Laporan spektrometer atom

1

Kelas PGSBI Semester V

Laboratorium Fisika’2011

Rahmawati Theofani Diamanti

SPEKTROMETER ATOM

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengkalibrasi Spektrometer Hilger dengan spectrum neon dan spectrum

merkuri.

2. Menentukan panjang gelombang dari berbagai spectrum emisi dari berbagai

atom yang dimiliki gas dalam tabung lampu (Neon dan Merkuri)serta

menentukan transisi elektronya.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Spectrometer Hilger

2. Lampu tabung gas Neon dan Merkuri.

3. Clamp Holder

4. Kumparan Rumkorf

5. Power Suplay

6. Prisma

7. Senter

C. DASAR TEORI

Setiap atom mempunyai konfigurasi elektron tertentu. Sebagai contoh atom

sodium mempunyai 11 elektron, hal itu berarti kulit pertamanya n = 1 dan kulit

keduanya n = 2 terisi penuh oleh elektron sementara kulit ketiga n = 3 baru terisi 1

elektron.

Elektron – elektron stasioner dalam atom mempunyai tenaga tertentu yang

secara lengkap dinyatakan dengan bilangan – bilangan kuantum, yakni :

n = 1,2,3,......... ( disebut sebagai bilangan kuantum utama )

l = 0,1,2,......(n-1) ( disebut sebagai bilangan kuantum orbital )

ml = - l,(-l + 1),..... l-1, l (disebut bilangan kuantum magnetik orbital)

ms = ± s

Tenaga elektron –elektron dalam atom membentuk semacam aras – aras

tenaga, disebut sebagai aras tenaga atom, yang untuk atom – atom dengan

elektron tunggal. Menurut teori kuantum Bohr dinyatakan sebagai :

2




Dengan :

R = 1, 097 x 107 m-1 disebut sebagai tetapan Rydberg

h = 6,625 x 10-34 J.s disebut sebagai tetapan Planck

c = 3 x 108 m/s sebagai kecepatan cahaya.

Z sebagai nomor atom

Elektron –elektron dalam atom dapat berpindah dari aras tenaga (tingkatan

energi) ke aras tenaga yang lain dengan mengikuti aturan seleksi yaitu :

l =± 1 dan = 0, ± 1 ...............................(2)

Perpindahan elektron didalam atom dari satu aras tenaga ke aras tenaga yang

lebih tinggi dapat terjadi dengan menyerap energi dari luar ( dapat berupa panas,

tenaga kinetik, tenaga radiasi dll ). Sedangkan perpindahan elektron ke aras yang

lebih rendah pada umumnya disertai dengan pancaran tenaga radiasi. Radiasi

gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh elektron yang berpindah dari

aras tenaga ( yang memiliki bilangan kuantum utama n ) kearas tenaga dengan

bilangan kuantum m < n mempunyai bilangan gelombang yang dapat dinyatakan

dengan persamaan :

Dimana :

λ = panjang gelombang radiasi

Dengan adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan karena transisi

elektron – elektron dalam atomm muncullah spektrum sebagai pancaran / emisi

dalam atom, yang dapat member informasi mengenai adanya kuantitasi dan aras –

aras tenaga elektron dalam atom.

Dalam hal spektrum pancaran atom terletak pada daerah cahaya tampak

memudahkan dilakukan pengamatan dan pengukuran – pengukuran panjang

gelombangnya. Panjang gelombang spektrum sebagai panjang gelombang atom

dapat diukur dengan menggunakan Spektrometer Higler, yang sudah dilengkapi

dengan skala panjang gelombang.

Atau dapat juga menggunakan spektrometer yang baru dilengkapi dengan skala

sudut dalam orde menit.

3




Dengan menggunakan spektrum Mercuri, yang panjang gelombangnya sudah

diketahui dari pustaka :

λ merah = 6907 Å λ hijau 1 = 5460,6 Å λ ungu = 4046,6 Å

λ kuning 1= 5789,7Å λ hijau 2 = 4916 Å

λ kuning 2= 5769 Å λ biru = 4358,4 Å

untuk atom – atom kompleks tetapan Rydberg telah memasukkan korelasi pada

bilangan kuantum utama dalam rumus Bohr sehingga rumus (3) berubah menjadi :

Dimana a dan b adalah penyimpangan dari bilangan bulat n dan m, disebut cacat

kuantum.

