Penemuan Proton dan Percobaannya

penemuan proton berdasarkan eksperiment yang dilakukan oleh Goldstein tahun 1897. menggunakan tabung sinar katode. Dengan cara memuariasikan katode dari rapat kerenggang. Pada saat rapat,gas dibelakang katode tetap gelap. Namun setelah renggang (diberi lubang) gas dibelakang katode menjadi berpijar.

Hal itu menunjukkan adanya sinar yang menerobos lubang katode, sehingga gas dibelakang katode menjadi berpijar (sinar itu berasal dari anode). Sinar anode yang disebut sinar positif, karena anode merupakan kutub positif.

Jika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa. Namun pada kenyataannya partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur dan atom bersifat atom itu netral. Bagaimana mungkin atom itu bersifat netral dan mempunyai massa, jika hanya ada elektron saja dalam atom?

Keberadaan partikel bermuatan positif yang dikandung oleh atom diisyaratkan oleh Eugen Goldstein (1850-1930) pada tahun 1886. Dengan ditemukannya elektron, para ilmuwan semakin yakin bahwa dalam atom pasti ada partikel bermuatan positif untuk mengimbangi muatan negatif dari elektron. Selain itu, jika seandainya partikel penyusun atom hanya elektron-elektron, maka jumlah massa elektron terlalu kecil dibandingkan terhadap massa sebutir atom.

Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik. Selanjutnya, dan gas yang berada di belakang lempeng katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukkan adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode. Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif.

Sifat sinar anode adalah:

  • merupakan radiasi partikel sehingga dapat memutar baling-baling;
  • dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negatif, jadi merupakan radiasi bermuatan positif;
  • partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung.

Hasil eksperimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melewati lubang pada katode. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogen lah yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut dengan proton. Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.

Keberadaan partikel penyusun atom yang bermuatan positif itu semakin terbukti ketika Ernest Rutherford (1871-1937), orang Selandia Baru yang pindah ke Inggris, pada tahun 1906, bersama dua orang asistennya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel di dalam atom. Percobaan mereka dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas. Mereka berhasil menghitung bahwa massa partikel bermuatan positif itu kira-kira 1.837 kali massa elektron. Kini kita menamai partikel itu proton, nama yang baru dipakai mulai tahun 1919.

Massa 1 elektron = 9,11 × 10–28 gram
Massa 1 proton = 1.837 × 9,11 × 10–28 gram = 1,673 × 10–24 gram
Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa partikel α yang ditembakkan pada lempeng logam emas yang tipis, sebagian besar diteruskan, dan ada sebagian kecil yang dibelokan bahkan ada juga beberapa di antaranya yang dipantulkan.

Hal tersebut sangat mengejutkan bagi Rutherford. Penemuan ini menyebabkan gugurnya teori atom Thomson. Partikel α yang terpantul tersebut diperkirakan telah menabrak sesuatu yang padat di dalam atom. Dengan demikian atom tersebut tidak bersifat homogen seperti digambarkan oleh Thomson. Bahkan menurut pengamatan Marsden, diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel α akan membelok dengan sudut 90o bahkan lebih.

Penemuan Proton

Berdasarkan gejala-gejala tersebut, diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:

  • Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa (α) diteruskan. Berarti, sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong.
  • Partikel yang mengalami pembelokan ialah partikel α yang mendekati inti atom. Hal tersebut disebabkan keduanya bermuatan positif.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atomnya yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif.

Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron ynag mengelilingi inti, sehingga atom bersifat netral. Rutherford juga menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi untuk mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling menolak. Dari percobaan tersebut, Rutherford dapat memperkirakan jari-jari atom kira-kira 10–8 cm dan jari-jari inti kira-kira 10–13 cm.

Penemuan Proton dengan percobaan

Penemuan elektron memotivasi E. Goldestein (1886) untuk menemukan partikel serupa yang berlawanan muatan. Ia membuat tabung sinar katoda yang katodanya diberi lubang.

Pada pengamatannya terlihat bahwa ada sinar teranh keluar dari lubang-lubang tersebut dan bergerak lurus berlawanan arah dengan gerak sinar katoda. Ternyata sinar ini terdiri atas partikel-partikel bermuatan positif, karena dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik ke arah yang berlawanan dengan arah belokan sinar katoda.

Semula sinar ini disebut sinar terusan(canal ray), karena menerobos lubang dalam katoda, tetapi kemudian oleh Thomson (1907) disebut sinar positif. Goldstein dan Wein menjelaskan bahwa terbentuknya partikel positif itu disebabkan oleh adanya tabrakan antara partikel gas dalam tabung dengan elektron berenergi besar yang bergerak dari katoda ke anoda.

Rutherford, dengan cara yang sama seperti Thomson, menentukan perbandingan muatan terhadap massa (e/m) dan menghasilkan bahwa sinar positif ini jauh lebih besar massanya dibandingkan elektron. Partikel yang paling ringan kira-kira sama beratnya dengan atom Hidrogen (H).

Perbandingan e/m dari ion Hidrogen adalah +9,63 x 10 pangkat 7 Coulomb kg -1. Ini adalah e/m terbesar yang berhasil diamati di antara ion-ion positif, sehingga diasumsikan bahwa ion Hidrogen adalah partikel dasar atom yang bermuatan positif dan disebut proton. Atom netral Hidrogen terdiri dari satu elektrom dan satu proton. Jika kita bandingkan e/m dari elektron dan proton, maka dihasilkan massa proton adalah 1836 kali lebih berat dibandingkan massa elektron.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *