BAB I PENDAHULUAN
Pada akhir abad ke-18 dan permulaan abad ke-19, dalam studi kuantitatif reaksi kimia ditemukan sejumlah hukum yang dikenal sebagai hukum-hukum persenyawaan kimia atau hukum-hukum pokok reaksi kimia. Hukum-hukum ini diantaranya
ada
hukum
perbandingan
tetap(Proust,1797),
Hukum
Kelipatan
Perbandingan,(Dalton,1803). Dalam perkembangan untuk menerangkan hukumhukum tersebut, pada permulaan abad ke-9, Dalton mengemukakan hipotesis bahwa zat tidak bersifat kontinu, melainkan terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Mengenai atom itu sendiri, Dalton menganggapnya sebagai bola kaku yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Pandangan ini ternyata tidaklah benar. Telah ditemukan sejumlah partikel sub-atom yaitu elektron,proton dan neutron yang memegang peranan penting dalam menjelaskan sifat-sifat kimiawi. Didasarkan atas pengamatan eksperimen Rutherford tentang penghamburan sinar alfa, ia menyimpulkan bahwa atom terdiri atas inti positif yang sangat kecil. Model atom tersebut bertentangan dengan pengetahuan dasar-dasar fisika pada waktu itu, sehingga atom, berdasarkan model atom itu, dianggap tidak stabil. Pada tahun 1913 Niels Bohr mengajukan model atom yang disasarkan atas teori kuantum. Niels Bohr berhasil menjelaskan spektrum atom hidrogen, tetapi teori ini tidak cocok untuk atom berelektron banyak. pengembangan teori untuk atom selain hidrogen , dapat dilihat dengan model atom mekanika kuantum(Scrodinger)
BAB II PEMBAHASAN
Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Scrodinger. Sebelumnya kita mengetahui bahwa untuk mengamati suatu elektron pada atom hanya dapat kita lihat melalui model atomnya. Kita dapat mengamatinya dengan melihat bagaimana perilaku elektron dari suatu atom tersebut. Model atom Bohr memiliki kelemahan karena hanya menjelaskan terbatas pada atom yang memiliki jumlah elektron satu yaitu atom hidrogen. Untuk atom selain hidrogen, dapat dilihat dengan model atom mekanika kuantum yang diberikan oleh Erwin Scrodinger. Model atom ini membantu untuk mempediksikan letak elektron pada atom dan menjelaskan peristia yang menyangkut elektron, atom, dan molekul.
1.
Spektrum Atom Hidrogen Radiasi elektromagnetik dalam vakum, merambat dengan kecepatan konstan (c),sebesar 3,00 x 108 ms-1. Intesitas gelombang adalah amplitudonya. Hasil kali frekuensi (v) dan panjang gelombang(lamda) sama dengan c. Satuan SI untuk frekuensi adalah Hertz : 1 Hz = 1 s-1. Setiap zat jika dipanaskan atau dieksitasi dengan listrik dapat memberikan spektrum khas dengan memancarkan energi radiasi. Spektrum yang diperoleh dengan cara ini disebut spektrum emisi. Suatu benda yang panas keputihan seperti matahari atau lampu pijar memancarkan cahay dari semua warma dan menghasilkan spektrum kontinu. Atom dalam keadaan tereksitasi memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan menghasilkan spektrum garis. Garis spektrum menunukkan sifat khas atom itu, jadi menunjukkan sifat khas unsur itu juga. Selain dari spektrum garis adapula spektrum yang berupa pita. Spektrum pita adalah sifat khas molekul. Bila radiasi elektromagnetik kontinu, misalnya cahaya putih, melalui suatu zat, akan diabsorpsi radiasi dengan panjang gelombang tertentu, dan akan dihasilkan spektrum absorpsi. Suatu spektru absorpsi dapat diperoleh jika radiasi kontinu
