Docstoc

struktur atom

Document Sample
struktur atom Powered By Docstoc
					http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                    STRUKTUR ATOM


A. Latar Belakang
Sampai saat ini tidak ada satu alatpun yang mampu melihat bentuk dan susunan
atom. Oleh karena itu, beberapa ahli membuat suatu model untuk menjelaskan
keadaan suatu atom yang sebenarnya. Meskipun belum dapat diketahui dengan
pasti, tetapi para ahli dapat menjelaskan kondisi atom melalui gejala-gejala yang
dapat ditangkap dari sifat-sifat unsure, sebab atom merupaka bagian terkeci dari
unsur.
Penyelidikan tentang atom dimulai dengan ditemukannya sifat listrik dari suatu
materi. Apabila sebatang sisir plastic digosokkan pada rambut yang tidak
berminyak, maka batang listrik tersebut akan menarik potongan-potongan kecil
kertas. Peristiwa itu menunjukkan bahwa sisir mempunyai sifat listrik. Jika
ditinjau lebih jauh, maka sisir merupakan materi yang tersusun oleh atom-atom.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa atom mempunyai sifat listrik.
Gejala   kelistrikan    atom     makin    menarik   para    ahli    fisika   sehingga   pada
perkembangan selanjutnya diketahui bahwa atom tersusun dari partikel-partikel
penyusun atom (partikel sub-atom). Penemuan-penemuan partikel sub-atom
menunjukkan bahwa atom merupakan kumpulan partikel sub atom yang
tersusun sangat rumit.
Perkembangan ilmu pengetahuan fisika khususnya yang menyangkut fisika atom
mengalami kemajuan yang sangat pesat setelah J.J. Thomson menemukan
partikel elementer yang dinamakan electron. Penemuan electron ini merupakan
hal sangat penting dalam fisika atom sebab dengan penemuan ini telah berhasil
mengubah pendapat para ahli fisika pada saat               itu. Atom bukan lagi sebagai
bagian terkecil dari suatu unsur karena ternyata masih bisa di bagi -bagi lagi ke
dalam bagian-bagian lain diantaranya adalah elektron
Bertitik tolak dari penemuan tersebut mulailah para ahli fisika mereka-reka
bagaimanakah gambaran atom (model atom) yang sebenarnya. Dimulai oleh
Thompson     yang      dikenal   dengan    model    atom     roti   kismisnya,    kemudian
Rutherford, Niels Bohr,dan spectrum hydrogen.




                                              -1-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




B. Isi
STRUKTUR ATOM
1. MODEL ATOM THOMPSON
Pada tahun 1897 JJ. Thompson dalam eksperimennya berhasil menemukan
partikel-partikel       bermuatan negatif. Partikel bermuatan negatif ini dinamakan
elektron. Berdasarkan penemuan tersebut dan pengetahuan bahwa atom muatan
listriknya    netral,     maka     haruslah    atom-atom        mengandung    partikel-partikel
bermuatan positif untuk mengimbangi partikel bermuatan negatif. Jadi atom itu
terdiri dari dua macam bagian yaitu bagian yang bermuatan positif dan partikel-
partikel kecil yang bermuatan negatif. Berdasarkan hasil penelitian selanjutnya
diketahui bahwa elektron beribu-ribu kali lebih ringan dari atom secara
keseluruhan. Penemuan-penemuan tersebut merupakan awal dari pemahaman
tentang      struktur      atom.    Atas      dasar   penemuannya        tersebut   Thompson
merumuskan model atom sebagai berikut
a. Atom ialah suatu zat dengan muatan-muatan positif tersebar merata dalam
   seluruh volume zat tersebut
b. Di antara muatan-muatan positif tersebut tersebar muatan-muatan negatif
   (elektron)


