Gagasan konsepsi atomistik tentang materi berasal dari spekulasi para filsuf Yunani kuno, tetapi perumusannya atas dasar ilmiah dikaitkan dengan ahli kimia dan fisikawan Inggris John Dalton.
Selama Abad Pertengahan dan Renaisans, kebenaran yang diterima secara umum adalah kebenaran Aristoteles dan para filsuf Stoa yang berpendapat bahwa materi itu berkesinambungan.
Dengan perkembangan ilmu kimia, pada paruh kedua abad ke-18, fakta-fakta terkumpul, untuk dijelaskan, diperlukan teori tentang susunan materi.
Sekitar tahun 1785, Antoine Laurent de Lavoisier, menunjukkan bahwa tidak ada perubahan massa dalam reaksi kimia dan massa produk sama dengan jumlah massa zat reaktif. Lavoisier juga orang yang memperkenalkan gagasan zat unsur “titik terakhir yang dicapai analisis kimia”.
Pada tahun 1799, Joseph Louis Proust, menemukan hukum perbandingan tetap, yang menyatakan bahwa suatu zat mengandung unsur-unsur penyusunnya dalam perbandingan yang sama.
Hukum perbandingan tetap menunjukkan bahwa zat-zat yang berpartisipasi dalam suatu reaksi, melakukannya dalam jumlah yang tepat atau sel darah.
TEORI DALTON
Teori Dalton didasarkan pada postulat berikut:
- Unsur kimia terdiri dari partikel materi, atau atom, yang tidak terbagi lagi dan yang mempertahankan individualitasnya dalam transformasi kimia.
- Semua atom dari unsur yang sama adalah identik dan khususnya, memiliki massa yang sama, setiap unsur dicirikan oleh massa atomnya.
- Senyawa kimia dibentuk oleh penyatuan atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda dalam proporsi numerik yang sederhana dan ditentukan, misalnya, 1: 1, 1: 2, 2: 3.
Dengan cara ini Dalton berusaha menjelaskan hukum Lavoisier dan Proust.
Karena atom tidak mengalami perubahan selama reaksi kimia, massa suatu senyawa sama dengan jumlah massa unsur-unsurnya.
Senyawa terbentuk dari penggabungan atom-atom dengan perbandingan tertentu
Akibatnya, proporsi, berat, dari dua unsur selalu sama dalam setiap sampel senyawa.
HUKUM DALTON
Dari hipotesisnya, Dalton menyimpulkan bahwa, jika dua unsur, A dan B, dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka massa B yang bergabung dengan massa A yang sama dalam berbagai senyawa adalah dalam proporsi yang sama satu sama lain sebagai kecil. bilangan bulat.
Misalnya, oksigen dan karbon dapat membentuk dua senyawa: di salah satunya, karbon monoksida, perbandingan kedua unsur tersebut masing-masing adalah 4: 3 (massa) dan yang lainnya, karbon dioksida, adalah 8: 3 (massa).
Massa oksigen yang bereaksi dengan massa karbon yang sama dalam dua senyawa adalah 4 : 8 atau 1 : 2. Hukum ini, yang dikenal sebagai hukum perbandingan berganda atau hukum Dalton, diturunkan dari teori dan kemudian dikonfirmasi oleh pengalaman, yang merupakan prediksi pertama dan kemenangan pertama teori atom tentang materi.
Terlepas dari keberhasilannya dalam menjelaskan dan memprediksi hukum kombinasi kimia, teori Dalton tidak lengkap, karena tidak dapat menentukan berat relatif atom.
Dalton kemudian membuat, secara sewenang-wenang, asumsi paling sederhana: ketika hanya satu senyawa unsur yang diketahui, menetapkan AB untuk rumus strukturnya. Air dianggap terdiri dari atom hidrogen dan atom oksigen. Di luar sederhana, hipotesis itu tidak benar dan menghasilkan beberapa inkonsistensi dan kesulitan.
