Teori Atom

Bab 1

Standar Kompetensi: Menganalisis berbagai besaran fisis pada gejala kuantum dan batas-batas berlakunya relativitas Einstein dalam paradigma fisika modern. Kompetensi Dasar: Mendeskripsikan perkembangan teori atom.

Indikator: Mendeskripsikan karakteristik teori atom Thomson, Rutherford, dan Niels Bohr. Menjelaskan terjadinya spektrum diskrit pada model atom BohrRoti kismis,,, hmmm enak Roti kismis yang enak ini adalah salah satu contoh model atom Siapa ya yang punya model atom seperti roti kismis?? Kalau mau tahu, mari kita pelajari bab ini!!

Menghitung perubahan energi elektron yang mengalami eksitasi. Menghitung panjang gelombang terbesar dan terkecil pada deret Balmer, Lyman, Paschen, Brackett, dan Pfund pada spektrum atom hidrogen.

Pada bab ini kita akan mempelajari: A. Perkembangan Teori Atom B. Spektrum Atom Hidrogen C. Bilangan Kuantum

Model atom di samping menunjukkan inti dengan proton-proton dan neutron-neutronnya. Di sekitar inti terdapat elektron-elektron yang sedang bergerak dengan cepat. Dapatkah para ilmuan mengetahui dengan pasti di mana lokasi sebuah elektron tertentu dalam sebuah atom?

Pada subbab ini Anda harus mampu: memformulasikan evolusi model atom : model Dalton, model Thomson, model Rutherford, dan model Bohr memformulasikan kuantisasi momentum dan energi pada model Bohr menjelaskan terjadinya spectrum diskrit pada model Bohr.

Konsep atom yang diungkapkan oleh Demokritus yang tidak didukung oleh eksperimen yang meyakinkan, tidak dapat diterima oleh beberapa ahli ilmu pengetahuan dan filsafat. Pengembangan konsep atom secara ilmiah dan disertai dengan eksperimen dimulai oleh John Dalton, kemudian dilanjutkan oleh Thomson, Rutherford dan disempurnakan oleh Bohr. Hasil eksperimen yang memperkuat konsep atom ini menghasilkan gambaran mengenai susunan partikel-partikel tersebut dalam atom. Gambaran susunan partikel-partikel dasar dalam atom disebut model atom. Marilah kita pelajari satu persatu masingmasing konsep/model atom tersebut.

Kegiatan Siswa 1

Percobaan Cepat

Ambil sebongkah garam dapur dan cicipi rasanya. Tumbuk garam tersebut terusmenerus. Dapatkah anda memperkecil terus bongkahan garam ataukah ada batas bagian terkecil bongkahan garam yang tak dapat Anda perkecil lagi dengan menumbuknya?? Larutkan garam halus hasil tumbukanmu pada air hangat. Cicipi larutan tersebut. Apakah rasanya sama seperti bongkahan garam mula-mula??

Fisika SMA/MA Jilid 34

1. Model Atom Dalton 2 Pendapat Demokritus masih dianut oleh Dalton. Pada awal abad ke 19, tepatnya pada tahun 1902 John Dalton melakukan percobaan mempelajari teori atom. Teori atom oleh Dalton mencoba menerangkan reaksi-reaksi antara zat. Menurut Dalton atom-atom itu merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi.

Gambar 1.1 John Dalton (176618440). Menyatakan atom adalah sebuah bola pejal

Atom suatu unsur tidak dapat berubah menjadi unsur lain. Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk molekul. Atom-atom sesuatu unsur semuanya serupa. Pada suatu reaksi kimia atom-atom berpisah tetapi kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula, menurut perbandingan tertentu tetapi massa keseluruhan tetap. Pada dasarnya teori atom Dalton cukup baik dalam menjelaskan hakekat suatu materi, tetapi kelemahannya tidak dapat menjelaskan sifat kelistrikan suatu atom. Setelah ditemukannya elektron oleh Thomson yang merupakan bagian dari atom, maka pendapat bahwa atom merupakan partikel terkecil menjadi tidak sesuai lagi. Hal inilah yang mendorong Thomson untuk menyusun model atom baru. 2. Model Atom ThomsonPernahkah Anda memperhatikan Tabung Televisi? Tabung Televisi merupakan tabung sinar katoda.

Percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda. George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut elektron. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron. Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron. Fisika SMA/MA Jilid 34

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. 3

Gambar 1.2 Pembelokan sinar katoda oleh medan listrik

Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Melalui eksperimennya, Thomson berhasil menemukan perbandingan antara muatan elektron dengan massanya, yaitu:e =1,7588 10 11 C / kg m

Dengan e adalah muatan elektron dan m adalah massa elektron. Besarnya muatan dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan (1908) melalui percobaan tetes minyak Milikan seperti gambar .: Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Bila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Percobaan milikan berhasil mengukur muatan elementer (e-) = 1,6021 x 10-19 C. Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh massa elektron sebesar me = 9,1090 x 10-31 kg. Sehubungan dengan penemuan elektron oleh J.J Thomson yang menjadi bagian dari atom, maka Thomson mengemukakan pendapatnya tentang atom pada tahun 1904. Menurut, atom itu mempunyai muatan positif yang tersebar merata keseluruh isi atom. Fisika SMA/MA Jilid 3 44

Gambar 1.3 Diagram percobaan tetes minyak Milikan

Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson Kelebihan Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur. Kelemahan Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

Muatan ini dinetralkan oleh elektron yang tersebar di antara muatan atom itu. Model atom Thomson terkenal sebagai model plum-pudding (model roti kismis).

(a)

(b)

Gambar 1.4 (a) Joseph John Thomson (1856-1940). Tahun 1897 menemukan elektron, mengukur nilai perbandingan massa dan muatan, dan menetapkan bahwa elektron adalah unsur pokok dari semua atom. (b) Model atom Thomson yang digambarkan seperti kue kismis

erford 3. Model Atom Rutherford Geiger dan Marsden pada tahun 1911 atas usul Ernest Rutherford mengadakan sutu percobaan dengan menembakkan partikelpartikel alfa pada suatu lempengan emas yang sangat tipis yaitu setebal 0,01 mm (kira-kira setebal 2000 atom). Menurut model atom Thomson, partikel alfa yang ditembakkan ini akan menembus lurus logam emas, tidak dihamburkan, karena partikel- jauh lebih besar daripada massa elektron Hasil percobaan Rutherford bertentangan dengan yang diprediksikan oleh model atom Thomson. Ternyata, sebagian besar partikel- diteruskan, karena sebagian besar atom merupakan ruang kosong. Dan, ada sedikit partikel- yang justru terpantul dengan sudut yang besar, bahkan ada yang berbalik arah. Menurut Rutherford, ini hanya mungkin terjadi bila partikel- ditolak oleh suatu konsentrasi muatan positif. Fisika SMA/MA Jilid 3 54

Gambar 1.5 Percobaan hamburan partikel- oleh Rutherford

Gambar 1.6 Ternyata partikel- dihamburkan setelah menumbuk lempeng tipis logam emas

Untuk menjelaskan peristiwa hamburan partikel- maka Rutherford membuat suatu model atom yang baru. Model atom tersebut adalah: 1. Atom terdiri dari inti atom dan elektron yang mengitari inti atom. 2. Inti bermuatan positif yang besarnya sama dengan muatan negatif elektron, sehingga secara keseluruhan atom bersifat netral. 3. Hampir semua atom terkumpul pada inti. Menurut Rutherford elektron bergerak mengelilingi inti yang bermuatan positif. Untuk atom hidrogen dapat dilihat seperti gambar v

r

Gambar 1.7 Model atom Rutherford untuk atom hidrogen

Jika kita pandang elektron mengelilingi inti, dimana inti sebagai pusat dengan orbit lingkaran maka elektron memiliki gaya sentripetal yang arahnya menuju pusat sebesar

Elektron dan inti berinteraksi karena adanya gaya Coulomb sebesar

Gaya sentripetal yang bekerja pada elektron adalah gaya Coulomb sehingga besarnya energi kinetik elektron pada jari-jari lintasan r adalah:

6


Sedangkan besarnya energi potensial listrik elektron yang bermuatan e pada jarak r dari inti adalah

