Percobaan Penemuan Elektron, Proton, dan Neutron Sebagai Partikel Penyusun Atom

Struktur Atom

Cecepsuparman.com - Struktur atom terlalu kecil untuk kita amati secara langsung, maka kita tidak bisa mengidentifikasi sruktur sebuah atom. Untuk saat ini, atom bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop STM (Scanning Tunneling Microscope) dan AFM (Atomic Force Microscope). Dengan kedua alat ini, kita bisa mengamati sifat dan karakteristik bentuk atom dengan lebih jelas. Gejala-gejala atom oleh atom ini bisa kita pelajari, misalnya nyala warna, difraksi, sifat listrik, sifat magnet, dan gejala-gejala lainnya.

Nah dalam pembahasan kali ini, kita akan mempelajari tentang percobaan pada penemuan elektron, proton, dan neutron. Atom itu apa sih? Apa saja penyusunnya? Kita bisa mengetahuinya dalam pembahasan di bawah ini.

A. Partikel Pembangun Atom

Sebelum ilmu kimia itu berkembang hingga sekarang, para filsafat Yunani sudah mengenal dengan istilah atom. Mereka menyebut bahwa atom adalah partikel terkecil yang membangun materi. Seiring dengan berkembangnya zaman, ternyata atom itu bisa diuraikan lagi menjadi partikel-partikel yang lebih kecil lagi yang disebut partikol subatom. Partikel subatom tersebut adalah elektron, proton, dan neutron.

1. Percobaan Penemuan Elektron

Keberadaan elektron diketahui berdasarkan sinar katode yang dilakukan oleh Sir William Crookes. Dalam percobaanya tersebut, Crookes menggunakan alat yang disebut tabung sinar katoda atau disebut tabung Crookes.

Prinsip Percobaan Penemuan Elektron
Tabung Crooces
Tabung katoda (bermuatan positif) tersebut kemudian dihubungkan dengan sumber arus searah dengan tengangan tinggi, alhasil katoda itu memancarkan berkas sinar menuju anoda. Sinar tersebut dinamakan sinar katoda. Sinar katoda ini memiliki massa karena bisa dilihat dengan memutarnya baling-baling yang dipasang pada jalannya berkas sinar katoda. Pengamatan lainnnya menujukkan bahwa sinar katoda itu bisa dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub positif listrik. Kenapa bisa terjadi? sebab benda-benda yang muatannya berlawanan akan saling tarik-menarik. Dengan demikian bisa disimpulkan bahwa elektorn itu bersifat negagif. 

Dari fakta itu bisa disimpulkan bahwa sinar tersebut dinamai sebagai elektron. Dengan demikian, elektron itu memiliki massa dan bermuatan negatif. jika bahan katoda pada tabung diganti dengan bahan logam lainnya, sinar katoda yang dihasilkan selalu sama. Dari percobaan ini bisa disimpulkan bahwa sinar katoda atau elektron merupakan partikel penyusun atom.

2. Percobaan Penemuan Proton

Proton ditemukan juga menggunakan tabung Crookes, tapi telah dimodifikasi dengan diisi gas hidrogen bertekanan rendah. Percobaan ini dikembangkan oleh Eugen Goldstein. Jika tabung Crookes dihubungkan dengan sumber arus listrik di bagian beakang katoda yang dilubangi, maka akan terbentuk berkas sinar. Berkas sinar itu dinamai sebagai sinar terusan.

Prinsip Percobaan Penemuan Proton
Tabung Crookes yang dimodifikasi
Oleh sebab itu sinar terusan bergerak menuju katoda, maka disimpulkan bahwa sinar terusan itu bermuatan positif. Goldstein menyebut bahwa sinar terusan itu tidak lain adalah ion hidrogen. Bagaimana bisa terbentuk ion hidrogen? ketka tabung Crookes dihungkan dengan arus listrik, sinar katoda akan terpencar menuju anoda. Dalam perjalannya menuju anoda, sinar tersebut akan bertumbukkan dengan gas hidrogen yang terdapat pada tabung, sehingga terbentuk ion hidrogen yang bermuatan positif.

