spektrum emisi atom hidrogen

Upload: nova-sari

Post on 16-Oct-2015

60 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    1/15

    VI. Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    Halaman ini mengenalkan spektrum emisi atom hidrogen, menunjukkan bagaimana

    spektrum ini muncul akibat perpindahan elektron diantara tingkat-tingkat energi dalam

    atom. Bagian ini juga membahas bagaimana spektrum dapat digunakan untukmenentukan energi ionisasi hidrogen.

    Mengamati spektrum emisi hidrogen

    Tabung sinar hidrogen adalah suatu tabung tipis yang berisi gas hidrogen pada tekanan

    rendah dengan elektroda pada tiap-tiap ujungnya. Jika anda melewatkan tegangan tinggi(katakanlah, 5 !olt", tabung akan menghasilkan sinar berwarna merah muda yang

    terang.

    Jika sinar tersebut dilewatkan pada prisma atau kisi di#raksi, sinar akan terpecah menjadi

    beberapa warna. $arna yang dapat anda lihat merupakan sebagian kecil dari spektrumemisi hidrogen. %ebagian besar spektrum tak terlihat oleh mata karena berada pada

    daerah in#ra-merah atau ultra-!iolet.

    &ada #oto berikut, sebelah kiri menunjukkan bagian dari tabung sinar katoda, dan sebelah

    kanan menunjukkan tiga garis yang paling mudah dilihat pada daerah tampak (!isible"dari spektrum. (mengabaikan 'pengotor' biasanya berada di sebelah kiri garis merah,

    yang disebabkan oleh cacat pada saat #oto diambil. )ihat catatan di bawah"

    Memperlebar spektrum emisi hidrogen hingga UV dan IR

    *da lebih banyak lagi spektrum hidrogen selain tiga garis yang dapat anda lihat denganmata telanjang. Hal ini memungkinan untuk mendeteksi pola garis-garis pada daerah

    ultra-!iolet dan in#ra-merah spektrum dengan baik.

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    2/15

    Hal ini memunculkan sejumlah 'deret' garis yang dinamakan dengan nama penemunya.

    +ambar di bawah menunjukkan tiga dari deret garis tersebut, deret lainnya berada di

    daerah in#ra-merah, jika digambarkan terletak di sebelah kiri deret &aschen.

    +ambar tersebut cukup rumit, sehingga kita akan membahasnya sedikit saja. &ertama

    lihat deret )yman pada sebelah kanan gambar deret ini paling lebar dan paling mudahdiamati.

    eret )yman merupakan deret garis pada daerah ultra-!iolet. &erhatikan bahwa garismakin merapat satu sama lain dengan naiknya #rekuensi. *khirnya, garis-garis makin

    rapat dan tidak mungkin diamati satu per satu, terlihat seperti spektrum kontinu. Hal itu

    tampak sedikit gelap pada ujung kanan tiap spektrum.

    emudian pada titik tertentu, disebut sebagai deret limit (limit series", deret terhenti.

    Jika anda melihat deret Balmer atau &aschen, anda akan melihat polanya sama, tetapi

    deretnya menjadi makin dekat. &ada deret Balmer, perhatikan posisi tiga garis yang

    tampak pada #oto di bagian atas.

    Sesuatu yang mempersulit frekuensi dan panang gelombang

    *nda akan sering mendapatkan spektrum hidrogen dinyatakan dengan panjanggelombang sinar bukan #rekuensi. %ayangnya, karena hubungan matematika antara

    #rekuensi sinar dan panjang gelombangnya, anda mendapatkan dua gambaran spektrum

    yang sangat berbeda jika mengalurkannya terhadap #rekuensi atau panjang gelombang.

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    3/15

    Hubungan antara frekuensi dan panang gelombang

    Hubungan matematisnya

    &engaturan ulang persamaan tersebut akan menghasilkan persamaan baik untuk panjang

    gelombang maupun #rekuensi.

    *pakah ini berarti ada hubungan kebalikan antara keduanya #rekuensi yang tinggi

    berarti panjang gelombangnya rendah dan sebaliknya./ 0p1

    Menggambarkan spektrum hidrogen berdasarkan panang gelombang

    %eperti inilah spektrum yang terlihat jika anda mengalurkannya berdasarkan panjanggelombang bukan #rekuensi

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    4/15

    dan, hanya untuk mengingatkan anda bahwa spektrum berdasarkan #rekuensi akan

    tampak seperti ini

    *pakah ini membingungkan2 baik, menurut saya ini sangat membingungkan3 Jadi apa

    yang anda lakukan dengan hal ini2

    4ntuk halaman berikutnya saya hanya akan memperlihatkan spektrum yang dialurkanterhadap #rekuensi, karena lebih mudah untuk menghubungkannya dengan apa yang

    terjadi dalam atom. Hati-hati, spektrum akan terlihat berbeda tergantung pada bagaimana

    spektrum tersebut dialurkan, tetapi, selain itu, abaikan !ersi panjang gelombang, kecualipengujimu menghendakinya. Jika anda mencoba untuk mengetahui kedua !ersi, anda

    hanya akan mendapatkan sesuatu yang membingungkan3

    Menelaskan spektrum emisi hidrogen

    !ersamaan "almer dan Rydberg

    engan sedikit pengetahuan matematika yang mengagumkan, pada 665 Balmer

    memberikan rumus sederhana untuk memperkirakan panjang gelombang dari beberapa

    garis yang sekarang kita kenal dengan deret Balmer. Tiga tahun berikutnya, 7ydbergmembuat rumus yang lebih umum sehingga dapat diterapkan untuk memperkirakan

    panjang gelombang beberapa garis pada spektrum emisi hidrogen.