Juga studi tentang sifat-sifat kombinasi unsur-unsur gas menimbulkan masalah yang menantang teori atom. Joseph Louis Gay-Lussac menemukan pada tahun 1805 bahwa dalam reaksi unsur-unsur dalam keadaan gas, volume reaktan dan produk di bawah kondisi tekanan dan suhu yang sama, di antara mereka sendiri sebagai bilangan bulat kecil.
Misalnya, satu volume oksigen bergabung dengan dua volume hidrogen, menghasilkan dua volume uap air, di bawah kondisi tekanan dan suhu yang sama; satu volume nitrogen bereaksi dengan tiga volume hidrogen menghasilkan dua volume amonia.
Jika volume semua unsur gas, bersama dengan atomnya, digabungkan dalam proporsi bilangan bulat kecil, pasti ada hubungan sederhana antara jumlah atom dalam volume yang sama dari semua gas.
Dalton mengakui bahwa volume yang sama dari semua gas, mengalami tekanan dan suhu yang sama, mengandung jumlah atom yang sama. Tetapi kemudian, ketika satu volume oksigen bereaksi dengan dua volume hidrogen untuk membentuk dua volume uap air, setiap atom oksigen harus membelah, yang bertentangan dengan postulat atom tidak dapat dibagi dalam proses kimia.
HIPOTESIS AVOGADRO
Fisikawan Italia Amedeo Avogadro menunjukkan pada tahun 1811 bahwa kesulitan dapat diatasi dengan membedakan atom dari partikel gas yang lebih kecil, yang terakhir adalah kumpulan atom yang dia sebut molekul. Avogadro kemudian mendalilkan bahwa volume yang sama dari semua gas di bawah kondisi fisik yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama. Dalam hal ini, 2 molekul hidrogen akan bereaksi dengan 1 molekul oksigen, menghasilkan 2 molekul air.
Mengakui bahwa baik molekul hidrogen maupun molekul oksigen terdiri dari dua atom. Avogadro memecahkan, dalam terang teori atom, konflik yang ditimbulkan oleh pengalaman Gay-Lussac, ia memperoleh komposisi yang benar dari air, H2O dan beberapa zat lainnya, memungkinkan perhitungan berat atom.
Analisis rinci dari banyak reaksi mengungkapkan bahwa molekul unsur gas hidrogen, oksigen, klorin, dan nitrogen mengandung dua atom, sedangkan dalam gas inert seperti helium, neon, argon, kripton, xenon, dan radon, molekulnya monoatomik.
Hipotesis Avogadro tidak segera diterima, karena orang-orang sezamannya tidak dapat memahami kombinasi atom dari jenis yang sama.
Hampir 50 tahun kemudian, dengan karya kimiawan Italia lainnya, Stanislao Cannizzaro, ditunjukkan bahwa hipotesis Avogadro memberikan dasar rasional untuk penentuan berat atom relatif.
Pada konferensi internasional tentang berat atom, yang diadakan di Karlsruhe pada tahun 1860, gagasan Avogadro dan Cannizzaro diakui. Tanggal ini melambangkan pendirian definitif teori atom tentang materi.
Kontribusi besar kedua kimia untuk teori atom adalah konstruksi tabel unsur yang disusun dalam urutan periodisitas sifat, diucapkan oleh Dimitri Ivanovitch Mendeleev pada tahun 1869. Dengan menyusun unsur-unsur yang diketahui dalam urutan kenaikan berat atom, Mendeleev memverifikasi bahwa unsur-unsur yang mirip secara kimiawi terlihat secara berkala. Dia mampu meramalkan keberadaan enam unsur baru, yang tidak diketahui sampai saat itu, sesuai dengan tempat-tempat kosong di mejanya.
Fakta seperti itu merupakan indikasi penting dari keteraturan struktur intra-atomik dan hanya dijelaskan sepenuhnya dengan munculnya teori kuantum. Struktur atom dan komponen dasarnya tidak dapat diungkapkan oleh kimia konvensional dan dia harus menunggu penemuan baru dan metode baru terjadi di bidang fisika pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20.