Fisika Atom 197 197 membuat ulasan tentang perkembangan teori atom Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu: menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma Fisika Modern. Hasil yang harus Anda capai: Fisika Atom A. Evolusi Model Atom B. Atom Berelektron Banyak >41 @1CD9 @5B>18 =5>45>71B D5>D1>7 1D?= D?= =5BE@1;1> 2181> 41C1B @5>IECE> C5=E1 J1D I1>7 141 49 1<1= 9>9 D5D1@9 1D?= 2E;1> @1BD9;5< D5B;539< ;1B5>1 =1C98 141 @1BD9;5<@1BD9;5< CE21D?=9; *18E;18 >41 DE:E1> @1B1 9<=EG1> =5=@5<1:1B9 1D?= +>DE; =5>:1G12 @5BD1>I11> D5BC52ED >41 81BEC =5>:1G12 D5B<5298 418E<E @5BD1>I11>@5BD1>I11> 25B9;ED @1;18 >41 D18E D5>D1>7 C5B1D ?@D9; I1>7 21>I1; 497E>1;1> 41<1= 4E>91 D5<5;?=E>9;1C9 C5;1B1>7 9>9 @1;18 >41 D18E 2181> 1@1 I1>7 497E>1;1> C521719 B1>7;1 @5C1G1D E<1>71<9; 5>71> =5=@5<1:1B9 C5<E; 25<E; 1D?= @1B1 9<=EG1> 41@1D =5=?4969;1C9 E>CEB E>CEB C589>771 =5=9<9;9 C961D I1>7 4981B1@;1> '141 212 9>9 >41 1;1> =5=@5<1:1B9 5F?<EC9 =?45< 1D?= 41> 1D?= 25B5<5;DB?> 21>I1; $1D5B9 9>9 =5BE@1;1> 41C1B @5>75D18E1> E>DE; 25<1:1B 41> =5>71@<9;1C9;1> D5;>?<?79 D5>D1>7 69C9;1 =1D5B91< Bab 8 Sumber: Chemistry: Matter and Its Changes, 2003 Atom terdiri atas proton dan neutron yang terletak pada inti serta elektron yang mengorbit pada kulit.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Fisika Atom 197197
membuat ulasan tentang perkembangan teori atom
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batasberlakunya relativitas Einstein dalam paradigma Fisika Modern.
Hasil yang harus Anda capai:
Fisika Atom
A. Evolusi ModelAtom
B. Atom BerelektronBanyak
Bab
8Sumber: Chemistry: Matter and Its Changes, 2003
Atom terdiri atas proton dan neutron yang terletak pada intiserta elektron yang mengorbit pada kulit.
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII198
A. Evolusi Model Atom
1. Model Atom Demokritus
2. Model Atom Dalton
Tes Kompetensi Awal
Tokoh
John Dalton(1766–1844)
John Dalton adalah seorangilmuwan Inggris. Dia orang pertamayang mengemukakan tentang teoriatom berdasarkan hasil eksperimenyang dilakukan Joseph Proust. Daltonmenyatakan bahwa atom adalahbagian terkecil dari benda yang tidakdapat dibagi-bagi lagi.
Sumber: www.allbiographies.com
Fisika Atom 199
3. Model Atom Thomson
Tokoh
Sir J.J. Thomson(1856–1940)
Thomson adalah seorang ahli Fisikayang lahir di Checham Hill, GreaterManchester, Inggris. Dia belajar diCambridge dan meraih gelarprofesor pada 1884. Dia meraihhadiah Nobel Fisika tahun 1906.Eksperimennya yang terkenaltentang tabung sinar katode. Darieksperimennya, dia menemukannilai nisbah e/m.
Sumber: www.allbiographies.com
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII200
Gambar 8.1Percobaan Thomson
katode anode
layar fluoresensi
+
–
U
S
A
B
C
BF
v
Jika ada elektron yang bergerakdengan kecepatan v dalam suatumedan magnet B, arah gayaLorentznya mengikuti kaidah tangankanan.
