STRUKTUR ATOM

SIFAT-SIFAT DASAR ATOM Atom sangat kecil :

Jari jari ≈ 0,1 nm Tidak bisa dilihat dengan cahaya tampak krn λ ≈ 500 nm (misal dg mikroskop).

Semua atom stabil Tidak membelah diri secara spontan menjadi bagian2 yg lebih kecil Semua gaya yg mengikat atom haruslah berimbang. Semua gaya tarik dalam atom harus berlawanan shg atom stabil

Semua atom mengandung elektron bermuatan negatif , namun netral Atom memancarkan dan menyerap radiasi elektromagnetik

Spektrumnya bermacam-macam misalnya : Cahaya tampak λ ≈ 500 nm Sinar UV λ ≈ 10 nm Sinar-X λ ≈ 1 nm Sinar infra merah λ ≈ 0,1 nm

Catatan.! Atom tidak bisa dilihat dengan cahaya tampak krn λ ≈ 500 nm (misal dg mikroskop).Daya pisah suatu mikroskop didefinisikan sebagai jarak terpendek antara dua objek yang masih dapat diamati. Secara matematis daya pisah d suatu mikroskop dapat dinyatakan dengan persamaan

dimana panjang gelombang sinar yang digunakan, n indeks bias media di sekitar objek dan adalah sudut bukaan lensa objektif mikroskop. Dari persamaan ini terlihat daya pisah mikroskop bergantung pada panjang gelombang sumber sinar yang digunakan. Jika menggunakan cahaya tampak, mikroskop memiliki daya pisah sekitar 5.000 Å.

Untuk meningkatkan daya pisah, sinar yang digunakan harus memiliki panjang gelombang yang pendek, misalnya menggunakan berkas elektron. Saat ini telah tersedia mikroskop elektron yang memiliki resolusi dalam orde puluhan Å. Mikroskop seperti ini dapat digunakan untuk melihat bayangan atom yang menyusun molekul atau kristal. Cara lain untuk mempekirakan ukuran atom adalah menggunakan metode difraksi sinar-X. Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang dalam orde angstrom, seorde dengan jarak antar bidang kristal. Dari eksperimen difraksi sinar-X diperoleh data konstanta kisi kristal serta jarak antar atom penyusun kristal tersebut. Namun yang perlu digaris bawahi di sini adalah sinar-X dihamburkan oleh elektron orbit, sehingga hasil perhitungan yang diperoleh juga kurang tepat.

Awal mula…. Para kimiawan telah lama mengetahui unsur-unsur dapat digolongkan ke dalam kelompok-kelompok. Semua unsur anggota dalam satu kelompok memiliki sifat yang sangat mirip walaupun tidak sama persis. Dalton mengemukakan atom yang satu dengan lainnya dibedakan dari beratnya. Atas dasar ini kimiawan berusaha menghubungkan antara sifat kimia unsur dengan berat atomnya. Pekerjaan ini dipelopori oleh kimiawan Jerman : Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849), dilanjutkan oleh kimiawan Inggris : John Alexander Reina Newland (1838–1898) dan akhirnya disempurnakan oleh kimiawan Rusia : Dimitri I. Mendeléev (1834–1907) yang pada tahun 1869 mengemukakan Deret Berkala Unsur-unsur, yang dipakai hingga sekarang. Secara hampir bersamaan kimiawan Jerman Julius Lothar Meyer (1830–1895) juga membuat tabel sejenis.

TEORI ATOM DALTON

Asumsi Dasar Teori Dalton Tiap unsur kimia tersusun oleh partikel-partikel kecil yang tidak bisa dihancurkan dan dibagi, yang disebut atom. Selama perubahan kimia, atom tidak bisa diciptakan dan juga tidak bisa dimusnahkanSemua atom dari suatu unsur mempunyai massa (berat) dan sifat yang sama, tetapi atom-atom dari suatu unsur berbeda dengan atom dari unsur yang lain, baik massa (berat) maupun sifat-sifatnya berlainan.Dalam senyawa kimiawi, atom-atom dari unsur yang berlainan melakukan ikatan dengan perbandingan numerik yang sederhana : Misalnya satu atom A dan satu atom B (AB) satu atom A dan dua atom B (AB2).

Perkembangan pemahaman partikel atomistik sebagaimana diuraikan di muka merupakan simpulan dari serangkaian percobaan-percobaan kimia. Paham materi terkecil yang diperoleh dari eksperimen fisika mulai berkembang diawali oleh ilmuwan Inggris bernama Robert Brown yang mengamati partikel-partikel halus yang terlarut di dalam air menggunakan mikroskop. Brown menyimpulkan bahwa semua partikel yang terlarut memiliki gerak acak yang mirip satu dengan lainnya dan bertumbukan dengan partikel lain. Untuk menghormati jasanya, gerak partikel halus yang terlarut di dalam cairan dinamakan gerak Brown.

Pada tahun 1738 Daniel Bernoulli mempelopori pembuatan teori kinetik gas yang kemudian disempurnakan oleh Clausius, Maxwell, Boltzmann serta Gibbs antara tahun 1850 sampai dengan 1900. Teori ini telah diuji kebenarannya melalui serangkaian eksperimen. Hasil eksperimen gerak Brown serta teori kinetik gas merupakan petunjuk sangat kuat yang mendukung eksistensi partikel elementer atom. Walaupun paham partikel atomistik telah mendapat dukungan dari banyak pakar, namun masih ada yang tidak mempercainya. Pada tahun 1908 kimiawan Wilhelm Ostwald dan fisikawan Ernst Mach mengemukakan keberatannya terhadap teori atom materi. Namun keberatan mereka akhirnya dijawab dengan eksperimen yang dilakukan oleh Perrin yang semakin menegaskan kebenaran teori atom.

Sejalan dengan perkembangan ilmu kimia, ilmu Fisika juga mulai berkembang. Salah satu bidang kajian waktu itu yang banyak menarik perhatian adalah gejala kelistrikan. Temuan gejala kelistrikan hayati oleh ahli biologi Luigi Galvani (1737–1798) telah merangsang fisikawan Alessandro Volta (1745–1927) untuk mempelajari kelistrikan sehingga akhirnya menemukan pembangkitan arus listrik secara kimia. Temuan ini membawa pengaruh yang luar biasa karena mulai saat itu para ahli kimia dan fisika bersatu memahami hakekat materi. Proses kimia listrik diteliti lebih lanjut oleh Michael Faraday (1791–1867) yang akhirnya berhasil menjelaskan peristiwa elektrolisa menggunakan konsep partikel atomistik yang dinamakan ion. Eksperimen elektrolisa Faraday ini sejalan dengan hukum perbandingan berganda yang dikemukakan oleh Dalton. Hukum elektrolisa Faraday memberi inspirasi G. Johnstone Stoney mengemukakan gagasan partikel tak terbelahkan pembawa muatan listrik sebesar satu satuan, yaitu elektron.

MODEL ATOM THOMSON

Eksperimen di bidang kimia–listrik akhirnya membuka jalan diketemukannya sinar katoda. Pada tahun 1897 Sir Joseph John Thompson melakukan eksperimen lanjutan untuk mengetahui hakekat sinar katoda. Dari interaksinya dengan medan listrik dan magnet, Thompson menyimpulkan sinar katoda adalah elektron. Penemuan elektron ditindaklanjuti oleh Robert Millikan yang berhasil mengukur muatan listrik elektron sehingga massa elektron dapat dihitung.

Berdasarkan eksperimen sinar katoda dan sinar kanal dapat disimpulkan atom mengandung sejumlah partikel elektron yang bermuatan listrik negatif, tetapi secara keseluruhan atom bersifat kelistrikan netral. Dari eksperimen fotolistrik dan efek Compton diketahui elektron dapat dikeluarkan dari atom. Dengan demikian jika suatu atom memiliki Z buah elektron, maka harus memiliki muatan listrik positif sebesar Ze. Berdasarkan fakta eksperimen tersebut, Thompson membuat model atom. Atom terdiri atas Z buah elektron masing-masing bermuatan –e yang diselimuti oleh bola pejal homogen bermuatan muatan listrik positif sebesar sehingga secara keseluruhan atom bersifat kelistrikan netral. Model atom Thompson dinamakan juga model atom plum-pudding atau roti kismis, berbentuk bola pejal homogen berjari-jari R sebagaimana ditunjukkan pada Gambar

Thomson menganggap bahwa suatu atom terdiri dari suatu bola yang memuat sebagian besar massa atom, dengan muatan positif yang tersebar secara merata meliputi seluruh bola itu. Di dalam bola itu bermukim elektron-elektron bermuatan negatif yang berkedudukan pada titik-titik tertentu. Dapat disimpulkan : @ Memperbaiki TEORI ATOM DALTON @ Mencirikan ELEKTRON @ Mengukur NISBAH MUATAN thd MASSA ELEKTON @ BERHASIL menerangkan SIFAT-SIFAT ATOM (ukuran, massa, jumlah electron, dan kenetralan muatan elektrik ) @ Menguraikan PARTIKEL BEBAS DARI ATOM (atom memiliki struktur internal, bukan partikel-titik.)

KELEMAHAN MODEL ATOM THOMSON

@ Kegagalan mencolok model Thomson muncul dari hamburan partikel (proyektil) bermuatan atom.

@Kelemahan teori atom Thomson yang lain : belum dapat menjelaskan inti atom dimana atom merupakan bola bermuatan positif serbasama yang mengandung elektron yang tersebar secara merata di dalam bola tersebut sehingga menyerupai kue kismis.

@Kelemahannya yang paling mendasar adalah tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut

RUTHERFORD

BOHR

JJ THOMSON

1856-1940

MODEL ATOM RUTHERFORD

Penemuan sinar radioaktif oleh Henri Becquerel serta pasangan Marie - Piere Curie telah memberi inspirasi Ernest Rutherford untuk mempelajari atom menggunakan sinar radioaktif . Hasil eksperimen menunjukkan model atom Thompson tidak benar. Sebagai gantinya, Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri atas inti yang sangat pejal dan elektron bergerak mengelilinginya. Sejak saat itu lahirlah cabang kajian ilmu baru yaitu Fisika Nuklir. Namun, model atom Rutherford ternyata bertentangan dengan teori elektromagnetik. Elektron yang mengorbit inti memancarkan radiasi gelombang elektromagnetik sehingga elektron kehilangan tenaga, akhirnya orbit elektron makin lama makin kecil sehinga akhirnya bergabung dengan inti.

Sebelum membahas hamburan partikel , terlebih dahulu akan dikenalkan tentang partikel radiasi. Unsur radioaktif diketemukan secara tidak sengaja pada tahun 1896 ketika Henry Becquerel mempelajari interaksi antara sinar–X dengan material flouresens garam uranium natrium-sulfat. Becquerel menduga garam tersebut juga akan berpendar jika dikenai sinar–X. Suatu hari karena cuaca mendung, Becquerel membatalkan rencana eksperimen dan semua bahan disimpan di dalam lemari. Tanpa sengaja ia meletakkan garam uranium di atas film photo yang telah dibungkus dengan kertas hitam. Ketika film dicuci, terlihat bayangan kristal garam uranium. Bayangan ini dapat dipastikan bukan berasal dari pendaran uranium akibat terkena sinar matahari, tetapi berasal dari sinar yang keluar dari uranium itu sendiri. Setelah melakukan eksperimen beberapa kali, diketahui sinar aneh tersebut ternyata memiliki sifat-sifat yang sangat mirip dengan yang dimiliki sinar–X. Sebagaimana sinar–X dinamakan juga sinar Röntgent sesuai dengan nama penemunya, sinar aneh ini diberi nama sinar Becquerel.

Untuk mengetahui hakekat sinar radioaktif, Rutherford melewatkan seberkas sinar radioaktif melalui medan magnet sebagaimana ditunjukkan pada Gambar ??? di bawah ini. Ia menduga sinar radioaktif bermuatan listrik sehingga lintasan geraknya pasti dibelokkan oleh medan magnet. Dugaannya benar, jejak sinar radioaktif terpecah menjadi dua bagian. Bagian yang membelok ke kiri bermuatan listrik positif dinamainya sinar . Dengan segala kesulitan teknis yang dihadapi saat itu, pada tahun1903 Rutherford berhasil mengukur perbandingan q/m partikel dan menyimpulkan partikel tersebut adalah atom helium yang terionisasi ganda. Partikel yang dibelokkan ke arah kanan bermuatan listrik negatif diberi nama sinar . Dari pengukuran q/m sinar serta sifat-sifatnya ketika berinteraksi dengan medan listrik maupun medan magnet, disimpulkan bahwa sinar tak lain adalah berkas elektron bebas. Sinar lain yang tidak dibelokkan oleh medan magnet berhasil dicirikan oleh Paul Ulrich Villard setahun kemudian dan diberi nama sinar . Ada 2 kemungkinan hakekat sinar yaitu pertikel tidak bermuatan listrik atau gelombang elektromagnetik. Berdasarkan hasil eksperimen lainnya dapat disimpulkan sinar merupakan gelombang elektromagnetik seperti sinar-X tetapi memiliki panjang gelombang yang lebih pendek. Sinar inilah yang menghitamkan pelat foto Becquerel.

Partikel Alpha (dinamakan sesuai huruf pertama pada abjad Yunani, α) adalah bentuk radiasi partikel yang sangat menyebabkan ionisasi, dan kemampuan penetrasinya rendah. Partikel tersebut terdiri dari dua buah proton dan dua buah neutron yang terikat menjadi sebuah partikel yang identik dengan nukleus helium, dan karenanya dapat ditulis juga sebagai He2+.

Partikel Alpha dipancarkan oleh nuklei yang radioaktif seperti uranium atau radium dalam proses yang disebut dengan peluruhan alpha. Kadang-kadang proses ini membuat nukleus berada dalam excited state dan akan memancarkan sinar gamma untuk membuang energi yang lebih.

Setelah partikel alpha dipancarkan, massa atom elemen yang memancarkan akan turun kira-kira sebesar 4 amu. Ini dikarenakan oleh hilangnya 4 nukleon. Nomor atom dari atom yang bersangkutan turun 2, karena hilangnya 2 proton dari atom tersebut, menjadikannya elemen yang baru. Contohnya adalah radium yang menjadi gas radon karena peluruhan alpha.

Partikel Alpha tidak dapat menembus kertas yang agak tebal karena muatannya.

Radiasi alpha terdiri dari nukleus helium-4 dan dapat dengan mudah dihentikan dengan selembar kertas saja. Radiasi beta, yang terdiri dari elektron, dapat dihentikan dengan lempengan aluminium. Radiasi gamma diabsorbsi secara perlahan pada saat mempenetrasi material yang padat.

Partikel yang dipancarkan oleh inti radioaktif memiliki tenaga kinetik dalam orde beberapa MeV. Karena bermuatan listrik, partikel ini mampu mengionisasi material yang dilewatinya. Di udara pada kondisi tekanan dan temperatur kamar, partikel memiliki jangkauan sekitar 3,5 cm. Partikel kehilangan tenaga kinetiknya melalui mekanisme ionisasi serta eksitasi. Setelah berhenti, partikel mengikat 2 buah elektron bebas sehingga menjadi atom helium. Dari analisis menggunakan teori kinetik gas, dapat dihitung besarnya jalan bebas rata-rata atom atau molekul adalah sekitar 10-5 cm, sehingga partikel dapat memasuki dan melewati atom sekitar buah.

5105,3

Eksperimen Ruhterford memakai partikel α sbg bahan peneyelidikan atomik (lihat Beisser hal 122)

Dengan asumsi model atom Thomson, dpt diduga bahwa: Partikel α (5 MeV)dpt menembus langsung selaput Au dg ketebalan 0,4 m ( 1µm=104 atom), hanya dg mengalami sedikit defleksi. Hanya gaya listrik lemah saja yg beraksi pd partikel α yg menembus selaput logam Au dan momentum awalnya sudah cukup untuk menembusnya dg sedikit penyimpangan lintasan semula ( 1° atau kurang).Kenyataanya : Banyak partikel α yg muncul dr selaput Au dg deviasi

(penyimpangan) kurang dr 1°. Beberapa terhambur dg sudut yg sangat besar. Bahkan sebagian kecil terhambur dg arah berlawanan (“spt

menembakkan peluru 15” pd kertas tipis & peluru terpental balik mengenai kita” ….kata Rutherford).

Perhitungan teoritis menunjukkan hamburan tunggal akan menyebabkan partikel dibelokkan dengan sudut rad.

Jika material penghambur adalah lapisan tipis Au setebal 1 m atau kira-kira 104 buah lapis atom, maka partikel akan dibelokkan dengan sudut sekitar 1º.

Geiger dan Marsden melaporkan sebagian besar partikel mampu melewati lapisan tipis Au tanpa dibelokkan. Sebagian kecil partikel dibelokkan dengan sudut sangat kecil, sesuai dengan prediksi.

4102

Jadi benarkah model atom Thomson?Karena partikel α relatif lebih berat (± 7000 × elektron) dan kecepatannya tinggi ± 2 × 107 m/s , jelaslah bahwa terdapat gaya yg kuat yg beraksi pd partikel itu supaya tjd defleksi sebesar itu.Satu-satunya model atom yg didapatkan Rutherford yg bisa menerangkan hasil itu adalah model yg terdiri dr inti kecil bermuatan positif (yg merupakan tempat terkonsentrasinya hampir seluruh massa atom ) dg elektron-elektron terletak pd jarak yg agak jauh spt gambar hal 123.Hanya model Nuklir atom yg dpt menjelaskan hamburan partikel α Dengan menganggap sebuah atom sbg suatu yg tdr bagian besar ruang hampa shg kita mudah melihat mengapa sebagian besar partikel α menembus selaput logam itu. Namun bila partikel α mendekati inti partikel itu akan mengalami medan listrik yg kuat dan mempunyai peluang yg besar utk dihamburkan dg sudut besar. Elektron atom tsb yg sangat ringan hampir tidak mempengaruhi gerak partikel α yg datang.

Perkiraan Numerik intensitas Medan listrik.Model Atom Thomson Muatan positif dlm atom emas tersebar merata ke seluruh volume (kita dpt mengabaikan elektron sepenuhnya) maka intensitas listrik pd permukaan atom maximum ± 1013 V/mModel Atom Rutherford Muatan positif dalam atom emas terkonsentrasi dalam inti kecil pd pusatnya, maka intensitas listrik pd permukaan inti melebihi ± 1021 V/m ( 108 lebih besar ) . Medan sekuat itu dpt mendefleksi bahkan membalik arah partikel α yg energitik yg datang dekat dg inti. Hal ini tidak ditemui dalm Model Atom Thomson krn medan lemah tdk dpt mendefleksikan partikel α.Eksperimen hamburan menghasilkan informasi mengenai muatan nuklir .Defleksi yg dialami partikel ketika lewat dekat sebuah inti bergantung dr besar muatan inti, shg dg membandingkan hamburan relatif partikel α oleh selaput yg berbeda-beda merupakan cara untuk memperkirakan muatan inti atom yg bersangkutan.

Ternyata muatan inti selalu merupakan kelipatan dari +e , bilangan Z merupakan bilangan yg menyatakan besar muatan positif dalam inti suatu unsur ( sekarang disebut bil atomik), proton bermuatan +e dan merupakan penentu muatan suatu inti (Z = banyaknya proton dlm suatu inti )MODEL ATOM RUTHERFORD dpt dirangkum sbb :1. Atom tdr dr inti yg dikelilingi oleh elektron disekitarnya.2. Inti bermuatan positif dan sebagian besar massa atom (sekitar 99,9%) berkumpul di intinya .jika nomor atom Z menunjukkan jumlah muatan positif (proton) maka muatan inti = Ze3. Jarak antara inti atom dg elektron yg mengelilingi jauh lebih besar dibandingkan ukuran inti atom dan elektron. Ditemukan kmd utk atom H perbandingan garis tengah lintasn elektron dg jari-jari inti kira-kira 10.000 : 1

4. Secara keseluruhan atom bersifat netral shg jumlah muatan negatif yg dibawa elektron sama dg jumlah muatan positif yg dibawa olah intinya. ∑p = ∑e.5. Dalam reakasi kimia hanya komposisi elektron-elektron bagian luar yg mengalami perubahan sedangkan bagian inti tidak. Atom yg kehilangan elektron atau kelebihan elektron disebut ion. 6. Karena inti bermuatan positif sedangkan elektron bermuatan negatif, maka terdapat gaya elektrostatik yg bertindak sbg gaya sentripetal thd elektron.

