Model Atom Rutherford: Begini penjelasannya!

Teori Atom RutherfordTeori Atom Rutherford

Teori Atom Rutherford adalah deskripsi struktur atom yang diusulkan (1911) oleh fisikawan kelahiran Selandia Baru Ernest Rutherford. Teori ini menggambarkan atom sebagai inti kecil, padat, bermuatan positif yang disebut nukleus, di mana hampir semua massa terkonsentrasi, di mana cahaya, konstituen negatif, yang disebut elektron, beredar pada jarak tertentu, seperti planet yang berputar mengelilingi Matahari.

Eksperimen atom sebelumnya model roti kismia. Sebagai permulaan, ada masalah menunjukkan bahwa atom memiliki muatan latar belakang positif seragam, yang kemudian dikenal sebagai “Masalah Thomson”. Lima tahun kemudian, model itu akan dibantah oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden, yang melakukan serangkaian percobaan menggunakan partikel alfa dan kertas emas – alias. “percobaan foil emas.”

Dalam percobaan ini, Geiger dan Marsden mengukur pola hamburan partikel alfa dengan layar neon. Jika model Thomson benar, partikel alfa akan melewati struktur atom foil tanpa hambatan. Namun, mereka mencatat bahwa sementara sebagian besar menembak langsung, beberapa dari mereka tersebar di berbagai arah, dengan beberapa kembali ke arah sumber.

Model atom roti kismis yang diberikan oleh J. J. Thomson gagal menjelaskan hasil eksperimen tertentu yang terkait dengan struktur atom unsur. Ernest Rutherford, melakukan percobaan dan berdasarkan pengamatan percobaan ini ia mengusulkan struktur atom unsur dan memberikan Model Atom Rutherford.

Percobaan Hamburan Alpha Rutherford

Rutherford melakukan percobaan dengan membombardir selembar emas tipis dengan α-partikel dan kemudian mempelajari lintasan partikel-partikel ini setelah interaksinya dengan foil emas.

Rutherford, dalam eksperimennya, mengarahkan aliran energi tinggi partikel α dari sumber radioaktif pada lembaran tipis (ketebalan 100 nm) emas. Untuk mempelajari defleksi yang disebabkan oleh partikel-α, ia menempatkan layar seng sulfida fluoresen di sekitar kertas emas tipis. Rutherford melakukan pengamatan tertentu yang bertentangan dengan model atom Thomson.

Geiger dan Marsden menyimpulkan bahwa partikel-partikel itu mengalami gaya elektrostatik yang jauh lebih besar daripada yang diizinkan oleh model Thomson. Karena partikel alfa hanyalah inti helium (yang bermuatan positif) ini menyiratkan bahwa muatan positif dalam atom tidak tersebar luas, tetapi terkonsentrasi dalam volume kecil. Selain itu, fakta bahwa partikel-partikel yang tidak dibelokkan melewati tanpa hambatan berarti bahwa ruang-ruang positif ini dipisahkan oleh jurang ruang kosong yang luas.

Pada tahun 1911, fisikawan Ernest Rutherford menafsirkan eksperimen Geiger-Marsden dan menolak model atom Thomson. Sebaliknya, ia mengusulkan sebuah model di mana atom sebagian besar terdiri dari ruang kosong, dengan semua muatan positifnya terkonsentrasi di pusatnya dalam volume yang sangat kecil, yang dikelilingi oleh awan elektron. Ini kemudian dikenal sebagai Model atom Rutherford.

Pengamatan Eksperimen Hamburan Alpha Rutherford

Pengamatan yang dilakukan oleh Rutherford membuatnya menyimpulkan bahwa:

  • Sebagian besar partikel α membombardir ke arah lembaran emas yang melewatinya tanpa defleksi, dan karenanya sebagian besar ruang dalam atom adalah kosong.
  • Beberapa partikel α dibelokkan oleh lembaran emas dengan sudut yang sangat kecil, dan karenanya muatan positif dalam atom tidak terdistribusi secara seragam. Muatan positif dalam atom terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil.
  • Sangat sedikit partikel α yang dibelokkan ke belakang, yaitu hanya beberapa partikel α yang memiliki sudut lendutan hampir 180 derajat. Jadi volume yang ditempati oleh partikel bermuatan positif dalam atom sangat kecil dibandingkan dengan total volume atom.

Model Atom Rutherford

Berdasarkan pengamatan dan kesimpulan di atas, Rutherford mengusulkan struktur atom unsur. Menurut model atom Rutherford:

  1. Partikel bermuatan positif dan sebagian besar massa atom terkonsentrasi dalam volume yang sangat kecil. Ia menyebut wilayah atom ini sebagai nukleus.
  2. Model Rutherford mengusulkan bahwa elektron bermuatan negatif mengelilingi inti atom. Dia juga mengklaim bahwa elektron yang mengelilingi nukleus berputar di sekitarnya dengan kecepatan sangat tinggi di jalur melingkar. Dia menamai jalur melingkar ini sebagai orbit.
  3. Elektron bermuatan negatif dan nukleus sebagai massa padat dari partikel bermuatan positif disatukan oleh gaya tarik elektrostatik yang kuat.

Keterbatasan Teori Atom Rutherford

Meskipun model atom Rutherford didasarkan pada pengamatan eksperimental, ia gagal menjelaskan hal-hal tertentu.

Rutherford mengusulkan bahwa elektron berputar di sekitar nukleus di jalur tetap yang disebut orbit. Menurut Maxwell, partikel bermuatan terakselerasi memancarkan radiasi elektromagnetik dan karenanya elektron yang berputar di sekitar nukleus harus memancarkan radiasi elektromagnetik. Radiasi ini akan membawa energi dari gerakan elektron yang akan datang dengan penyusutan muatan orbit.

Akhirnya elektron akan jatuh di dalam nukleus. Perhitungan telah menunjukkan bahwa sesuai model Rutherford, sebuah elektron akan jatuh dalam nukleus dalam waktu kurang dari 10-8 detik. Jadi model Rutherford tidak sesuai dengan teori Maxwell dan tidak dapat menjelaskan stabilitas atom.

Salah satu kegagalan dari teori Rutherford adalah tidak adanya penjelasan pengaturan elektron dalam atom yang membuat teorinya tidak lengkap. Meskipun model atom awal tidak akurat dan gagal menjelaskan hasil eksperimen tertentu, mereka adalah dasar untuk perkembangan masa depan di dunia mekanika kuantum. Berdasarkan sepenuhnya pada fisika klasik, model Rutherford sendiri digantikan dalam beberapa tahun oleh model atom Bohr, yang memasukkan beberapa teori kuantum awal.

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *