PERTEMUAN KE-7 & 8 STRUKTUR ATOM - cahaya ? Â· Sifat-sifat Dasar Atom ... Rumus Rutherford dan...

download PERTEMUAN KE-7 & 8 STRUKTUR ATOM - cahaya ? Â· Sifat-sifat Dasar Atom ... Rumus Rutherford dan pembuktian kebenarannnya ... Deretan garis spektrum yang cocok dengan rumus Balmer

of 22

  • date post

    05-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    259
  • download

    13

Embed Size (px)

Transcript of PERTEMUAN KE-7 & 8 STRUKTUR ATOM - cahaya ? Â· Sifat-sifat Dasar Atom ... Rumus Rutherford dan...

  • 29/04/2014

    1

    STRUKTUR ATOM

    Nurun Nayiroh, M.Si

    FISIKA MODERN

    PERTEMUAN KE-7 & 8

    Sub Pokok Bahasan

    Model Awal dari Atom

    Model Atom Rutherford

    Orbit Elektron

    Spektrum Atomik

    Atom Bohr

    Laser

  • 29/04/2014

    2

    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 (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.

    Atom memancarkan dan menyerap radiasi elektromagnetik

  • 29/04/2014

    3

    MODEL ATOM THOMSON

    Prestasi J.J. Thomson

    Mencirikan elektron (Tabung sinar Katoda)

    Mengukur nisbah muatan terhadap massa (e/m) elektron) (e/m = 1,7588 . 108 C/g)

    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

    Muatan positif total bola adalah Ze , massanya pada dasarnya adalah massa atom (massa elektron terlalu ringan sehingga tidak banyak mempengaruhi massa atom), dan jari-jari R bola ini adalah jari-jari atom pula

  • 29/04/2014

    4

    Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

    Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

  • 29/04/2014

    5

    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

    1911 : Rutherford melakukan eksperimen untuk membuktikan kebenaran model atom Thomson. Eksperimen tsb dilakukan oleh Geiger & Marsden (asisten Rutherford) berupa hamburan partikel oleh keping emas.

  • 29/04/2014

    6

    Diagram Percobaan Rutherford

    atau dalam bentuk sederhana

    Sumber sinar Alpha

    Lempeng Emas

    Layar

  • 29/04/2014

    7

    Hasil eksperimen Rutherford

    Sinar alfa

    Diteruskan

    Dibelokkan

    Dipantulkan

    Atom Logam

  • 29/04/2014

    8

    Asumsi Rutherford:

    Partikel alpa dan inti emasberukuran sangat kecil

    Partikel alpa dan inti emasbermuatan positif

    Gaya listrik sebandingdengan 1/r2 menyebabkanpartikel alpa terhambur

    b

    P F

    ()

    ()

    Inti

    target

    P2

    P1

    P

    Proses Hamburan Rutherford

    Posisi Sesaat

    Sudut sesaat

    antara F dan P

    Vektor

    Perubahan

    momentum

    Parameter

    dampak

    Sudut

    hambur

    +

    Partikel alpha

  • 29/04/2014

    9

    Gaya listrik yang ditimbulkan oleh inti padapartikel alfa beraksi sepanjang vector jari-jariantara keduanya, sehingga tidak ada torsi pada partikel alfa, dan momentum sudutmr2 konstan.

    2

    22

    4

    1

    r

    ZeF

    o=

    Karena inti diam berarti besar momentum partikelalfa tetap :

    p1 =p2 = mv

    Tetapi impuls F.dt, menyebabkan perubahan vektormomentum partikel alpa sebagai :

    Perubahan Impuls sama dengan perubahanmomentum, besarnya adalah:

    == dtFppp .12rrrr

    == dtFdtFp .cos.