Oleh karena ion hidrogen hanya memiliki satu proton, maka disimpulkan bahwa sinar positif tersebut adalah proton. Gas hidrogen ini juga dihanti dengan gas lainnya, tetapi sealu dihasilkan sinar yang sama dengan sinar terusan yang dihasilkan oleh gas hidrogen. Ini membuktikan bahwa setiap materi mengandung proton sebagai salah satu partikel penyusunnya.

3. Percobaan Penemuan Neutron

Keberadaan neutron ditemukan oleh J. Chadwick melalui percobaannya dengan menembakkan unsur berillium oleh partikel alfa berkecepatan tinggi. Dari percobaan ini terbentuk partikel yang tidak dipengaruhi oleh medan magnet dan bertumbukkan dengan parafin. Partikel alfa merupakan partikel yang bermuatan positif yang dipancarkan oleh unsur radio aktif.

Prinsip Penemuan Neutron
Percobaan Tetes Minya Millikan
Dari percobaan tersebut diperoleh data yang menunjukkan bahwa sinar yang keluar dari target berilium tidak dipengaruhi oleh magnet. Ketika sinar yang keluar dari target berilium menumbuk parafin, proton akan keluar dari parafin dengan kecepatan tinggi. Dari sini Chadwick menyimpulkan bahwa partikel yang keluar dari unsur berilium itu tidak bermuatan dan memiliki massa yang sama dengan massa proton. Partikel tidak bermuatan tersebut dinamakan neutron.

4. Massa dan Muatan Partikel Subatom

Massa dan muatan partikel sub atom ditentukan melalui perobaan yang dilakukan oleh J.J. Thompson dan Robert A. Millikan. Massa proton dan neutron ditetapkan sama dengan satu. Sementara untuk massa elektron ditentukan dengan 1/1.836 kali masa proton. Massa proton yang sesungguhnya adalah 1,67 x 10-27 kg dan masa elektron yang sesungguhnya adalah 9,11 x 10-31 kg.

Kalau muatan elektron berapa? ada abad ke-20 Robert A. Millikan melakukan penelitian yang terkenal dengan percobaan Tetes Minyak Millikan. Dia berhasil menentukan nilai muatan elektron melalui percobaan tersebut. Minya disemprotkan hingga tetesan minya jatuh melalului celah yang terdapat pada pelat bagian atas dan tetesan minyak memasuki ruang diantara dua pelat yang dipasang sejajar. Jika gas Z diantara kedua pelat itu disinari dengan sinar-x, maka gas Z akan melepaskan elektron dan elektron ini terikat dengan tetesan minyak: Z+ sinar-x → Z+ + e-.

Potensial pada pelat P diatur, dengan begitu tetesan minya bisa diatur naik turun. Gerakan ini bisa diamati dengan teleskop. Turunnya minyak ini diakibatkan oleh gaya gravitasi (mg) dan naiknya tetes minyaknya diatur oleh potensial untuk mengimbangi gaya gravitasi yang besarnya sesuai dengan hukum stokes. Dari tetes minyak ini Milikkan menemukan bahwa muatan tetes minya (q) selalu merupakan bilangkan bulat dari -1,6 x 10-19 C, yaitu q=ne, dengan n = 1, 2, 3, ..., i

Dengan megetahui besar muatan elektron, harga massa elektron bisa dihitung dengan cara memasukkan harga muatan tersebut ke dalam persamaan angka banding e/m=1-76 x 1011 CKg-1 yang ditemukan oleh Thompson.

Untuk menyatakan muatan partikel subatom, muatan proton sama dengan +1, elektron ditetapkan sama dengan -1, sedangkan neutron tidak bermuatan (netral. Muatan elektron yang sesungguhnya adalah -1,60 x 10-19 C dan muatan proton yaitu 1,60 x 10-19 C. Berikut ini tabel massa dan muatan partikel subatom.

Partikel Subatom
Massa
Muatan
Eksak (kg)
Relatif
Eksak (coulomb)
Relatif
Proton, p
1,67 x 10-27
0
+1,60 x 10-19
+1
Neutro, n
1,67 x 10-27
1
-
-
Elektron, e
9,11 x 10-31
1/1.836
-1,60 x 10-19
-1


0 Response to "Percobaan Penemuan Elektron, Proton, dan Neutron Sebagai Partikel Penyusun Atom"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel