Penemuan elektron berdasarkan percobaan Thomson

Pernahkah Anda memperhatikan tabung televisi (bukan televisi LED atau LCD)? Tabung yang ada pada televisi merupakan tabung sinar katode. Keberadaan elektron dapat diketahui berdasarkan percobaan sinar katode oleh Sir William Crookes. Dalam percobaannya, Crookes menggunakan alat yang disebut tabung sinar katode atau disebut juga tabung Crookes berdasarkan nama penemunya.

Berikut proses penemuan elektron yang dilakukan oleh para ilmuwan berdasarkan eksperimen yang dilakukannya. Jika tabung Crookes dihubungkan dengan sumber arus searah tegangan yang sangat tinggi maka katode akan memancarkan berkas sinar menuju anode. Sinar itu dinamakan sinar katode. Hasil eksperimen William Crookes yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode. Sinar katode tersebut diberi nama "elektron" oleh George Johnstone Stoney pada tahun 1891.

Antoine Henri Becquerel pada tahun 1896, menemukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson pada tahun 1897, melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katode. Hasil percobaan J.J. Thomson menunjukkan bahwa sinar katode dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom.

Penemuan elektron berdasarkan percobaan Thomson

Besarnya muatan dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrew  Milikan pada tahun 1908 melalui percobaan tetes minyak Milikan seperti gambar berikut.

 

Penemuan elektron berdasarkan percobaan Thomson

Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0.

KOMPAS.com – Pada masa lalu, ilmuan percaya bahwa atom adalah substansi terkecil yang menyusun segala macam materi dan tidak bisa dibagi menjadi lebih kecil lagi.

Hal tersebut kemudian dipatahkan ketika subpartikel atom seperti proton, elektron, dan neutron ditemukan.

Ketiga subpartikel tersebut merevolusi ilmu pengetahuan dan mengambangkan dunia modern manusia. Berikut adalah sejarah penemuan proton, elektron, neutron, dan juga inti atom berdasarkan sejarah:

Sejarah penemuan elektron

Teori atom yang dikemukakan John Dalton menyatakan bahwa atom adalah substansi terkecil yang tidak dapat dibagi. Hal tersebut dipecahkan oleh J.J. Thomson dengan penemuan elektronnya. Thomson melakukan penelitian menggunakan tabung sinar katoda.

Pada percobaan tersebut, Thomson menemukan bahwa sinar katoda terpengaruh oleh medan magnet dan medan listrik.

Dilansir dari Khan Academy, Thomson memperhatikan bahwa sinar katoda dibelokkan menjauhi pelat listrik yang bermuatan negatif dan menuju pelat yang bermuatan postif.

Baca juga: Gagasan Teori Atom Thomson

Hal tersebut menunjukkan sinar katoda memiliki partikel muatan negatif karena menolak muatan listrik positif, tetapi tarik-menarik dengan muatan listrik positif. Dari eksperimen tersebutlah Thomson menemukan partikel bermuatan negatif yang bernama elektron.

Selain menemukan keberadaa elektron, Thomson juga menemukan rasio massa terhadap muatan partikel sinar katoda. Ia menemukan bahwa massa elektron jauh lebih kecil dari masa atom yang dibentuknya.

Sejarah penemuan inti atom

Setelah penemuan elektron, Thomson mengemukakan teori atom. Teori Atom Thomson menyebutkan bahwa atom berisi muatan negatif yang tertanam dalam sup berupa muatan positif.

Hal ini kemudian dipatahkan oleh muridnya sendiri yaitu Ernest Ruterford dengan penemuan inti atom. Rutherfors melakukan eksperimen dengan cara menembak lapisan tipis emas dengan sinar alfa yang menghasilkan penyimpangan hamburan.

Berdasarkan situs Niles Bohr Libraru & Archives, penyimpangan luar biasa seperti itu pada jalur partikel bermuatan besar hanya dapat dicapai jika sebagian besar massa terkonsentrasi di pusat.

Rutherford menemukan bahwa massa atom terpusat di tengah atom sebagai inti yang sangat kecil. Adapun sebagian besar volume atom dibentuk oleh elektron dengan massa yang sangat kecil. Sehingga Rutherford menemukan dasar struktur atom yaitu inti positif yang dikelilingi muatan negatif.