                                    Dalam model atom ini muatan positif dianggap
                                    tersebar merata sedangkan elektron berada di titik
                                    tertentu. Model atom ini disebut juga model atom
                                    kismis.    Gaya     tarik   dari   muatan-muatan    positif
                                    terhadap elektron dinetralkan oleh gaya tolak antar
                                    elektron-elektron sehingga elektron-elektron tetap
 Materi bermuatan       elektron
       positif                      berada dalam keadaan setimbang.
Gambar 1. Model atom roti kismis


2. MODEL ATOM RUTHERFORD DAN HAMBURAN PARTIKEL ALPHA
Pada tahun 1911 Geiger-Marsden melakukan eksperimen untuk mengetahui
bagian dalam suatu atom. Skema percobaannya adalah sebagai berikut




                                                  -2-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                    Selaput logam tipis         Mikroskop

                                                            Layar Zink
                                                             Sulfida


         Bahan Radioaktif

                         Kolimator Timbal

                       Gambar 2. Percobaan Geiger-Marsden
Pada eksperimen ini, Geiger dam Marsden menggunakan lembar emas yang
sangat tipis sebagai inti target. Berdasarkan usulan Rutherford digunakan bahan
radio aktif pemancar partikel alpha (α). Partikel alpha (α) adalah atom helium
yang kehilangan dua elektron atau partikel bermuatan +2e. berkas partikel alpha
setelah melewati kolimator diarahkan pada lembaran emas tipis. Di belakang
lembar emas ini ditempatkan layar zink sulfida yang akan berpendar bila ada
partikel yang mengenainya. Bila model atom Thompson itu benar ada maka
berkas partikel alpha akan cepat (dengan mudah ) menembus lapisan tipis emas.
Kemungkinan hanya sedikit mengalami depleksi karena hanya gaya listrik lemah
yang berinteraksi pada partikel alpha yang menembus logam
Geiger dan Marsden mengamati bahwa memang hampir sebagian besar partikel
alpha dapat menembus logam emas dan sebagian kecil yang dipantulkan dengan
sudut kecil. Tetapi ada sebagian kecil partikel yang dihambur dengan sudut
hamburan besar dan ada juga yang dihambur dalam arah berlawanan dengan
arah semula. Hal ini hanya mungkin terjadi bila partikel alpha tersebut mendapat
gaya tolak yang cukup kuat.
Dari hasil-hasil pengamatan tersebut Rutherford mengajukan model atom
sebagai berikut: ”atom terdiri      dari inti kecil yang bermuatan positif yang
merupakan tempat terkonsentrasinya hampir seluruh massa atom dan elektron-
elektron berada di tempat yang agak jauh di sekitar ini “. Jadi sebagian besar
berupa ruang kosong.




                                            -3-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                     Ruang

                                     kosong



                                       Inti

                                               Elektron




                               Gambar 3. model atom
                                   Rutherford
Dengan model atom seperti ini dapat dijelaskan mengapa sebagian besar partikel
alpha (α) dapat dengan mudah menembus logam emas tipis. Elektron-elektron
pada atom tersebut karena massanya yang sangat ringan hampir tidak
mempengaruhi gerak partikel α.
Partikel alpha yang dihamburkan terjadi karena partikel alpha mendekati inti,
karena partikel alpha dan inti sama-sama bermuatan positif maka partikel alpha
akan mengalami gaya tolak yang cukup besar dari inti hingga akan dihamburkan
dengan sudut hamburan yang besar.
Dalam lembar emas tadi terjadi interaksi antara muatan partikel α (2e) dan
muatan atom emas (ze). Massa atom emas jauh lebih besar dari massa partikel
alpha sehingga dalam interaksi ini massa atom emas di anggap diam (tak
berubah). Dengan demikian interaksinya berupa interaksi Coulomb antara
partikel alpha dan inti atom. Berdasarkan hukum Coulomb gaya interaksi
berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya (1/r 2) maka lintasan partikel alpha
akan berupa hiperbola dengan inti pada fokus luar.




                                              -4-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                                    F
                                                                    -   θ)   P2
                                        ΔP                       (α
                                                             ½
                                               θ                                  di x = + ~
                       ½ (α - θ)                                 θ                        θ = sudut hamburan
                                                                                           b = parameter dampak
                  P1                                    partikel
        dari
                                        b                alpha
           x=-~

                                               Inti target

                                               Gambar 4

Parameter b adalah jarak minimum partikel alpha dengan inti bila tidak ada gaya
interaksi gaya Coulomb adalah gaya sentral sehingga gaya interaksi F pada
setiap saat berada pada garis penghubung antara partikel α dan atom.
Momentum awal partikel α P1 dan momentum setelah berinteraksi P, maka
perubahan momentumnya

P  P2  P   F dt
           1                                                                                                1.1

Sedangkan momentum inti konstan karena massa inti di anggap tidak berubah.
Hal ini berarti proses hamburan hanya mengubah arah vektor momentum linier
tetapi tidak mengubah besarnya.
P1 = P2 = mv                                                                                                1.2
                                             ΔP                              P2




                                    θ
                                             ½ (π - θ)


          P
sin                        atau
          P1
        P
P1                                                                                                         1.3
       sin 




                                                                 -5-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                   P2
sin(             )            atau
         2            P1

            P2
P1                                                                       1.4
             
       sin(      )
              2
Dari persamaan (1.3) dan persamaan (1.4)
 P              mv
                                                         atau
sin               
             sin(      )
                    2
            mv
P                 sin                                                  1.5
              
        sin(      )
               2
Berdasarkan trigonometri
                        
sin(          )  cos
        2                  2
            1   1               
sin   sin(    )  2 sin cos
            2   2           2    2
Maka
                      
P  2 mv sin                                                             1.6
                       2
Dari persamaan (1.1)              ∆P =          F .dt
Atau                             ∆P =      F cos  dt                    1.7

Dari persamaan (1.6) dan persamaan (1.7) diperoleh
             
2mv sin            F cos dt
             2
                                                
                                         (                      dt
atau                   2mv sin                2
                                                     F cos       d   1.8
                                 2      (
                                               2
                                                    )             d
Karena interaksi Coulomb berupa gaya sentral maka pada setiap saat momen
gaya yang bekerja pada partikel α sama dengan nol sehingga momentum anguler
sistem konstan.
mωr2 = konstan




                                                                  -6-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                                                               d
dengan ω adalah kecepatan sudut                                                       1.9
                                                                               dt
maka

                        d
mr 2  mr 2                mvb
                        dt
Atau

                                      dt r 2
                                        
                                      d vb
                                                                                              1.10
Substitusikan                 pesamaan (1.10) ke dalam persamaan (1.8) diperoleh
                               
                        (                                       r2
2mv sin                     2
                                   F cos                         d
                2       (      )                                 vb
                             2

atau
                                              
                                       (
        2mv sin                            
                                                 2           r 2 F cos  d                   1.11
                            2          (                )
                                                 2

Pada persamaan (1.11) adalah gaya interaksi Coulomb antara partikel alpha
(2e+)dan inti Ze

                        1        2e  Ze     1 2Ze 2
        F                                                                                   1.12
                    4 0          r2      4 0 r 2
Substitusikan persamaan (1.12) ke dalam persamaan (1.11) maka
                                      
                               (       )    Ze2
2mv 2 b sin                         2
                                                cos  d
                    2           (
                                     2
                                        )    2 0
Atau

 4 0 mv 2 b                              (
                                                  
                                                             )                      
            2
                     sin                        
                                                     2           cos  d  2 cos
       Ze                     2             (               )                      2
                                                     2


     2 0 mv 2
cot             b
   2    Ze 2
atau




                                                                                -7-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                
     Ze 2 cot
b           2
     2 0 mv 2
Atau

             Ze 2        
       b            cot                                                            1.13
            4 0 Ek     2
Dengan
       1
Ek      mv 2
       2
Persamaan (1.13) adalah persamaan yang menghubungkan parameter dampak b
dengan sudut hamburan        
Fraksi partikel alpha terhambur
Persamaan (1.13) juga menyatakan bahwa semua partikel                     alpha yang
mendekati inti
Target dengan parameter dampak dari θ sampai b akan dihambur dengan                sudut
θ atau lebih.

                                                  900
                                        1350




                                                               θ
            b

                                                                            Inti target
            b




                                               Luas penampang hamburan
                                                        σ = π b2
            Gambar 5. ilustrasi hubungan antara parameter dampak dengan sudut hamburan

Daerah di seitar inti yang akan menghamburkan partikel α dengan sudut θ atau
lebih disebut penampang hamburan σ.
Misalkan tebal lembaran emas t dan berisi n atom persatuan volume, maka
partikel α yang datang pada bidang seluas A akan berinteraksi dengan nt A inti.




                                            -8-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




Penampang hamburan tiap inti target σ = πb2. maka luas penampang hamburan
untuk nt A inti adalah
       nt A σ                                                         1.14
Bila kita nyatakan sebagai fraksi maka :
               banyaknya partikel alpha dengan sudut 0 atau lebih
fraksi (f) =
                         jumlah partikel alpha da tan g
               nt A 
         =
                  A
       f = nt σ = nt π b2                                             1.15
Dengan b seperti pada persamaan 1.13 , maka

                    Ze 2 2        
       f   nt (          ) cot2                                     1.16
                  4 0 Ek        2


Persamaan hamburan Ruthrerford
Dalam eksperimen Rutherford, partikel α yang dideteksi adalah partikel yang
terhambur dengan sudut hamburan antara θ dan (θ + d θ).




Fraksi partikel alpha yang terhambur adalah

df           Ze 2             
    nt (          ) cot csc2
d         4 0 Ek      2     2
Atau




                                            -9-
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                          Ze 2 2          
         df   4t (            ) cot csc2 d                         1.17
                        4 0 Ek      2    2
Dari gambar di atas luas permukaan yang tercakup antara sudut θ dan (θ + dθ)
adalah
         ds = (2πe sin ) (rd)
              = 2πr2 sin  d
                                          
           ds = 4πr2 sin             cos       d                       1.18
                             2             2
Jumlah partikel α yang dihambur dalam arah antara θ dan (θ + dθ) persatuan
luas per detik adalah

           N i (df )
N ( ) 
              ds
Dengan Ni adalah banyaknya partikel α yang sampai pada lembar emas per
detik.

                                  Ze 2 2           
                    N i nt (             ) cot csc2 d
                                4 0 E k      2    2
         N ( )                                                        1.19
                                                        
                             4r sin  2
                                                    cos d
                                               2       2
Atau

                             Ni t n Z 2e4
         N ( )                                                        1.20
                                                         
                    64   0 r E k sin ( )
                         2       2    2        2     4

                                        2
Persamaan (1.20) disebut persamaan hamburan Rutherford, yang menyatakan
hubungan antara banyaknya partikel α yang dihambur dalam arah antara θ dan
(θ + dθ) dengan sudut hamburan θ. Bila digambarkan grafik hubungan N(θ)
terhadap θ maka grafiknya adalah:




                                                             - 10 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                            N (θ )




            N (180)
                            00
                                         200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
                      Gambar 7. Grafik hubungan antara N ( θ ) dengan θ


Misalkan untuk sudut θ = 180 maka :
         
Sin4 (     )=1
         2
Jadi

                Ni t n Z 2 e4
N(180) =                                          partikel alpha yang dihambur paling sedikit.
             64  2 0 r 2 Ek
                       2             2


Dimensi inti
Pada saat sudut hamburannya 180 0 jarak antara partkel alpha dan inti
merupakan jarak terdekat r0. pada keadaan ini energi kinetic partikel alpha
seluruhnya diubah menjadi energi potensial.

                           2Ze 2
         Ek  E p                                                                           1.21
                      4  0 r0
Jadi jarak terdekat antara partikel alpha dan inti adalah :

                2Ze 2
         r0                                                                                 1.22
              4  0 Ek
Sebagai     contoh pada percobaan hamburan Rutherford inti                          target adalah
emas(Au). Nomor atom emas Z=79 dan energi kinetic partikel alpha(α) diketahui
7,7 Mev maka



                                                       - 11 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




         2  79  (1,6  10 19 ) 2
r0                             19
                                     9  109
       (7,7  10 )  (1,6  10 )
                6


         = 3,0 × 10-14×
                                                                         1
Dengan demikian jari-jari atom inti atom lebih kecil                         dari jari-jari atom
                                                                      10.000
secara keseluruhan. Berdasarkan eksperimen yang lebih akurat lagi ternyata
diperoleh jari-jari inti emas adalah 5 x 10 -A

Kelemahan Teori Atom Rutherford
         Bila model atom Rutherford diterapkan pada atom hydrogen maka
gambarnya

                                                         Elektron
                                          r

                                                    Fc
                                   Inti       Fe



                                                            Orbit elektron


                            Gambar 8. Atom hidrogen

Dalam keadaan electron bergerak melingkar mengelilingi inti pada electron
bekerja gaya sentripental

             mv 2
        Fc                                                                                1.23
              r
Dengan m = massa electron
         v = kecepatan electron
         r = jarak electron ke inti
antara electron dan inti juga terdapat gaya Coulomb


                 1    e2
        Fe                                                                                1.24
               4  0 r 2
         Dalam keadaan keseimbangan , Fc  Fe




                                                   - 12 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




mv 2     1 e2
     =
 r     4  0 r 2
Maka kecepatan electron mengelilingi inti
                      e
          v                                                                              1.25
                4  0 mr
Energi total electron

               1          e2
          E     mv 2 .                                                                   1.26
               2        4  0 r
Substitusikan ke persamaan (1.25) ke dalam persamaan (1.26) di peroleh

                 e2             e2              e2
          E                                                                           1.27
               8  0 r       4  0 r        8  0 r
Berdasarkan persamaan (1.27) energi total electron berharga negatif, tanda
tersebut menunjukkan bahwa electron terikat oleh inti yang berarti atomnya
stabil.
Tetapi menurut teori elektrodinamika muatan listrik (electron) yang bergerak
dipercepat akan           memancarkan              energi    gelombang elektromagnetik. Akibat
pancaran ini maka energi total electron makin berkurang sehingga electron
mengelilingi inti dengan jari-jari lintasan yang semakin kecil sehingga pada suatu
saat elektron akan jatuh pada inti. Hal ini berarti model atom tersebut tidak
stabil.
Demikian juga bila atom keadaannya seperti gambaran di atas maka panjang
gelombang yang di pancarkannya akan berupa spectrum kontinu, tetapi ternyata
spectrum atom hydrogen tersebut berupa spectrum diskrit. Dua hal inlah yang
menjadi keberatan teori atom Rutherford.


3. MODEL ATOM BOHR
Pada tahun 1913 Niels Bohr mengajukan suatu model atom untuk mengatasi
kelemahan model atom Rutherford. Ia berpendapat bahwa model inti atom harus
di terima karena didasarkan atas eksperimen. Dengan menggunakan teori
kuantum Planck dan Einsten ia mengajukan postulat-postulat berikut.