Ingatlah
Fisika Atom 201
pengamatmikroskopis
minyak disemprot
lubang kecil
radiasi sinar-X
pelat negatif
tetes minyakSumber: Chemistry, 2001
Gambar 8.2Model Atom Thomson
Gambar 8.3Percobaan tetes minyak Millikan
–
–
–
–
–
–
–
muatan negatif
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII202
FS
FA
mg
Gambar 8.4Gaya berat, gaya Archimedes, dangaya stokes bekerja pada tetesanminyak pada percobaan Millikan.
Gambar 8.5Tetesan minyak berada dalam
kesetimbangan karena adanyagaya berat, gaya Archimedes, dan
gaya elektrostatis.
Felektrostatis
FA
mg
Tugas Anda 8.1Dengan menggunakan logika danpemahaman Anda tentang konsepgerak lurus, apakah Anda dapatmenduga bagaimana Millikanmengukur kecepatan (v) daritetesan minyak tersebut? Jelaskandengan alasan-alasan ilmiahmenurut pendapat Anda.
Fisika Atom 203
4. Model Atom Rutherford
sumber partikel alfa
beberapa partikelalfa dipantulkan kembali
keping tipis emas
pancaranalfa
sebagian partikelalfa dibelokkan
sebagian partikel alfamenembus keping logam
layar detektor
Gambar 8.6Percobaan Rutherford
Tokoh
Ernest Rutherford(1871–1937)
Ernest Rutherford lahir di NewZealand pada 1871. Ia mendapatbeasiswa di Universitas Cambridge,Inggris pada 1894. Di sana, ia mulaimelakukan penelitian tentang radiasielektromagnetik, tetapi kemudianperhatiannya beralih ke sinar-X danradioaktivitas. Ia menunjukkan bahwaada perbedaan tipe radioaktivitas,yang ia namakan radiasi alfa, beta, dangamma. Ia mendapat hadiah Nobeluntuk bidang kimia pada 1908. Pada1911, Rutherford menjadi seorangprofesor di Universitas Manchester, iamenemukan bahwa hampir seluruhmassa atom berkumpul di inti atom.
Sumber: Science Encyclopedia, 1998
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII204
partikel alfa
intiatom
menembus
dibelokkan
dipantulkan
5. Spektrum Atom Hidrogen
inti atom
elektron
Gambar 8.7Skema penyimpangan sinar alfa.
Gambar 8.8Model atom Rutherford
Fisika Atom 205
Keterangan:
Keterangan:
warna
frekuensi (Hz)
merah biru ungu
4 × 1014 5 × 1014 6 × 1014 7 × 1014 8 × 1014
Gambar 8.9Spektrum hidrogen pada daerahtampak
Tantanganuntuk Anda
Diskusikanlah bersama teman Anda,apakah Anda dan teman Anda dapatmenduga mengapa dalameksperimennya Rutherfordmenggunakan sinar dan lempengemas?
Tantanganuntuk Anda
Hitunglah panjang gelombangterpendek dan terpanjang untukderet Balmer, deret Lyman, deretPascha, deret Bracket, dan deretPfund.
Sumber: Konsep Fisika Modern, 1983
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII206
Contoh 8.1
6. Model Atom Bohr
Gambar 8.10Model atom Bohr (Z = 1) untuk
hidrogen
m
v
F
r
inti
elektron
+Ze
Fisika Atom 207
a. Jari-Jari Lintasan Stasioner
Tokoh
Niels Bohr(1885–1962)
Pada awal 1900-an, struktur atommenjadi lebih jelas, namun hukumFisika pada saat itu tidak dapatmenjelaskan mengapa elektrontidak cepat menghasilkan spiralmenuju inti. Niels Bohr, muridRutherford, membantu memecah-kan misteri itu dengan menunjukkanbahwa elektron-elektron hanyadiberi energi tertentu. Iamenemukan bahwa elektron-elektron yang memiliki energiterendah mengorbit paling dekat keinti, dan elektron dengan energitinggi mengorbit paling jauh. Pada1913, Niels Bohr juga menjelaskanhubungan antara materi dan cahaya.Ia menunjukkan bahwa jika elektronberpindah dari satu tingkat energike tingkat energi lainnya, elektron-elektron itu mengeluarkan ataumenyerap paket radiasi dalambentuk cahaya. Paket ini dinamakanfoton.
