Model Atom Rutherford

Gambar 1: Skema Percobaan Rutherford

Rutherford bersama dua orang asistennya, Geiger dan Marsden, melakukan percobaan pada tahun 1911. Teknik yang digunakan Rutherford dalam percobaannya ditunjukkan pada gambar 1. Seberkas partikel alfa ditembakkan melalui telah pelat timbal dan akhirnya menumbuk lempeng emas. Untuk mendeteksi partikel alfa yang keluar dari lempeng emas, dipasang lempeng yang berlapis seng sulfida. Bila partikel alfa menumbuk lempeng ini, maka akan tampak suatau nyala sekilas yang dapat diamati secara visual.

Hasil pengamatan Rutherford adalah sebagian besar partikel alfa (α) lewat tanpa mengalami pembelokan/hambatan, sebagian kecil dibelokkan, dan sedikit sekali yang dipantulkan kembali.

Tiga kesimpulan Rutherford dari percobaannya sebagai berikut:

Sebagian sekali partikel alfa menembus lempeng logam tanpa dibelokkan. Peristiwa ini menunjukkan bahwa sebagian besar ruang dalam atom-atom emas adalah ruang kosong.
Sedikit sekali partikel alfa yang dipantulkan kembali. Peristiwa ini menunjukkan bahwa partikel alfa telah menumbuk bagian yang sangat keras dari atom, yang disebut inti atom. Bagian ini mempunyai ukuran sangat kecil dibandingkan dengan ukuran atomnya.
Sebagian kecil partikel alfa dibelokkan. Peristiwa ini menunjukkan bahwa muatan inti atom adalah sejenis dengan muatan partikel alfa (positif). Partikel alfa yang lewat dekat inti atomd dibelokka oleh gaya tolak menolak muatan-muatan listrik yang sejenis.

Gambar 2: Model Atom Rutherford

Dari hasil percobaan Rutherford tampak bahwa model atom Thomson yang menyatakan bahwa massa atom yang tersebar merata dalam seluruh atom tidak dapat diterima lagi. Berdasarkan tiga kesimpulan yang telah diperoleh dari percobaannya, Rutherford mengajukan model atom baru, yang disebut model atom Rutherford yang berbunyi sebagai berikut:

Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atom, yang disebut inti atom.
Inti atom yang dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak relatif jauh. Elektron-elektron berputar pada lintasan-lintasan, seperti planet-planet yang bergerak mengelilingi Matahari dalam tata surya, lihat gambar 2.

Atom secara keseluruhan bersifat netral, sehingga jumlah muatan positif inti harus sama dengan jumlah muatan negatif elektron seluruhnya. Bila elektron mempunyai muatan sebesar satu muatan elementer, maka muatan inti adalah kelipatan muatan elementer. Nomor atom Z menunjukkan jumlah muatan positif inti (Σp) atau jumlah elektron (Σe) yang mengitari inti.

Karena jumlah muatan inti sama dengan jumlah elektron-elektron yang mengitarinya, maka muatan inti sama dengan nomor atom Z dikalikan dengan muatan elementer e.

Walaupun model atom ini cukup berguna dalam banyak hal, model ini tidak cukup menjelaskan susunan elektron-elektron.

Kelemahan medasar terori atom Rutherford adalah sebagai berikut:

Model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan kestabilan atom.


Gambar 3:Lintasan spiral elektron

Elektron bermuatan negatif dan inti atom bermuatan positif maka akan muncul gaya Coulomb pada elektron. Gaya ini berfungsi sebagai gaya sentripetal yang menjaga gerak elektron tetap pada lintasannya. Gaya sentripetal ini menyebabkan elektron dipercepat. Dari teori elektromagnetik Maxwell, muatan elektron dipercepat akan memancarkan gelombang elektromagnetik. Karena pemancaran gelombang elektromagnetik (energi), maka energi elektron akan berkurang. Akibatnya jari-jari lintasannya akan mengecil. Lintasan tidak lagi merupakan lingkarang dengan jari-jari yang tetap, tetapi merupakan putaran spiral mendekati inti. Akhirnya elektron bersatu. Tetapi tentu saja hal ini tidak perna terjadi. Mengapa elektron bergerak dipercepat sambil memancarkan gelombang elektromagnetik tidak mendekati dan bersatu dengan inti atom? inilah yang tidak dapat dijelaskan oleh Rutherford.

Model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen.

Karena lintasan elektron semakin mengecil, maka periodenya juga makin mengecil. Oleh karena itu, frekuensi gelombang yang dipancarkan atom bermacam-macam. Dengan kata lain, spektrum atom hidrogen akan menunjukkan spektrum kontinu dan bukan spektrum garis.