STRUKTUR ATOM

1. STRUKTUR ATOM • Model atom Thomson • Percobaan Geiger & Marsden • Model atom Rutherford • Spektral atom • Model atom Bohr • Eksitasi atom

2. - - - - - - - - - - - • 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 Materi bermuatan positip Elektron

3. PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN • 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

4. PERCOBAAN GEIGER & MARSDEN Zinc sulfide screen Radioactive substance Microscope 99,86 % Thin gold foil Alpha particles Lead collimator

5. + - - - - - - • 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 Neutron Elektron

6. Formula hamburan Rutherford

7. Inti atom KE Partikel alpha Ukuran inti atom r R PE

8. Atom hidrogen v r Fe Kecepatan elektron Proton Elektron Fc Energi total atom hidrogen

9. 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. Jawab :

10. 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

11. SPEKTRAL ATOM • Atom dalam fasa gas diberi arus listrik • Setiap atom ternyata mengemisikan gelombang-gelombang dengan panjang gelombang tertentu (emission line spectra)

12. SPEKTRAL ATOM • Setiap atom juga menyerap gelombang-gelombang dengan panjang gelombang tertentu (absorption line spectra) • Panjang gelombang yang diemisikanternyata sama dengan panjang gelombang yang diserap • Diperlukan model atom yang dapat menerangkan kestabilan atom dan adanya garis-garis spektrum

13. Deret Spektral Hidrogen • J.J. Balmer (1885) • Spektrum cahaya tampak • H = 656,3 nm • H = 486,3 nm • H = 364,6 nm Formula Balmer : R = konstanta Rydberg = 0,01097 nm-1

14. Deret Lyman (ultravoilet) Deret Paschen (inframerah) Deret Brackett (inframerah) Deret Pfund (inframerah)

15. MODEL ATOM BOHR • Niels Bohr (1913) • Konsep gelombang materi • Menggunakan pendekatan yang lain, tetapi hasilnya sama dengan Broglie • Keliling orbit elektron yang mengelilingi inti atom hidrogen (proton) ternyata sama dengan panjang gelombangnya • Terdapat analogi dengan vibrasi/gelombang pada tali/kawat

16. Sebuah elektron hanya dapat mengelilingi inti atom bila lintasan orbitnya merupakan kelipatan bulat dari panjang gelombang Broglie-nya n = 2 n = 4 n = bilangan kuantum n = 8 Jari-jari Bohr = ao = r1 = 5,292x10-11 m

17. Tingkat Energi Atom Hidrogen Ground state Excited states

18. Elektron bebas

19. 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 ? Jawab :

20. Contoh Soal 3.3 Atom-atom hidrogen pada bilangan kuantum yang sangat tinggi dapat dibuat di laboratorium dan diamati di ruang angkasa. a). Tentukan bilangan kuantum dimana orbit Bohr = 0,01 mm b). Hitung energi atom hidrogen tersebut Jawab : a). b).

21. Garis-garis Spektrum • Setelah mendapat energi, tingkat energi atom naik • Bila tingkat energinya turun, maka tentunya atom akan mengeluarkan (mengemisikan) energi • Energi yang diemisikan atom berupa foton Energi awal – Energi akhir = Energi foton

22. Deret Lyman Deret Balmer Deret Paschen Deret Brackett Deret Pfund

23. Contoh Soal 3.4 Hitung panjang gelombang terbesar yang terdpat pada deret Balmer dari atom hidrogen (H). Jawab : Deret Balmer :

24. E = 0 n =  n = 6 n = 5 n = 4 n = 3 n = 2 Series limit n = 1 Paschen series Brackett series Lyman series Balmer series

25. 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

26. n = 2 foton Tumbukan dengan partikel lain n = 1 n = 1

27. foton,  Spektrum emisi foton,  + Interaksi dengan cahaya Spektrum absorbsi +