Struktur Atom (Elektron, Proton dan Neutron)

Perkembangan teori atom sebelumnya oleh para ilmuan mulai dari John Dalton, J.J Thomson, Ernest Rutherford, Bohr hingga teori atom modern telah memunculkan berbagai pendapat yang diperkuat dengan dilakukannya percobaan atau eksperimen untuk mendukung penjelasan terkait atom. Teori atom oleh para ilmuan ini memiliki kekurangan dan kelebihan yang saling berikatan satu sama lain. Setelah muncul berbagai pendapat oleh para ilmuan terkait perkembangan teori atom maka saat ini pendapat tersebut lebih dimatangkan karena banyak yang mengatakan bahwa atom merupakan bagian yang sangat kecil sehingga tidak dapat di bagi lagi namun, pada kenyataannya pendapat tersebut dipatahkan oleh seluruh teori atom yang disampaikan oleh para ilmuan,  bahwa suatu atom sebagai dasar dari semua materi yang terdiri dari inti atom yang meliputi proton (partikel penyusun atom yang bermuatan positif) dan neutron (tidak bermuatan atau netral) serta adanya awan elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti atom. Sehingga, saat ini muncul pembahasan lebih lanjut terkait struktur atom. Struktur atom merupakan sesuatu yang dijadikan sebagai dasar materi yang terdiri dari inti atom yang berada di dalamnya dan elektron yang mengelilinginya.

Pada tahun 1896, J. J Thomson melengkapi teori atom sebelumnya dengan memperkuat hasil temuannya dan berhasil menjelaskan bentuk dari atom itu sendiri. Beliau melakukan sebuah percobaan menggunakan tabung crookes atau biasa disebut dengan tabung sinar katode. Sinar katode ini dipancarkan oleh katode di dalam vakum atau tabung hampa yang dapat dilewati oleh arus listrik yang nantinya sinar ini akan dibelokkan oleh medan listrik sehingga tampak aliran yang berkilau di arah kutub positif. Dari percobaan yang Thomson lakukan dapat disimpulkan bahwa hal tersebut diibaratkan sebagai bola pejal yang bermuatan positif dan ada beberapa partikel bermuatan negatif yang disebut sebagai elektron. Elektron-elektron inilah yang tersebar secara menyeluruh sehingga diumpamakan sebagai roti kismis. Temuan oleh Thomson dikenal sebagai dalil yang memuat atom sebagai bola bermuatan positif sedangkan elektronnya bermuatan negatif yang terletak mengelilingi inti atom. Selain itu, beliau juga mengatakan ada sebuah atom yang memiliki muatan netral. Hal ini dikarenakan atom tersebut memiliki muatan positif dan negatif dalam besaran yang sama. Pendapat dan percobaan yang telah dilakukan Thomson dapat dihasilkan temuan baru tentang adanya partikel yang bermuatan negatif hingga saat ini dikenal sebagai elektron. Pada masa ini sebagai awal munculnya perkembangan struktur atom lebih lanjut.

