Model Atom Rutherford
Kita semua telah melihat buah prem dalam puding. Sebelumnya, dipikirkan bahwa elektron dalam sebuah atom tersebar di sekitar muatan positif seperti buah prem dalam puding. Dengan kata lain, dipikirkan bahwa muatan positif ada di seluruh atom dan elektron negatif tersebar tidak merata di atasnya seperti buah prem dalam puding. Konsep model atom ini dikenal sebagai model buah prem dalam puding. Konsep ini diperkenalkan oleh J.J. Thomson, yang juga penemu elektron. Menurut model buah prem dalam puding, muatan positif dan negatif atom tersebar di seluruh tubuh atom dan tidak boleh ada massa terkonsentrasi dalam atom.
Pada tahun 1899, Ernest Rutherford dari Universitas Manchester menemukan partikel alfa yang merupakan ion helium bermuatan positif yang dipancarkan dari zat radioaktif seperti uranium. Partikel-partikel alfa ini menciptakan titik-titik terang ketika mereka menabrak layar yang dilapisi sulfida seng. Karena tidak ada massa terkonsentrasi dalam atom, diprediksi bahwa jika foil logam tipis dibombardir dengan partikel alfa bermuatan positif, maka semua partikel alfa tersebut akan melewati foil tanpa banyak penyimpangan dalam jalur perjalanannya.
Medan listrik kecil yang terbentuk dalam atom tidak dapat mempengaruhi gerakan partikel secara signifikan. Jadi, diprediksi bahwa mungkin ada kurang dari 1o penyimpangan dalam jalur gerakan partikel alfa. Prediksi ini menginspirasi Ernest Rutherford untuk melakukan percobaan untuk memverifikasi model buah prem dalam puding atom. Ia memerintahkan rekan ilmuwan Ernest Marsden dan Hans Geiger untuk membombardir foil logam tipis dengan partikel alfa untuk memverifikasi prediksi ini. Sesuai instruksi, Ernest Marsden dan Hans Geiger melakukan percobaan dan membuat sejarah. Mereka menempatkan film emas sangat tipis di depan senapan sinar alfa. Mereka juga menempatkan layar sulfida seng di sekitar film emas untuk mengamati titik-titik terang pada layar tersebut ketika partikel alfa menabraknya. Mereka melakukan percobaan ini di ruangan gelap. Mereka mengamati selama percobaan bahwa, seperti yang diprediksi, partikel alfa melewati film dan menabrak layar sulfida seng di belakang film.
Namun, setelah menghitung titik-titik terang pada layar, mereka menemukan hasil yang tidak terduga. Tidak semua partikel alfa melewati foil secara lurus seperti yang diharapkan. Persentase kecil partikel alfa yang dibombardir mengubah arah perjalanan mereka saat melewati foil emas. Tidak hanya partikel itu berbelok dari jalurnya, tetapi juga beberapa di antaranya langsung memantul kembali ke sumber atau senapan alfa. Setelah studi mendetail dari pengamatan, Ernest Marsden dan Hans Geiger menyampaikan laporan kepada Ernest Rutherford. Setelah melihat dan mempelajari laporan mereka, Rutherford memprediksi model yang berbeda dari atom, yang dikenal sebagai model atom Rutherford.
Ia memprediksi bahwa partikel alfa yang langsung memantul kembali harus telah bertabrakan dengan massa yang jauh lebih berat dan massa tersebut harus bermuatan positif. Ini juga ditemukan bahwa beberapa partikel alfa yang berbelok tidak memantul kembali, tetapi mereka memiliki sudut belokan yang sangat besar. Dengan mengamati sudut-sudut belokan yang berbeda dan jumlah partikel yang belok dengan sudut-sudut tersebut, ia memprediksi bahwa partikel alfa bermuatan positif juga dipengaruhi oleh muatan positif yang terkonsentrasi secara relatif besar. Ia menyatakan bahwa konsentrasi massa dan muatan positif berada di tempat yang sama dalam atom, yaitu di pusat atom, dan ia menyebutnya sebagai inti atom. Ia juga menyatakan bahwa selain inti pusat, seluruh ruang dalam atom adalah kosong.
Setelah percobaan foil emas, Rutherford memberikan model atom yang lebih realistis. Model ini juga disebut Model Atom Nuklir atau Model Atom Planet. Model ini diberikan pada tahun 1911. Menurut Model Atom Rutherford, hampir seluruh massa atom terkonsentrasi di inti ini. Inti ini bermuatan positif dan dikelilingi oleh partikel-partikel kecil ringan bermuatan negatif, yang disebut elektron. Elektron-elektron ini beredar di sekitar inti dengan cara yang sama seperti planet-planet beredar di sekitar matahari dalam sistem planet. Itulah sebabnya model ini juga disebut sebagai Model Atom Planet.
Jari-jari inti sekitar 10-13 cm. Jari-jari lintasan lingkaran yang ditempuh elektron di sekitar inti sekitar 10-12 cm, yang lebih besar dari diameter elektron. Jari-jari atom sekitar 10-8 cm. Dengan demikian, seperti sistem planet, atom juga bersifat sangat terbuka, sehingga dapat ditembus oleh partikel berkecepatan tinggi berbagai jenis. Model Atom Planet Rutherford ditunjukkan dalam gambar di bawah ini-
Gaya tarik ada antara inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang beredar di sekitar inti. Gaya elektrostatik antara inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif mirip dengan gaya gravitasi tarik antara Matahari dan planet-planet yang mengelilingi matahari. Sebagian besar bagian dari atom planet ini adalah ruang terbuka, yang tidak menawarkan hambatan apapun untuk lewatnya partikel-partikel kecil bermuatan positif seperti partikel alfa.
Inti atom sangat kecil, padat, dan bermuatan positif yang menghasilkan penyebaran partikel bermuatan positif. Fenomena penyebaran partikel alfa bermuatan positif oleh inti bermuatan positif menjelaskan penyebaran partikel alfa bermuatan positif oleh foil emas seperti yang diamati oleh Ernest Rutherford. Model Atom Ernest Rutherford berhasil menggantikan model atom Thomson’s Plum Pudding model yang diberikan oleh Fisikawan Inggris Sir J.J. Thomson.
Menurut model atom Ernest Rutherford, elektron tidak melekat pada massa atom. Elektron-elektron tersebut entah diam di ruang atau berputar dalam lintasan lingkaran di sekitar inti. Namun, jika elektron diam, mereka harus jatuh ke inti karena gaya tarik antara elektron dan inti. Di sisi lain, jika elektron bergerak dalam lintasan lingkaran, maka menurut teori elektromagnetik, muatan elektron yang dipercepat akan terus-menerus kehilangan energinya dan akan jatuh ke inti seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini. Model Atom Rutherford gagal menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke inti bermuatan positif.
Dengan demikian, kekurangan dari Model Atom Rutherford dapat dijelaskan sebagai berikut-
Model atom Rutherford tidak menjelaskan distribusi elektron dalam orbit.
Model atom Rutherford tidak menjelaskan stabilitas atom secara keseluruhan.
Kekurangan-kekurangan di atas dari model atom Rutherford diatasi oleh Model Atom Bohr (1913).
Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika terjadi pelanggaran silakan hubungi untuk dihapus.