Energi total elektron menjadi

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa energi yang dimiliki oleh elektron bertanda negatif. Hal ini berarti elektron mengalami energi ikat inti. Menurut kerangka elektromagnetik klasik, elektron yang bermuatan listrik selama bergerak akan menimbulkan arus listrik. Arus listrik menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah. Medan magnet ini akan menimbulkan medan listrik yang berubah-ubah juga. Dengan demikian elektron yang bergerak menelilingi inti akan menimbulkan gelombang elektromagnetik yang pancarannya oleh elektron berakibat pada berkurangnya energi U.Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Rutherford Kelebihan: Dapat menjelaskan medan listrik pada atom Kekurangan Meramalkan spektrum kontinu, padahal dari percobaan diperoleh spektrum garis. Meramalkan bahwa atom-atom tidak stabil pada orbitnya untuk memperoleh spektrum garis, padahal atom secara umum bersifat stabil.

Gambar 1.8 Ernest Rutherford (1911) Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti

Gambar 1.9 Model atom Ruthrtford: seperti tata surya

7


Kegiatan Siswa 2

Melakukan

Membuat suatu model atom: 1. Gunakan benda-benda seperti karton , kertas, pensil warna, benang, dan kapas untuk membangun model atom Thomson dan Rutherford. 2. Berilah nama model buatan Anda dan pajanglah di tempat yang sesuai di kelasmu. Buatlah sebuah tulisan singkat di dekat model buatanmu tentang eksperimen yang menjadi dasar dicetuskannya tiap model tersebut

4. Model Atom Bohr Pada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck. Bohr memberikan 3 postulat untuk menjelaskan model atomnya, yaitu:

Gambar 1.10 bagan percobaan Bohr

1. Di dalam atom hidrogen, elektron hanya dapat mengelilingi lintasan tertentu tertentu yang diijinkan tanpa membebaskan (melepaskan) energi. Lintasan ini disebut lintasan stasioner dan memiliki energi tertentu yang sesuai. 2. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain. Energi dalam bentuk foton cahaya akan dilepaskan jika elektron berpindah ke lintasan yang lebih dalam, sedangkan Energi dalam bentuk foton cahaya akan diserapkan supaya elektron berpindah ke lintasan yang lebih luar. Energi dilepas atau diserap dalam paket sebesar hf sesuai dengan persamaan Planck. E = hf Dimana h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi cahaya atau foton yang dilepas atau diserap.


3. Lintasan-lintasan stasioner yang diijinkan untuk ditempati elektron h memiliki momentum sudut yang merupakan kelipatan bulat dari nilai 2 8

Model Bohr dari atom hidrogen menggambarkan elektron-elektron bermuatan negatif mengorbit pada kulit atom dalam lintasan tertentu mengelilingi inti atom yang bermuatan positif. Ketika elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya selalu disertai dengan pemancaran atau penyerapan sejumlah energi elektromagnetik hf.

Gambar 1.11 Model atom Bohr

Berdasarkan postulat-1 Bohr, elektron berada dalam orbit diatur oleh gaya coulomb. Ini berarti gaya coulomb sama dengan gaya sentripetal: Dengan: q= muatan elektron dan proton v = kecepatan orbit r = jari-jari orbit Energi total elektron adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial, yaitu:

Perhatikan bahwa nilai E yang negatif menunjukkan bahwa elektron dan inti saling terikat. Jika r mendekati tak hingga, maka E = 0. Jika E= 0, elektron tidak lagi terikat oleh inti atom. Dikatakan bahwa atom telah mengalami ionisasi. Selanjutnya Bohr mengasumsikan bahwa momentum sudut elektron bergerak mengitari inti atom bernilai diskrit (terkuantisasi). Besarnya momentum sudut ini sama dengan:

Fisika SMA/MA Jilid 3 94

Bilangan n disebut bilangan kuantum utama. Sedangkan h adalah konstanta Planck, yang besarnya 6,65 x 10-34 Js. Berdasarkan persamaan . ini, besarnya kecepatan elektron yang megorbit ini adalah

dan jari-jari orbit rn , Berdasarkan nilai rn ini, besarnya energi elektron dapat dihitung dari persamaan .. persamaan ..

Dengan memasukkan semua harga konstanta, diperoleh:

Menurut model atom bohr, elektron dapat berpindah dari orbit yang satu ke orbit yang lain dengan memancarkan atau menyerap energi. Ketika berpindah dari orbit luar ke orbit dalam, elektron akan memancarkan energi sebesar E = hf. Jika elektron berpindah dari orbit dalam ke orbit luar, elektron akan menyerap energi sebesar hf . Inilah postulat ke-2 Bohr.

Tingkat EnergiTingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya. Pada umumnya elektron berada pada tingkat dasar, untuuk membawa elektron ke tingkat di atasnya diperlukan energi eksitasi. Karena orbit elektron bersifat diskrit, maka energi yang diperlukan untuk mengeksitasi elektron juga diskrit. Besarnya energi yang dilepas atau diserap elektron ketika berpindah dari tingkat dasar (nA) ke tingkat di atasnya (nB) sama dengan:

Besar selisih energi ini sama dengan hf = hc/ , dengan f dan adalah frekuensi dan panjang gelombang radiasi yang dipancarkan atau diserap. 10 Fisika SMA/MA Jilid 34

Contoh soal 1.1 Elektron berpindah lintasan dari n = 3 ke n = 1 dengan memancarkan energi. Tentukanlah: (a) energi foton yang dipancarkan, (b) frekuensi foton, (c) panjang gelombang foton, Penyelesaian: (a) Energi foton yang dipancarkan sesuai persamaan

= - 12,09 eV = (-12,09)(1,6 10-19)= -19,34 10-19 J (b) Frekuensi foton

Ilmu itu cahaya yang menerangi tanpa membakarny a

= 2,93 1015 Hz(c) Panjang gelombang foton

c=f

=

c (3 10 8 ) = 1,02 10 7 m = f ( 2,93 10 7 )

Contoh soal 1.2 Hitung energi dan panjang gelombang foton yang dihasilkan akibat transisi elektron dari n = 7 untuk menghasilkan deret Paschen. Penyelesaian: Deret Paschen, transisi dari n = 7 ke n = 3. Energi foton:

= (-13,6) (0,09) = - 1,22 eV = (-1,22)(1,6 10-19) = -1,95 10-19 J (Tanda negatif menyatakan pemancaran foton) Panjang gelombang foton:

hc hc 6,6 10 34 3 10 8 = = = 1,02 10 6 m 19 E 1,95 10 E =

(

(

)(

)

)

11


Atom hidrogen merupakan atom yang paling sederhana, karena hanya memiliki satu elektron yang mengelilingi inti. Dengan demikian, spektrumnya pun akan sederhana. Pada tahun 1885, J.J Balmer menemukan empat buah garis pada spektrum hidrogen yang memiliki panjang gelombang sebesar 656 nm, 486 nm, 434 nm, dan 410 nm. Garis-garis ini ternyata cocok dengan rumus:

Dengan n adalah 3,4,5, dan 6 untuk keempat garis yang diamati, dan R adalah tetapan Rydberg yang besarnya 1,097 x 107 m-1. Keempat garis yang ditemukan Balmer ini disebut deret Balmer. Diperoleh selanjutnya bahwa deret Balmer juga berkembang sampai ke daerah ultraviolet, dengan = 365 nm. Percobaan lebih lanjut berhasil menemukan deret-deret garis seperti yang ditemukan Balmer. Garis-garis ini tetap cocok dengan rumus yang berlaku untuk deret Balmer. Deret-deret spektrum atom hidrogen tersebut dapat dirangkum sebagai berikut: a) Deret Lyman (deret ultraungu) dengan n = 2, 3, 4, b) Deret Balmer (deret cahaya tampak) dengan n = 3, 4, 5, c) Deret Paschen (deret inframerah I) dengan n = 4, 5, 6, d) Deret Brackett (deret inframerah II) dengan n = 5, 6, 7, e) Deret Pfund (deret inframerah III) dengan n = 6, 7, 8, 12 Fisika SMA/MA Jilid 34

Tidak ada kata tidak berhasil yang ada adalah belum berhasil

Contoh soal 1.3 Tentukan panjang gelombang terpanjang dan terpendek deret Lyman atom hidrogen jika konstanta Rydberg R = 1,1097 x 107 m-1.

