Perkembangan teori atom dimulai ketika seorang filsuf Yunani, Democritus mengemukakan bahwa setiap materi tersusun oleh partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut “atom”. Atom berasal dari kata a yang berarti “tidak” dan tomos yang berarti “terbagi”. Pada tahun 1803, John Dalton (1766 - 1844) melakukan percobaan dan menemukan teori mengenai atom. Teori atom Dalton mengemukakan bahwa atom adalah bagian terkecil dari suatu zat yang sudah tidak dapat dibagi-bagi lagi. Pernyataan ini dibantah oleh J.J Thomson, yang melalui percobaan sinar katoda berhasil membuktikan bahwa teori Dalton tersebut salah. Pada bab ini akan dibahas mengenai perkembangan model atom yang dikemukakan ahli-ahli fisika untuk meninjau kelemahan teori Dalton, jadi merupakan penyempurnaan teori atom sebelumnya.
A. Model Atom
Thomson menarik kesimpulan bahwa suatu model atom harus memenuhi dua hal berikut ini. Seperti yang telah diungkapkan bahwa Thomson (1856 - 1940) berhasil membuktikan bahwa teori atom Dalton salah. Melalui percobaannya, ia menemukan bahwa ada bagian dari zat yang lebih kecil dari atom, yaitu elektron. Selanjutnya, pada tahun 1904, Thomson menggambarkan model atom sebagai sebuah bola bermuatan positif dengan elektron tersebar merata ke seluruhisi atom. Model atom Thomson ini dikenal dengan istilah model atom roti kismis.
- Sebuah atom harus netral, yaitu jumlah muatan positif (proton) harus sama dengan jumlah muatan negatif (elektron).
- Sebagian besar massa atom terdapat pada muatan Positifnya
Model atom Thomson akhirnya diuji oleh Ernest Rutherford (1871 - 1937) (Gambar 2.2). Dia melakukan percobaan dengan menembakkan partikel alfa pada lempeng emas yang sangat tipis dengan ukuran 0,01 mm atau kira-kira setebal 2.000 atom. Ternyata, partikel alfa itu tidak seluruhnya menembus secara lurus, artinya beberapa di antaranya terhambur atau dibelokkan membentuk sudut antara 90 sampai 120
Apabila model atom Thomson benar, partikel alfa tersebut seharusnya melintas lurus (tidak dibelokkan). Karena massa dan energi partikel alfa jauh lebih besar daripada elektron dan proton dalam atom, sehingga lintasannya tidak terganggu oleh elektron dan proton dalam atom. Gambar 2.4 memperlihatkan percobaan yang dilakukan oleh Geiger dan Marsden (1911).
Berdasarkan percobaan tersebut, Rutherford mengemukakan suatu model atom berikut ini.
- Sebuah atom terdiri atas inti bermuatan positif yang terletak di tengah/pusat.
- Inti atom dikelilingi elektron yang dipengaruhi oleh gaya tarik-menarik, yang disebut gaya Coulomb sebesar: Jadi, elektron berputar pada lintasan tertentu, seperti perputaran planet-planet yang mengelilingi pusat tata surya.
- Atom bersifat netral, yaitu jumlah proton sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti.
- Elektron yang berputar mengelilingi inti dianggap sebagai getaran listrik yang memancarkan gelombang elektromagnetik (energi). Jika energi berkurang, maka lintasan makin kecil, tetapi elektron tersebut tidak menempel pada inti. Hal ini menunjukkan bahwa model atom Rutherford tidak dapat menjelaskan kestabilan atom.
- Jika lintasan makin kecil, periode putaran electron juga makin kecil. Frekuensi gelombang bermacam-macam, sehingga spektrum yang dipancarkan seharusnya berupa spektrum diskontinu. Pada kenyataannya, pada atom hidrogen bertentangan dengan pengamatan spektrometer tentang atom hidrogen.
Teori atom Bohr tentang atom dilandasi oleh teori atom Rutherford dan Max Planck. Dalam teori atomnya,Bohr menyatakan bahwa elektron yang mengelilingi inti atom berada pada lintasan atau orbit tertentu yang disebut orbit stabil atau orbit kuantum. Bohr mengaitkan konsep energi dengan gerak elektron dan mendasarkan teorinya pada dua postulat berikut ini.
- Elektron mengelilingi inti dengan lintasan atau orbit tertentu. Berdasarkan teori mekanika kuantum, benda yang bergerak beraturan dengan orbit tertentu tidak akan membebaskan energi jika keliling lintasannya merupakan bilangan bulat dari panjang gelombang de Broglie, dengan momentum anguler sebesar:dengan n adalah bilangan bulat (n = 1, 2, 3, .......) yang menyatakan bilangan kuantum, h adalah tetapan Planck, m adalah massa elektron, dan r adalah jari-jari lintasan.
- Elektron dapat berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi yang lain. Tingkat energi pada tiaplintasan elektron adalah berbeda-beda. Elektron yang paling dekat dengan inti (n = 1) mempunyai tingkat energi yang paling rendah.
Jika elektron berpindah ke lintasan yang lebih dekat dari inti (ke tempat energi yang rendah), akan melepaskan (memancarkan) energi foton sebesar hf. Sebaliknya, jika elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi akan menyerap energi.
Bohr beranggapan bahwa suatu elektron tunggal dengan massa m bergerak dalam lintasan orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari r, dan kecepatan v, mengelilingi inti bermuatan positif. Keadaan ini menunjukkan adanya keseimbangan antara gaya Coulomb pada persamaan (2.1) dan gaya sentripetal pada persamaan (2.2).
Sehingga diperoleh:
Dari persamaan (2.9) dan (2.10) akan diperoleh jari-jari lintasan electron berikut.
untuk n = 1 diperoleh nilai r =
5,3 × 10-9 cm = 0,53 Å yang
disebut jari-jari Bohr (Bohr radius).
Energi tiap lintasan elektron merupakan jumlah dari energi kinetik dan energi potensialnya. 
Berdasarkan nilai r pada persamaan (2.11) maka energi elektron pada persamaan (2.12) menjadi:
Sehingga diperoleh:
dengan n adalah tingkat energy.
Model atom Bohr juga memiliki kelemahan-kelemahan berikut ini.
- Lintasan elektron ternyata rumit sekali, masih terdapat beberapa suborbit yang tidak dapat dijelaskan dengan teori Bohr.
- Teori atom Bohr dapat menerangkan model atom hidrogen, tetapi tidak dapat menerangkan atomberelektron banyak karena sulit perhitungannya.
- Tidak dapat menerangkan proses ikatan kimia.
- Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom.
Tingkat energi menjelaskan mengenai energi tetap tertentu yang dapat dimiliki suatu sistem yang dijelaskan oleh mekanika kuantum, seperti yang dapat dimiliki oleh molekul, atom, elektron, atau inti. Misalnya, sebuah atom memiliki energi tetap sesuai dengan orbital tempat elektron bergerak mengelilingi inti atom. Atom ini dapat menerima suatu kuantum energi sehingga menjadi sebuah atom tereksitasi.
Eksitasi menunjukkan suatu proses yang terjadi ketika sebuah inti, elektron, atom, ion, atau molekul memperoleh energi yang memindahkannya ke suatu keadaan kuantum (keadaan tereksitasi) yang lebih tinggi dari keadaan dasarnya. Antara keadaan dasar (ground state), yaitu energy terendah yang mungkin untuk suatu sistem tertentu, dan keadaan tereksitasi pertama tidak ditemukan tingkat energy yang terijinkan (daerah terlarang).
Beberapa energi yang dilepas atau diserap electron ketika berpindah dari tingkat nA ke tingkat nB dapat ditentukan dengan persamaan (2.14) yaitu:
