MAKALAH FISIKA ATOM DAN SPEKTROSKOPI

PERSPEKTIF SEJARAH ATOM

Disusun oleh:

Arif Mawardy : 0610930008

Desi Arie Santi : 0710930012

Qurina Jeri S. : 0710930014

Efi Narulita K. P. : 0710930016

Asep Setyo B. : 0710930022

Rowinda Sitanggang : 0710930020

Galang Purnomo A. : 0810930002

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2011

Perkembangan tabel periodik dimulai pada akhir abad 18 dan awal abad 19 yaitu:

Lavoiser pada tahun 1769 yang membagi unsur menjadi dua yaitu jenis logam dan non

logam.Pada masa Lavoiser ini masih terdapat 21 unsur yang sudah ditemukan.Setelah itu pada

awal abad 19 Dalton mengklasifikasikan unsur secara langsung dan tidak langsung.Teori ini

mendorong orang untuk mencari hubungan antara unsur dengan atom. Pada masa Dalton

ini,bobot atom dapat digunakan untuk membedakan unsur suatu atom dengan unsur yang lain.

Tahun 1817 Johann W.Dobereiner menemukan hubungan antara sifat unsur dengan bobot atom.

Selanjutnya pada tahun 1863-1865 , J.A.K Newland menyusun unsur berdasarkan kenaikan

bobot atomnya. Hasilnya adalah menemukan pengulangan sifat pada unsur kedelapan. Sehingga

unsur pertama,kedelapan,kelimabelas ddan seterusnya merupakan awalan kelompaok seperti

oktaf dalam nada music. Hal ini yang menyebabkan teori ini dikenal dengan hukum oktaf.

Begeyer De Chancourtois merupakan orang yang pertama kali menyusun unsur seccara periodik.

Begeyer menunjukkan bahwa unsur – unsur disusun menurut penurunan bobot atom mmaka

akan diperoleh secara periodik unsur yang sifatnya mirip. Unsur – unsur dikelompokkan dengan

membuat kurva pada permukaan badan silinderatau “telluric Srew”. Selanjutnya Loter Mayer

menemukan hubungan jelas antara sifat unsur dan bobot atom. Volume atom setiap unsur adalah

bobot atom dibagi dengan kerapatannya. Pada tahun 1869, Mendeleyev menemukan sifat kimia

unsur – unsur. Mendeleyev mengemikakakn hubungan antara sifat dengan bobot suatu unsur.

Kemudian dia menyusun daftar unsur berdasarkan kenaikan bobot atom dan unsur – unsur yang

sifatnya hampir sama diletakkan dalam satu golongan. Mendeleyev menemukan beberapa sifat

berkala dan kemudian dinyatakan hukum berkala yaitu “ sifat unsur merupakan fungsi berkala

dari bobot atom. Daftar ini dikenal dengan “Daftar Periodik Mendeleev”. Pada daftar ini

ditemukan dua penyimpangan yaitu pada unsur telerium dengan yod , dan kalium dengan argon

yang penempatannya tidak sesuai dengan bobot atom.

Sistem periodik yang dipakai sekang ini adalah tabel periodik bentuk panjang yang

disususn berdasarkan kenaikan nomor atom unsur dan mengikuti aturan Aufbau dan aturan

Hund. Unsur – unsur dalam tabel periodik dapat dikelompokkan dalam periode dan golongan.

Pengelompokan secara horisontal disebut periode yang terdiri dari tujuh periode dan yang

vertikel disebut dengan golongan,yang terdiri dari dua golongan yaitu golangan A dan B. Unsur

– unsur dari golongan A disebut unsur representatif atau unsur utama yang terdiri dari 8

golongan yaitu dari golongan IA sampai dengan golongan VIIIA, sedangkan unsur – unsur dari

goloangan B disebut sebagai unsur transisis yang terdiri dari 8 golongan yaitu golongan IB

sampai dengan VIIIB.

Golongan A mempunyai konfigurasi elektron tterluar ns1-2np0-6, yang mempunyai arti:

Tanda pangkat merupakan jumlah elektron yang terletak pada kulit terluar

N menunjukkan periode

Jumlah terluar yang terdapat pada kulit terluar menunjukkan golongan.

Golongan B mempunyai konfigurasi terluar (n-1)1-10ns1-2 yang dapat diartikan:

Tanda pangkat merupakan jumlah elektron yang terletak pada kulit terluar

N menunjukkan periode

Apabila jumlah elektron = 8-10, maka unsur tersebut termasuk dalam golongan

VIIIB.

Apabila jumlah elektron = 11, maka unsur tersebut termasuk dalam golongan IB

dan apabila jumlah elektron=12 maka unsur tersebut termasuk dalam golongan

IIB, selanjutnya untuk jumlah elektron lainnya sama dengan penentuan pada

golongan A.

Berdasarkan konfigurasi elektronnya maka unsur – unsur dalam sususnan berkala dapat

dikelompokkan menjadi:

Blok s : merupakan unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital s. Dalam

sususnan berkala unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital s

adalah unsur – unsur yang berada pada golongan IA dan IIA.

Blok p : unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital p. Dalam susunan berkala

unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital s adalah unsur – unsur

yang berada pada golongan IIIA dan VIIIA.

Blok d : unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital d. Dalam susunan berkala

unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital s adalah unsur – unsur

yang berada pada golongan IB sampai dengan VIIB ditambah golongan VIII.

Blok f : unsur – unsur yang elektron terluarnya mengisi orbital f. Unsur – unsur yang

berada pada blok f meliputi unsur – unsur lantanida dan aktinida.

Sifat periodik unsur meliputi sifat logam, jari- jari atom, jari – jari ion, energi ionisasi,

afinitas elektron dan keelektronigatifan. Masing – masing dari sifat periodik tersebut akan kita

bahas setu persatu.Sifat logam yang dibagi menadi 3 yaitu logam yang berarti merupakan zat

yang dapat menghantarkan listrik dan panas,bukan logam yaitu zat yang tidak dapat

menghantarkan listrik dan semi logam yaitu zat yang mempunyai sifat logam, sekaligus non

logam. Dalam satu golongan makin ke atas letak suatu unsur maka sifat logamnya akan semakin

berkurang dan dalam satu periode makin kekanan latak dari suatu unsur maka sifat logamnya

akan semakin berkurang.

Dalam satu periode, makin kekanan letak suatu unsur maka jari – jari atomnya kan

semakin kecil. Hal ini disebabkan karena jumlah proton yang berada dalam inti dan jumlah

elektron dalam orbital bertambah sehingga tarikan elektrostatik antara partikel yang berlawanan

muatan bertambah. Elektron yang berada pada kulit terluar akan tertarik ke inti sehingga ukuran

atom bertambah kecil.

Suatu atom yang melepaskan elektron maka jari – jari ionnya akan semakin kecil

dibanding dengan jari-jari atom netral. Hal ini disebabkan karena tarikan inti yang lebih kuat

dibanding dengan tarikan inti pada atom netral, sebaliknya apabila suatu atom menangkap

elektron maka jari – jari ionnya lebih besar dibanding dengan jari – jari atom netralnya.

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan oleh suatu atom untuk melepas satu elktron

dari suatu atom yang berdiri sendiri. Dalam satu golongan, energi ionisasi semakin berkurang

apabila nomor atom bertambah. Hal ini disebabkan karena semakin bertambahnya kulit elektron,

maka elektron yang berada pada kulit terluar akan berada semakin jauh dari inti sehingga gya

tarik ke inti menjadi semakin kecil dan elektron dapat dengan mudah dpat dilepaskan. Didalam

satu periode, pada umumnya energi ionisasi cenderung bertambah dari kiri kekanan.