    7ydberg memberikan rumus

    7H merupakan konstanta yang disebut dengan konstanta 7ydberg.

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    5/15

    n dan n8 merupakan bilangan bulat (seluruh angka". n8 lebih besar daripada n. engan

    kata lain, jika n, katakanlah 8, maka n8 dapat berupa seluruh angka antara 9 dan tak

    hingga.

    Berbagai kombinasi angka dapat anda masukkan ke dalam rumus, sehingga anda dapat

    menghitung panjang gelombang dari suatu garis pada spektrum emisi hidrogen danterdapat kesamaan antara panjang gelombang yang anda dapatkan dengan menggunakan

    rumus ini dengan yang diperoleh dari hasil analisis spektrum aslinya.

    *nda dapat juga menggunakan !ersi yang dimodi#ikasi dari persamaan 7ydberg untuk

    menghitung #rekuensi masing-masing garis. &ersamaan yang dimodi#ikasi dapat anda

    peroleh dari persamaan sebelumnya dan rumus panjang gelombang dan #rekuensi pada

    bagian sebelumnya.

    Asal usul spektrum emisi hidrogen

    +aris-garis pada spektrum emisi hidrogen membentuk pola yang umum dan dapat

    ditunjukkan dengan persamaan yang (relati#" sederhana. :asing-masing garis dapat

    dihitung dari kombinasi angka-angka sederhana.

    :engapa hidrogen mengemisikan sinar ketika tereksitasi dengan adanya tegangan tinggi

    dan apa arti dari semua angka-angka itu2

    etika tak ada yang mengeksitasi, elektron hidrogen berada pada tingkat energi pertama tingkat yang paling dekat dengan inti. Tetapi jika anda memberikan energi pada atom,

    elektron akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi atau bahkan dilepaskan dariatom.

    Tegangan tinggi pada tabung sinar hidrogen menyediakan energi tersebut. :olekulhidrogen awalnya pecah menjadi atom-atom hidrogen (oleh karena itu disebut spektrum

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    6/15

    emisi atom hidrogen" dan elektron kemudian berpromosi ke tingkat energi yang lebih

    tinggi.

    :isalkan suatu elektron tereksitesi ke tingkat energi ketiga. ;lektron akan cenderung

    melepaskan energi lagi dengan kembali ke tingkat yang lebih rendah. Hal ini dapat

    dilakukan dengan dua cara yang berbeda.

    ;lektron dapat turun, kembali lagi ke tingkat pertama, atau turun ke tingkat kedua dan

    kemudian, pada lompatan kedua, turun ke tingkat pertama.

    Mengikat suatu elektron untuk melompat ke garis tertentu pada spektrum

    Jika suatu elektron turun dari tingkat-9 ke tingkat-8, akan melepaskan energi yang sama

    dengan beda energi antara dua tingkat tersebut. ;nergi yang diperoleh dari lepasnya

    elektron ini muncul sebagai sinar (dimana 'sinar' tersebut termasuk dalam daerah 4? dari 8,D8. %ehingga yang manakah dari dua nilai ini yang anda

    alurkan terhadap ,5?2

    Hal ini tak masalah, selama anda selalu konsisten dengan kata lain, anda selalumengalurkan perbedaan #rekuensi terhadap salah satu dari angka yang lebih tinggi atau

    yang lebih rendah. &ada titik yang akan anda amati (dimana perbedaannya nol", nilaikedua #rekuensi sama.

    %ebagaimana yang anda lihat pada gra#ik di bawah. engan mengalurkan kedua kur!ayang mungkin pada gra#ik yang sama, kur!a akan lebih mudah diekstrapolasikan. ur!a

    lebih sulit untuk diektrapolasikan dibandingkan dengan garis lurus.

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    14/15

    edua garis menunjukkan limit deret sekitar 9.86 E 5 HF.

    Jadi sekarang kita akan menghitung energi yang diperlukan untuk melepaskan elektrontunggal dari atom hidrogen. =ngat persamaan pada halaman di atas

    ita dapat menentukan perbedaan energi antara keadaan dasar dan titik dimana elektronmeninggalkan atom melalui substitusi nilai #rekuensi yang kita dapatkan dan mencari

    nilai konstanta &lanck dari buku.

  • 5/26/2018 Spektrum Emisi Atom Hidrogen

    15/15

    Hasil ini memberikan pada anda energi ionisasi untuk atom tunggal. 4ntuk menentukanenergi ionisasi yang normal, kita perlu mengalikannya dengan banyaknya atom pada satu

    mol atom hidrogen (konstanta *!ogadro" dan kemudian membaginya dengan untuk

    mengubahnya menjadi kilojoule.