Dibalik penemuan luar biasa tentang elektron yang telah disampaikan oleh Thomson namun, teori tersebut juga memiliki kekurangan karena tidak mampu menjelaskan susunan muatan yang terdapat dalam atom. Sehingga, teori ini berkembang pesat seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan kimia yang lebih kompleks dan memunculkan berbagai gagasan pikiran oleh para ahli. Banyak para ahli yang menduga-duga tentang susunan muatan dalam atom tersebut. Akhirnya, penemuan inti atom pertama kali di bahas dan ditemukan oleh seorang ilmuan bernama Ernest Rutherford pada tahun 1911.  Ernest Rutherford mengetahui adanya inti atom setelah melakukan percobaan dengan menembakkan sinar alfa pada lempeng logam tipis. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diperoleh konsep atom yaitu sebagai bola yang berongga atau ruang hampa, terdiri atas inti atom yang bermuatan positif  (+) dan adanya elektron bermuatan negatif  (-) yang mengelilingi atom. Percobaan menggunakan lempeng logam tipis mendapatkan sekitar satu partikel alfa yang mampu dibelokkan oleh lempeng logam. Adanya pembelokan ini menunjukkan keberadaan inti atom yang sangat kecil bermuatan positif. Dapat diamati dari percobaan yang telah dilakukan oleh Rutherford menghasilkan adanya sebagian besar partikel alfa yang diteruskan tetapi ada sebagian yang dihamburkan dan juga dipantulkan. Kelemahan teori atom oleh Thomson berhasil disempurnakan oleh Rutherford yang menghasilkan bahwa atom memiliki tiga partikel sub atom yang terdiri atas proton, neutron dan elektron. Proton adalah partikel yang bermuatan positif dan juga neutron partikel yang tidak bermuatan atau netral berada pada inti atom yang memiliki massa atom telah berpusat pada inti atom. Selanjutnya, adanya elektron mampu bermuatan negatif dan dapat bergerak mengelilingi inti atom. Letak inti atom hampir memenuhi seluruh ruang yang ada di sekitar inti atom. Kemudian, atom tidak bermuatan disebabkan karena jumlah antara proton dan juga elektron di dalam atom adalah sama. Teori ini memiliki kelebihan yaitu mampu menjelaskan peristiwa penghamburan partikel alfa () dan juga bisa mengungkapkan letaknya inti atom. 

Berdasarkan hal tersebut  dapat disimpulkan bahwa atom terdiri dari proton, neutron dan elektron yang tidak dapat dipisahkan. Tidak hanya itu saja, pada tahun 1913 Henry Moseley mengamati peristiwa panjang gelombang pada sinar X ternyata bervariasi sesuai dengan bahan yang digunakan. Dari penemuan tersebut Moseley menyadari bahwa setiap unsur ditetapkan dengan bilangan bulat yang disebut sebagai nomor atom. Nomor atom merupakan jumlah banyaknya proton yang ditemukan di dalam inti atom. Selanjutnya, hasil penelitian  Rutherford mengembangkan satuan dasar muatan positif yang disebut sebagai proton yang diperoleh dari lintasan partikel alfa di udara. Selain itu, ia juga mengatakan bahwa inti atom mengandung sejumlah proton yang sama dengan nomor atom dan partikel tersebut bersifat netral sehingga disebut neutron yang harus sesuai dengan massa atomnya. Hasil temuan J.J Thomson dan Rutherford kembali diperkuat oleh seorang ilmuan bernama James Chadwick pada tahun 1930 yang mengungkap dan membuktikan tentang keberadaan neutron melalui eksperimen bom berilium dengan unsur boron dan juga partikel dan memang sudah teruji jika atom memiliki elektron, proton dan juga neutron.

Di tahun 1886 seorang ilmuan bernama Eugen Goldstein merancang serangkaian percobaan untuk mendeteksi adanya temuan partikel baru yang disebut sebagai sinar kanal atau sinar yang positif. Hasil pengamatan yang dilakukan mampu menerangkan temuan J.J Thomson dengan model plum pudding yang digunakan. Adanya sinar kanal ini menyebabkan seluruh atom terdiri dari satuan dasar yang bermuatan positif seperti contohnya pada atom H memiliki muatan positif sebanyak satu sedangkan atom yang lainnya memiliki muatan positif lebih dari satu, hal inilah yang disebut sebagai proton. Kemudian, James Chadwick melakukan percobaan dengan menembakkan partikel dengan berilium hal yang tidak terduga terjadi ternyata adanya partikel dengan massa yang sama dan juga muatannya dilepas hal ini disebut sebagai neutron. Adapun ketiga sub atom tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Proton sebagai partikel yang bermuatan positif dan memiliki massa proton 1,6 x 10-19 C tidak dapat berpindah-pindah posisi, elektron sebagai partikel bermuatan negatif dengan lambang (e-) dan dapat berpindah-pindah. Elektron juga memiliki masa 1/1836 dari masa proton sedangkan neutron sebagai partikel yang tidak bermuatan atau bersifat netral memiliki massa yang lebih berat daripada neutron yaitu sebesar 940 MeV/e-  dan dapat berpindah tempat.