Sebelum Rutherford, model atom yang diterima luas adalah Model Atom Thomson (1897), sering disebut "plum pudding", yang menggambarkan atom sebagai bola bermuatan positif merata dengan elektron-elektron tersebar di dalamnya seperti kismis dalam puding. Model ini meramalkan bahwa partikel bermuatan yang ditembakkan ke lempeng logam tipis hanya akan mengalami defleksi kecil.
Setiap model atom mempunyai klaim berbeda tentang struktur atom. Visualisasi sebaiknya mengikuti deskripsi yang dikemukan oleh masing-masing pencetus, diupayakan tidak kurang dan tidak lebih, walaupun secara visual pasti tidak dapat memenuhinya 100%. Setidaknya ini dapat memberikan gambaran mendekati teori.
Berikut visual model atom dari model Dalton hingga mekanika quantum yang paling mutakhir. Meski demikian visual atom model Bohr tetap digunakan untuk pembelajaran di kelas. Beberapa alasan untuk ini:
John Dalton mengembangkan teori atom berdasarkan hukum-hukum dasar kimia yang telah ditemukan sebelumnya, terutama Hukum Kekekalan Massa oleh Lavoisier dan Hukum Perbandingan Tetap oleh Proust.
Dalton menggambarkan atom sebagai bola pejal yang sangat kecil, tidak dapat dibagi, tidak dapat diciptakan, dan tidak dapat dimusnahkan melalui reaksi kimia.
J. J. Thomson melakukan eksperimen tabung sinar katode dan menemukan partikel bermuatan negatif yang kemudian disebut elektron. Penemuan ini membuktikan bahwa atom dapat dibagi menjadi partikel yang lebih kecil.
Atom dianggap sebagai bola bermuatan positif yang di dalamnya tersebar elektron bermuatan negatif. Model ini sering dianalogikan sebagai "roti kismis" atau "plum pudding".
Ernest Rutherford bersama Geiger dan Marsden melakukan eksperimen hamburan partikel alfa menggunakan lempeng emas tipis. Sebagian besar partikel alfa menembus lempeng tanpa dibelokkan, tetapi sebagian kecil mengalami pembelokan besar bahkan terpental kembali.
Atom menyerupai tata surya mini, dengan inti bermuatan positif di pusat dan elektron bergerak mengelilinginya.
Niels Bohr mencoba memperbaiki kelemahan model Rutherford dengan menggabungkan konsep kuantum yang diperkenalkan Max Planck.
Elektron bergerak pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atau tingkat energi. Pada lintasan tersebut elektron tidak memancarkan energi.
Ketika elektron berpindah dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah, atom memancarkan energi dalam bentuk cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Sebaliknya, elektron menyerap energi ketika berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Perkembangan mekanika kuantum pada awal abad ke-20 oleh Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, dan ilmuwan lainnya menghasilkan model atom yang digunakan hingga saat ini.
Posisi dan momentum elektron tidak dapat diketahui secara bersamaan dengan ketelitian tak terbatas.
Persamaan ini digunakan untuk menentukan fungsi gelombang elektron yang menghasilkan informasi mengenai orbital dan energi elektron.
Keadaan suatu elektron dinyatakan dengan empat bilangan kuantum:
Catatan: Visual yang terlihat ini adalah model orbital s (n = 1; l = 0, m = 0.
| Aspek | Dalton | Thomson | Rutherford | Bohr | Kuantum |
|---|---|---|---|---|---|
| Bentuk Atom | Bola pejal | Bola positif berisi elektron | Inti dan elektron mengorbit | Elektron pada kulit tertentu | Orbital kebolehjadian |
| Keberadaan Elektron | Belum dikenal | Ada | Ada | Ada | Ada |
| Inti Atom | Tidak ada | Tidak ada | Ada | Ada | Ada |
| Ruang Kosong dalam Atom | Tidak ada | Tidak ada | Sebagian besar ada | Sebagian besar ada | Sebagian besar ada |
| Posisi Elektron | Tidak dijelaskan | Tertanam dalam muatan positif | Mengelilingi inti | Pada orbit tertentu | Dalam orbital probabilitas |
| Tingkat Energi Elektron | Tidak ada | Tidak ada | Tidak dijelaskan | Terkuantisasi | Terkuantisasi |
| Menjelaskan Spektrum Atom | Tidak | Tidak | Tidak | Ya, untuk hidrogen | Ya |
| Kesesuaian dengan Data Modern | Rendah | Rendah | Sedang | Baik untuk hidrogen | Sangat tinggi |
| Analogi Sederhana | Bola biliar | Roti kismis | Tata surya mini | Tata surya dengan lintasan tetap | Awan elektron |
Perkembangan model atom menunjukkan bahwa pemahaman manusia terhadap struktur materi terus berkembang seiring kemajuan teknologi dan eksperimen. Model Dalton memperkenalkan konsep atom sebagai partikel penyusun materi. Thomson menemukan elektron. Rutherford menemukan inti atom. Bohr memperkenalkan tingkat energi elektron yang terkuantisasi. Akhirnya, model atom kuantum menjelaskan perilaku elektron secara lebih akurat melalui konsep orbital dan probabilitas.
Model atom kuantum merupakan model yang digunakan dalam kimia modern karena mampu menjelaskan struktur atom, konfigurasi elektron, sifat periodik unsur, ikatan kimia, serta berbagai fenomena mikroskopis lainnya dengan tingkat ketelitian yang tinggi.