Afinitas elektron merupakan energi yang dilepaskan jika atom dalam bentuk gas

menerima elektron dengan membentuk ion negatif. Dalam satu golongan makin kebawah letak

dari suatu unsur maka nilai afinitas elektronnya akan semakin berkurang dan jika dalam satu

periode letaknya semakin kekanan maka afinitas elektronnnya akan semakin bertambah. Hal ini

disebabkan karena semakin kecil jari- jari suatu atom maka afinitas elektronnya akan semakin

besar.

Keelektronegatifan merupakan kemampuan suatu atom untuk menarik elektron. Hal ini

berkaitan dengan energi ionisasi dan afinitas elektron. Sifat keelektronegatifan sama dengan

energi ionisasi dan afinitas elektron yaitu semakin ecil jari – jari atom maka nilai

keelektronegatifan akan semakin besar.

Atom akan menunjukkan sifat - sifat magnetik apabila ditempatkan pada medan

magnetik. Atom dapat dikelomppokkan menjadi dua golongan berdasarkan sifat megnetiknya.

Suatu atom dapat dikatakan mempunyai gejala diamagnetisme apabila interaksi elektron yang

berpasangan dengan medan magnetik tolak menolak. Selain itu atom juga dapat mempunyai

gejala paramagnetik apabila suatu atom mempunyai elektron yang tidak berpasangan . semakin

banyak elektron yang tdak berpasangan maka akan semakin kuat gaya tarik dari medan

magnetnya.

Gay Lussac telah menemukan hukum perbandingan volume gas-gas yang bereaksi.

Namun tidak dapat menjelaskan hubungannya dengan jumlah partikel gas tersebut. Tahun 1811,

Amedeo Avogadro berhasil menjelaskan eksperimen Gay lussac. Menurut Avogadro, partikel

unsur tidak harus berupa atom tunggal atau monoatomik akan tetapi dapat berupa dua atom

(diatomik) atau lebih (poliatomik). Avogadro menyebut partikel tersebut sebagai molekul.

Terkait dengan percobaan Gay lussac tentang reaksi antara gas hifrogen dan gas oksigen

membentuk uap air, partikel gas hidrogen dan oksigen tidak berada sebagai atom tunggal

melainkan sebagai molekul. Molekul hidrogen mengandung 2 atom H dan molekul oksigen

mengandung 2 atom O. Oleh karena perbandingan volume gas sama dengan perbandingan

jumlah partikelnya, maka pada reaksi tersebut 2 molekul hidrogen akan bergabung dengan 1

molekul oksigen membentuk 2 molekul uap air.

Gay-lussac : 2 volum gas hidrogen   + 1 volum gas oksigen   → 2 volum uap air

Avogadro   : 2 molekul gas hidrogen + 1 molekul gas oksigen → 2 molekul uap air

Dari perbandingan diatas, Avogadro mengamati bahwa untuk volum yang sama, gas

hidrogen dan uap air memiliki jumlah molekul yang sama. Kemudian Avigadro mengajukan

hipotesisnya yang dikenal sebagai Hipotesis avogadro yang berbunyi: " Pada suhu dan tekanan

yang sama, semua gas dengan volum yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama

pula."

Gas-gas yang mempunyai tekanan dan suhu yang sama adalah gas-gas yang berada pada

sebuah tabung tertutup. Jika sebuah tabung berisi campuran gas A, B, dan C sesuai hipotesis

avogadro, maka secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut:

Jumlah mol gas A : jumalah mol gas B : Jumlah mol gas C = volume gas A : volume gas B :

volume gas C.

Atau dapat dituliskan dengan: nA:nB:nC=VA:VB:VC

Rumusan diatas dapat diasumsikan untuk dua jenis gas, empat jenis gas, dan seterusnya yang

berada pada tekanan dan suhu yang sama.