                                                         - 13 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




1. Suatu system atom dapat ujud tanpa meradiasikan energi pada keadaan
   stationer terntentu yang berspektrum diskrit
2. keadaan stationer tersebut adalah keadaan bila momentum sudut orbitalnya
   merupakan kelipatan bulat dari nilai π
3. jika suatu atom meallkukan transisi dari keadaan energi tinggi Eu ke keadaan
   energi lebih rendah Ei, sebuah foton dengan energi hv = Eu - Ei diemisikan.
   Jika sebuah foton diserap, atom tersebut akan bertransisi dari keadaan energi
   rendah ke keadaan energi tinggi.
Model atom Bohr dapat dilukiskan sebagai berikut:
1. Electron mengitari inti dalam orbit berbentuk lingkaran
2. Agar electron tetap mengitari inti, terdapat gaya tarik-menarik Coulomb
   antara inti dan electron
3. Dalam keadaan stasioner elektron tidak memancarkan radiasi
4. Hanya orbit dengan momentum sudut tertentu yang diperbolehkan. Dengan
   kata lain momentum sudut terkuantisasi dalam satuan h/ 2
5. Energi diserap atau dipancarkan dalam bentuk kuantum jika electron
   berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain
         Orbit dengan n=1 disebut kulit K, orbit dengan n=2 disebut kulit L, orbit
n=3 disebut kulit M dan seterusnya. Electron dalam suatu orbit mempunyai
energi tertentu oleh karena itu orbit biasanya dinyatakan juga dengan tingkat
energi. Orbit dengan n=1 mempunyai energi yang paling rendah. Satu electron
dalam atom hydrogen yang menempati tingkat ini berada dalam keadaan yang
paling stabil. Tingkat energi elektron yang paling stabil dari suatu atom atau
molekul disebut tingkat dasar .
         Dari mekanika klasik berlaku hubungan bahwa gaya coulomb antara inti
atom dengan electron yang mengorbitinya pada lingkaran berjari-jari r adalah
sama dengan massa ke S percepatan sentripental pada gerak edaran electron


mv 2   e2
     k 2
 r     r
atau

       ke2                                                                   4-15
v2 
       mr


                                         - 14 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




Syarat kuantisasi pada postulat ke 2 memberikan
                                        L=nh
Dengan n = 1, 2, 3, …..
                                      mvr=nh

                                                nh 2
        atau                           v2  (      )                               4-16
                                                mr
Dari persamaan 4-16 diperoleh jejari lintasan electron pada keadaan n sebesar

                                             k n2 h2                              4-`17
                                      rn 
                                              me e 2
Atau                                   rn = a 0 n 2
dengan
         kh2      = 0,529 Å disebut jejari Bohr
 a0 
        me e 2
Energi total electron terdiri dari energi kinetik dan energi potensial listrik.

                                       1     e2
                                    E  mv 
                                          2

                                       2     kr
Dengan memamfatkan persamaan 4-15 di atas dalam persamaan ini diperoleh:

   1 e2 e2    1 e2
E        
   2 kr kr    2 kr
Jika nilai r ini diganti nilai r dari persamaan 4-17 diperoleh energi electron pada
keadaan n sebagai

                  m e4 1
        en                                                                       4-18
                 2k 2 h 2 n 2
untuk n = 1 diperoleh nilai energi E = -13,6 eV yang merupakan energi ikat
electron dalam atom hydrogen . persamaan 4-18 di atas dapat dinyatakan
dengan energi ini sehingga :
                 13,6
        En          eV                                                           4-19
                  n2
Jika terjadi transisi dari keadaan awal dari energi Ei ke keadaan akhir dengan
energi Ef maka ada energi yang dilepas atau diserap sebesar :
                                      ΔE = Ei –Ef




                                              - 15 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




dengan menggunakan persamaan 4-18 diperoleh hubungan

     me 4 k 2 1   1
E       2
             (  )
      2h      ni n f
Energi ini dilepas atau diserap dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik
dengan frekuensi v atau panjang gelombang alpha sehingga

    c m e k2 1    1
h           (  )
   4 h ni n f
           2


1        1    1
    RH (      )
        ni n f
1                                                                        4-20
     RH