Penyelesaian:Deret Lyman terjadi akibat transisi elektron dari kulit n > 1 menuju ke kulit n =1 Panjang gelombang panjang terjadi jika elektron mengalami transisi dari kulit n = 2 ke n = 1. Sesuai dengan rumus diperoleh:

1 1 1 = R 2 = 1,097 10 7 ( 0,75 ) 2 1 terpendek 7 m Panjang gelombang= 1,22 10 terjadi jika elektron mengalami transisi dariatom luar n = ke kulit n = 1.

(

)

1 1 1 = R 2 = 1,097 10 7 (1) 2 1 = 0,91 10 7 m

(

)

Dalam teori atom mekanika kuantum, kedudukan elektron-elektron dalam suatu atom ditentukan oleh bilangan kuantum elektron. Terdapat empat bilangan kuantum untum menentukan keadaan stasioner elektron, yaitu bilangan kuantum utama n, bilangan kuantum orbital l, bilangan kuantum magnetik ml, dan bilangan kuantum spin ms. 1. Bilangan Kuantum Utama Bilangan kuantum utama n menentukan tingkat energi dari jari-jari orbital elektron atau kulit-kulit atom. Nilai bilangan kuantum utama n adalah 1, 2, 3, , n. Nilai n =1 disebut kulit K, n = 2 disebut kulit L, n = 3 disebut kulit M, dan seterusnya. Energi total elektron pada sebuah orbit adalah konstan dan bernilai negative yang berarti bahwa elektron dalam keadaan terikat sehingga diperlukan energi untuk mengeluarkan elektron dari orbitalnya. Energi total elektron pada kulit ke-n untuk atom hidrogen adalah

13


Untuk atom seperti hidrogen atau ion atom dari atom lain yang memiliki sebuah elektron, misalnya He+ dan Li2+, maka energi total elektronnya adalah

dengan Z adalah nomor atom dari unsur tersebut.

Contoh soal 1.4 Ion Li+2 memiliki sebuah elektron. Tentukanlah energi total yang dimiliki oleh elektron tersebut jika menempati bilangan kuantum utama n = 3. Penyelesaian: Ion Li+2 adalah partikel seperti hidrogen yang memiliki nomor atom Z = 3 sehingga energi total elektron memenuhi persamaan:

Untuk n = 3, maka:

2.

Bilangan Kuantum Orbital Bilangan kuantum orbital l menetukan besarnya momentum sudut elektron dalam mengelilingi inti atom. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah 1, 2, 3, , (n 1). Keadaaan momentum sudut orbital elektron dinyatakan dengan subkulit s untuk l = 0, p untuk l = 1, d untuk l = 2, f untuk l = 3, g untuk l = 4, k untuk l = 5, dan seterusnya. Besarnya momentum sudut elektron memenuhi persamaan

dengan :

= 1,054 x 10-34 Js l = bilangan kuantum orbital L = momentum sudut elektron

3.

Bilangan Kuantum Magnetik Bilangan kuantum magnetik ml menentukan arah dari momentum sudut elektron, jadi, untuk menentukan besar dan arah momentum sudut elektron kita perlu mengetahui nilai l dan ml. Nilai bilangan kuantum Fisika SMA/MA Jilid 34

14

magnetik ml adalah l sampai dengan +l (ml = l, , -2, -1, 0, 1, 2, , +l). setiap nilai l memiliki nilai ml sebanyak (2l + 1). Elektron dalam suatu atom yang memiliki momentum sudut dapat berinteraksi dengan medan magnetik luar. Jika dipilih arah medan magnetik luar sejajar dengan sumbu Z, maka nilai L dalam arah Z memenuhi persamaan:

Contoh soal 1.5 Untuk bilangan kuantum orbital l = 2, tentukanlah (a) besar momentum sudut elektron yang mungkin, (b) momentum sudut elektron dalam arah sumbu Z.

Penyelesaian:Bilangan kuantum magnetik ml yang mungkin untuk l = 2 adalah

ml = -l s/d + l = -2, -1, 0, +1, +2.a) Besar momentum sudut elektron, untuk l = 2 adalah

b) Momentum sudut elektron

ml = -1 ml = 0 ml = +1 ml = +2

4.