Baca juga: Kelebihan dan Kekurangan Teori Atom Rutherford

Sejarah penemuan proton

Proton merupakan subpartikel atom berupa muatan negatif yang ditemukan oleh Eugene Goldstein pada tahun 1886. Disadur dari Lumen Learning, penemuan proton didasari oleh percobaan Goldstein menggunakan tabung Crookes (tabung sinar katoda) dengan lubang-lubang di katoda.

Goldstein memperhatikan bahwa ada sinar yang merambat berlawanan arah dengan sinar katoda.

Sinar tersebut ia nama dengan sinar kanal. Ia memperhatikan bahwa sinar tersebut bergerak ke arah katoda, yang berarti sinar tersebut mengandung muatan positif yang sekarang kita kenal sebagai proton.

Sejarah penemuan neutron

Setelah penelitian Rutherford yang menemukan inti atom, dunia memercayai bahwa inti atom terdiri proton. Rutherford memperkirakan keberadaan partikel netral dalam atom, namun belum bisa membuktikannya.

Penelitian tentang partikel netral ini kemudian dilanjutkan oleh fisikawan asal Inggris bernama Sir James Chadwick.

Dikutip dari Chemistry LibreTexts, Chadwick memborbardir atom hidrogen dalam paraffin dengan emisi berilium, helium, nitrogen, dan elemen lainnya sebagai target dan membandingkan energi rekoil dari target yang berbeda tersebut.

Baca juga: Partikel-Partikel Penyusun Atom: Proton, Elektron, Neutron

Chadwick menemukan bahwa emisi berilium mengandung partikel bermuatan netral dan memiliki massa yang hampir sama dengan proton. Partikel tersebut Chadwick namakan sebagai neutron. Atas penemuannya, Chadwick diberikan hadiah nobel Fisika pada tahun 1935.

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Joseph John Thomson merupakan ilmuwan yang melalui penelitiannya bisa menemukan elektron. berikut adalah ulasan tentang penemuan elektron yang mudah-mudahan bisa menambah pembendaharaan wawasan kita semua selamat menyimak! Elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897.

Penemuan elektron diawali dengan ditemukannya tabung katode oleh William Crookes. Kemudian J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode ini dan dapat dipastikan bahwa sinar katode ini merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan di antara katode dan anode.

 
Penemuan elektron berdasarkan percobaan Thomson
Tabung sinar katode

Sifat sinar katode, antara lain:

  1. merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode;
  2. merupakan radiasi partikel sehingga terbukti dapat memutar baling-baling;
  3. bermuatan listrik negatif sehingga dibelokkan ke kutub listrik positif;
  4. dapat memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas.

Dari hasil percobaan tersebut, J.J. Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

J.J. Thomson berhasil menentukan perbandingan antara muatan dengan massa elektron (e/m) sebesar 1,76 × 108 C/g. Kemudian pada tahun 1909, Robert Millikan dari Universitas Chicago, berhasil menentukan besarnya muatan 1 elektron sebesar 1,6 × 10-19 C. Dengan demikian, maka harga massa 1 elektron dapat ditentukan dari harga perbandingan muatan dengan massa elektron (e/m).

Nilai e/m = 1,76 x 108 C/g, maka

Massa 1 elektron =9.11 x 10-28 g

Setelah penemuan elektron, maka model atom Dalton tidak dapat diterima lagi. Menurut J.J. Thomson, atom merupakan partikel yang bersifat netral. Karena elektron bermuatan negatif maka harus ada partikel lain yang dapat menetralkan muatan negatif tersebut yaitu partikel yang bermuatan positif. Dari penemuannya tersebut, J.J. Thomson mengemukakan teori atomnya yang dikenal dengan teori atom Thomson, yaitu:

Penemuan elektron berdasarkan percobaan Thomson

Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan di dalamnya tersebar elektron yang bermuatan negatif.

Karena tersebarnya elektron-elektron di dalam atom bagaikan kismis, sehingga disebut juga model atom roti kismis.