View
40
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
STRUKTUR ATOM
Model atom ThomsonPercobaan Geiger & MarsdenModel atom RutherfordSpektral atomModel atom BohrEksitasi atom
Elektron
--
--
-
-
-
-- --
Materi bermuatan positip
MODEL ATOM THOMSON
Unsur-unsur kimia terdiri dari atom-atom
J.J. Thomson menemukan elektron
Di dalam atom terdapat elektron Atom netral, di dalam atom harus
ada yang bermuatan positip J.J. Thomson (1898) Atom terdiri dari materi
bermuatan positip yang dikelilingi oleh elektron-elektron, seperti fruitcake.
Kue onde-onde
Cara langsung untuk mengetahui apa isi fruitcake, masukkan jari tangan ke dalamnya, sebagai probe
Ernest Rutherford mengusulkan menggunakan partikel alpha sebagai probe
Partikel alpha = inti Helium bermuatan + 2e Massa partikel alpha = 8000 massa elektron Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911)
menggunakan partikel alpha cepat (2x107 m/s) Hamburan partikel alpha akibat tumbukan
dengan lapisan tipis emas diamati dan diukur
PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN
Microscope
Radioactive substance
Lead collimatorAlpha particles
Zinc sulfide screen
Thin gold foil
99,86 %
PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN
Neutron
Elektron
+
---
-
-
-
MODEL ATOM RUTHERFORD
Sebagian besar atom adalah ruang kosong
Di dalam atom terdapat inti atom (neutron) yang bermuatan positip
Hampir semua massa atom terkonsentrasi di dalam inti atom
Elektron-elektron berada jauh dari inti atom
Rutherford dianggap sebagai penemu neutron
Elektron-elektron bergerak seperti planet-planet mengelilingi matahari
Formula hamburan Rutherford
)2/(sin)KE(r)8(
entZN)(N
4222o
42i
N() = Jumlah total partikel alpha per satuan luas yang sampai di screen dengan sudut hamburan
Ni = Jumlah total partikel alpha yang sampai di screen
n = Jumlah atom persatuan volume di dalam foil
t = Tebal foil
Z = Nomor atom dari foil
KE = Energi kinetik patikel alpha
R = Jarak screen dari foil
Ukuran inti atom
Inti atomr
R
Partikel alpha
KE
PE
R
Ze2
4
1PEKE
2
o
KE4
Ze2R
o
2
J10x2,1MeV7,7KE 12alpha
mZ10x8,3
10x2,1
Z)10x6,1)(10x9(2R
16
12
2199
r10m10x4R79Z 414CuCu
Atom hidrogen
Proton Elektron
vr
Fe
Fc
r
mvF
2
c 2
2
oe r
e
4
1F
mr4
evFF
o
ec
r8
emv
2
1KE
o
22
r4
ePE
o
2
r8
ePEKEE
o
2
Energi total atom hidrogen
Kecepatan elektron
Contoh Soal 3.1
Dari percobaan-percobaan diperoleh bahwa diperlukan energi sebesar 13,6 eV untuk memisahkan atom hidrogen menjadi sebuah proton dan sebuah elektron. Ini berarti bahwa energi total atom hidrogen adalah E = - 13,6 eV. Tentukan kecepatan dan jari-jari orbit elektron dari atom hidrogen.
J10x2,2eV6,13EE8
er 18
o
2
Jawab :
m10x3,5)10x2,2)(10x85,8(8
)10x6,1(r 11
1812
219
s/m10x2,2)10x3,5)(10x1,9)(10x9(
10x6,1
mr4
ev 6
11319
19
o
Kegagalan model atom klasik
Mekanik : Hukum Newton Listrik : Hukum Coulomb Elektromagnetik : partikel
bermuatan yang sedang bergerak akan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik
Energi berkurang, sambil berputar elektron bergerak menuju proton
Kenyataannya atom selalu stabil Fisika klasik gagal karena
menggunakan pendekatan partikel murni dan gelombang murni
SPEKTRAL ATOM
Atom dalam fasa gas diberi arus listrik Setiap atom ternyata mengemisikan gelombang-gelombang
dengan panjang gelombang tertentu (emission line spectra)
SPEKTRAL ATOM
Setiap atom juga menyerap gelombang-gelombang dengan panjang gelombang tertentu (absorption line spectra)
Panjang gelombang yang diemisikan ternyata sama dengan panjang gelombang yang diserap
Diperlukan model atom yang dapat menerangkan kestabilan atom dan adanya garis-garis spektrum
