Se
11
TEORI ATOM A.
B.
TEORI ATOM DALTON 1.
Atom adalah bagian terkecil suatu unsur yang tidak dapat dibagi lagi.
2.
Atom suatu unsur serupa semuanya, dan tak dapat berubah menjadi atom unsur lain.
3.
Dua atom atau lebih dari unsur berlainan dapat membentuk suatu molekul, contohnya H2O.
TEORI ATOM THOMSON Menurut Thomson, atom berbentuk bulat padat dan memiliki muatan negatif yang tersebar merata dan dinetralkan oleh muatan positif. Model atom ini dikenal dengan istilah model “Roti Kismis”. proton
elektron
Dengan: Massa elektron
= 9,1 × 10-31 kg
Massa proton
= 1,67 × 10-27 kg
Muatan elektron
= 1,6 × 10-19 C
1
GAN
FISIKA
BUN
si
AS
A - K U RIKUL I IP UM GA
KEL
XI
C.
TEORI ATOM RUTHERFORD 1.
Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom akan berkumpul pada titik di tengah atom yang disebut inti atom.
2.
Inti atom dikelilingi oleh muatan negatif (elektron) pada jarak yang relatif jauh dan elektron berputar mengelilinginya. proton
elektron
Gambar di atas adalah model “Tata Surya”. Energi elektron saat mengelilingi inti dirumuskan sebagai: E=
−kq2 2r
Keterangan: k = 9 × 109 Nm2/C2 q = muatan proton dan elektron (1,6 × 10-19 C) r = jari-jari elektron (m) Kelemahan model atom ini, yaitu:
D.
1.
Elektron yang berputar mengelilingi inti atom akan memancarkan radiasi elektromagnetik secara kontinu (terus-menerus) sehingga energi elektron terus berkurang dan suatu saat akan jatuh ke inti sehingga atom tak stabil.
2.
Model ini tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen.
MODEL ATOM BOHR Teori ini berawal dari kekhawatiran Bohr akan terbentuknya “pilin” yaitu jatuhnya elektron ke inti atom karena kehilangan energi saat mengelilingi inti atom. Dengan maksud menyempurnakan model atom Rutherford, Bohr mengemukakan pentingnya postulatnya, yaitu: 1.
Elektron bergerak mengelilingi inti atom menurut lintasan tertentu (stasioner) tanpa membebaskan energi.
2
2.
Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan lainnya. Eksitasi = dari dalam keluar (menyerap energi) Transisi
= dari luar kedalam (melepas energi)
Besarnya energi: hf = EB – EA Keterangan: h = konstanta Planck (6,63 × 10-34 J/s) f
= frekuensi foton (Hz)
EA = energi pada lintasan tujuan (J) EB = energi pada lintasan asal (J) 3.
Lintasan-lintasan yang boleh ditempati elektron, yaitu lintasan-lintasan yang memiliki momentum sudut kelipatan dari: h 2π Dirumuskan sebagai: L = m ⋅ v ⋅ rn L =n
h 2π
Keterangan: L
= momentum sudut (kg.m2/s)
m = massa elektron (kg) v
= laju elektron (m/s)
rn = jari-jari lintasan ke-n n = bilangan kuantum atau kulit (n = 1, 2, 3, ....) 4.
Konsekuensi dari postulat Bohr •
Jari-jari elektron (lintasan) adalah tertentu/diskrit. Dirumuskan sebagai: rn = n2r1 Dengan: r1 = 5, 3 × 10 −11m = 0 , 53 A
•
Energi elektron pada setiap lintasan juga bersifat diskrit. Dirumuskan sebagai: En =
−13, 6 −13, 6 eV atau Eionisasi = eV n2 n2
3
Keterangan: 1 eV = 1, 6 × 10 −9 J Eionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan elektron dari orbitnya ke lintasan n = ~ (tak hingga)
E.
