Sejarah kimia
sebagian kecil partikel yang dilewatkan. Rutherford menyadari bahwa, karena beberapa partikel alfa dibelokkan atau dipantulkan, atom tersebut memiliki pusat muatan positif terkonsentrasi dengan massa yang relatif besar- Rutherford kemudian menyebut pusat positif ini sebagai "inti atom". Partikel alfa telah menumbuk pusat positif secara langsung atau melewatinya dengan jarak cukup dekat sehingga terpengaruh oleh muatan positifnya.
Oleh karena banyak partikel lainnya melewati foil emas, pusat positif harus berukuran relatif kecil dibandingkan dengan ukuran atom keseluruhan- yang berarti bahwa atom tersebut sebagian besar adalah ruang terbuka. Dari hasil penelitiannya, Rutherford mengembangkan model atom yang mirip dengan tata surya, yang dikenal dengan model atom Rutherford. Seperti planet, elektron mengorbit pusat inti atom yang seperti matahari. Untuk karyanya dalam radiasi dan inti atom, Rutherford menerima Hadiah Nobel 1908 bidang Kimia.
Pada tahun 1903, Mikhail Tsvet menemukan kromatografi, suatu teknik analisis penting. Pada tahun 1904, Hantaro Nagaoka mengusulkan sebuah model awal nuklir atom, dimana elektron mengorbit inti masif padat. Pada tahun 1905, Fritz Haber dan Carl Bosch mengembangkan proses Haber untuk membuat amonia, sebuah tonggak sejarah dalam kimia industri yang memiliki konsekuensi mendalam dalam
pertanian. Proses Haber, atau proses Haber-Bosch, menggabungkan nitrogen dan hidrogen untuk membentuk amonia dalam kuantitas industri untuk produksi pupuk dan amunisi. Produksi pangan untuk setengah populasi dunia saat ini bergantung pada metode ini untuk memproduksi pupuk. Haber, bersama dengan Max Born, mengusulkan siklus Born-Haber sebagai metode untuk mengevaluasi energi kisi suatu padatan
ionik. Haber juga telah digambarkan sebagai "bapak perang kimia" karena karyanya mengembangkan dan menyebarkan klorin dan gas beracun lainnya selama Perang Dunia I.
Pada tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan gerak Brown dengan cara yang secara definitif membuktikan teori atom. Leo Baekeland menemukan bakelit, salah satu plastik komersial pertama yang sukses. Pada tahun 1909, fisikawan Amerika Robert Andrews Millikan- yang pernah belajar di Eropa di bawah Walther Nernst dan Max Planck- mengukur muatan elektron individual dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya melalui percobaan
tetesan minyak, dimana dia mengukur muatan listrik pada tetesan kecil air (dan kemudian minyak). Studinya menetapkan bahwa muatan listrik tetesan tertentu adalah kelipatan dari nilai fundamental pastinya- muatan elektron- dan dengan demikian merupakan konfirmasi bahwa semua elektron memiliki muatan dan massa yang sama. Dimulai pada tahun 1912, dia menghabiskan beberapa tahun untuk
meneliti dan akhirnya membuktikan hubungan linier yang diusulkan Albert Einstein antara energi dan frekuensi, dan memberikan dukungan fotolistrik langsung pertama untuk konstanta Planck. Pada tahun 1923 Millikan dianugerahi Hadiah Nobel bidang Fisika.
Pada tahun 1909, S. P. L. Srensen menemukan konsep pH dan mengembangkan metode untuk mengukur keasaman. Pada tahun 1911, Antonius van den Broek mengusulkan gagasan bahwa unsur pada tabel periodik lebih tepat diatur berdasarkan muatan nuklir positif daripada berat atom. Pada tahun 1911, Konferensi Solvay pertama diadakan di Brussels, mempertemukan sebagian besar ilmuwan paling terkemuka saat
itu. Pada tahun 1912, William Henry Bragg dan William Lawrence Bragg mengusulkan hukum Bragg dan mendirikan bidang kristalografi sinar-X, alat penting untuk menjelaskan struktur kristal zat. Pada tahun 1912, Peter Debye mengembangkan konsep dipol molekul untuk menjelaskan distribusi muatan asimetris dalam beberapa molekul.