A = Nomor Massa = jumlah proton dan netron dlm intiZ = Nomor Atom = jumlah proton dlm inti = jumlah elektron yang mengedari inti

Gambaran atom menurut Rutherford

Kelemahan model atom Rutherford 1. Teori atom Rutherford tidak dapat menerangkan kestabilan atom. Sewaktu mengelilingi proton, elektron mempunyai kecepatan yg berubah-ubah yg menyiratkan elektron tsb dipercepat. Menurut teori elektromagnetik klasik :” sebuah partikel bermuatan yg mengalami percepatan akan memancarkan radiasi elektromagnetik,”. Dg dmk elektron yg mengorbit selalu memancarkan radiasi dan pd akhirnya akan kehilangan segenap energinya, kemudian jatuh ke inti. Jika ini tjd atom akan musnah. Dalam dunia yg nyata kita tdk menemukan hal yg demikian, krn pd kenyataannya atom stabil.2. Radiasi yg dipancarkan oleh atom seharusnya mempunyai spektrum pita/ kontinu, jika mengikuti teori atom Rutherford.Pada kenyataanya spektrum atom hidrogen yg diamati dlm spektrometer mempunyai spektrum garis.

4.4 DIMENSI INTI Mencari jarak pendekatan terpendek .Partikel α akan mempunyai r0 terkecil jika mendekati inti dan terdefleksi dg sudut 180 °

Jika energi kinetik awal K dr partikel α seluruhnya diubah mjd energi potensial listrik shg : dimana muatan partikel α =2e

dan muatan inti Ze

r0

LIAT KENNETH KRANE HAL 238

sehinggaDimana Harga Kmax y g didpt dr partikel α yg diamati secara alamiah ialah 7,7 MeV = 1,2 ×10-12J sehingga : sehinggaZ=79Atau r0 (Au) = 3,0 × 10-14 Jadi jari-jari inti emas < 3,0 × 10-14 m lebih kecil dari jari-jari atom secara keseluruhan ( 1/10.000 dari jari-jari atom)Kesimpulannya : inti mempunyai ukuran yg terbatas

4.5 . ORBIT ELEKTRON Model planet atom dan mengapa model ini gagal Model atom hidrogen merupakan elektron orbit dan inti /proton.Persyaratan orbit elektron yg stabil dinamis : adalah gaya setripetal , dimana : m = massa elektron, v= kecepatan elektron r = jari-jari elektron adalah gaya elektrostatik dimana : e = muatan elektronSehingga persyaratan kemantapan orbit adalah :

adalah kecepatan elektron.Energi total atom H tdr dr : tenaga kinetik K & tenaga potensial V dan Jadi : E = K + V

Jadi E = K + V

Energi total atom Hidrogen Teori elektromagnetik tdk mengijinkan orbit elektron yg mantapKarena teori tsb ; muatan listrik yg dipercepat memancarkan energi dlm bentuk gelombang elektromagnetikSebuah elektron yg melintasi lengkung merupakan partikel yg dipercepat, jd harus kehilangan energi terus menerus , membuat spiral menuju inti dalam suatu fraksi dalam 1 detik

Teori elektromagnetik selalu cocok dg eksperimen tetapi atom tidak ambruk ….kenapa? Karena Hukum Fisika dalam dunia makro tidak berlaku di dunia mikro. MODEL ATOM BOHR

POSTULAT NIELS BOHR .1. Atom hidrogen tdr dr sebuah elektron yg bergerak dlm suatu lintas edar berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom, gerak elektron tsb di pengaruhi oleh gaya tarik coulomb sesuai dg kaidah klasik.( memberikan susunan atom H, dan gaya yg bekerja antara inti atom & elektron )2. Lintas edar elektron dlm atom H yg mantap hanya memiliki harga momentum anguler L yg merupakan kelipatan dr tetapan Planck dibagi 2π. L = n dg n = bil bulat. ( memberikan kuantisasi sistem atom yg berarti kuantisasi momentum anguler L dan berarti kuantisasi lintas edar)3. Dalam lintas edar yg mantap, elektron yg mengelilingi inti atom tdk memancarkan energi elektromagnetik, dalam hal ini E total tetap.( Dlm orbit yg stabil elektron tdk memancarkan energi elektromagnetik )

4. Energi elektromagnetik dipancarkan oleh sistem atom bila suatu elektron yg melintasi orbit mantap dg energi Ei , secara tak sinambung berpindah ke suatu orbit mantap lain yg bernergi Ef. Pancaran energi elektromagnetiknya memiliki frekuensi .