melalui uap atom. Dari berkas sinar yang diteruskan ternyata bahwa ada panjang gelombang tertentu diserap (ketika elektron dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi). Spektrum absorpsi tepat berimpit dengan garis dalam spektrum emisi untuk unsur yang sama. Jumlah garis spektrum absorpsi lebih sedikit dari jumlah garis spektrum emisi sehingga mudah diidentifikasi. Atom-atom hidrogen dapat menyerap radiasi kontinu yang dipancarkan matahari. Gambar spektrum absorpsi atom hidrogen diperoleh dengan cara memotret sinar matahari yang melalui sebuah prisma. Balmer(1895) menemukan bahwa garis-garis spektrum hidrogen terdapatdi daeraah sinar tampak dengan panjang gelombang : Lamda = 6562,8 4861,3 4340,5
4101,7......Angstrom
Yang dapat dinyatakan dengan ungkapan. =v=R(
-
) cm-1
Dengan ialah panjang gelombang dalam cm, v adalah bilangan gelombang dalam cm1
dan R adalah tetapan Rydberg. R= tetapan Rydberg = 109677,76 cm-1 n = 3 , 4 , 5 , 6 , 7 ............................~
selain deret garis spektrum yang terdapat di daera h sinar tampak ditemukan deret yang lain di daerah ultraviolet dan infra merah.
Deret-deret ini diberi nama sesuai dengan nama orang yang menemukannya. Oleh Ritz (1908) bilangan gelombangnya dinyatakan dengan selisih dua suku yaitu
=
-
cm-1
Ungkapan ini kini dikenal dengan persamaan Rydberg
= 109678 cm-1 (
-
)
Dengan
n1
dan
n2
merupakan
bilangan
bulat
dengan
harga
1,2,3,4,5,6,....~ dan n2 selalu lebih besar dari n1. Jika n1=1 maka harga n2 ialah 2,3,4,5.....~, dan garis-garis ini termasuk deret Lyman dan terdapat di daerah ultraviolet.
Untuk deret Balmer, n1 = 2 dan n2 = 2,3,4,.........~
Tabel Spekrtum Hidrogen
Deret
n1
n2
Daerah
Lyman (1906)
1
2,3,4,.......
Ultraviolet
(1885)
2
3,4,5,......
Tampak
Paschen (1908)
3
4,5,6,.......
Inframerah
Bracket (1922)
4
5,6,7.......
Inframerah
Pfund (1925)
5
6,7,8,......
Inframerah
Humpreys (1926)
6
7,8,9,......
Inframerah
Balmer
Ion-ion He+ , Li2+, dan Be3+ yang masing-masing mengandung satu elektron memiliki spektrum hidrogen dan dinyatakn dengan persamaan umum,
= Z2 R (
-
) cm-1
Dengan Z adalah nomor atom.
Teori atom Bohr dapat dengan jelas menerangkan garis spektrum emisi dan absorpsi dari atom hidrogen. Cahaya akan diserap tau dipancarkan pada frekuensi tertentu yang khas sebagai akibat perpindahan elektron dari satu orbit ke orbit yang lain. Suatu atom yang berada dalam keadaan stabil mempunyai energi rendah. Keadaan ini disebut tingkat dasar. Misalnya untuk atom hidrogen tingkat dasarnya pada n=1. Keadaan n > 1 adalah kurang stabil dibandingkan dengan tingkat
dasar dan disebut keaadaan tereksitasi. Suatu atom hidrogen yang berada dalam keadaan tereksitasi akan memancarkan cahaya ketika elektron kembali ke orbit dengan tingkat energi terendah, dan menhasilkan garis-garis spektrum. Deret spektrum hidrogen dapatdijelaskan seperti berikut: A.
Garis deret Lyman terjadi karena perpindahan elektron dari orbit-orbit n=2,3,4,....... ke orbit n = 1.
B.
Garis deret Balmer terjadi karena perpindahan elektron dari orbit-orbit n=3,4,5,....... ke orbit n = 2.
