Model Atom Rutherford

Fakta bahwa atom-atom pada katoda dalam tabung sinar katoda dapat memancarkan elektron-elektron menunjukkan bahwa atom-atom harus memiliki partikel yang bermuatan positif. Hal ini mendorong Ernest Rutherford (1871-1937), Seorang ilmuwan fisika dari Selandia Baru yang bekerja dengan Thomson di Cambridge University, Melakukan percobaan hamburan partikel alfa (α) oleh atom-atom yang hasilnya dipublikasikan pada tahun 1911.

Percobaan Rutherford melibatkan penggunaan partikel-partikel alfa (α), satu jenis radiasi yang dipancarkan oleh sejumlah zat radioaktif alami seperti radium, polonium dan uranium. Partikel alfa bermuatan positif karena terdiri dari ion-ion He²⁺. Bersama dengan rekannya, Hans Geiger dan seorang mahasiswa program sarjana yang bernama Ernes Masden, Rutherford melakukan serangkaian percobaan menggunakan lempeng emas yang sangat tipis dan lempeng dari logam lainnya sebagai target untuk ditembak dengan partikel alfa (α).

    Rutherford berlogika bahwa jika model atom yang diajukan oleh Thomson benar, Maka hampir semua partikel alfa (α) harus menembus lempeng emas tanpa dibelokkan, kecuali sebagian kecil saja yang dibelokkan dengan sudut kecil seperti dimodelkan pada gambar. Namun, Hasil percobaan Rutherford adalah sangat berbeda seperti dimodelkan pada gambar berikut.

1. Hampir semua partikel alfa (α) menembus lempeng emas tanpa dibelokkan.
2. Sejumlah kecil partikel alfa (α) dibelokkan dengan sudut kecil.
3. Hanya sebagian kecil partikel α (sekitar satu dari 20.000) dibelokkan dengan sudut besar.
4. Sebagian kecil lagi di belokan dibandingkan (c) partikel Alfa (α) dipantulkan balik ke sumber partikel alfa (α).

Berdasarkan hasil percobaan tersebut Rutherford menyimpulkan bahwa:

• Atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dikelilingi oleh elektron elektron yang bermuatan negatif.
• Volume inti atom adalah sangat kecil dibandingkan volume atom.
• Hampir semua massa atom terpusat pada inti atom. Hal ini ditunjukkan dengan sangat sedikitnya partikel alfa (α) yang dipantulkan balik ke sumbernya.
• Sebagian besar dari atom merupakan ruangan yang kosong karena hampir semua partikel alfa (α) menembus lempeng emas tanpa dibelokkan.

Berdasarkan Kesimpulan tersebut Rutherford mengemukakan model sederhana tentang atom, yaitu: “Atom terdiri dari inti atom dengan ukuran sangat kecil diameter sekitar 10^-13 cm) yang memiliki muatan positif dengan elektron-elektron dengan muatan negatif yang mengelilingi inti atom pada jarak rata-rata sekitar 10^-8 cm”.

Dalam model atom Rutherford, apabila ukuran inti atom dibandingkan dengan ukuran atom maka seperti kelereng dibandingkan Gelora Bung Karno di Jakarta. Rutherford menyukai model atom di mana elektron mengitari inti atom analog dengan planet-planet beredar mengelilingi matahari.

Pada tahun 1919 Rutherford menemukan partikel fundamental tersebut ketika meneliti hamburan partikel-partikel alfa (α) oleh atom atom nitrogen di udara. Artikel pundamental tersebut adalah Proton. Proton tersebut dibebaskan sebagai akibat dari tumbukan antara partikel alfa (α) dengan inti atom nitrogen.

Model atom Rutherford menyisakan masalah yang tidak segera dapat dipecahkan. Pada waktu itu sudah diketahui bahwa hidrogen merupakan atom yang paling sederhana karena hanya memiliki satu proton dan satu elektron. Helium juga sudah diketahui sebagai atom yang memiliki dua proton dan dua elektron. Karena massa elektron jauh lebih kecil dibandingkan dengan massa proton maka secara teoritis rasio dari massa atom helium terhadap massa atom hidrogen adalah mendekati 2:1. Dalam kenyataan rasio tersebut adalah mendekati 4:1. Rutherford mengajukan postulat bahwa dalam inti atom helium terdapat partikel fundamental yang lain selain Proton. Keberadaan dari partikel tersebut dibuktikan oleh James chadwick, Seorang ahli fisika dari Inggris, pada tahun 1932.

Ketika Cadwick memborbardir lembaran tipis berilium dengan partikel alfa (α), Radiasi dengan energi yang sangat tinggi dipancarkan oleh lembaran berilium tersebut. Percobaan selanjutnya menunjukkan bahwa sinar tersebut merupakan partikel fundamental yang ketiga setelah elektron dan Proton. Chadwick memberi nama partikel tersebut dengan neutron karena Netral atau tidak memiliki muatan listrik. Massa dari neutron adalah sedikit lebih besar dari massa proton.

Penemuan neutron dapat memecahkan masalah berkaitan dengan rasio massa atom helium dengan massa atom hidrogen. Dalam inti atom helium terdapat 2 proton dan 2 Neutron, Sedangkan dalam inti atom hidrogen hanya terdapat satu Proton. Oleh karena itu rasio massa atom helium dengan massa atom hidrogen mendekati 4:1.

Terdapatnya neutron dalam inti atom-atom, selain inti atom hidrogen 1 atau protium, adalah sangat penting. Tanpa adanya neutron dalam inti atom, Inti atom tidak akan stabil karena tolakan antara Proton-Proton yang sangat kuat. Dengan adanya neutron yang posisinya di antara proton-proton menjadikan tolakan antara mereka menjadi lebih lemah sehingga atom menjadi stabil.

Share :