Sumber: Jendela Iptek, 1997
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII208
b. Energi Elektron Berdasarkan Teori Bohr
Gambar 8.11Tingkat-tingkat energi atom
hidrogen.
n
n = 4n = 3
n = 2
E = –0,8 eVE = –1,5 eV
E = –3,4 eV
n = 1 E = –13,6 eV
E = 0
Pembahasan Soal
Dalam model atom Bohr, energiyang dibutuhkan oleh elektronhidrogen untuk pindah dari orbitdengan bilangan kuantum 1 ke 3adalah ....a. 1,50 eVb. 1,90 eVc. 2,35 eVd. 12,10 eVe. 13,60 eV
UMPTN 1992Pembahasan:Energi yang dibutuhkan
E = E3 – E
1
Diketahui bahwa energi dasar = E1
= –13,6 eVMaks,
E3 = 1
2
E
n
= 2
13,6 eV
3
Jadi,
E = 13,6 eV
9 – (– 13,6 eV)
= 12,10 eV
Jawaban: d
Fisika Atom 209
Contoh 8.2 Kata Kunci• model atom Demokritus• model atom Dalton• Hukum Perbandingan Tetap• Hukum Lavoisier• model atom Thomson• tetes minyak Millikan• model atom Rutherford• model atom Bohr• jari-jari Bohr• orbit stasioner• energi elektron terkuantisasi
Tantanganuntuk Anda
Jika sebuah atom terdiri atasbeberapa atom, apakah ada gayaelektrostatik antarelektrontersebut? Kemudian, bagaimanalintasan orbit elektron tersebut?
Contoh 8.3
Contoh 8.4
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII210
B. Atom Berelektron Banyak1. Kelemahan Teori Atom Bohr
Tes Kompetensi Subbab A
Fisika Atom 211
2. Bilangan Kuantum
a. Bilangan Kuantum Utama (n)
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII212
Gambar 8.12Bentuk-bentuk orbital
(a) Orbital s merupakan sebuah bola;(b) Orbital p memiliki bentuk
seperti balon yang terpilin dua;(c) Orbital d memiliki bentuk
seperti empat buah balon yangterpilin.
Contoh 8.5
b. Bilangan Kuantum Orbital ( )
Contoh 8.6
Atom adalah partikel yang sangatkecil sehingga tidak dapat diamatidengan cahaya tampak.Menggambarkan struktur atommerupakan pekerjaan yang sangatmenarik. Untuk mempelajari atom,para ahli mempelajarinya dari cahayayang diesensikan oleh atom-atomdari unsur murni. Spektrum cahayatersebut mengandung informasitentang struktur, atom, energiionisasi, dan lain-lain.
Atom are tiny, and not observableusing visible light. Trying to figure outthe structure of atoms is a facinatingtask. A major source of informationabout atoms comes from a study ofthe light emitted by the atoms of apure material. The spectrum of thelight give information about atomstructure, ionization energy, etc.
Informasiuntuk Anda
Information for You
Fisika Atom 213
c. Bilangan Kuantum Magnetik (m )
2
0
–2
–
m = 2
m = 1m = 0
m = 1
m = 2
= 2
Lz
Gambar 8.13Arah dan besar momentum sudutLz untuk = 2
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII214
Gambar 8.14Arah momentum sudut-
sudut orbital s, p, dan d(a) orbital hanya memiliki 1
kemungkinan arah;(b) orbital p memiliki 3
kemungkinan; dan(c) orbital d memiliki 5
kemungkinan.
zz z
Z 0
0
Z 2h
Z 2h
1 2Z
h
Z 2h
Z 0 Z 0
Z 2h
Zh
Gambar 8.15Elektron dalam subkulit s, p, dan d.