C.
Garis deret Paschen terjadi karena perpindahan elektron dari orbit-orbit n=4,5,6,...... ke orbit n = 3.
D.
Garis deret Brackett terjadi karena perpindahan elektron dari orbit-orbit n=5,6,7,...... ke orbit n = 4.
E.
Garis deret Pfund terjadi karena perpindahan elektron dari orbit=orbit n=6,7,8,..... ke orbit n = 5. Dengan teori atom Bohr dapat dihitung selisih energi (energi transisi) jika elektron dalam atom hidrogen berpindah dari satu orbit ke orbit yang lain, misalnya dari orbit n1 ke orbit n2 : = E2 - E1
Tingkatan energy dalam atom hidogren dirumuskan : E_n =(-13.6\\mathrm{eV}) \frac {1}{n^2}\,
SOAL-SOAL TENTANG STRUKTUR ATOM DAN JAWABANNYA
1. Reaksi kimia merupakan pemisahan, penggabungan, atau penyusunan kembali atomatom, sehingga atom tidak bisa dibuat atau dimusnahkan. Teori ini dikemukakan oleh .... a. Dalton b. Thomson c. Niels Bohr d. Rutherford e. Max Planck Jawaban : a Teori atom dalton merupakan teori atom pertama yang dilandasi data ilmiah. Pokok – pokok teori atom Dalton diantaranya : Reaksi kimia merupakan pemisahan, penggabungan, atau penyusunan kembali atomatom, sehingga atom tidak bisa dibuat atau dimusnahkan.
2. Kulit-kulit atom bukan merupakan kedudukan yang pasti dari suatu elektron, melainkan hanyalah suatu kebolehjadian elektron. Pernyataan ini dikemukakan oleh . ... a. Heisenberg b. Niels bohr c. Rutherford d. J.J Thomson e. Goldstein Jawaban : a Teori ketidakpastian heisenberg menyatakan bahwa kedudukan dan kecepatan gerak elektron tidak dapat ditentukan secara pasti, yang dapat ditentukan hanyalah kemungkinan terbesarnya atau probabilitasnya.
3. Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain sambil menyerap atau memancarkan energi. Teori ini merupakan penyempurnaan teori atom Rutherford yang dikemukakan oleh . . . . a. Becquerel b. Bohr c. Dalton d. Rontgen e. Thomson Jawab : b
Niels Bohr, seorang fisikawan, melakukan percobaan spektrum hidrogen untuk memperbaiki teori atom Rutherford. Hasil percoban Bohr men yimpulkan beberapa hal, diantaranya : Elektron dapat berpindah dari suatu lintasan ke lintasan yang lain sambil menyerap atau memancarkan energi.
4. Kelemahan model atom Rutherford adalah . . . . a. Tidak dapat menerangkan alasan elektron tidak jatuh ke dalam inti b. Atom merupakan bola beronggga yang terdiri atas proton c. Elektron Bergerak mengitari inti dengan menyerap energi d. Tidak dapat menggambarkan letak dan lintasan elektron e. Jarak elektron dengan inti terlalu jauh sehingga tidak ada gaya gravitasi Jawab : a Kelemahan dari Rutherford tidak dapat menjelaskan penyebab elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi. Oleh karenanya, energi elektron lama-kelamaan akan berkurang dan lintasannya makin lama mendekati inti kemudian jatuh ke dalam inti.
5. Rutherford mengemukakan bahwa di dalam atom terdapat inti atom yang bermuatan positif. Hasil tersebut diperoleh setelah melakukan percobaan dengan . . . . a. Tabung sinar katoda b. Tabung sinar anoda c. Penembakan gas helium d. Hamburan sinar alfa dari uranium e. Tabung sinar katoda yang dimodifikasi Jawab : d Teori atom Rutherford muncul berdasarkan eksperimen hamburan sinar alfa dari uranium.
