Bahan Ajar Perkembangan Teori Atom

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia dan
berkah-Nya, sehingga penulis dapat menyusun bahan ajar untuk SMA/MA Kelas X
mata pelajaran IPA (Kimia) pada materi Struktur Atom submateri Perkembangan
Teori Atom. Bahan ajar ini ditulis sebagai salah satu bahan pembelajaran yang dapat
digunakan peserta didik secara daring ataupun luring. Dengan bahan ajar ini,
diharapkan peserta didik dapat belajar kimia secara mandiri dimanapun dan
kapanpun.

Sehubungan dengan terselesaikannya bahan ajar materi materi Struktur Atom
submateri Perkembangan Teori Atom ini, penulis ucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak yang telah memberikan dukungan selama proses pengembangan.
Harapannya, bahan ajar ini dapat menjadi bahan belajar peserta didik yang
menyenangkan dalam mempelajari konsep perubahan materi dan dapat
menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari untuk diri sendiri, lingkungan, serta
mendorong peserta didik untuk mempelajari ilmu kimia lebih mendalam.

Demikian semoga bahan ajar ini dapat bermasnfaat bagi kita semua, khususnya
siswa kelas XI SMA Muhammadiyah 4 Lamongan.

Lamongan, September 2022

Penyusun

PETUNJUK PENGGUNAAN

Ikuti petunjuk penggunaan bahan ajar ini agar kalian dapat mengambil manfaat
optimal dari materi dan tugas pembelajaran pada bahan ajar ini serta dapat
menguasai materi secara baik dan berhasil mencapai tujuan pembelajaran yang
diinginkan. Berikut ini petunjuk penggunaannya:
a. Berdo’alah sebelum mempelajari bahan ajar ini.
b. Pastikan posisi membaca yang benar dan nyaman.
c. Bacalah dan pahami tujuan pembelajaran terlebih dahulu.
d. Bacalah materi pada bahan ajar ini dengan seksama.
e. Kerjakan latihan soal yang ada untuk mengetahui tingkat penguasaan materi

kalian.
f. Jangan lupa untuk membuat catatan khusus yang kalian anggap penting selama

mempelajari materi pada bahan ajar ini.

Selamat belajar, semoga berhasil 

Kalian juga bisa mengakses bahan ajar ini dalam bentuk e-modul.
Sehingga kalian bisa mempelajarinya dimanapun dan kapanpun
memakai smartphone kalian. Berikut ini adalah link untuk
mengakses e-modul materi Perkembangan Teori Atom:

https://anyflip.com/zsrxv/yyvo/
atau scan barcode ini:

CAPAIAN PEMBELAJARAN

Pada akhir fase E, peserta didik memliki kemampuan untuk merespon isu-isu global
dan berperan aktif dalam memberikan penyelesaian masalah. Kemampuan tersebut
antara lain mengidentifikasi, mengajukan gagasan, merancang solusi, mengambil
keputusan, dan mengkomunikasikan dalam bentuk projek sederhana atau simulasi
visual menggunakan aplikasi teknologi yang tersedia terkait dengan energi alternatif,
pemanasan global, pencemaran lingkungan, nanoteknologi, bioteknologi, kimia dalam
kehidupan sehari-hari, pemanfaatan limbah dan bahan alam, pandemi akibat infeksi
virus.

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Melalui kegiatan pembelajaran, dengan bernalar kritis peserta didik mampu
menganalisis perkembangan teori atom Dalton, Thompson, Rutherford, Bohr dan
mekanika kuantum dengan benar.

• Melalui kegiatan diskusi, dengan kreatif peserta didik mampu mendesain dan
merancang proyek model atom dengan baik.

• Melalui kegiatan pada LKPD, dengan gotong royong peserta didik mampu
melaksanakan proyek sesuai prosedur dan desain yang telah dibuat dengan baik.