Bilangan Kuantum Spin Bilangan kuantum spin ms menentukan arah perputaran elektron terhadap sumbunya. Hal ini dapat dianalisis dengan menggunakan spektroskopi berdaya pisah sangat tinggi yang menunjukkan bahwa setiap garis spektrum terdiri dari sepasang garis yang sangat berdekatan. Nilai bilangan kuantum spin ms ada dua, yaitu menyatakan arah spin ke atas dan menyatakan arah spin ke bawah.

15


Berdasarkan nilai bilangan kuantum kita dapat menentukan jumlah elektron maksimum yang menempati kulit dan subkulit atom. Untuk kulit ke-n, memiliki jumlah elektron maksimum 2n2. Sedangkan, jumlah elektron maksimum pada subkulit s adalah 2 elektron, subkulit p adalah 6 elektron, subkulit d adalah 10 elektron, subkulit f adalah 14 elektron, dan seterusnya.

Contoh soal 1.6 Tentukan keempat bilangan kuantum dari sebuah elektron paling luar pada atom oksigen yang memiliki konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p4

Penyelesaian:Elektron paling luar terletak pada konfigurasi 2p4 dengan arah spin ke bawah.

ml = -1 0 +12pJadi, bilangan kuantum elektron paling luar dari atom oksigen adalah

m = 2, l = 1, ml = -1, ms =

Tuhan Akan mengangkat derajat orangorang berilmu (firman)

16


AplikasiDalam kehidupan sehari-hari kita sudah mengenal Laser. LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) atau penguatan cahaya dengan pancaran radiasi karena rangsangan. Laser terdiri dari partikel-partikel berkecepatan tinggi. Besarnya energi laser yang dipilih bergantung pada penggunaannya. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai penggunaan laser, antara lain untuk menampilkan harga barang dimonitor dengan menyinari barang dengan laser. Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat menyalurkan suara dan sinyal gambar. Dengan serat optik, pengiriman sinar laser yang membawa sinyal komunikasi pun menjadi semakin mudah dari stasiun relai ke stasiun relai lain tanpa kehabisan banyak energi. Sifat laser yang dapat menghasilkan sinar monokromatik (yang tipis) dengan intensitas tinggi dan cukup kuat untuk menguapkan apa saja yang dilaluinya, sangat berguna untuk pembedahan sebagai pisau. Kelebihan pisau laser dibandingkan dengan pisau bedah adalah bahwa pisau laser memotong sekaligus menggumpalkan darah pada saat bersamaan, sehingga mengurangi pendarahan. Laser juga digunakan untuk memilih jaringan-jaringan yang rusak, misalnya dalam pemusnahan tumor dan kanker kulit. Sifat atau fakta bahwa gelombang laser yang berbeda dapat diserap oleh jaringanjaringan tertentu digunakan pada operasi (bedah) mata untuk mengatasi keadaan mata yang membesar, yang disebut glaukoma. Glaukoma disebabkan oleh tekanan cairan (fluida) yang tinggi dalam mata. Hal ini dapat mengarah pada kerusakan saraf optik, yang akhirnya menyebabkan kebutaan. Suatu operasi (pembedahan) dengan laser sederhana (iredectomy) dapat membakar untuk membuka sebuah lubang tipis dalam selaput yang tersumbat sehingga tekanan cairan yang merusak dapat diperkecil. Laser juga dimanfaatkan untuk membetulkan retina yang lepas dari koroid. Suatu letusan radiasi laser yang singkat merusakkan permukaan kecil retina, dan bekas luka jaringan yang dihasilkan dapat mematri retina kembali pada koroid. Dalam jilid 1 juga telah dibahas bagaimana excimer laser dapat mengoreksi cacat mata miopi (rabun jauh). Excimer laser juga dapat digunakan untuk mengoreksi astigmatisma dan kekeruhan kornea yang jika tidak segera ditangani dapat menyebabkan kebutaan. Dalam suatu endoskop serat optik (fibre-optic endoscope), serat optik digunakan untuk menyalurkan berkas laser yang akan menyinari bagian dalam tubuh manusia yang akan dibedah (perut, usus, jantung, paru-paru, dan ruang-ruang antar persendian) sehingga dokter dapat melihat dari terminal penglihatan (viewing port). Pembedahan dengan endoskop serat optik menghasilkan pembedahan yang presisi.