SPEKTRUM ATOM HIDROGEN Pancarannya bersifat diskrit yang berupa garis-garis spektrum pada daerah ultraviolet, cahaya tampak, dan infrared yang berbentuk deret. Deret
Tujuan
Asal
Berkas pancaran
Lyman
n=1
n = 2, 3, 4, ....
Ultraviolet
Balmer
n=2
n = 3, 4, 5, ....
Cahaya tampak
Paschen
n=3
n = 4, 5, 6, ....
Infrared 1
Brackett
n=4
n = 5, 6, 7, ....
Infrared 2
Pfund
n=5
n = 6, 7, 8, ....
Infrared 3
Adapun panjang gelombang spektrumnya dirumuskan sebagai: 1 1 1 = R 2 − 2 λ nA nB Keterangan: R
= tetapan Rydberg (1,09 × 107 m-1)
nA = bilangan kuantum yang dituju nB = bilangan kuantum semula/asal λ
= panjang gelombang spektrum (m)
Lyman Balmer K n=1 L n=2 M n=3
N n=4
O n=5
P n=6
4
CONTOH SOAL 1.
Berapakah panjang gelombang garis ketiga dari deret Paschen? (dalam R) Pembahasan: Diketahui: nA = 3 (bilangan kuantum yang dituju) nB = 6 (nB = 4, 5, 6, 7, ....) Ditanya: λ = ? Jawab: 1 1 1 = R 2 − 2 λ nA nB 1 1 = R 2 − 2 3 6 1 1 = R − 9 36 1 = R 12 12 λ = m R
2.
Berapa panjang gelombang terkecil dan terbesar deret Lyman? Pembahasan: Diketahui: nA = 1 nB1 = 2 nB2 = ~ Ditanya: λ1 = ? λ2 = ?
5
Jawab: •
Maksimum 1 1 1 = R 2 − 2 λ nA nB1 1 1 = R 2 − 2 1 2 1 1 3R = R − = 1 4 4 4 4 = λ= 3R 3 × 1, 097 × 107 λ = 1, 2 × 10 −7 m
•
Minimum 1 1 1 = R 2 − 2 λ nA nB2 1 1 = R 2 − 2 1 = R(1− 0 ) 1 1 λ= = R 1, 097 × 107 λ = 0 , 9 × 10 −7 m
Dengan demikian, didapatkan: λmin = 0 , 9 × 10 −7 m = 90 nm λmax = 1, 2 × 10 −7 m = 120 nm 3.
Saat transisi elektron dari kulit L ke kulit K, berapakah frekuensi foton yang dipancarkan oleh atom tersebut? Pembahasan: Diketahui:
−13, 6 = −13, 6eV 12 −13, 6 = 2 (kulit L) maka E2 = = −3, 4 eV 22
nA = 1 (kulit K) maka E1 = nB2
Ditanya: f = ....?
6
Jawab: hf = EB − E A = −3, 4 − ( −13, 6 ) eV = 10 , 2 eV = 10 , 2 ⋅1, 6 × 10 −19 = 16 , 32 × 10 −19 f= 4.
16 , 32 × 10 −19 16 , 32 × 10 −19 = = 2, 46 × 1015 Hz h 6 , 63 × 10 −34
Dalam pancaran (spektrum) atom hidrogen, perbandingan antara panjang gelombang untuk radiasi Lyman garis ke-2 dengan garis ke-3 adalah .... Pembahasan: Diketahui: nA = 1 nB = 2, 3, 4, 5, .... nB2 = 2 nB3 = 3 Ditanya: perbandingan panjang gelombang ke-2 dan ke-3? Jawab: Garis ke-2 1 1 1 = R 2 − 2 λ2 1 2 3R = 4 4R λ2 = 3 Garis ke-3 1 1 1 = R 2 − 2 λ3 1 3 8R = 9 9 λ3 = 8R
4 λ 2 3R 32 = = Jadi, perbandingan λ2 dengan λ3 adalah 9 27 λ3 8R
7
