat dalam satuan diskrit yang disebut elektron dan satuan ini berkaitan dengan atom. Sifat-sifat alamiah elektron lebih lanjut dijelaskan oleh penemuan Thomson melalui percobaan tabung pembawa muatan listrik yang menghasilkan sinar katode. Karakteristik sinar katode, yaitu bergerak mengikuti garis lurus, memiliki massa yang lebih ringan dari atom, mengalami pembelokan oleh medan magnet atau medan listrik, serta tidak bergantung pada jenis gas penisi tabung dan material logam katode. Dari karakteristi tersebut Thomson menyimpulkan bahwa sinar katode pada hakikatnya adalah berkas partikel bermuatan negatif yang disebut elektron dan merupakan partikel penyusun atom secara universal.

Percobaan Thomson

Dalam percobaa lebih lanjut, Joseph John Thomson dapat menemukan angka perbandingan muatan terhadap massa elektron. Alat yang digunakan adalah sinar katode yang dilewatkan melalui anode dengan celah sempit dan dijatuhkan dengan suatu layar. Dengan memasang suatu medan magnetik, berkas sinar katoda akan mengalami pembelokan. Pembelokan akibat adanya medan magnet tersebut dapat diimbangi dengan pemasangan medan listrik dengan kekuatan dan arah yang sesuai sehingga berkas sinar katode kemudian tidak mengalami penyimpangan arah. Penyimpangan partikel bermuatan dalam suatu medan magnet sebanding dengan muatannya dan berbanding terbalik dengan massanya. Dari besarnya kekuatan medan magnet dan medan listrik yang digunakan sehingga tidak terjadi penyimpangan arah gerak elektron. Joseph John Thomson dapat menghitung angka banding e/m elektron yaitu -7,76x10¹¹ Ckg^ˉ1.

Elektron bermuatan negatif merupakan partikel dasar penyusun atom, sedangkan zat pada dasarnya tidak bermuatan (netral), sehingga partikel lain penyusun atom haruslah bermuatan positif. Adanya partikel bermuatan positif ini dibuktikan dengan percobaan tabung pembawa muatan listrik dengan menggunakan katode yang berlubang-lubang dan pada belakang katode tersebut terdapat lapisan yang dapat berluminasi. Sehingga dapat diidentifikasi adanya arus partikel bermuatan positif yang bergerak berlawanan arah dengan sinar katode. Berkas partikel positif yang bergerak disebut sebagai sinar anode atau canal rays. Adapun sifat-sifat sinar tersusun antarta lain:

1. Terdiri dari partikel bermuatan positif yang bermassa hampir sama dengan massa atom relatif gas pengisi tabung pembawa muatan listrik.

2. Bergerak menurut garis lurus, dan dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet ke arah yang berlawanan dengan pembelokan sinar.

3. Massa partikel bermuatan positif paling kecil terjadi jika sebagai pengisi tabung pembawa listrik adalah hidrogen, yang memberikan nilai e/m paling besar.

Pada tahun 1896 Henry Becquerel melalui sejumlah percobaannya, mengatakan bahwa garam-garam uranium memancarakan radiasi yang dapat menghitamkan film fotografi. Garam-garam uranium tersebut tanpa diaktifkan terlebih dahulu dengan cahaya, memancarkan radiasi yang memiliki daya tembus seperti sinar x yang telah ditemukan Rontgen. Marie Curie, pada tahun 1898, menunjukkan bahwa radiasi tersebut tidak hanya berasal dari zat yang mengandung uranium tetapi juga unsur-unsur baru yang ditemukan, yaitu polonium dan radium. Kemudian bersama dengan Pieri Curie, ia menyimpulkan bahwa radiasi yang dipancarkan tersebut adalah atomik karakteristik suatu unsur. Tidak berkaitan dengan keadaan fisika ataupun kimia. Gejala ini kemudian dikenal sebagai gejala keradioaktifan.

Pada tahun 1899, Rutherford dengan menggunakan alat elektrometer dan lempengan tipis alumunium mendemonstrasikan bahwa radiasi yang dipancarkan tersebut dapat digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu radiasi alfa dan radiasi beta. Jenis yang pertama terserap sempurna oleh alumunium dengan ketebalan  beberapa µm, sedangkan jenis yang kedua memiliki daya tembus terhadap alumunium kira-kira seratus kali daya tembus radiasi yang pertama. Pada tahun 1900, dilaporkan oleh Piere Curie dan Villard, adanya radiasi ketiga yang dipancarakan gejala radioaktif yang disebut sinar gamma yang memiliki daya tembus jauh lebih besar dari sinar beta.

Tentang radiaktif ini, pada tahun 1902, Rutherford dan Soddy telah dapat menyimpulkan bahwa unsur-unsur radioaktif mengalami transformasi spontan dari satu bentuk atom ke bentuk atom yang lain disertai dengan perubahan-perubahan sub-atomik dan pemancaran radioaktif.

Itu tadi sedikit artikel tentang model atom Thomson dan sejarah penemuan elektron. Semoga dapat bermanfaat. Sekian dan sampai jumpa pada artikel selanjutnya. Terimakasih.