Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom

download Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom

If you can't read please download the document

description

j

Transcript of Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom

SPEKTRUM GARIS BERBAGAI JENIS ATOM ( TEORI ATOM BOHR )Yuliastuti, Anuhgraini Jumaru, Alimuddin Hamzah Palimbong, Nurfadia Adlina, Nur Fitrah H, Heri SetiawanLaboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Negeri MakassarAbstrak. Telah dilakukan praktikum yang berjudulspektrum garis berbagai jenis atom (teori atom Bohr). Tujuan dilakukannya praktikum ini yaitu untuk mengetahui panjang gelombang spektrum garis atom gas mulia Helium (He) dan Neon (Ne)sertaunsurlogamnatrium(Na). Pengambilan data dilakukandengancaramenghimpitkangarisvertikalpadaspektrometerdengangariswarna yang teramati didalam teleskop kemudianmengukursudut yang dibentukmelaluipembacaan skalapadaspektrometer. Berdasarkanhasilpengamatandiperolehbahwasetiap atom memancarkanspektrumwarnayang berupagarisdiskrit yang terdiriatasderetanwarnayaituungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, danmerah. Data yang diperoleh pada kegiatan 1, mengukur spektrum garis atom He (Helium) dan Ne (Neon), terlihat bahwa sudut pada garis spektrum kanan dan kiri tidak begitu jauh berbeda atau dapat dikatakan hampir sama.Begitu pula pada masing-masing orde dari urutan warnanya memiliki jumlah sudut antara spektrum kanan dan kiri terus yang meningkat. Pada kegiatan kedua untuk pengamatan interval spektrum garis warna kuning yang pada atom Na diperoleh nilai interval rata-rata yaitu . KATA KUNCI :Spektrum garis, Atom Bohr, Helium, Neon, Natrium, interval, panjang gelombang.PENDAHULUANSpektrumemisi yang dapatdihasilkansuatu atom dapat diamati dengan menggunakan alat spektrometer, Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda.Adanya spektrum garis yang dihasilkan setiap unsur yang terdiri atas deretan warna dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pertama kali diamati pada gas hidrogen oleh Niels Bohr.Pada tahun 1900, J.J Thomson mengajukan model atom yang menyerupai roti kismis. Menurut Thomson, atom terdiri dari materi bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam rotikismis.Ernest Rutherfordtelah dapat menunjukkan bahwaatomterdiri dari sebentuk awan difusielektronbermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positifdengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan.Pada tahun 1913, Niels Bohr, fisikawan berkebangsaan Swedia, mengikuti jejak Einstein menerapkan teori kuantum untuk menerangkan hasil studinya mengenai spektrum atom hidrogen. Bohr mengemukakan teori baru mengenai struktur dan sifat-sifat atom. Teori atom Bohr ini pada prinsipnya menggabungkan teori kuantum Planck dan teori atom dari Ernest Rutherford yang dikemukakan pada tahun 1911[1].Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakterisktik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinyu. Kenyataan bahwa gas memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. Dengan demikian, spektrum garis atomikdapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom.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.Spektrum garis atom hidrogen berhasil dijelaskan oleh Niels Bohr, pada tahun 1913, kemampuanteori atom Bohr menerangkanasal-usulgarisspektrummerupakansalahsatuhasil yang menonjol, sehinggateoriiniditerapkanpadaspektrumatomik[1].Eksperimen ini selanjutnya dilakukan untuk melakukan pengamatan terhadap spektrum garis yang dihasilkan dari berbagai jenis atom gas mulia dan gas logam serta menentukan panjang gelombang dari setiap spektrum garis yang dihasilkan atom-atom tersebut, beberapa atom yang diamati spektrumnya yaitu Helium (He), Neon (Ne) dan Natrium (Na).Pengamatan dilakukan dengan menggunakan spektrometer optik dan kisi untuk mengetahui besarnya sudut yang dibentuksetiapspketrumwarnayang akan dianalisis untuk memperoleh panjang gelombang dari setiap deretan warna spektrum garis yang dihasilkan atom tersebut.TEORISetelah Rutherford mengemukakan bahwa massa dan muatan positif atom terhimpun pada suatu daerah kecil di pusatnya, fisikawan Denmark, Niels Bohr, pada tahun 1913 mengemukakan bahwa atom ternyata mirip sistem planet mini, dengan elektron-elektron mengedari inti atom seperti planet-planet mengedari matahari. dengan alasan yang sama bahwa sistem tata surya tidak runtuh karena tarikan gravitasi antara matahari dan tiap planet, atom juga tidak runtuh karena tarikan elektrostatik Coulomb antara inti atom dan tiap elektron. Dalam kedua kasus ini, gaya tarik berperan memberikan percepatan sentripetal yang dibutuhkan untuk mempertahankan garis edar [2].Jika gas muliadanuaplogam yang bertekananrendah (di bawahtekananatmosfer) dieksitasi, radiasi yang dipancarkanmempunyaispektrum yang berisipanjanggelombangtertentusaja. Setiapunsurmemperlihatkanspektrumgaris yang unik. Spektrometer optik dapat dipakai untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis dari atom gas mulia dan uap logam [3].Kisi digunakan untuk memisahkan garis spektrum. Cahaya terdifraksidikisi, panjang gelombang yang sama mengalami superposisi dan menghasilkan intensitas maksimum. Hubungan antara difraksi dan panjang gelombang adalah linear (sin ~ ) pada spektrum normal. Kita dapat menentukan panjang gelombang yang datang dari suatu cahaya yang melalui kisi dengan menggunakan spektrometer. Persamaan untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis adalah(0.1)Dengan : n = Orde Spektrum, = jumlahsudut antara garis spektrum kanan dankiri, N = jumlah gariskisi yang digunakan, dan = panjang gelombang.GAMBAR 1.Skema diagram untukdefenisisudutUntukmenghitung interval duagaris, diberikancontoh data hasilpercobaandifraksipada n=1 dan n=2 untukgaris-D sodium sebagaiberikut:TABEL 1. Sodium D-Lines, hasilpengukurandifraksiuntuk n=1 dan n=2LineN5706/cmnmD1139.3000589.33284.5420589.41D2139.2500588.61284.4250588.74Berdasarkantabel 4.1, diketahui interval antaraduawarnakuning Sodium D-Lines dengannilai = 0,72 nm (diukurpada n=1) dan = 0,67 nm (diukurpada n=2). Nilai rata-ratanyaadalah(D1) (D2) = 0,70 nm [3].METODOLOGI EKSPERIMENAlat dan bahan yang digunakandalampraktikumini, yaitu spektrometer optik, kisi Rowland, spektrum lampu He, Na, Ne, Cd, Hg/Cd dan Ti, transformer, 6 V AC, 12 V AC, universal Choke, 230 V, 50 Hz.Langkah awal yang dilakukan pada prosedur kerja eksperimen ini adalah menyetelalat yaitu spektrometer, dimana terlebih dahulu spektrum lampu He dipasang pada tabung, pastikan bahwa kabel spektrometer seluruhnya telah terpasang pada terminal. Kemudian on kan pada universal choke. Kemudian melihat teleskop dan pastikan bahwa terlihat garis cahaya vertikal. Memposisikan kisi di meja prisma dan menyelaraskan dengan teleskop sehingga cahaya melalui celah melewati kisi dan spektrum dapat diamati dalam teleskop. GAMBAR 2.Rangkaianpercobaan spektrum garis berbagai jenis atomMetodeberikutnyayaitu pengamatan. Langkah selanjutnya yaitu melakukan pengamatan setelah seluruh alat yang akan dirangkai telah diatur dengan posisi yang baik dan tepat. Pengamatan pertama yaitu mengukur spektrum garis He. Pertama-tama meluruskan posisi kolimator dan teleskop spektrometer optik pada posisi yang segaris lurus agar spektrum warna yang diamati dapat diperoleh dengan baik. Kemudian mengimpitkan garis cahaya yang terlihat di dalam teleskop dengan benang vertikal pada teleskop. Memutar teleskop ke satu arah (kanan) dan memastikan teramati spektrum garis. Begitu juga dengan arah yang berlawanan (kiri). Mengembalikan teleskop ke posisi normal. Memutar kembali ke arah kanan secara perlahan sehingga teramati garis warna pertama pada orde 1 (n=1). Mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna pertama dan baca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kanan. Kemudian memutar teleskop ke arah kiri sehingga teramati garis warna pertama pada orde 1 (n=1) dan membaca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kiri . Langkah berikutnya yaitu mengulangi kegiatan mengimpitkan garis cahaya yang terlihat di dalam teleskop dengan benang vertikal pada teleskop dan memutar teleskop ke arah kanan dan kiri serta memastikan teramati spektrum garis. Tahap ini dilakukan untuk garis-garis warna berikutnya pada orde yang sama serta mengulangi kegiatan tersebut untuk garis-garis warna berikutnya pada orde selanjutnya. Setelah teramati seluruh spektrum warnanya, berikutnya mengganti lampu He dengan lampu Ne, kemudian mengulangi prosedur yang sama dari awal hingga akhir.Kegiatan berikutnya yaitu menetukan interval antara dua baris Na-D. Pertama-tama melepaskan lampu Ne dan mengganti dengan lampu Na. Menemukan dua garis kuning Na-D dari difraksi pertama di kedua sisi maksimum utama. Selanjutnya mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna kuning dan membaca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kanan. Kemudian memutar teleskop ke arah kiri sehingga teramati garis warna kuning pada orde 1 dan membaca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kiri. Mengulangi kegiatan menemukan dua garis kuning Na-D dari difraksi pertama di kedua sisi maksimum utama. Selanjutnya mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna kuning dan membaca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kanan. Kemudian memutar teleskop ke arah kiri sehingga teramati garis warna kuning pada orde 1 dan membaca penunjukkan skala pada spektrometer sebagai kiri. Kegiatan dilanjutkan pada orde selanjutnya.HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATAHasilPengamatanNST Spektrometer = 1/60o = 0,02oN = 600 lines/mm = 6 x 10-4 lines/nmKegiatanPertamaTABEL 2.Hasil PengamatanSpektrumGaris Atom HeOrde spektrumWarna spektrumkanan () kiri ()()Ungu14,9215,8530,77Nila15,8516,7532,60Biru16,6517,5034,151Hijau16,9517,8234,77Kuning20,0021,0041,00Jingga-- - Merah23,1724,0047,17Ungu32,0033,0065,00Nila33,95 35,20 69,15Biru35,7536,8172,602Hijau36,5037,7574,25Kuning40,3346,0086,33Jingga---Merah52,65 54,78107,43TABEL 3.HasilPengamatanSpektrumGaris Atom NeOrde spektrumWarna spektrumkanan ()kiri ()()Ungu16,3316,0532,38Nila16,9516,5033,45Biru17,7717,9235,691Hijau19,2518,9738,22Kuning21,3020,7242,01Jingga22,1721,5243,69Merah23,3722,6746,04Ungu36,08-36,08Nila39,22-39,22Biru40,00-40,002Hijau42,67-42,67Kuning47,6744,1091,77Jingga48,6744,9293,59Merah51,5546,8398,38KegiatanKeduaTABEL 4.HasilPengamatanSpektrumGaris Atom NaOrdeSpektrumWarnaSpektrum()()kanan()kiri()1Kuning20,6744,3541,982Kuning20,8543,6790,85Analisis DataMenentukanpanjanggelombangdigunakanpersamaan:n = d sin KegiatanPertamaLampu HeOrde 1Ungu = = = 0,04468 x = 446,8 nmNila = = = 0,04622 x = 462,2 nmBiru = = = 0,04812 x = 481,2 nmHijau = = = 0,05078 x = 507,8 nmJingga = = = 0,05954 x = 595,4 nmMerah = = = 0,06766 x = 676,6 nmOrde 2Ungu = = = 0,04243 x = 424,3 nmBiru = = = 0,04682 x = 468,2 nmHijau = = = 0,05082 x = 508,2 nmKuning = = = 0,05913 x = 591,3 nmMerah = = = 0,06757 x = 675,7 nmLampu NeOrde 1Ungu = = = 0,04750 x = 475,0 nmNila = = = 0,04973 x = 497,3 nmBiru = = = 0,05272 x = 527,2 nmHijau = = = 0,05432 x = 543,2 nmKuning = = = 0,05959 x = 595,9 nmJingga = = = 0,06152 x = 615,2 nmMerah = = = 0,06453 x = 645,3 nmKegiatanKeduaPanjanggelombangpadagaris D1 (kanan)Orde 1 = = =585,86 nmOrde 2 = = =575,42 nmPanjanggelombangpadagaris D2 (kiri)Orde 1 = = =608,13 nmOrde 2 = = =611,24 nmSehinggadiperolehinterval :1 (orde 1)= 608,13 nm 585, 86 nm= 22,27 nm 2 (orde 2)= 611,24 nm 575,42 nm= 35,82 nmNilai rata-ratanya =PEMBAHASANPadaeksperimenkali ini dibahas mengenai spektrumgarisberbagaijenis atom (He, Ne dan Na) denganteori atom Bohr dilakukandenganmengamati spektrum garis yang dihasilkan oleh atom He dan Ne, serta menentukan interval spektrum garis warna kuning yang dihasilkan oleh