Dengan

            me 4 k 2
RH                    merupakan tetapan Rydberg atom hydrogen
             4h 2
Teori atom Bohr dapat menjelaskan garis spectrum dinyatakan dengan orbit dan
tingkat energi.
Dengan menyerap energi radiasi, electron dapat berpindah ke tingkat energi
yang lebih tinggi atau biasanya disebut electron mengalami eksitasi. Atom yang
demikian disebut atom dalam keadaan eksitasi. Suatu atom yang dalam keadaan
eksitasi tidak berada dalam tingkat energi terendah akan memancarkan energi
berupa cahaya jika electron dapat berpindah kembali ke tingkat energi terndah.
Deret garis spectrum di bawah ini terjadi karena perpindahan electron sebagai
berikut.




                                       - 16 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




             14
                    n=8
                    n=5                                        O
                                                       Pfund   N
              12    n=4                         Brackett
                    n=3                   Paschen              M

                    n=2                                        L
              10                     Balmer


               8


               6


               4


               2


               0    n=1                                        K
                             Lyman
           Gambar 9 energi transmisi dari garis spektrum atom hidrogen



Kelemahan Model Atom Bohr:

1. Tidak dapat menerangkan atom berelektron banyak
2. Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap spektrum atom
   (kelemahan ini dapat diperbaiki oleh Zeeman, yaitu setiap garis pada
   spektrum memiliki intensitas dan panjang gelombang yang berbeda)
3. Tidak dapat menerangkan kejadian ikatan kimia


SPEKTRUM ATOM HIDROGEN
Pengamatan menunjukkan bahwa gas bersuhu tinggi memancarkan cahaya
dengan spectrum gas yang memiliki keteraturannya tersendiri. Berikut ini
digambarkan spectrum yang dipancarkan oleh gas hidrogen, helium dan mercuri.




                                          - 17 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                                                                                             3645,6 Å
                                                                 4340,5 Å
                                                                            4101,7 Å
                     6562,8 Å




                                            4861,3 Å
                      Hα                       Hβ                   Hγ Hδ                     H~

             Gambar 10. spektrum atom hidrogen di daerah sinar tampak

        Pada tahun 1855 J. J Balmer berhasil menemukan rumusan empiris
dengan ketepatan yang cukup akurat dalam menentukan panjang gelombang
garis spectrum hidrogen yang terletak di daerah cahaya tampak.
     Garis Spektrum                 Panjang gelombang                                    Frekuensi ( × 104 Hz)
        Hidrogen                                       (Å)
             Hα                             6562,8 Å                                                    4,569
             Hβ                             4861,3 Å                                                    6,168
             Hγ                             4340,5 Å                                                    6,908
             Hδ                             4101,7 Å                                                    7,310
             .
             .
             .
             .
            H~                              3645,6 Å                                                    8,224
Rumus     empiris   yang        diperoleh   Balmer               untuk                 spectrum         atom    hydrogen
diungkapkan oleh :

     3645,6 n 2                                                                                                     1.28

      n2  4
dengan n = 3, 4, 5, 6, …..
Hα diperoleh dengan mensubstitusikan n = 3
Hβ diperoleh dengan mensubstitusikan n = 4
Hγ diperoleh dengan mensubstitusikan n = 5
Bila dinyatakan dalam frekuensinya maka :
                          1 1
       vn  3,289  1015 (  2 )                                                                                    1.29
                          4 n



