Materi 7 dan 8 Struktur Atom

Nurun Nayiroh, M.Si

PERTEMUAN KE-7 & 8

Sub Pokok Bahasan

Model Awal dari Atom

Model Atom Rutherford

Orbit Elektron

Spektrum Atomik

Atom Bohr

PENDAHULUAN

Konsep atom telah muncul sejak filosof-filosof kuno: ARAB, YUNANI.

Struktur Materi :

Struktur kontinu : benda atau materi dapat terus dibagi sampai tak berhingga kecilnya.

Struktur diskrit : materi tersusun dari bagian terkecil yang tak terbagi lagi, disebut ATOM.

ABAD V SM →Anaxagoras, Leucippus, Democritus (ahli filsafat Yunani) mempostulatkan “semua materi tersusun dari partikel-partikel yang disebut atom” →yang artinya tak dapat dibagi lagi.

Pengertian atom secara ilmu pengetahuan baru kemudian dikemukakan oleh DALTON (1803), dan penyelidikan mengenai struktur materi dan penyusunan dasar-dasar teori atom dimulai sejak orang mengembangkan ilmu kimia.

Sifat-sifat Dasar Atom

Ukuran atom sangat kecil, jari-jarinya sekitar 0,1 nm

sehingga tidak dapat diamati dengan menggunakan

cahaya tampak (

λ≈500 nm)

Semua atom stabil

Atom tidak membelah diri secara spontan menjadi

bagian-bagian yang lebih kecil

Semua atom mengandung elektron bermuatan

negatif, namun netral.

MODEL ATOM THOMSON

Prestasi J.J. Thomson

Mencirikan elektron (Tabung sinar Katoda)

Mengukur nisbah muatan terhadap massa (e/m)

elektron) (

)

Model atom Thomson berhasil menerangkan

banyak sifat atom yang diketahui seperti:

ukuran,massa, jumlah elektron dan kenetralan

muatan elektrik

Model atom Thomson : model plum-pudding (roti kismis) karena elektron-elektronnya tersebar di seluruh atom seperti halnya kismis yang tersebar dalam kue kismis.

J.J. Thomson mengajukan suatu model atom:

“Model atomnya dipandang mengandung Z elektron yang dibenamkan dalam suatu bola bermuatan positif seragam”. Distribusi muatan positif diandaikan berbentuk bola dengan jari-jari ~ 10-10_m

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan

susunan muatan positif dan negatif dalam

bola atom tersebut.

Membuktikan adanya partikel lain yang

Baca selebihnya tentang Model Atom

Thomson di buku FISIKA MODERN (KENNETH

KRANE) Hal. 221-228

MODEL ATOM RUTHERFORD

Dari eksperimen diperoleh hasil bahwa hampir semua partikel menembus keping emas

Tetapi terjadi keistimewaan bahwa ada partikel yang dihamburkan balik diperoleh 1 partikel diantara 8.000 partikel yang dibelokkan dengan sudut > 90o

atau dalam bentuk sederhana

Sumber sinar Alpha

Lempeng Emas

Hasil eksperimen Rutherford

Sinar

alfa

Diteruskan

Dibelokkan

Dipantulkan

Asumsi Rutherford:

Partikel alpa dan inti emas

berukuran sangat kecil

Partikel alpa dan inti emas

bermuatan positif

Gaya listrik sebanding

dengan 1/r

2

_menyebabkan

partikel alpa terhambur

φ

b

P

F

½ (π−θ)

½ (π−θ)

θ θ

Proses Hamburan Rutherford

Gaya listrik yang ditimbulkan oleh inti pada

partikel alfa beraksi sepanjang vector jari-jari

antara keduanya, sehingga tidak ada torsi

pada partikel alfa, dan momentum sudut

mωr

2

_konstan.

πε

=

Karena inti diam berarti besar momentum partikel

alfa tetap :

p

₁

=p

₂

= mv

Tetapi impuls

∫

F.dt, menyebabkan perubahan vektor

momentum partikel alpa sebagai :

Perubahan Impuls sama dengan perubahan momentum, besarnya adalah:

2

Besar perubahan momentum

2

Subsitusikan persamaan ini ke dalam

persamaan integral di atas akan

menghasilkan:

Penyelesaian integral menghasilkan persamaan

hubungan antara Sudut hamburan

θ

dengan

parameter dampak b :

πε θ

=

θ

₌

πε

#

θθ: sudut hamburan pertikel alfa: sudut hamburan pertikel alfa b : parameter dampak

Rumus Hamburan Rutherford

Kajian terhadap hamburan partikel bermuatan oleh inti atom (hamburan Rutherford) dibagi menjadi 3 bagian:

1. Perhitungan fraksi partikel yang dihamburkan pada

sudut yang lebih besar dari pada θ

f_<b= f_>θ= ntπb2

2. Rumus Rutherford dan pembuktian kebenarannnya lewat percobaan

Berdasarkan hasil eksperimen tersebut, Rutherford menarik kesimpulan bahwa :

1. Atom sebagian besar tediri dari ruang hampa dengan satu inti yang bermuatan positif dan satu atau beberapa elektron yang beredar disekitar inti.