SPEKTRUM ATOMIK

Spektrum pancaran, pendaran dan serapan

Peristiwa serapan dan pancaran radiasi gelombang elektromagnetik oleh atom atau molekul dapat dijelaskan secara ringkas sebagai berikut

Misalkan suatu sistem berada pada keadaan paling stabil dengan tenaga minimum yang dinamakan aras dasar (ground state). Ketika sistem ini menyerap tenaga gelombang elektromagnetik, sistem dieksitasi dan dikatakan berada pada aras tereksitasi (excited state). Sistem yang berada pada aras tereksitasi akan kembali ke aras dasar dengan memancarkan kelebihan tenaganya dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Frekuensi-frekuansi yang teramati pada radiasi pancaran dinamakan spektrum pancaran (emmision spectrum). Eksperimen memperlihatkan frekuensi-frekuensi yang teramati pada spektrum serapan juga teramati pada spektrum pancaran. Selain spektrum pancaran dan serapan juga dikenal spektrum fluoresensi.

Keadaan tereksitasi dapat diupayakan salah satunya melalui pemanasan. Jika atom-atom tersebut dipanaskan, akan terjadi tumbukan antar atom dan mengakibatkan elektron bergetar. Oleh karena elektron merupakan partikel bermuatan listrik, ketika bergetar akan memacarkan tenaga dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi getaran. Cara lainnya adalah menggunakan gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang elektromagnetik mengenai sistem muatan listrik seperti atom, molekul, akan terjadi interaksi antara keduanya. Atom atau molekul dipaksa bergetar dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi gelombang dan sebagian tenaga gelombang diserap oleh sistem. Getaran terpaksa akan lebih mudah terjadi jika frekuensinya sama degan frekuensi gelombang pemaksa. Peristiwa seperti ini dinamakan resonansi. Selain itu atom, jika molekul atau sistem partikel bermuatan listrik lainnya yang memiliki beberapa frekuensi resonansi , pada frekuensi lainnya peristiwa serapan dapat diabaikan.

Unsur logam natrium ditempatkan pada tabung hampa udara dan dipanaskan sehingga di dalam tabung penuh dengan uap natrium. Di depan tabung diletakkan lampu natrium kemudian dinyalakan sehingga terlihat cahaya berwarna kuning yang dinamakan cahaya pancaran. Ketika cahaya lampu natrium yang berwarna kuning melewati tabung, gas sodium yang berada di dalam tabung akan berpendar ke segala arah dengan warna kuning pula yang dinamakan cahaya pendaran. Frekuensi cahaya pancaran sama persis dengan frekuensi cahaya pendaran. Lampu pijar sodium memiliki panjang gelombang rata-rata 5,89 Å atau frekuensi .

Biasanya atom-atom sodium berada dalam keadaan aras dasar. Atom sodium hanya dapat menyerap photon yang panjang gelombangnya 5,89 Å. Jika photon dengan panjang gelombang semambung dilewatkan pada uap unsur sodium, maka spektrum photon yang lewat akan berkurang karena photon dengan panjang gelombang 5,89 Å diserap oleh atom-atom sodium. Akibatnya pada detektor akan teramati sektrum latar yang terang dan garis-garis gelap. Posisi garis gelap ini tepat sama dengan panjang gelombang 5,89 Å. Spektrum seperti ini dinamakan spektrum serapan (absorption).

Spektrum optik atom hidrogen Spektrum atom hidrogen memainkan peranan yang

sangat penting dalam pembuatan model atom. Hidrogen adalam atom paling sederhana hanya terdiri atas sebuah proton dan sebuah elektron sehingga spekrum optik yang dipancarkan juga paling sederhana berupa garis-garis tajam yang saling terpisah dalam daerah cahaya tampak. Pada Gambar ??? diperlihatkan contoh spektrum atom hidrogen. Garis-garis tersebut memiliki panjang gelombang 6.563 Å (warna merah dan dinamakan garis H), 4.861 Å (biru H) dan 4.340 Å (ungu H), 4.102 Å (ultra ungu H) dan seterusnya dan garis terakhir yang teramati adalah 3.646 Å, dinamakan garis batas panjang gelombang terpendek H∞. Sedangkan garis-garis dengan panjang gelombang lebih kecil tampak sebagai spektrum semambung.