PETA KONSEP

PERKEMBANGAN TEORI ATOM

Pada abad ke-lima SM, seorang filsuf Yunani yang bernama Democritus
mengungkapkan keyakinan bahwa semua materi terdiri atas partikel yang sangat
kecil dan tidak dapat dibagi lagi, yang ia namakan atomos (bahasa Yunani yang berarti
a = tidak, tomos = dibagi). Gagasan Democritus tidak dapat diterima oleh kebanyakan
rekan-rekannya (khususnya Plato dan Aristoteles), namun gagasan itu tetap
bertahan. Bukti percobaan yang diperoleh dari penyelidikan ilmiah pada waktu itu
mendukung konsep “atomisme” dan secara bertahap menghasilkan definisi modern
tentang unsur dan senyawa.

Pada tahun 1808, seorang ilmuwan dan guru sekolah di Inggris bernama John
Dalton, merumuskan definisi atom kembali dengan partikel penyusunan materi yang
tidak dapat dibagi lagi (Syukri, 1999; Silberberg, 2009; Chang, 2011; Jespersen et al.,
2012). John Dalton merumuskan teori atom yang berhasil menjelaskan hukum-
hukum dasar kimia – hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan
hukum kelipatan perbandingan.

Teori Atom Dalton

Hasil pemikiran Dalton menandai awal era Modern di bidang kimia. Hipotesis
tentang sifat materi yang merupakan landasan teori atom Dalton dan dapat
dirangkum sebagai berikut (Syukri, 1999; Silberberg, 2009; Chang, 2011; Tro, 2011;
Jespersen et al., 2012).
1) Reaksi kimia hanyalah pemisahan, penggabungan, atau penyusunan ulang atom-

atom; reaksi kimia tidak mengakibatkan penciptaan atau pemusnahan atom-atom.
2) Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua unsur atau lebih. Dalam setiap senyawa

perbandingan antara jumlah atom dari setiap dua unsur yang ada bisa merupakan
bilangan bulat atau pecahan sederhana.
3) Unsur tersusun atas partikel yang sangat kecil, yang disebut atom. Semua atom
unsur tertentu adalah identik, yaitu mempunyai ukuran, massa dan sifat kimia
yang sama. Atom suatu unsur tertentu berbeda dari atom semua unsur yang lain.

Model Atom Dalton

Gambar 1. Model Atom Dalton
Dalton menyatakan bahwa atom adalah partikel terkecil materi yang tidak dapat
dibagi lagi dan menggambarkan model atom seperti pada gambar di atas. Model atom
Dalton juga memiliki kelemahan di antaranya sebagai berikut ini (Syukri, 1999;
Silberberg, 2009; Chang, 2011; Tro, 2011; Jespersen et al., 2012).
1) Dalton menyatakan bahwa atom tidak dapat dibagi lagi, kini telah dibuktikan
bahwa atom terbentuk dari partikel dasar (yang lebih kecil dari atom) yakni
elektron, proton dan neutron.
2) Menurut Dalton, atom tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Ternyata
dengan reaksi nuklir suatu atom dapat diubah menjadi atom unsur lain.
3) Dalton menyatakan bahwa atom suatu unsur sama dalam segala hal. Ternyata ada
isotop, yaitu atom unsur yang sama tetapi massanya berbeda.
4) Perbandingan unsur dalam satu senyawa menurut Dalton adalah bilangan bulat
sederhana. Tetapi kini semakin banyak ditemukan senyawa dengan
perbandingan yang tidak sederhana, misalnya C18H35O2Na.
Teori atom Dalton merupakan tonggak sejarah dalam kemajuan ilmu kimia. Ia
yang mula-mula melahirkan teori berdasarkan percobaan, maka ia disebut sebagai
bapak ilmu kimia.

Teori Atom Thompson

Pada tahun 1897, J.J. Thompson melakukan eksperimen dengan sinar katoda.
Eksperimen tersebut menunjukkan bahwa sinar katoda terdefleksi (terbelokkan)
oleh medan magnet maupun medan listrik. Hal ini menunjukkan bahwa sinar katoda
merupakan radiasi partikel yang bermuatan listrik. Pada eksperimen dengan medan
listrik, sinar katoda terbelokkan menuju ke arah kutub bermuatan positif. Hal ini
menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan radiasi partikel bermuatan negatif.