2. Atom secara keseluruhan bersifat netral, muatan positif pada inti sama besarnya dengan muatan elektron yang beredar di sekitarnya.

3. Volume inti << volume atom

4. Inti dan elektron tarik-menarik →gaya sentripetal.

5. Pada reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan. Yang mengalami perubahan ialah elektron-elektron pada kulit terluar.

d_atom≈ 1 Å = 10-8_cm

d_inti ≈1 F = 10-13_cm

Kelemahan teori atom Rutherford adalah :

Lintasan elektron tidak lagi berupa lingkaran, tetapi berupa pilin (seperti Obat Nyamuk) yang pada akhirnya elektron jatuh ke dalam inti, sehingga atom itu tidak stabil.(

Tidak dapat

menjelaskan kestabilan atom)

Bila lintasan elektron semakin menciut, periode putaran elektron menjadi semakin kecil, Frekuensi gelombang yang dipancarkan berubah pula. (

Tidak dapat menjelaskan

Baca selebihnya tentang Hamburan

Rutherford pada buku FISIKA MODERN

(KNNETH KRANE) hal.228-239 atau buku

KONSEP FISIKA MODERN (ARTHUR BEISER)

hal. 122-136

SPEKTRUM ATOM

Radiasi EM dari atom dapat dikelompokkan

menjadi:

Spektrum Kontinyu

-

Spektrum kontinyu

: radiasi yang dihasilkan oleh

atom yang tereksitasi yang terdiri dari berbagai

warna yang bersinambungan, yaitu ungu, biru, hijau,

kuning, jingga, merah.

Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar merah mempunyai foton dengan energi terkecil

.

Pada spektrum kontinyu, panjang gelombang

radiasi yang dipancarkan merentang dari

suatu nilai minimum,mungkin 0, hingga nilai

maksimum, mungkin tak terhingga.

Spektrum Garis

Spektrum diskrit atau spektrum garis

: radiasi

yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi

yang hanya terdiri dari beberapa warna garis

yang terputus putus; yaitu ungu, biru, merah.

Jika sejumlah kecil gas atau uap suatu unsur

tertentu, seperti air-raksa, natrium, atau gas neon,

diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik

dialirkan ke dalam tabung, maka hanya sehimpunan

panjang gelombang diskrit cahaya tertentu saja ang

dipancarkan oleh gas. Cahaya yang dipancarkan oleh

setiap gas berbeda-beda dan merupakan

Peralatan untuk mengamati spektrum garis

Peralatan untuk mengamati spektrum serap

Di buku Fisika Modern (Kenneth Krane)

hal.241 Gambar 6.18

Spektrum Atom Hidrogen

!

RUMUS BALMER

Deretan garis spektrum yang cocok dengan rumus Balmer disebut dengan deret Balmer

Beberapa kemudian ditemukan deret-deret yang lain; deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund.

Pola deret-deret ini serupa maka dapat

dirangkum dalam satu persamaan.

Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.

Dimana

R

adalah konstanta Rydberg yang

nilainya 1,097 × 107 _m−1

_.

Atau:

Deret Spektrum

Deret Lyman (m_{= 1) ,}

dengann_{= 2, 3, 4, …}

Deret Balmer (m_{= 2),}

dengann_{= 3, 4, 5 ….}

Deret Paschen (m= 3),

Deret Bracket (m= 4),

dengann= 5, 6, 7, ….

Deret Pfund (m= 5),

dengann=6, 7, 8 ….

Dengan demikian, setiap model atom hidrogen dapat

menerangkan keteraturan aritmatik yang menarik ini

dalam berbagai spektrum.

Ciri menarik lainnya dari panjang gelombang

spektrum hidrogen terangkum dalam

asas gabung

Ritz (Ritz combination principle)

.

Jika kita ubah

panjang gelombang spektrum pancar hidrogen ke

dalam frekuensi, kita jumpai sifat menarik berikut:

jumlah sepasang frekuensi tertentu memberikan

frekuensi lain yang juga terdapat dalam spektrum

hidrogen

.

(Deret Pfund)

Deret spektrum Pancar dan serap atom Hidrogen

Contoh soal