teori atom dan cahaya
-
Upload
maghfirotulfitrriyah -
Category
Science
-
view
113 -
download
2
Transcript of teori atom dan cahaya
![Page 1: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/1.jpg)
STRUKTUR ATOM
Model atom ThomsonPercobaan Geiger & MarsdenModel atom RutherfordSpektral atomModel atom BohrEksitasi atom
![Page 2: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/2.jpg)
Elektron
--
--
-
-
-
-- --
Materi bermuatan positip
MODEL ATOM THOMSON
Unsur-unsur kimia terdiri dari atom-atom
J.J. Thomson menemukan elektron
Di dalam atom terdapat elektron Atom netral, di dalam atom harus
ada yang bermuatan positip J.J. Thomson (1898) Atom terdiri dari materi
bermuatan positip yang dikelilingi oleh elektron-elektron, seperti fruitcake.
Kue onde-onde
![Page 3: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/3.jpg)
Cara langsung untuk mengetahui apa isi fruitcake, masukkan jari tangan ke dalamnya, sebagai probe
Ernest Rutherford mengusulkan menggunakan partikel alpha sebagai probe
Partikel alpha = inti Helium bermuatan + 2e Massa partikel alpha = 8000 massa elektron Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911)
menggunakan partikel alpha cepat (2x107 m/s) Hamburan partikel alpha akibat tumbukan dengan
lapisan tipis emas diamati dan diukur
PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN
![Page 4: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/4.jpg)
Microscope
Radioactive substance
Lead collimatorAlpha particles
Zinc sulfide screen
Thin gold foil
99,86 %
PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN
![Page 5: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/5.jpg)
Neutron
Elektron
+
---
-
-
-
MODEL ATOM RUTHERFORD
Sebagian besar atom adalah ruang kosong
Di dalam atom terdapat inti atom (neutron) yang bermuatan positip
Hampir semua massa atom terkonsentrasi di dalam inti atom
Elektron-elektron berada jauh dari inti atom
Rutherford dianggap sebagai penemu neutron
Elektron-elektron bergerak seperti planet-planet mengelilingi matahari
![Page 6: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/6.jpg)
Formula hamburan Rutherford
)2/(sin)KE(r)8(
entZN)(N
4222o
42i
θπε=θ
N(θ) = Jumlah total partikel alpha per satuan luas yang sampai di screen dengan sudut hamburan θ
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
![Page 7: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/7.jpg)
Ukuran inti atom
Inti atomr
R
Partikel alpha
KE
PE
R
Ze2
4
1PEKE
2
oπε==
KE4
Ze2R
o
2
πε=
J10x2,1MeV7,7KE 12alpha
−==
mZ10x8,3
10x2,1
Z)10x6,1)(10x9(2R
16
12
2199
−
−
−
=
=
r10m10x4R79Z 414CuCu
−− ≈=→=
![Page 8: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/8.jpg)
Atom hidrogen
Proton Elektron
vr
Fe
Fc
r
mvF
2
c =2
2
oe r
e
4
1F
πε=
mr4
evFF
o
ec πε=→=
r8
emv
2
1KE
o
22
πε==
r4
ePE
o
2
πε−=
r8
ePEKEE
o
2
πε−=+=
Energi total atom hidrogen
Kecepatan elektron
![Page 9: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/9.jpg)
Contoh Soal 3.1
Dari percobaan-percobaan diperoleh bahwa diperlukan energi sebesar 13,6 eV untuk memisahkan atom hidrogen menjadi sebuah proton dan sebuah elektron. Ini berarti bahwa energi total atom hidrogen adalah E = - 13,6 eV. Tentukan kecepatan dan jari-jari orbit elektron dari atom hidrogen.
J10x2,2eV6,13EE8
er 18
o
2−−=−=
πε−=
Jawab :
m10x3,5)10x2,2)(10x85,8(8
)10x6,1(r 11
1812
219−
−−
−
=−π
−=
s/m10x2,2)10x3,5)(10x1,9)(10x9(
10x6,1
mr4
ev 6
11319
19
o
==πε
=−−
−
![Page 10: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/10.jpg)
Kegagalan model atom klasik
Mekanik : Hukum Newton Listrik : Hukum Coulomb Elektromagnetik : partikel
bermuatan yang sedang bergerak akan meradiasikan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik
Energi berkurang, sambil berputar elektron bergerak menuju proton
Kenyataannya atom selalu stabil Fisika klasik gagal karena
menggunakan pendekatan partikel murni dan gelombang murni
![Page 11: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/11.jpg)
SPEKTRAL ATOM
Atom dalam fasa gas diberi arus listrik Setiap atom ternyata mengemisikan gelombang-gelombang
dengan panjang gelombang tertentu (emission line spectra)
![Page 12: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/12.jpg)
SPEKTRAL ATOM
Setiap atom juga menyerap gelombang-gelombang dengan panjang gelombang tertentu (absorption line spectra)
Panjang gelombang yang diemisikan ternyata sama dengan panjang gelombang yang diserap
Diperlukan model atom yang dapat menerangkan kestabilan atom dan adanya garis-garis spektrum
![Page 13: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/13.jpg)
Deret Spektral Hidrogen J.J. Balmer (1885) Spektrum cahaya tampak
Hα = 656,3 nm
Hβ = 486,3 nm
H∞ = 364,6 nm
,5,4,3nn
1
2
1R
122
=
−=
λ
R = konstanta Rydberg = 0,01097 nm-1
Formula Balmer :
![Page 14: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/14.jpg)
,4,3,2nn
1
1
1R
122
=
−=
λ
Deret Lyman (ultravoilet)
,6,5,4nn
1
3
1R
122
=
−=
λ
Deret Paschen (inframerah)
Deret Brackett (inframerah)
,7,6,5nn
1
4
1R
122
=
−=
λ
,8,7,6nn
1
5
1R
122
=
−=
λ
Deret Pfund (inframerah)
![Page 15: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/15.jpg)
MODEL ATOM BOHR Niels Bohr (1913) Konsep gelombang materi Menggunakan pendekatan yang lain,
tetapi hasilnya sama dengan Broglie
m
r4
e
h
mv
h
mr4
ev o
o
πε==λ→πε
=
m10x33m10x3,5r 1111 −− =λ→=
r2)10x3,5(210x33 1111 π=π==λ −−
Keliling orbit elektron yang mengelilingi inti atom hidrogen (proton) ternyata sama dengan panjang gelombangnya
Terdapat analogi dengan vibrasi/gelombang pada tali/kawat
![Page 16: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/16.jpg)
nno
non
r2m
r4
e
nh
m
r4
e
hr2n
π=πε
πε=λπ=λ
Sebuah elektron hanya dapat mengelilingi inti atom bila lintasan orbitnya merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang Broglie-nya
,3,2,1nme
hnr
2o
22
n =π
ε=
Jari-jari Bohr = ao = r1 = 5,292x10-11 m
o2
n anr =
n = bilangan kuantum
n = 2
n = 8
n = 4
![Page 17: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/17.jpg)
Ground state
Tingkat Energi Atom Hidrogen
no
2
n r8
eE
πε−=
2o
22
n me
hnr
πε=
,3,2,1nn
E
n
1
h8
meE
21
222o
4
n ==
ε−=
eV6,13J10x18,2E 181 −=−= −
,E,E 32 Excited states
![Page 18: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/18.jpg)
eV6,13J10x79,21E 191 −=−= −
eV4,3J10x43,5E 192 −=−= −
eV51,1J10x42,2E 193 −=−= −
eV85,0J10x36,1E 194 −=−= −
eV54,0J10x87,0E 195 −=−= −
0E =∝ Elektron bebas
![Page 19: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/19.jpg)
Contoh Soal 3.2
Sebuah elektron bertumbukan dengan sebuah atom hidrogen yang sedang berada pada tinggat dasar (ground state). Bila atom hidrogen ini sekarang berada pada tingkat terekstasi (n = 3), berapa energi yang telah diberikan oleh elektron kepada atom hidrogen dalam tumbukan tersebut ?
−=−=−=∆
2i
2f
12i
12f
1if n
1
n
1E
n
E
n
EEEE
Jawab :
eV6,13E,3n,1n 1fi −===
eV1,121
1
3
1)eV6,13(E
22=
−−=∆
![Page 20: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/20.jpg)
Contoh Soal 3.3
Atom-atom hidrogen pada bilangan kuantum yang sangat tinggi dapat dibuat di laboratorium dan diamati di ruang angkasa.
Jawab :
43510x29,5
10x1
a
rnnar
11
5
o
n2on ===→= −
−
eVxeV
n
EEn
522
1 1019,7)435(
6,13 −−=−==
a). Tentukan bilangan kuantum dimana orbit Bohr = 0,01 mm
b). Hitung energi atom hidrogen tersebut
a).
b).
![Page 21: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/21.jpg)
Garis-garis Spektrum
Energi awal – Energi akhir = Energi foton
hfn
1
n
1EEE
2f
2i
1fi =
−=−
−−=
2i
2f
1
n
1
n
1
h
Ef
−−=
λ=
2i
2f
1
n
1
n
1
h
Ecf
−−=
λ 2i
2f
1
n
1
n
1
ch
E1
Rm10x097,1hc8
me
ch
h8me
ch
E 1732
o
422o
4
1 ==ε
=
ε
−−=− −
Setelah mendapat energi, tingkat energi atom naik Bila tingkat energinya turun, maka tentunya atom akan
mengeluarkan (mengemisikan) energi Energi yang diemisikan atom berupa foton
![Page 22: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/22.jpg)
,4,3,2nn
1
1
1R
122
=
−=
λDeret Lyman
,6,5,4nn
1
3
1R
122
=
−=
λDeret Paschen
Deret Brackett ,7,6,5nn
1
4
1R
122
=
−=
λ
,8,7,6nn
1
5
1R
122
=
−=
λDeret Pfund
1n f =
Deret Balmer 2n f = ,5,4,3nn
1
2
1R
122
=
−=
λ
3n f =
4n f =
5n f =
![Page 23: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/23.jpg)
Contoh Soal 3.4
Hitung panjang gelombang terbesar yang terdpat pada deret Balmer dari atom hidrogen (Hα).
Jawab :
2n f =
R139,03
1
2
1R
n
1
n
1R
1222
i2f
=
−=
−=
λ
Deret Balmer : 3nH i =→α
nm656)10x097,1(139,0
1
R139,0
17
===λ
![Page 24: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/24.jpg)
E = 0
Lyman series Balmer series Paschen series Brackett seriesn = 1
n = 2
n = 3
n = 4
n = 5n = 6n = ∞
Series limit
![Page 25: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/25.jpg)
EKSITASI ATOM Atom akan mampu meradiasikan energi bila berada dalam
keadaan tereksitasi Mekanisme 1: Tumbukan dengan partikel lain Atom akan menyerap sebagian energi kinetik dari partikel
yang menumbuknya Atom akan kembali kekeadaan semula dengan
mengemisikan satu atau lebih foton dalam waktu singkat (10-8s)
Mekanisme 2 : Interaksi dengan cahaya pada panjang gelombang tertentu
Atom akan kembali kekeadaan semula sambil mengemisikan foton dengan panjang gelombang yang sama
![Page 26: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/26.jpg)
n = 1
n = 2
n = 1
foton
Tumbukan dengan partikel lain
![Page 27: teori atom dan cahaya](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042602/55a885c11a28abee518b487c/html5/thumbnails/27.jpg)
+
Spektrum emisi
foton, λ
+
Spektrum absorbsi
foton, λ
Interaksi dengan cahaya