atom Na. Hasilpengamatanmenunjukkanbahwasetiap atom menghasilkanspektrumgarisemisi yang berbentukspektrumgarisdiskritdenganderetanwarnamulaidariungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, hinggamerah.Berdasarkan teori dengan urutan warna ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah, nilai perbandingan panjang gelombang berturut-turut yaitu 400 nm, 445 nm, 475 nm, 510 nm, 570 nm, 590 nm, dan 650 nm. Sedangkan melalui eksperimen, nilai panjang gelombang berturut-turut sesuai dengan warna yang telah diurutkan yaitu 442.7 nm, 479.7 nm, 492.2 nm, 519.7 nm, 593.6 nm, 605.3 nm, dan 665.8 nm. Panjanggelombangspektrumwarnaberdasarkaneksperimendiperolehdari rata-rata spektrumwarnapadasetiapordelampu He dan Ne. Data yang diperolehmenunjukkanbahwabesarnyapanjanggelombang yang diperolehsetiap warna darihasileksperimenada yang mendekati namun ada pula yang jauhdarinilai panjanggelombangsecarateori. Hal ini terjadi bisa saja disebabkan karena praktikan yang kurang teliti melihat osiloskop ataupun kurang teliti dalam pembacaan skala spektrometer.Panjanggelombangspektrumwarna yang dihasilkan atom di atasditentukandenganmengukursudutantargarisspektrum yang terbentuk (spektrumkanandankiripadaorde yang sama). Analisis data menunjukkannilaipanjanggelombang yang berbeda-bedauntukmasing-masingwarna. Berdasarkanhasil eksperimendapatdilihatbahwapanjanggelombangdarispektrumkecilkebesaradalahberturut-turutungu, nila, biru, hijau, kuning, orange, danmerah. Hal iniberlakuuntukspektrum atom He dan Ne.Pada kegiatan pertama, untuk atom He orde 1, tidak terlihat warna garis spektrum kuning. Dan orde 2 tidak terlihat warna garis spektrum nila dan jingga. Dan untuk atom Ne, tidak diperoleh garis spektrum warna pada orde 2. Hal ini terjadi bisa saja disebabkan karena praktikan yang kurang teliti melihat osiloskop atau mungkin alat yang bermasalah.Pengamatan interval panjanggelombangspektrum warna kuning yang dihasilkan oleh atom Nadiperoleh nilai rata-ratanya 29,04 nm. Nilai inimenunjukkanbahwajarakantarwarnakuningpadasetiapordedalam atom Na adalahsangatkecilhinggaorde nanometer, sehinggakerapataninimenyebabkanlampunatriumlebihterangdenganwarnakuninglembut. Interval panjanggelombangterkecildalamspektrumwarnasetiap atom akanmenentukanwarnapancarandari atom tersebut.KESIMPULANEksperimen yang telah dilakukan yaitu mengenai spektrum garis berbagai jenis atom.Pada kegiatan 1, mengukur spektrum garis atom He (Helium) dan Ne (Neon), terlihat bahwa sudut pada garis spektrum kanan dan kiri tidak begitu jauh berbeda atau dapat dikatakan hampir sama. Begitu pula pada masing-masing orde dari urutan warna ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, merah, memiliki jumlah sudut antara spektrum kanan dan kiri terus yang meningkat. Data yang diperoleh pada kegiatan 2, berdasarkan hasil pengukuran dilakukan pada atom Natrium pada 2 garis dan 2 orde spektrum, dimana ditunjukkan bahwa sudut yang terbentuk pada cahaya kuning memiliki sudut pada spektrum kanan yang hampir sama dengan sudut pada spektrum kiri. Hasil ini dapat dimasukkan kedalam perhitungan untuk memperoleh hasil panjang gelombang. Sehingga diketahui bahwa panjang gelombang diketahui berdasarkan sudut yang ditunjukkan pada spektrometer. Panjang gelombang dari setiap spektrum warna berbeda-beda dan memiliki karakteristik tersendiri. Dimana ungu memiliki panjang gelombang paling kecil, sedangkan merah memiliki panjang gelombang paling besar. Interval garis menunjukkan warna emisi ( pancaran ) atom. Sehingga diketahui bahwa atom memiliki warna yang sama dengan warna spektrum ketika intervalnya kecil.REFERENSI[1]Beiser, Arthur. 1995. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga.[2]Krane, K.S. 1992. Fisika Modern (terjemahan). Jakarta : Universitas Indonesia.[3]Subaer, dkk. 2013. Penuntun Praktikum Eksperimen Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern. Makassar :Jurusan Fisika FMIPA UNM