Pada tahun 1913, Niels Bohr, seorang fisikawan Denmark, memperkenalkan konsep mekanika kuantum pada struktur atom dengan mengusulkan apa yang sekarang dikenal sebagai model atom Bohr, dimana elektron didefinisikan secara ketat hanya ada dalam orbit melingkar mengitari inti atom yang serupa dengan anak tangga di sebuah tangga. Model Bohr adalah model planet dimana elektron bermuatan negatif mengorbit sebuah
inti atom kecil bermuatan positif yang serupa dengan planet yang mengorbit Matahari (kecuali orbitnya tidak planar)- gaya gravitasi tata surya secara matematis mirip dengan gaya Coulomb (listrik) antara inti yang bermuatan positif dan elektron yang bermuatan negatif.
Dalam model Bohr, elektron mengorbit inti dalam orbit yang memiliki ukuran dan energi yang ditetapkan- tingkat energi dikatakan terkuantisasi, yang berarti bahwa hanya orbit dengan jari-jari tertentu yang diperbolehkan; orbit yang berada di antaranya sama sekali tidak ada. Energi orbit terkait dengan ukurannya- yaitu, energi terendah terdapat pada orbit terkecil.
Bohr juga mendalilkan bahwa radiasi elektromagnetik diserap atau dipancarkan saat elektron bergerak dari satu orbit ke orbit yang lain. Karena hanya orbit elektron tertentu yang diizinkan, emisi cahaya yang menyertai lompatan elektron dari keadaan energi tereksitasi ke keadaan dasar menghasilkan spektrum emisi yang unik untuk masing-masing unsur.
Niels Bohr juga meneliti prinsip komplementaritas, yang menyatakan bahwa sebuah elektron dapat ditafsirkan dalam dua sudut pandang yang saling eksklusif dan valid. Elektron dapat diinterpretasikan sebagai model gelombang atau partikel. Hipotesisnya adalah bahwa partikel yang masuk akan menyerang inti dan menciptakan inti senyawa yang tereksitasi. Ini membentuk dasar model tetes cairannya dan kemudian memberikan dasar teori untuk penjelasan fisi nuklir.
Pada tahun 1913, Henry Moseley, yang berkarya sesuai gagasan Van den Broek sebelumnya, memperkenalkan konsep nomor atom untuk memperbaiki kekurangan tabel periodik Mendeleev, yang didasarkan pada berat atom. Puncak karier Frederick Soddy di bidang radiokimia pada tahun 1913 dengan rumusan konsep isotopnya, yang menyatakan bahwa unsur-unsur tertentu terdapat dalam dua atau lebih bentuk
yang memiliki bobot atom yang berbeda namun tidak dapat dibedakan secara kimia. Dia dikenang karena membuktikan adanya isotop unsur radioaktif tertentu, dan juga diberi pengakuan, bersama dengan yang lain, atas ditemukannya unsur protaktinium pada tahun 1917. Pada tahun 1913, J.J. Thomson mengembangkan karya Wien dengan menunjukkan bahwa partikel subatomik bermuatan dapat dipisahkan berdasarkan rasio massa terhadap muatan, sebuah teknik yang dikenal sebagai spektrometri massa.
Ahli kimia fisik Amerika Gilbert N. Lewis meletakkan dasar teori ikatan valensi; dia berperan penting dalam mengembangkan teori ikatan berdasarkan jumlah elektron di kelopak "valensi" terluar suatu atom. Pada tahun 1902, ketika Lewis mencoba menjelaskan valensi kepada murid-muridnya, ia menggambarkan atom-atom yang dibangun dari rangkaian kubus konsentris dengan elektron
di setiap sudutnya. "Atom kubik" ini menjelaskan delapan golongan dalam tabel periodik dan merepresentasikan gagasannya bahwa ikatan kimia dibentuk oleh transferensi elektron untuk memberi masing-masing atom satu set lengkap delapan elektron terluar (sebuah "oktet").
Teori ikatan kimia Lewis terus berkembang dan, pada tahun 1916, dia menerbitkan artikel seminalnya "The Atom of the Molecule", yang menyarankan agar ikatan kimia adalah sepasang elektron yang dimiliki bersama oleh dua atom. Model Lewis menyamakan ikatan kimia klasik dengan berbagi pasangan elektron di antara dua atom yang berikatan. Lewis memperkenalkan "diagram titik elektron" dalam makalah
ini untuk melambangkan struktur elektronik atom dan molekul. Struktur ini sekarang dikenal sebagai struktur Lewis, dan dibahas di hampir setiap buku pengantar kimia.