Teori atom - yaitu, kepercayaan bahwa semua materi tersusun dari elemen-elemen kecil yang tak terpisahkan - memiliki akar yang sangat dalam. Namun, itu tidak dianut secara ilmiah sampai abad ke-19, ketika pendekatan berbasis bukti mulai mengungkapkan seperti apa model atom itu.
Pada saat inilah John Dalton, seorang ahli kimia Inggris, ahli meteorologi dan fisikawan, memulai serangkaian percobaan yang akan memuncak dalam dirinya mengusulkan teori komposisi atom - yang selanjutnya akan dikenal sebagai Dalton's Atomic Theory - yang akan menjadi salah satu landasan fisika dan kimia modern.
Selain menciptakan model untuk interaksi atom, John Dalton juga dipuji mengembangkan hukum untuk memahami bagaimana gas bekerja. Pada waktunya, ini akan membawanya untuk menyimpulkan hal-hal tentang bagaimana atom berinteraksi, berat atom, dan untuk merancang hukum yang menetapkan teori atom sebagai disiplin ilmu.
Hukum Gas Dalton:
Dalton mengemukakan teorinya tentang atom sebagai hasil penelitiannya tentang gas. Ini dimulai pada 1800, ketika Dalton menjadi sekretaris Manchester Literary and Philosophical Society. Sementara di sana, Dalton mulai menyerahkan serangkaian esai yang menguraikan eksperimennya pada konstitusi gas campuran, termasuk tekanan uap dan uap lainnya pada suhu yang berbeda, pada penguapan. dan pada ekspansi termal gas.
Dalam esainya, Dalton menggambarkan eksperimen di mana ia berusaha memastikan tekanan uap di berbagai titik antara 0 dan 100 ° C (32 dan 212 ° F). Berdasarkan pengamatannya terhadap enam cairan berbeda, Dalton menyimpulkan bahwa variasi tekanan uap untuk semua cairan adalah setara, untuk variasi suhu yang sama, dan uap yang sama dari tekanan apa pun yang diberikan.
Dia juga menyimpulkan bahwa semua cairan elastis di bawah tekanan yang sama meluas secara merata ketika panas diterapkan. Lebih lanjut, ia mengamati bahwa untuk setiap ekspansi merkuri tertentu (mis. Mencatat kenaikan suhu menggunakan termometer merkuri), bahwa ekspansi udara yang sesuai secara proporsional lebih sedikit, semakin tinggi suhu yang terjadi.
Ini menjadi dasar sebagai Hukum Dalton (alias Hukum Dalton tentang tekanan parsial), yang menyatakan bahwa dalam campuran gas yang tidak bereaksi, tekanan total yang diberikan sama dengan jumlah tekanan parsial gas individu.
Teori Atom Dalton:
Dalam perjalanan penelitian ini menjadi gas, Dalton juga menemukan bahwa gas tertentu hanya dapat digabungkan dalam proporsi tertentu, bahkan jika dua senyawa berbeda berbagi elemen atau kelompok elemen yang sama.
Eksperimen ini dibangun di atas dua teori yang muncul menjelang akhir abad ke-18 yang berhubungan dengan reaksi kimia. Yang pertama adalah hukum kekekalan massa, yang dirumuskan oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1789, yang menyatakan bahwa massa total dalam reaksi kimia tetap konstan - yaitu bahwa reaktan memiliki massa yang sama dengan produk.
Yang kedua adalah hukum proporsi pasti, pertama kali dibuktikan oleh ahli kimia Perancis Joseph Louis Proust pada 1799. Hukum ini menyatakan bahwa jika suatu senyawa dipecah menjadi unsur-unsur penyusunnya, maka massa konstituen akan selalu memiliki proporsi yang sama, terlepas dari dari jumlah atau sumber bahan asli.
Mempelajari hukum-hukum ini dan mengembangkannya, Dalton mengembangkan hukumnya dengan banyak proporsi. Hukum ini menyatakan bahwa jika dua elemen dapat digabungkan untuk membentuk sejumlah senyawa yang mungkin, maka rasio massa elemen kedua, yang digabungkan dengan massa tetap dari elemen pertama, akan menjadi rasio bilangan bulat kecil.
Dengan kata lain, unsur-unsur bergabung pada tingkat atom dalam rasio tetap yang secara alami berbeda berdasarkan senyawa yang digabungkan, karena berat atomnya yang unik. Temuan ini menjadi dasar Hukum Atom atau Model Dalton, yang berfokus pada lima teorema dasar. T
Keadaan bahwa unsur-unsur, dalam keadaan paling murni, terdiri dari partikel yang disebut atom; bahwa atom-atom dari unsur tertentu semuanya sama, hingga ke atom terakhir; bahwa atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda dapat dipisahkan oleh bobot atomnya; bahwa atom unsur bersatu untuk membentuk senyawa kimia; dan bahwa atom tidak dapat dibuat atau dihancurkan dalam reaksi kimia, hanya pengelompokan yang pernah berubah.
Dalton juga percaya teori atom dapat menjelaskan mengapa air menyerap gas yang berbeda dalam proporsi yang berbeda - misalnya, ia menemukan bahwa air menyerap karbon dioksida jauh lebih baik daripada menyerap nitrogen. Dalton berhipotesis bahwa ini disebabkan oleh perbedaan massa dan kompleksitas partikel masing-masing gas.