Gambar tabel periodik unsur

Eksperimen J. J. Thomson dengan sinar katoda penting dalam menentukan

properti penyusun materi. Partikel-partikel bermuatan yang diemisikan dari sebuah

katoda dibelokkan di dalam gabungan susunan medan listrik dan magnet statik dan

terdeteksi pada layar phosphorent. Sehingga partikel bermuatan bisa dilihat dari sinar

yang dipancarkan oleh layar.

Sifat – sifat dari sinar katoda adalah:

Sinar katoda dipancarkan oleh katoda dalam sebuah tabung hampa bila

dilewati arus listrik

Sinar katoda berjalan dalam garis lurus

Sifat-sifat dari sinar katoda tidak tergantung dari bahan elektrodanya

Sinar tersebut bila membentur gelas atau benda tertentu lainnya akan

menyebabkan terjadinya fluoresensi

Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnit

Gambar pembelokan sinar katoda dalam medan magnit

Dari gambar diatas sinar katoda tidak tampak, hanya melalui pengaruh fluoresensi

dari bahan sinar ini dapat dilacak. Berkas sinar katoda dibelokkan oleh medan magnit.

Pembelokkan ini menunjukkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif.

Gambar percobaan J.J Thomson

Eksperimen J.J Thomson tersebut berpegang pada analisis kinematika partikel yang

dibelokkan oleh suatu medan. Dari percobaan tersebut diperoleh nisbah e/m = 1,75 x 1011 C/kg

untuk sebuah partikel kecil bermuatan yang dinamakan "elektron". Elektron sebagai partikel

dasar telah ditemukan pada tahun 1897.

Berdasarkan pada konsep di atas maka Thomson kemudian mengembangkan sebuah

model atom yang tersusun atas elektron sebagai partikel bermassa ringan bermuatan negatif dan

suatu materi bermuatan positif yang massanya hampir semua massa atom. Karena unsur tersebut

disusun berdasarkan urutan bilangan massa A, atom diasumsikan tersusun atas A partikel positif

dan A elektron dalam suatu struktur berikut. Perhatikan bahwa bilangan Z belum mempunyai

arti.

Gambar model atom J.J Thomson

Dari percobaan thomson di atas dapat didapatkan:

kecepatan sinar katoda jauh lebih kecil dibandingkan kecepatan cahaya

menetapkan perbandingan muatan listrik (e) dengan massa (m)

Setelah thomson menemukan nisbah dari e/m selanjutnya R. A Millikan melakukan

eksperimen “tetes minyak” yang sangat terkenal itu, di mana nilai e dan m dapat dikuak. Di

samping itu Millikan juga membuktikan kediskritan muatan dalam eksperimennya pada tahun

1906.

Gambar pengamatan tetes minyak milikan

Dari gambar pengamatan tetes minyak milikan diatas dapat kita ketahui bahwa percikan

tetes minyak dihasilkan oleh penyemprot (A). Tetes ini masuk kedalam alat melalui lubang kecil

pada lempeng atas sebuah kondensor listrik. Pergerakan tetes diamati dengan teleskop yang

dilengkapi alat micrometer eyepiece (D). Ion-ion dihasilkan oleh radiasi pengionan seperti sinar

x dari sebuah sumber (E). Sebagian dari tetes minyak memperoleh muatan listrik dengan

menyerap (mengadsorbsi) ion-ion. Tetes diantara B dan C hanya melayang-layang, tergantung

dari tanda (+ atau -) dean besarnya muatan listrik pada tetes. Dengan menganalisis data dari

jumlah tetes, Milikan dapat menghitung besarnya muatan q. Milikan menemukan bahwa tetes

selalu merupakan integral berganda dari muatan listrik elektron e yaitu : q = n.e (dimana n = 1, 2,

3 ...). Nilai yang bisa diterima dari muatan listrik e adalah –1,60219 x 10 -19C. Dengan

menggabungkan hasil Milikan dan Thomson didapat massa sebuah elektron = 9,110 x 10-28.