Selanjutnya, partikel sinar katoda ini disebut sebagai elektron. Penemuan
elektron ini kemudian mengacu pada kesimpulan bahwa di dalam atom terdapat
elektron yang bermuatan negatif.

Model Atom Thompson

Gambar 2. Model Atom Thompson
Menurut model atom Thompson, elektron bermuatan negatif tersebar dalam bola
bermuatan positif seperti model roti kismis, di mana kismis-kismis adalah elektron-
elektron, dan roti adalah bola bermuatan positif. Namun, Thompson tidak dapat
menjelaskan bagaimana susunan muatan positif dan negatif dalam atom.

Teori Atom Rutherford

Teori atom Thompson tidak dapat menjelaskan kedudukan elektron dalam atom,
tetapi hanya menyatakan berada dipermukaan, karena ditarik oleh muatan
positifnya. Akan tetapi mengapa elektron lepas bila diberi energi, seperti tegangan
listrik atau ditabrak partikel lain? Hal ini telah mendorong para ahli mencari teori
(model) atom yang lebih memuaskan. Akan tetapi hal ini tidak terlepas dari
penemuan lainnya, seperti sinar radioaktif (Syukri, 1999).

Pada tahun 1910, seorang fisikawan Selandia Baru Ernest Rutherford, yang
sebelumnya belajar bersama Thompson di Cambridge University, memutuskan untuk
menggunakan partikel α untuk mengetahui struktur atom. Bersama rekannya Hans
Geiger dan mahasiswanya yang bernama Ernest Marsden, Rutherford melakukan
serangkaian percobaan dengan menggunakan lembaran emas yang sangat tipis dan
logam lainnya sebagai sasaran untuk partikel α yang berasal dari sebuah sumber
radioaktif. Dari hasil percobaan terlihat sebagian besar partikel α menembus
lembaran tanpa membelok dan hanya sedikit membelok. Sebagian partikel α yang
dipantulkan (Syukri, 1999; Silberberg, 2009; Chang, 2011; Tro, 2011; Jespersen et al.,
2012).

Gambar 3. Percobaan Lempeng Emas Rutherford
Rutherford menjelaskan, bahwa partikel α banyak yang dapat menembus
lempeng emas disebabkan oleh atom yang mengandung banyak ruang hampa. Sinar
α akan membelok bila mendekati inti (nucleus), karena saling tolak menolak.
Kejadian ini sedikit jumlahnya karena ukuran inti atom sangat kecil dibandingkan
dengan ruang hampanya. Jika ada partikel α yang menabrak inti, maka sinar α akan
memantul walaupun tidak 180o. Tumbukan langsung ini sangat kecil
kemungkinannya, maka jumlah sinar α yang memantul kecil sekali. Elektron tidak
mempengaruhi arah sinar α karena elektron sangat kecil dan ringan. Partikel-partikel
bermuatan positif dalam atom disebut proton dengan massa 1, 67262 × 10-24.

Gambar 4. Model Atom Rutherford
Berdasarkan percobaan tersebut Rutherford merumuskan teori atom yang
disebut model atom Rutherford “atom terdiri dari inti yang bermuatan positif yang
merupakan terpusatnya massa. Di sekitar inti terdapat elektron yang bergerak
mengelilinginya dalam ruang hampa” (Syukri, 1999; Silberberg, 2009; Chang, 2011;
Tro, 2011; Jespersen et al., 2012). Percobaan sinar alfa dapat dilihat pada link

https://youtu.be/3jPwIkj4V2E.
Jika elektron bergerak mengelilingi inti apakah energi akan berkurang?

Bagaimanakah energi yang dimaksud? Inilah yang tidak dapat dijelaskan oleh
Rutherford.

