Struktur Atom - Di Sini Rudi Susanto | Materi Kuliah, Cerita .... Thomson menemukan elektron Di dalam atom terdapat elektron Atom netral, di dalam atom harus ada yang bermuatan positip

Struktur AtomRudi Susanto

@rudist87

Elektron

-

-

--

-

-

-

-- --

Materi bermuatan positip

MODEL ATOM THOMSON

Unsur-unsur kimia terdiri dariatom-atom

J.J. Thomson menemukan elektron

Di dalam atom terdapat elektron

Atom netral, di dalam atom harusada yang bermuatan positip

J.J. Thomson (1898)

Atom terdiri dari materi bermuatanpositip yang dikelilingi olehelektron-elektron, seperti fruitcake.

Kue onde-onde

Neutron

Elektron

+

---

-

-

-

MODEL ATOM RUTHERFORD

Sebagian besar atom adalah ruangkosong

Di dalam atom terdapat inti atom (neutron) yang bermuatan positip

Hampir semua massa atom terkonsentrasi di dalam inti atom

Elektron-elektron berada jauh dariinti atom

Rutherford dianggap sebagaipenemu neutron

Elektron-elektron bergerak sepertiplanet-planet mengelilingi matahari

Proton Elektron

vr

Fe

Fc

r

mvF

2

c 2

2

o

er

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

ATOM HIDROGEN

SPEKTRAL ATOM

Atom dalam fasa gas diberi arus listrik

Setiap atom ternyata mengemisikan gelombang-gelombangdengan 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 hasilnyasama 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 bilalintasan orbitnya merupakan kelipatan bulat dari panjanggelombang Broglie-nya

,3,2,1nme

hnr

2

o

22

n

Jari-jari Bohr = ao = r1 = 5,292x10-11 m

o

2

n anr

n = bilangan kuantum

n = 2

n = 8

n = 4

Ground state

Tingkat Energi Atom Hidrogen

no

2

nr8

eE

2

o

22

nme

hnr

,3,2,1nn

E

n

1

h8

meE

2

1

222

o

4

n

eV6,13J10x18,2E 18

1

,E,E 32Excited states

eV6,13J10x79,21E 19

1

eV4,3J10x43,5E 19

2

eV51,1J10x42,2E 19

3

eV85,0J10x36,1E 19

4

eV54,0J10x87,0E 19

5

0E Elektron bebas

Garis-garis Spektrum

Energi awal – Energi akhir = Energi foton

hfn

1

n

1EEE

2

f

2

i

1fi

2

i

2

f

1

n

1

n

1

h

Ef

2

i

2

f

1

n

1

n

1

h

Ecf

2

i

2

f

1

n

1

n

1

ch

E1

Rm10x097,1hc8

me

ch

h8

me

ch

E 17

32

o

422

o

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 ,5,4,3n

n

1

2

1R

122

3n f

4n f

5n f

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 fotondalam 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

Spektrum Atomik

5. 4, 3, n dimana 4

6,36452

2

n

n

Rumus yang lebih umum untuk

persamaan Balmer

22

115

22

1

2

1det102881,3

1

2

1

nx

nRc

R = konstanta Rydberg 10.967.800

m-1, c kecepatan cahaya 2,997925 x

108 m det-1 hasil kali R dan C

diberikan diatas

LASER

Monokromatik

• Hanya satu frekuensi

Koheren

• Semua gelombang sefasa

Tidak menyebar

• Gelombang bergerak lurus

Intensitas tinggi

Alat yang menghasilkan suatuberkas cahaya yangmempunyai beberapa sifatutama

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

010-8 s

10-3 s

Ordinary excited state

Metastable excited state

Ground state

Metastable state : lifetime (10-3 s) >> 10-8 s (biasa)

Tiga jenis transisi diantara dua tingkat energi :

hf hf hfhf

hf

E1

Eo

Induced absorption

Spontaneus emission

Induced emission (Einsten, 1917)

hf ’

Metastable state

E1

hf ’’

Eo

Ground state

E2

Excited state

E1

Ground stateEo

hf

hf

hf ’ = E2 – Eo

hf ’’ = E2 – E1

hf = E1 – Eo

Laser tiga tingkat :