Deret Spektral Hidrogen J.J. Balmer (1885) Spektrum cahaya tampak
H = 656,3 nm
H = 486,3 nm
H = 364,6 nm
,5,4,3nn
1
2
1R
122
R = konstanta Rydberg = 0,01097 nm-1
Formula Balmer :
,4,3,2nn
1
1
1R
122
Deret Lyman (ultravoilet)
,6,5,4nn
1
3
1R
122
Deret Paschen (inframerah)
Deret Brackett (inframerah)
,7,6,5nn
1
4
1R
122
,8,7,6nn
1
5
1R
122
Deret Pfund (inframerah)
MODEL ATOM BOHR Niels Bohr (1913) Konsep gelombang materi Menggunakan pendekatan yang lain,
tetapi hasilnya sama dengan Broglie
m
r4
e
h
mv
h
mr4
ev o
o
m10x33m10x3,5r 1111
r2)10x3,5(210x33 1111
Keliling orbit elektron yang mengelilingi inti atom hidrogen (proton) ternyata sama dengan panjang gelombangnya
Terdapat analogi dengan vibrasi/gelombang pada tali/kawat
nno
non
r2m
r4
e
nh
m
r4
e
hr2n
Sebuah elektron hanya dapat mengelilingi inti atom bila lintasan orbitnya merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang Broglie-nya
,3,2,1nme
hnr
2o
22
n
Jari-jari Bohr = ao = r1 = 5,292x10-11 m
o2
n anr
n = bilangan kuantum
n = 2
n = 8
n = 4
Ground state
Tingkat Energi Atom Hidrogen
no
2
n r8
eE
2o
22
n me
hnr
,3,2,1nn
E
n
1
h8
meE
21
222o
4
n
eV6,13J10x18,2E 181
,E,E 32 Excited states
eV6,13J10x79,21E 191
eV4,3J10x43,5E 192
eV51,1J10x42,2E 193
eV85,0J10x36,1E 194
eV54,0J10x87,0E 195
0E Elektron bebas
Contoh Soal 3.2
Sebuah elektron bertumbukan dengan sebuah atom hidrogen yang sedang berada pada tinggat dasar (ground state). Bila atom hidrogen ini sekarang berada pada tingkat terekstasi (n = 3), berapa energi yang telah diberikan oleh elektron kepada atom hidrogen dalam tumbukan tersebut ?
2i
2f
12i
12f
1if n
1
n
1E
n
E
n
EEEE
Jawab :
eV6,13E,3n,1n 1fi
eV1,121
1
3
1)eV6,13(E
22
Contoh Soal 3.3
Atom-atom hidrogen pada bilangan kuantum yang sangat tinggi dapat dibuat di laboratorium dan diamati di ruang angkasa.
Jawab :
43510x29,5
10x1
a
rnnar
11
5
o
n2on
eVxeV
n
EEn
522
1 1019,7)435(
6,13
a). Tentukan bilangan kuantum dimana orbit Bohr = 0,01 mm
b). Hitung energi atom hidrogen tersebut
a).
b).
Garis-garis Spektrum
Energi awal – Energi akhir = Energi foton
hfn
1
n
1EEE
2f
2i
1fi
2i
2f
1
n
1
n
1
h
Ef
2i
2f
1
n
1
n
1
h
Ecf
2i
2f
1
n
1
n
1
ch
E1
Rm10x097,1hc8
me
ch
h8me
ch
E 1732
o
422o
4
1
Setelah mendapat energi, tingkat energi atom naik Bila tingkat energinya turun, maka tentunya atom akan
mengeluarkan (mengemisikan) energi Energi yang diemisikan atom berupa foton
,4,3,2nn
1
1
1R
122
Deret Lyman
,6,5,4nn
1
3
1R
122
Deret Paschen
Deret Brackett ,7,6,5nn
1
4
1R
122
,8,7,6nn
1
5
1R
122
Deret Pfund
1n f
Deret Balmer 2n f ,5,4,3nn
1
2
1R
122
3n f
4n f
5n f
Contoh Soal 3.4
Hitung panjang gelombang terbesar yang terdpat pada deret Balmer dari atom hidrogen (H).
Jawab :
2n f
R139,03
1
2
1R
n
1
n
1R
1222
i2f
Deret Balmer : 3nH i
nm656)10x097,1(139,0
1
R139,0
17
E = 0
Lyman series Balmer series Paschen series Brackett seriesn = 1
n = 2
n = 3
n = 4
n = 5n = 6n =
Series limit
EKSITASI ATOM Atom akan mampu meradiasikan energi bila berada dalam
keadaan tereksitasi Mekanisme 1: Tumbukan dengan partikel lain Atom akan menyerap sebagian energi kinetik dari partikel
yang menumbuknya Atom akan kembali kekeadaan semula dengan
mengemisikan satu atau lebih foton dalam waktu singkat (10-8s)
Mekanisme 2 : Interaksi dengan cahaya pada panjang gelombang tertentu
Atom akan kembali kekeadaan semula sambil mengemisikan foton dengan panjang gelombang yang sama
n = 1
n = 2
n = 1
foton
Tumbukan dengan partikel lain
+
Spektrum emisi
foton,
+
Spektrum absorbsi
foton,
Interaksi dengan cahaya
Recommended