17


RANGKUMA NModel atom ada 4 yaitu; Model Atom Dalton, Model Atom Thomson, Model Atom Rutherford, Model Atom Bohr. Deret-deret spektrum atom hidrogen: Deret Lyman (Deret Ultraungu) Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak) Deret Paschen (Deret Inframerah I) Deret Brackett (Deret Inframerah II) Deret Pfund (Deret Inframerah III) Macam-macam bilangan kuantum: Bilangan Kuantum Utama ( n ), menentukan energi total atau jari-jari kulit tertentu, bernilai bulat mulai dari 1 sampai ~. Bilangan Kuantum Orbital ( l ), menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai l mulai dari 0 sampai dengan (n 1 ). Bilangan Kuantum Magnetik ( ml ), menyatakan arah momentum sudut elektron. Nilai adalah bulat mulai dari l sampai dengan +l. Bilangan Kuantum Spin ( ms ), menyatakan arah momentum sudut instrinsik spin elektron, yang hanya boleh memiliki dua nilai: +1/2 dan -1/2. Energi Ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron (umumnya elektron terluar) dari dalam atomnya dalam keadaan gas.

18


Struktur Atom HidrogenAtom Bohr Atom Ruthrford

Bilangan Kuantum

Atom Thomson Atom Dalton

1. Pernyataan

berikut ini yang merupakan teori atom menurut Dalton adalah A. Bagian terkecil dari suatu atom elektron B. Elektron dari suatu unsur sama dengan elektron dari unsur lain C. Sebagian besar massa atom terkumpul pada intinya D. Atom dari suatu unsur tidak dapat bergabung dengan atom unsur lain E. Atom dari unsur-unsur yang sama mempunyai sifat yang sama pula

A. stabil

dan tidak memancarkan energi B. tidak stabil dan memancarkan radiasi tak kontinu C. stabil dan memancarkan radiasi kontinu D. semi stabil dan memancarkan radiasi tak kontinu E. semi stabil dan memancarkan radiasi kontinu 5. Energi ionisasi sebuah atom adalah. A. energi yang diperlukan untuk memindahkan semua elektron ke tak berhingga B. energi yang diperlukan untuk memindahkan semua elektron pada kulit terdalam ke tak berhingga C. energi yang diperlukan untuk memin-dahkan semua elektron terluar ke tak berhingga D. energi minimum yang diperlukan untuk memindahkan sebuah elektron ke tak berhingga E. energi minimum yang diperlukan untuk menambahkan sebuah elektron pada atom 6. Bila elektron berpindah dari kulit N ke kulit K pada atom hidrogen, maka panjang gelombang yang terjadi adalah (R = konstanta Rydberg)8 R 9 9 R B. 8 17 R C. 9A.

2. Eksperimen yang mendukung untuk menjelaskan model atom adalah A. penemuan tabung sinar katoda, model atom Thomson B. penemuan radio aktif, model atom Niels Bohr C. spektrum warna, model atom Rutherford D. penemuan elektron, model atom Rutherford E. penemuan teori fisika klasik, model atom Thomson 3. Kesamaan konsep model atom Rutherford dan Bohr adalah dalam hal A. elektron mengelilingi inti tanpa membebaskan energi B. elektron berubah energinya bila berpindah lintasan C. elektron adalah bagian atom yang mengelilingi inti D. elektron mengelilingi inti sambil melepaskan energi E. elektron mengelilingi inti pada suatu lintasan dengan tingkat energi tertentu. 4. Teori fisika klasik memperkirakan bahwa orbit-orbit elektron dalam atom adalah

9 R 17 16 R E. 15

D.

