Partikel Penyusun Atom

Tabung sinar katode

A. Elektron

Elektron adalah partikel penyusun atom yang bermuatan listrik negatif. Penemuan elektron bermula dengan diketemukannya tabung katode yang memancarkan sinar hijau lemah. Tabung katode terbuat dari dua kawat yang diberi potensial listrik yang cukup besar dalam tabung kaca sehingga dapat terjadi perbendaharaan cahaya.J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan di antara katode dan anode. Dari hasil percobaan itu J.J. Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel sub-atom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron

Elektron memiliki massa 9,11 x 10-28 gram, kira-kira 1/1837 kali massa proton. Dalam suatu atom yang netral

Jumlah elektron harus sama dengan jumlah proton. Oleh karena itu, nomor atompun menyatakan jumlah elektron.

Penyelidikan lebih lanjut mengenai elektron ini dilakukan oleh Robert A. Milikan (1908-1917) yang dikenal dengan percobaan tetes minyak Milikan. Dari percobaan tersebut Milikan berhasil menemukan muatan setiap tetes minyak. Muatan-muatan tersebut merupakan kelipatan dari bilangan yang sangat kecil, yaitu 1,59 x 10-19 C. Berdasarkan percobaan Milikan tersebut disimpulkan bahwa muatan 1 elektron adalah 1,59 x 10-19 coloumb dan selanjutnya disebut dengan 1 satuan muatan elektron (1 s.m.e).

B. Inti Atom (Proton dan Neutron)

Penemuan elektron oleh Thomson menyebabkan para ahli semakin yakin bahwa atom tersusun oleh partikel-partikel sub-atom yang lebih kecil ukurannya. Oleh karena itu, penelitian sinar katode dilakukan lebih mendalam. Pada tahun 1886, Eugen Goldstein memodifikasi tabung sinar katode dengan melubangi lempeng katodenya. Dari percobaan tersebut, Goldstein menemukan sinar yang arahnya berlawanan dengan sinar karode melalui lubang katode tersebut. Oleh karena sinar ini melewati lubang (kanal) yang dibuat pada lempengan katode, maka sinar ini tersebut sinar kanal.

Pada tahun 1989, Wilhelm Wien menunjukkan bahwa sinar kanal merupakan partikel yang bermuatan positif. Sinar kanal ini disebut proton. Sifat proton ini tergantung gas yang diisikan pada tabung katode. Dari penelitiannya terhadap atom hidrogen dapat ditentukan bahwa massa proton adalah 1.837 kali massa elektron.

Penemuan proton oleh Goldstein ini menimbulkan pertanyaan, bagaimanahkah kedudukan masing-masing partikel tersebut di dalam atom. Untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel tersebut Ernest Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geiger dan Ernest Marsden). Melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas.

Dari pengamatan mereka didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakan (dihamburkan) pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel alfa akan membelok dengan sudut 90° bahkan lebih.

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi diperoleh kesimpulan, antara lain sebagai berikut.

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alpa diteruskan
2. Jika lempengan emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka dalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif
3. Partikel tersebut merupakan partikel yang menusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alpa akan dibelokan, bila perbandingan 1 : 20.0000, merupakan perbandingan diameter maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil dari ukuran atom keseluruhan.

Dari percobaan tersebut Rutherford dapat memperkirakan jari-jari atom kira-kira 10-8 cm dan jari-jari inti kira-kira 10-13 cm. Dugaan tersebut baru dapat dibuktikan oleh James Chadwick pada tahun 1932, berdasarkan perhitungan terhadap massa atom dan percobaan hamburan partikel alfa terhadap boron dan parafin.

Partikel netral yang menyusun inti atom dinamakan neutron, sedangkan partikel positif yang telah diketemukan lebih dahulu oleh James Chadwick dan Wilhelm Wien disebut proton. Jadi di dalam ini atom terdapat proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan (netral). Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal sebagai Model Atom Ruterhford yang menyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak. Massa elektron sangat kecil dibandingkan dengan massa proton dan massa neutron. Oleh karena itu, massa elektron dapat diabaikan terhadap massa atom secara keseluruhan.

TABEL 2.1 Partikel-partikel dasar penyusun atom

Partikel	Massa eksak (gram)	Massa relatif (amu)	Muatan eksak (Coloumb)	Muatan relatif (sma)
Elektron	9,1100 x 10-28	0	-1,6 x 10-19	- 1
Proton	1,6726 x 10-24	1	+ 1,6 x 1019	+1
Neutron	1,6750 x 10-24	1	0	0