                                                        - 18 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




dengan n = 3, 4, 5, ……
pada tahun 1908 seri garis spectrum lagi dari atom hidrogen yang terletak di
daerah infra merah ditemukan oleh Paschen. Spectrum yang ditemukannya
memiliki keteraturannya sendiri mengikuti ketentuan :
                           1 1
        vn  3,289  1015 (  2 )         dengan n = 4, 5, 6,……         1.30
                           9 n
Ternyata kedua rumusan yang ditemukan Balmer dan Paschen dapat digabung
menjadi :
                               1     1
        vmn  3,289  1015 (     2
                                    2)                                 1.31
                               n    m
untuk deret Balmer n = 2 dan m = 3, 4, 5,…..
untuk deret Paschen n = 3, dan m = 4, 5, 6, …..
Selain itu juga ditemukan deret lainnya dari spectrum atom hidrogen yang juga
memiliki ketentuan yang sama dnegan rumus empiris persamaan 1.31
deret Lyman, untuk n = 1 dan m = 2, 3, 4, …..
deret Bracket, untuk n = 4 dan m = 5, 6, 7…..
deret Pfund, untuk n = 5 dan m = 6, 7, 8…..
untuk menyederhanakan perumusannya, Rydbergh pada tahun 1890 mengubah
rumus empiris Balmer yaitu dengan memasukkan variable baru K. variable K ini
merupakan kebalikan dari panjang gelombang atau
              1
         K                                                             1.32
              

dari persamaan 1.31
                          1     1
vmn  3,289  1015 (        2
                               2)
                          n    m
vmc 3,289  1015 1    1
               ( 2  2)
 c     3  10 8
                 n   m
 1                        1     1
        1,097  10 7 (        2)
 mn                      n 2
                               m
atau




                                               - 19 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




                    1     1
       K mn  R (     2
                         2)                               1.33
                    n    m
dengan R = 1,097 × 107 m-1 dan disebut konstanta Rydberg


dengan demikian dapat dituliskan
                1 1
           K R(  2)               ;m>1
                1 m
                                                           1.34
                1  1
           K R(  2)               ;m>2
                4 m
                                                           1.35
                1  1
           K R(  2)               ;m>3
                9 m
                                                           1.36
                 1 1
           K R(  2)               ;m>4
                16 m
                                                           1.37
                      1   1
           K R(         2)        ;m>5
                      25 m
                                                           1.38




                                           - 20 -
http://jejaringkimia.blogspot.com
© 2006 rhyno safryzal




C. Kesimpulan
   Model atom Thompson menggambarkan bahwa atom merupakan suatu bola
   yang bermuatan positif, sedangkan electron yang bermuatan negatif tersebar
   merata di permukaan bola tersebut. Muatan-muatan negatif tersebar seperti
   kismis pada roti kismis.
   Menurut Rutherford ”atom terdiri dari inti kecil yang bermuatan positif yang
   merupakan tempat terkonsentrasinya hampir seluruh massa atom dan
   elektron-elektron berada di tempat yang agak jauh di sekitar ini “.
   Menurut Bohr di dalam atom ada tiga paertikel, yaitu: elektron yang
   bermuatan negatif, proton yang bermuatan positif, dan neutron yang tidak
   bermuatan atau netral.
   Model atom hydrogen menjelaskan gejala-gejala alam yang teramati dari
   percobaan-percobaan


BAHAN RUJUKAN
Achmad, Hiskia Dkk. 1993. Kimia Dasar I. Jakarta : Erlanga
Beiser, Arthur. 1989. Konsep Fisika Modern. Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.
Mulyono. 2003. Fisika Modern. Yogyakarta : Andi
Baiquni, A. 1985. Fisika Modern. Jakarta


Tulisan ini hanya dapat dijadikan referensi buat Anda.
Anda    tidak   diperkenankan       menjadikan      tulisan   ini   sebagai   tugas
kuliah/terstruktur.
© 2006
         Rhyno Safryzal
         Pend. Kimia
         Universitas Tanjungpura
         Pontianak
         Email: rhyn_x19@yahoo.com


                “Mohon dipergunakan sebagaimana mestinya”




                                           - 21 -

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Stats:
views:3219
posted:2/25/2010
language:Indonesian
pages:21
Description: kimia dasar tentang struktur atom, perkembangan teori atom