Teori Atom Bohr

Pada tahun 1913, Niels Bohr mengajukan model atom untuk menjelaskan
fenomena penampakan sinar dari unsur-unsur ketika dikenakan pada nyala api
ataupun tegangan listrik tinggi. Model atom yang ia ajukan secara khusus merupakan
model atom hidrogen untuk menjelaskan fenomena spektrum garis atom hidrogen.
Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron bermuatan negatif bergerak untuk
mengelilingi inti atom bermuatan positif pada jarak tertentu yang berbeda-beda
seperti orbit planet-planet mengitari matahari. Oleh karena itu, model atom Bohr
disebut juga model tata surya.

Setiap lintasan orbit elektron berada tingkat energi yang berbeda; semakin jauh
lintasan orbit dari inti, semakin tinggi tingkat energi. Lintasan orbit elektron ini
disebut juga kulit elektron. Ketika elektron jatuh dari orbit yang lebih luar ke orbit
yang lebih dalam, sinar yang diradiasikan bergantung pada tingkat energi dari kedua
lintasan orbit tersebut.

Gambar 5. Model Atom Bohr
Gagasan tentang elektron mengitari inti dalam orbit tetentu seperti halnya bulan
mengitari matahari mudah dimengerti orang sehingga teori atom Bohr dapat
diterima. Lama kelamaan disadari bahwa teori ini tidak dapat menjeaskan banyak hal.
Jika atom ditempatkan pada medan magnet, dijumpai spektrum emisi yang lebih
rumit. Peristiwa ini yang disebut efek Zeeman tidak dapat dijelaskan dengan teori
Bohr. Teori atom Bohr telah berhasil menjelaskan terjadinya spektrum atom
Hidrogen yang mempunyai elektron tunggal. Bagaimana dengan atom yang
berelektron banyak? Inilah yang tidak dapat dijelaskan oleh Bohr. Untuk lebih
memahami model atom Bohr, dapat dilihat video pada link

https://youtu.be/FY_hoesHuxs.

Teori Atom Mekanika Gelombang

Teori atom Bohr memiliki beberapa kekurangan, salah satunya adalah teori atom
Bohr tidak dapat menjelaskan spektrum pancar atom-atom yang mengandung lebih
dari satu elektron, seperti Helium dan Litium. Bohr juga tidak dapat menjelaskan
munculnya garis-garis tambahan dalam spektrum pancar hidrogen bila diberi medan
magnet. Kekurangan lain muncul akibat penemuan bahwa elektron adalah seperti
gelombang. Teori Atom Bohr tidak menentukan posisi gelombang secara tepat karena
gelombang menyebar di dalam ruang. Di sisi lain, Bohr juga telah memberikan
pemahaman tentang atom dan saran bahwa energi elektron dalam atom terkuatisasi
belum terkalahkan. Namun teorinya tidak menyediakan deskripsi yang lengkap
tentang perilaku elektron dalam atom. Penentuan posisi partikel sub atomik yang
seperti gelombang, fisikawan Jerman Werner Heisenberg merumuskan prinsip
ketidakpastian Heisenberg (Syukri, 1999; Silberberg, 2009; Chang, 2011; Tro, 2011;
Jespersen et al., 2012). Perhatikan gambar lintasan gelombang dari elektron berikut:

(a) (b)

Gambar 6. Lintasan gelombang dari elektron
Dari gambar di atas dapat dilihat sifat dari suatu materi dimana materi dapat
bersifat sebagai partikel, dan sekaligus mempunyai sifat sebagai gelombang. Jadi,
menurut Louis de Broglie (1924), elektron dalam atom memiliki sifat partikel dan
sifat gelombang sehingga elektron mempunyai sifat dualistik. Pada gambar 6 (a)
keliling orbit sama dengan bilangan bulat kali panjang gelombang, inilah orbit yang
diizinkan dan gambar 6 (b) keliling orbit tidak sama dengan kelipatan bilangan bulat
dari panjang gelombang. Akibatnya, gelombang elktron tidak membentuk gelombang
yang penuh. Inilah orbit yang tidak diizinkan.
Erwin Schrodinger (1927) menggunakan perhitungan matematika untuk
menjelaskan pola gelombang partikel yang bergerak, yang dikenal dengan persamaan
gelombang yang melibatkan perilaku partikel dan perilaku gelombang dari elektron.