  • 29/04/2014

    10

    2

    sin

    mv

    sin

    p

    =

    2

    cos)(sin

    21 =

    P

    P2

    P1=mv

    Besar perubahan momentum

    2

    sin2mvp .=

    Maka diperoleh

    2cos

    2sin2sin

    =

    Momentum sudut partikel alfa sekitar inti adalahkosntan.

    mr2 = konstan = m r2 d/dt = mvb

    Atau

    d

    d

    dtFmvp

    ==

    2/)(

    2/)(.cos

    2sin2

    vb

    r

    d

    dt21

    ==

  • 29/04/2014

    11

    Subsitusikan persamaan ini ke dalam persamaan integral di atas akan menghasilkan:

    dcosF2

    bsin2mv

    )/2(

    )/2(

    2 ..2

    = r

    Penyelesaian integral menghasilkan persamaanhubungan antara Sudut hamburan denganparameter dampak b :

    2

    22

    2cot

    Ze

    bmvo =2

    .4

    2cot

    Ze

    bKo =Atau

    : sudut hamburan pertikel alfa: sudut hamburan pertikel alfab : parameter dampakb : parameter dampakK = mv2 : energi kinetik K = mv2 : energi kinetik

  • 29/04/2014

    12

    Rumus Hamburan Rutherford

    )2/(sin)KE(r)8(

    entZN)(N

    4222

    o

    42

    i

    =

    N() = Jumlah total partikel alpha per satuan luas yang sampai di screen

    dengan sudut hamburan

    Ni = Jumlah total partikel alpha yang

    sampai di screen

    n = Jumlah atom persatuan volume di

    dalam foil

    t = Tebal foil

    Z = Nomor atom dari foil

    KE = Energi kinetik patikel alpha

    R = Jarak screen dari foil

    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 f = ntb

    2

    2. Rumus Rutherford dan pembuktian kebenarannnya lewat percobaan

    3. Jarak terdekat ke inti atom, yang dapat dicapai oleh partikel bermuatan.

    K

    zZed

    o

    2

    4

    1

    =

    )2/(sin)KE(r)8(

    entZN)(N

    4222

    o

    42

    i

    =

  • 29/04/2014

    13

    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

  • 29/04/2014

    14

    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 dikelompokkanmenjadi:

    Spektrum kontinyu

    Spektrum garis

  • 29/04/2014

    15

    Spektrum Kontinyu

    - Spektrum kontinyu : radiasi yang dihasilkan olehatom yang tereksitasi yang terdiri dari berbagaiwarna yang bersinambungan, yaitu ungu, biru, hijau,kuning, jingga, merah.

    Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecilenerginya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton denganenergi 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.

    Contohnya: radiasi dari objek panas berpijar

  • 29/04/2014

    16

    Spektrum Garis

    Spektrum diskrit atau spektrum garis : radiasiyang dihasilkan oleh atom yang tereksitasiyang hanya terdiri dari beberapa warna garisyang 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 listrikdialirkan ke dalam tabung, maka hanya sehimpunan panjang gelombang diskrit cahaya tertentu saja ang dipancarkan oleh gas. Cahaya yang dipancarkan olehsetiap gas berbeda-beda dan merupakankarakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalambentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinyu.

  • 29/04/2014

    17

    Peralatan untuk mengamati spektrum garis

    Spektrum garis berbagai gas

  • 29/04/2014

    18

    Peralatan untuk mengamati spektrum serap

    Di buku Fisika Modern (Kenneth Krane) hal.241 Gambar 6.18

    Spektrum serap dan pancar atom Hidrogen

  • 29/04/2014

    19

    Spektrum Atom Hidrogen

    Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya

    dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen yang

    merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang

    gelombang ini ternyata mempunyai pola tertentu yang dapat

    dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis.

    Dengan menggunakan metode ilmiah terbalik johanes

    Balmer (guru sekolah menengah berkebangsaan Swiss)

    menyatakan deret untuk gas hidrogen dengan persamaan

    berikut ini:

    RUMUS BALMER

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

    Beberapa kemudian ditemukan deret-deret yang

    l