D. JALANNYA PERCOBAAN

1. Spectrometer diatur agar pada lensa mata gari silang Nampak jelas dengan

cara mengarahkan teropong pada kolimator juga kearag lampu Merkuri atau

lampu Neon (dalam suatu posisi lurus)

2. Atur juga lensa okulernya agar benda yang diamati jelas kelihatan .

3. Atur kolimator agar cahaya dari sumber tampak tajam dengan menyetel lebar

celah pada kolimator setipis mungkin.

4. Letakan prisma dimeja Spektrometer dengan posisi samping prisma yang

bening terarah ketengah-tengah lensa objektif pada kolimator.

5. Kemudian tarik kesamping teropong sambil diamati lensa terjadinya spectrum.

6. Sambil mengamati lewat lensa pada teropong sambil diamati lewat lensa

matanya terjadinya Spektrum yang teramati bergerak searah putaran prisma

dan putar lagi sampai arah putar spectrum membalik.carilah posisi titik balik

putaran spectrum.(sebagai sudut deviasi sudut minimum spectrum).

7. Dengan meletakan garis silang dalam lensa mata pada posisi tiap garis

spectrum warna maka ukur berapa sudut yang dibentuk tiap garis warna

spectrum tersebut.

8. Ganti lampu merkuri dengan lampu gas Neon kemudian lakukan langkah 4 – 7.

9. Setiap pengukuran sudut deviasi.

4




E. HASIL PENGAMATAN

Untuk Gas Neon (He)

Sudut Pelurus spectrometer

Kanan ;

Kiri :

Percobaan 1

SPEKTRUM

GARIS SUDUT KANAN SUDUT KIRI

Merah 21808’ 3805’

Jingga 218019’ 38023’

Kuning 217024’ 38020’

Hijau 21705’ 38022’

Percobaan 2

SPEKTRUM


Merah 217014’ 37013’

Jingga 217,5016’ 37028’

Kuning 21703’ 36,5015’

Hijau 21605’ 36023’

5




Untuk gas Merkuri (Hg)

Sudut pelurus spectrometer:

Kanan : 191o30’

Kiri :

Percobaan 1

SPEKTRUM


Jingga 13906’ 319023’

Hijau 139,5022’ 319013’

Biru 14108’ 321026’

Ungu 14200’ 322015’

Percobaan 2

SPEKTRUM


Jingga 139024’ 319013’

Hijau 139017’ 31907’

Biru 141011’ 32101’

Ungu 14209’ 32205’

6




F. PENGOLAHAN DATA

Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas Neon

(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius

sebelah/posisi kiri)

NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer

Percobaan 1(Sudut awal)

Merah : 860 6’- 3805’ = 4801’ = 48,0170

Jingga : 860 6’- 38023’ = 47,

Kuning : 860 6’- 38020’ = 47,80

Hijau : 860 6’- 38022’ = 47,740

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 860 6’- 37013’ = 48,

Jingga : 860 6’- 37028’ = 48,

Kuning : 860 6’- 36,5015’ = 49,350

Hijau : 860 6’- 36023’ = 49,720

Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal

Merah : 48, - 48,0170 = 0,8630

Jingga : 48, - 47, = 0,920

Kuning : 49,350 - 47,80 = 1,550

Hijau : 49,720 - 47,740 = 1,980


sebelah/posisi kanan)

NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer

Percobaan 1(Sudut awal)

Merah : 2670 - 21808’ = 4908’ = 49,130

Jingga : 2670 - 218019’ = 49019’=

Kuning : 2670 - 217024’ = 50024’= 50,40

Hijau : 2670 - 21705’ = 5005’ = 50,0830

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 2670 - 217014’ = 50014’ = 50,230

Jingga : 2670- 217,5016’ = 49,5016’ = 49,760

7




Kuning : 2670- 21703’ = 5003’ = 50,050

Hijau : 2670- 21605’ = 5105’ = 51,0830


Merah : 50,230 - 49,130 = 1,10

Jingga : 49,760- = 0,440

Kuning : 50,050- 50,40 = -0,350

Hijau : 51,0830- 50,0830 = 10

Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Neon

Merah :

Jingga :

Kuning :

Hijau : =

Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas merkuri (Hg)


sebelah/posisi kiri)

Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer

Percobaan 1 (sudut awal)

Jingga : 270022’ - 319023’ = -49,010

Hijau : 270022’- 319013’ = -48,850

Biru : 270022’- 321026’ = -51,070

Ungu : 270022’- 322015’ = -51,890

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 270022’- 319013’ = -48,8560