Gambar 8.16Arah perputaran dan vektor
momentum sudut S.
dxy
dxz
dyz
dx
2y
2 dx
2y
2
s
px
py
pz
12
12
Z 4hSp
Z 4hSp
S
Contoh 8.7
d. Bilangan Kuantum Spin (ms)
Fisika Atom 215
Gambar 8.17Gerak elektron dalam medanmagnet B.
Tantanganuntuk Anda
Tentukan besar momentum sudutuntuk subkulit:a. f;b. g;c h.
LZ
Gambar 8.18Arah momentum sudut elektron.
Lz = m
e
ZL
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII216
Gambar 8.19Terpecahnya garis spektrum
akibat medan magnet.
Fisika Atom 217
3. Sifat Atom
Contoh 8.8
Gambar 8.21(a) Atom Mn menerima elektrondari atom Na.(b) Atom Na yang tidak stabil.
elektron dilepas
Na Na
Gambar 8.20(a) Atom Na, kulit terluarnya terisisatu elektron.(b) Atom Na yang stabil setelahmelepas elektron terluarnya.
e
NaMn
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII218
4. Sistem Periodik
a. Aturan Aufbau
Tantanganuntuk Anda
Jelaskan sifat-sifat yang dimiliki atomberikut ini.
1. 4020 Ca
2. 3031 Ga
3. 8035 Br
Gambar 8.22Pengisian elektron menurut
aturan Aufbau.
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d
5d
6d
4f
Fisika Atom 219
c. Aturan Hund
c. Asas Larangan Pauli
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII220
Gambar 8.24Proses untuk menghasilkan
spektrum emisi
5. Spektrum Emisi dan Spektrum Absorpsi
a. Spektrum Emisi
benar salah
Gambar 8.23Berdasarkan asas larangan Pauli,
satu orbital maksimum ditempatidua elektron dengan spin yang
berlawanan.
sumber celah
kisi
spektrum
Fisika Atom 221
b. Spektrum Absorpsi
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII222
energi ionisasi semakin besar
ener
gi
ion
isas
i se
mak
in b
esar
6. Energi Ionisasi, Afinitas Elektron, dan Elektron Valensi
a. Energi Ionisasi
Gambar 8.25Proses untuk menghasilkan
spektrum absorpsi
cahayaputih celah
kisi
spektrum
atom-atomgas
Gambar 8.26Perulangan sifat pada sistem
periodik
Fisika Atom 223
b. Afinitas Elektron
c. Elektron Valensi
Mari Mencari Tahu
• teori atom Bohr• bilangan kuantum utama• bilangan kuantum orbital• bilangan kuantum magnetik• bilangan kuantum spin• prinsip Pauli• aturan Aufbau• kaidah Hund• spektrum emisi• spektrum absorsi• garis-garis Praunhoffer• energi ionisasi• afinitas elektron• elektron valensi
Sumber: General Chemistry, 1990
Kata Kunci
Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII224
Tes Kompetensi Subbab B
Rangkuman
Fisika Atom 225
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda telahmemahami bagaimana perkembangan model atomsampai terakhir digunakan model atom Bohr. Anda jugatentu telah paham bagaimana kedudukan dan sifatelektron dalam bab inti. Dari semua materi yang adadalam bab ini, bagian manakah yang menurut Anda sulitdipahami? Coba Anda diskusikan bersama teman atauguru Fisika Anda.
Refleksi
Sekarang Anda menjadi tahu bahwa rekayasa atomuntuk dimanfaatkan dalam kehidupan bergantung sekalipada elektron valensi atom. Coba Anda cari manfaat lainyang diperoleh setelah mempelajari bab ini, kemudiandiskusikan konsep Fisika apa yang terkandung di dalamnyabersama teman Anda.