Fungsi gelombang ini mendiskripsikan bentuk ruang dan energi yang dimungkinkan
dari gerakan elektron dalam atom. Bentuk ruang dan energi dari gerakan elektron ini
yang dinamakan orbital. Menurut mekanika gelombang orbital merupakan tingkat
energi dari suatu ruang yang mempunyai peluang terbesar (kebolehjadian terbesar)
untuk menemukan elektron disekitar inti atom. Teori mekanika gelombang
digunakan untuk menjelaskan sifat atom dan molekul.

Menurut Warner Heisenberg (1927), akibat dari sifat dualisme tersebut maka
letak dan kecepatan elektron tidak dapat dipastikan secara serentak. Apabila letaknya
dapat dipastikan, maka kecepatannya tidak dapat ditentukan, demikian pula
sebaliknya. Model atom mekanika gelombang yaitu elektron berputar mengelilingi
inti atom membentuk gelombang, bukan berupa garis lingkaran seperti yang
dikemukakan oleh Bohr. Akibatnya kedudukan elektron disekitar inti tidak diketahui
dengan pasti, yang diketahui hanya daerah kebolehjadian atau orbital. Dengan
demikian, ada ketidakpastian tentang letak dan kecepatan elektron tersebut. Video
model atom mekanika gelombang dapat dilihat pada link
https://youtu.be/H24h_Se76Po.

Model Atom Mekanika Kuantum

Gambar 7. Gambar Model Atom Mekanika Kuantum
Untuk menggambarkan posisi elektron dalam suatu atom berdasarkan model
atom mekanika gelombang, digunakan istilah bilangan kuantum. Ada empat jenis
bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama (n), bilangan kuantum azimuth (l),
bilangan kuantum magnetik (m), dan bilangan kuantum spin (s). Materi bilangan
kuantum akan dijelaskan pada modul selanjutnya.

LATIHAN SOAL

Kerjakan Latihan Soal berikut dengan jujur, mandiri serta penuh semangat! Berusahalah
mengerjakan secara mandiri terlebih dahulu tanpa melihat kunci jawaban. Setelah selesai
mengerjakan, cocokkan jawabanmu dengan kunci jawaban, bila jawabanmu ada yang belum
sesuai dengan kunci, bacalah kembali materi dan berusahalah mencari dari sumber lain yang
relevan. Selamat berlatih dan semangat.

1. Elektron adalah partikel bermuatan negatif yang terdapat dalam segala jenis atom.
Penemu elektron adalah ….
A. Thompson
B. Rutherford
C. Goldstein
D. Bohr
E. Maxwell

2. Di bawah ini pernyataan yang tidak sesuai dengan model atom Rurtherford adalah ….
A. jari-jari atom sekitar 10-8 cm
B. jari-jari inti sekitar 10-13 cm
C. sebagian besar atom terdiri atas ruang hampa
D. massa atom terpusat pada intinya
E. muatan atom tersebar di sekeliling inti atom

3. Berikut ini kelemahan teori atom Niels Bohr adalah ….
A. tidak dapat menjelaskan spektra unsur polielektron
B. bertentangan dengan hukum Fsika klasik (Maxwell)
C. tidak dapat menentukan posisi elektron dengan pasti
D. bertentangan dengan teori atom Dalton bahwa atom-atom suatu unsur khas
E. tidak dapat menentukan perubahan energi perpindahan elektron dalam atom