Hijau : 270022’- 31907’ = -48,750

Biru : 270022’- 32101’ = -50,650

Ungu : 270022’- 32205’ = -51,7230


Jingga : -48,8560– (-49,010) = 0,1540

8




Hijau : -48,750 – (-48,850) = 0,10

Biru : -50,650 – (-51,070) = 0,420

Ungu : -51,7230 – (-51,890)= 0,1670


sebelah/posisi kanan)

Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer

Percobaan 1 (sudut awal)

Jingga : 191030’ - 13906’ = 52024’ =52,40

Hijau : 191030’- 139,5022’ = 51,508’ =51,630

Biru : 191030’- 14108’ = 50022’ =50,360

Ungu : 191030’- 14200’ = 49030’ =49,50

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 191030’- 139024’ = 5206’ = 52,10

Hijau : 191030’- 139017’ = 52013’ = 52,210

Biru : 191030’- 141011’ = 50019’ =50,310

Ungu : 191030’- 14209’ = 49011’ = 49,180


Jingga : 52, – 52,40 = -0,30

Hijau : 52, - 51, = 0,580

Biru : 50, - 50, = -0.050

Ungu : 49, - 49 = -0,320

Untuk Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Hg (Merkuri)

( )

Jingga :

Kuning :

Biru :

9




Ungu :

Setelah diperoleh deviasi minimum dari tiap garis spektrum maka akan di peroleh tujuan

percobaan yaitu untuk mengkalibrasi spektrometer hilger dengan spektrum atom, dilakukan

dengan memasukkan data deviasi minimum dan panjang gelombang dengan

menggunakan gas Mercuri (terdapat pada tabel) untuk menentukan panjang gelombang

dari berbagai spektrum didalam tabung lampu Neon.

Dengan menggunakan spektrum Mercuri, yang panjang gelombangnya sudah

diketahui dari pustaka :

λ jingga = 578,7 Å λ ungu = 4046,6 Å

λ hijau = 5460,6Å λ biru= 4358,4 Å

Dengan menggunakan kertas milimeter blok. Data deviasi minimum dan panjang

gelombang spektrum mercuri dimasukkan ke koordinat Cartesian (ordinat dan absis). Pada

sumbu x ( panjang gelombang ), sumbu y ( sudut deviasi minimum).

Pada pengolahan data ini menggunakan data deviasi minimum yang dirata – ratakan dari

hasil pengukuran deviasi pada nonius kiri dan kanan. Pada kertas millimeter blog

menggunakan perbandingan skala 1:80.

Setelah diperoleh grafik panjang gelombang spektrum Merkuri dam deviasi minimum,

kemudian masukkan deviasi minimum masing – masing warna spektrum Neon pada bidang

koordinat diatas, tarik garis dari titik tersebut sampai berpotongan dengan kurva panjang

gelombang spektrum Mercuri, selanjutnya dari perpotongan tersebut tarik garis searah

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

5789.7 5460.6 4358.4 4046.6

Deviasi minimum dan panjang

gelombang spektrum mercuri

X=panjang

gelombang

(Amstrong)

10




sumbu y, plotkan titik tersebut pada sumbu x. Itulah panjang gelombang spektrum Neon

untuk masing – masing garis spektrum.

Grafik

Dari hasil hasil kalibrasi tersebut diperoleh Panjang Gelombang Spektrum Neon yaitu:

λ Merah = 4600 Å

λ jingga = 4310 Å λ hijau = 4200 Å

λ kuning = 4140 Å

G. Kesimpulan

Dari pengamatan yang diperoleh dapat ditentukan panjang gelombang spektrum Merkuri

dan Neon. Pengolahan data dilakukan dengan mengkalibrasi spektrometer atom yang

digunakan dengan spektrum Mercuri seperti yang ada pada tabel. Dari pengamatan dengan

menggunakan gas mercuri diperoleh 4 spektrum warna dengan panjang gelombang terbesar

pada spectrum hijau dan panjang gelombang terkecilnya spectrum jingga. Sedangkan saat

menggunakan gas neon, spectrum warna yang terbentuk ada sekitar 4 garis spectrum dengan

beberapa garis spectrum warna berbeda dan dengan panjang gelombang terbesarnya pada

spectrum garis warna merah dan panjang gelombang terkecil pada spectrum warna kuning.

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

4600 4310 4140 4200

Deviasi minimum dan panjang

gelombang spektrum Neon

X=panjang

gelombang

(Amstrong)

Documents

Laporan spektrometer atom