7. Elektron atom hidrogen berpindah dari lintasan n = 3 ke n = 1. Apabila konstanta Rydberg = 1,097 x 107 m-1, maka panjang gelombang foton yang diradiasikan oleh atom tersebut adalah

19


A. 1026 B. 1097 C. 1215

D. 2115 E. 6541

8. Transisi elektron dalam sebuah atom hidrogen yang memancarkan foton dengan frekuensi paling tinggi adalah A. dari n = 1 ke n = 2 B. dari n = 2 ke n = 1 C. dari n = 2 ke n = 6 D. dari n = 6 ke n = 2 E. dari n = 1 ke n = 3 9. Menurut model atom Bohr, besar momentum angular sebuah elektron atom hidrogen yang mengelilingi inti pada bilangan kuantum n adalah.nh 2 2 B. nh C. nhA.

12. Energi foton sinar tampak yang dipancarkan atom hidrogen ketika terjadi transisi elektron dari n = 4 ke n = 2 (E1 = -13,6 eV) adalah. A. 2,55 eV D. 13,6 eV B. 3,40 eV E. 54,4 eV C. 6,80 eV 13. Apabila energi elektron atom hidrogen pada lintasan dasar adalah -13,6 eV, maka energi ionisasi pada atom hidrogen yang berasal dari lintasan n = 3 adalah A. 1,51 eV D. 10,60 eV B. 4,53 eV E. 12,09 C. 9,07 eV 14. Perbandingan jari-jari lintasan elektron pada bilangan kuantum 2 dan pada bilangan kuantum 3 adalah. A. 2 : 3 D. 4 : 9 B. 2 : 4 E. 9 : 4 C. 3 : 2 15. Sinar Laser terdiri dari. A. elektron elekron dengan kecepatan tinggi B. proton proton dengan keceatan tinggi C. neutron neutron dengan kecepatan tinggi D. partikel partikel dengan kecepatan tinggi E. gelombang elektromagnetik 16. Jika energi total elektron atom hydrogen di kulit M adalah E, maka energi total elektron di kulit L adalah. 2 1 A. E D. 3 E 9B.

D. nhf E.1 nhf

10. Pada lintasan dasar, elektron atom hidrogen memiliki energi sebesar -13,6 eV. Saat elektron atom hidrogen berpindah lintasan dari bilangan kuantum n = 1 ke bilangan kuantum n = 2, maka yang akan terjadi pada atom tersebut adalah. A. menyerap energi sebesar 13,4 eV B. memancarkan energi sebesar 10,2 eV C. menyerap energi sebesar 10,2 eV D. memancarkan energi sebesar 3,4 eV E. menyerap energi sebesar 3,4 eV 11. Elektron atom hidrogen pada kulit K memiliki energi -21,76 x 10-19 J dan pada kulit M memiliki energi -2,4 x 10-19 J. Energi foton yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari kulit K ke kulit M adalah.. A. -2,24 x 10-19 J B. 2,24 x 10-19 J C. 19,36 x 10-19 J D. 24,26 x 10-19 J E. 45,76 x 10-19 J

1 E 3

E.

9 E 4

20


C.

4 E 9

A. n = 3

17. Energi total elektron dalam atom hidrogen pada orbit n = 2 adalah A. 3,4 eV D. 27,2 eV B. 6,8 eV E. 54,4 eV C. 13,6 eV 18. Untuk bilangan kuantum orbital l = 2, maka nilai bilangan kuantum magnetik ml yang mungkin adalah A. nol D. -2, -1, 0, +1, +2 B. -1, 0, +1 E. -3, 0, +3 C. -2, 0, +2 19. Elektron dengan bilangan kuantum yang tidak diijinkan adalah

l=0 m 1 = 0 s = 2 B. n = 3 l 1 m = 1 2 =1 s= 1 C. n = 3 l 2 m = 2 = -1 s =D. n = 3

l 1 m = 1 2 =2 s= l 2 m = 1 =2 s= 2

E. n = 3

20. Kegunaan sinar laser dalam kedokteran adalah A. membunuh kuman B. untuk mensterilkan alat-alat C. sebagai alat bedah D. untuk mencegah infeksi ada pembedahan E. untuk memotong tulang

Tiada yang peduli pada masa depanmu kecuali,,,,,Engka u!!!!


21

Fisika SMA/MA Jilid 3 214

Teori Atom

Documents

Transcript of Teori Atom