6. Model atom Dalton digambarkan sebagai bola yang berbentuk bulat masif. Kelemahan model atom ini adalah . . . . a. Belum menggambarkan letak dan lintasan elektron dalam suatu atom b. Belum mengemukakan adanya partikel penyusun atom c. Dalton tidak mampu mnerangkan penyebab elektron tidak jatuh ke inti atom d. Hanya tepat untuk atom dengan nomor atom kecil. e. Atomnya digambarkan sebagai bola yang berbentuk bulat masif Jawab : a. Kelemahan model atom Dalton adalah Belum menggambarkan letak dan lintasan
elektron dalam suatu atom.
7. Pernyataan yang tepat mengenai atom dan partikel penyusun atom adalah . . . . a. Neutron terdapat pada kulit atom dan bergerak mengelilingi proton b. Proton terletak pada kulit atom dan bermuatan negatif c. Neutron terletak pada inti atom dan bergerak bersama elekron d. Jumlah proton pada setiap atom lebih banyak dari jumlah elektronnya e. Elektron bermuatan negatif dan tersebar dalam kulit-kulit atom
Jawab : e Salah satu partikel penyusun atom adalah Elektron bermuatan negatif dan tersebar dalam kulit-kulit atom
8. Gas yang digunakan oleh Eugene Goldstein pada percobaan tabung gas berkatoda adalah . . . . a. Klorin b. Helium c. Nitrogen d. Hidrogen e. Oksigen Jawab : d Eugene Goldstein, fisikawan dari jerman (1886), melakukan eksperimen menggunakan tabung gas yang memliki katoda. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogenlah yang menghasilkan sinar muatan positif paling kecil.
9. Pada percobaan hamburan sinar alfa melalui penembakan lempeng emas tipis, Rutherford memperoleh hipotesis bahwa . . . . a. Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan p ositif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral. b. Pada anoda terbentuk elektron yang berupa sinar negatif, sedangkan di katoda terbentuk sinar positif c. Radiasi partikel yang berdaya tembus tinggi dan bersifat netral mempunyai massa hampir sama dengan dengan massa proton disebut neutron d. Atom terdiri atas partikel bermuatan negatif yang dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik e. Atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama, sedangkan atom suatu unsur berbeda memiliki sifat berbeda. Jawab : a
Pada percobaan hamburan sinar alfa melalui penembakan lempeng emas tipis, Rutherford memperoleh hipotesis bahwa Atom tersusun atas inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral.
10. Sebuah atom dari suatu unsur memuat nomor yang sama, yaitu. . . . a. Elektron dan neutron b. Elektron dan proton c. Neutron dan proton d. Elektron, proton dan neutron e. nucleon dan neutron Jawab : b. Sebuah atom dari suatu unsur memuat nomor yang sama pada proton dan elektron.
SOAL LATIHAN STRUKTUR ATOM HIDROGEN
1. Besar momentum sudut elektron yang menepati subkulit d adalah….. a. nol b. ħ c. V2 ħ d. V6 ħ e. V3 ħ 2. Untuk bilangan kuantum orbital l = 2, maka nilai bilangan kunatum magnetik m yang mungkin adalah…. a. nol b. -1,0,+1 c. -2,0,+2 d. -2,-1,0,+1,+2 e. -3,0,+3 3. 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 b. 4.53 eV c. 9,07 eV d. 10,60 eV e. 12,09 Ev
4. Energi elektron atom hidrogen pada lintasan dasar adalah E. Energi maksimum foton yang dipancarkan atom hidrogen berdasarkan deret Balmer adalah… a. 5/6 E b. 1/9 E c. 3/4 E d. 1/4 E e. 1/2 E 5. Perbandingan jari-jari elektron pada bilangan kuantum 2 dan pada bilangan kuantum 3 adalah…. a. 2 : 3 b. 2 : 4 c. 3 : 2 d. 4 : 9 e. 9 : 4