4. Pernyataan yang benar mengenai teori atom Bohr adalah ….
A. Bohr menyatakan bahwa elektron bergerak menurut lintasan lingkaran
B. Bohr menerima bahwa elektron dalam lintasannya akan kehilangan energi
C. Bohr menentang bahwa elektron dalam lintasannya mempunyai energi tertentu dan
tetap selama dalam lintasan
D. Bohr menolak anggapan bahwa elektron dapat berpindah dari lintasan yang
energinya lebih tinggi ke lintasan yang energinya lebih rendah atau sebaliknya
E. Bohr menyatakan bahwa elektron dapat berpindah dari lintasan yang energinya lebih
tinggi ke lintasan yang energinya lebih rendah dengan menyerap energi

5. Partikel yang ditemukan pada percobaan Goldstein adalah ….
A. partikel bermuatan positif
B. partikel bermuatan negatif
C. partikel tidak bermuatan
D. partikel inti atom
E. partikel hampa

6. Model atom Thompson mengembangkan gagasan tentang ….
A. partikel materi, sifat listrik materi, dan pemancaran energi
B. inti atom
C. sifat listrik materi
D. tingkat energi dalam atom
E. pemancaran energi

7. Suatu bukti bahwa sinar katode merupakan radiasi partikel ialah pada percobaan
“tabung pengawa muatan” terjadi peristiwa ….
A. dalam medan magnit listrik, sinar dibelokkan arahnya
B. kincir dalam tabung itu dapat berputar
C. sinar katode bergerak menuju anode
D. tabung yang berpendar
E. tabung yang bergetar

8. Bagian terkecil dari suatu unsur yang masih memiliki sifat yang sama dengan unsurnya
disebut dengan atom, istilah atom pertama kali dikemukakan oleh ….
A. Neils Bohr
B. J.J Thompson
C. Democritus
D. Leokippos
E. Dalton

9. Kulit-kulit atom bukan merupakan kedudukan yang pasti dari suatu elektron, melainkan
hanya suatu kebolehjadian ditemukannya elektron. Pernyataan ini dikemukakan oleh ….
A. Wernerg Heisenberg
B. Niels Bohr
C. Ernest Rutherford
D. J.J Thompson
E. Goldstein

10. Perbedaan model atom Bohr dengan model atom Rutherford terletak pada ….
A. jumlah proton dan jumlah elektron
B. massa atom yang terpusat pada inti atom
C. muatan proton yang sama dengan muatan elektron
D. keberadaan elektron pada tingkat-tingkat energi tertentu saat mengelilingi inti atom
E. keberadaan proton dan neutron dalam inti atom serta elektron mengelilingi inti atom

KUNCI JAWABAN

1. A
2. E
3. A
4. A
5. A
6. C
7. B
8. C
9. A
10. D

Kalian bisa berlatih dengan LKPD (Lembar Kerja Peserta Didik) dalam
bentuk e-LKPD untuk menambah pengalaman kalian. Kalian bisa
mempelajarinya dimanapun dan kapanpun memakai smartphone
kalian. Berikut ini adalah link untuk mengakses e-LKPD materi
Perkembangan Teori Atom:

https://www.liveworksheets.com/kn3207551db

atau scan barcode ini:

DAFTAR PUSTAKA

Myranthika, Fadillah Okty. 2020. Modul Pembelajaran SMA Perkembangan Model
Atom Kelas X. Jakarta: Kemdikbud.

Jespersen, N. D., Brady, J. E. and Hyslop, A., 2012. Chemistry the Molecular Nature of
Matter, 6th edition. New York: John Wiley and Sons, Inc

Petrucci, R.H., Herring, F.G., Madura J.D., & Bissonnette, C. 2017. General Chemistry
Principles and Modern Applications. Eleventh Edition. Toronto: Pearson Canada
Inc.

Silberberg, M.S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change 5th
Edition. Second Edition. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Sudarmo, Unggul. 2014. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok Peminatan
Matematika dan Ilmu Alam. Surakarta: Erlangga.

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung: ITB.
https://youtu.be/3jPwIkj4V2E
https://youtu.be/FY_hoesHuxs
https://youtu.be/H24h_Se76Po
Diakses pada tangga 18 September 2022.