Faktanya, pengamatan inilah yang diyakini pertama kalinya Dalton mengisyaratkan dugaan keberadaan atom. Dalam makalah yang membahas penyerapan gas dalam air, yang pertama kali diterbitkan pada 1805, ia menulis:
“Mengapa air tidak mengakui sebagian besar jenis gasnya sama? Pertanyaan ini telah saya pertimbangkan, dan meskipun saya tidak dapat memuaskan diri saya sepenuhnya, saya hampir yakin bahwa keadaannya tergantung pada berat dan jumlah partikel utama dari beberapa gas..”
Dalton mengusulkan bahwa setiap elemen kimia terdiri dari atom-atom dari jenis tunggal, unik, dan meskipun mereka tidak dapat diubah atau dihancurkan dengan cara kimia, mereka dapat bergabung membentuk struktur yang lebih kompleks (mis. Senyawa kimia). Ini menandai teori atom yang benar-benar ilmiah pertama, karena Dalton mencapai kesimpulannya dengan eksperimen dan pemeriksaan hasil secara empiris.
Dalton And Atomic Weight:
Dalton juga mulai mempelajari bobot atom berdasarkan rasio massa di mana mereka digabungkan, dengan atom hidrogen diambil sebagai standar. Namun, Dalton dibatasi oleh kekasaran instrumen laboratoriumnya dan fakta bahwa dia tidak memahami bahwa atom unsur-unsur tertentu ada dalam bentuk molekul, seperti oksigen murni (O).2).
Dia juga percaya bahwa senyawa paling sederhana di antara dua elemen adalah masing-masing satu atom. Ini paling baik diilustrasikan dalam cara dia berpikir bahwa formula kimia untuk air adalah HO, bukan H2HAI.
Pada 1803, Dalton secara lisan menyajikan daftar bobot atom relatif pertamanya untuk sejumlah zat. Makalah ini diterbitkan pada 1805, tetapi dia tidak membahas di sana bagaimana dia memperoleh angka-angka ini. Pada tahun 1807, metodenya diungkapkan oleh kenalannya Thomas Thomson, dalam buku teks Thomson edisi ketiga, Sistem Kimia. Akhirnya, Dalton menerbitkan akun lengkap di buku pelajarannya sendiri, Sistem Filosofi Kimia Baru, pada 1808 dan 1810.
Kelemahan Ilmiah:
Kelemahan utama dalam teori Dalton - yaitu keberadaan molekul dan atom - kemudian diperbaiki secara prinsip pada tahun 1811 oleh Amedeo Avogadro. Avogadro mengusulkan bahwa volume yang sama dari dua gas, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama. Dengan kata lain, massa partikel gas tidak memengaruhi volume yang ditempatinya.
Hukum Avogadro memungkinkannya untuk menyimpulkan sifat diatomik dari banyak gas dengan mempelajari volume reaksi mereka. Dengan demikian, Avogadro mampu menawarkan perkiraan yang lebih akurat dari massa atom oksigen dan berbagai elemen lainnya, dan membuat perbedaan yang jelas antara molekul dan atom. Sayangnya, penemuan-penemuan ini dan lainnya keduanya bertentangan dan menyempurnakan teori Dalton.
Sebagai contoh, para ilmuwan telah menemukan bahwa atom - yang pernah dianggap sebagai bagian terkecil dari materi - sebenarnya dapat dibagi lagi menjadi partikel elementer yang lebih kecil. Dan sementara Dalton dipahami sebagai atom sebagai entitas tunggal tanpa pemisahan antara muatan positif, negatif, dan netral, percobaan selanjutnya oleh J.J. Thomson, Ernest Rutherford, dan Neils Bohr mengungkapkan struktur yang lebih kompleks pada atom.
Teori-teori ini kemudian divalidasi oleh pengamatan yang dilakukan dengan mikroskop elektron. Kita juga tahu bahwa berat atom adalah produk dari struktur atom itu sendiri. Karenanya, Model Atom Dalton, dalam bentuknya yang paling murni, sekarang hanya dianggap valid untuk reaksi kimia. Namun, ini tidak mengurangi kontribusi Dalton pada sains modern.
Sebelum waktunya, atom tidak lebih dari sebuah konstruksi filosofis yang diturunkan dari zaman kuno klasik. Karya inovatif Dalton tidak hanya membuat teori menjadi kenyataan tetapi menyebabkan banyak penemuan lain, seperti teori relativitas Einstein dan teori kuantum Planck - dua bidang studi yang membentuk dasar dari pemahaman modern kita terhadap kosmos.
Kami telah menulis banyak artikel menarik tentang teori atom di sini di Space Magazine. Berikut ini salah satu tentang jumlah atom di alam semesta, Apa Bagian Atom?, Siapa Democritus ?, Model Atom Bohr, dan Apa Model Puding Plum?
Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang model Dalton, lihat artikel dari Central Queensland University tentang model Atom Dalton.
Pemain Astronomi telah mencatat banyak episode menarik tentang subjek ini. Lihat mereka - Episode 138: Mekanika Kuantum, Episode 378: Rutherford dan Atom, dan Episode 392: Model Standar - Intro.
